WO2012146792A2 - Convertidor electrónico multinivel de potencia - Google Patents

Convertidor electrónico multinivel de potencia Download PDF

Info

Publication number
WO2012146792A2
WO2012146792A2 PCT/ES2011/070309 ES2011070309W WO2012146792A2 WO 2012146792 A2 WO2012146792 A2 WO 2012146792A2 ES 2011070309 W ES2011070309 W ES 2011070309W WO 2012146792 A2 WO2012146792 A2 WO 2012146792A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
branch
positive
negative
pos
neg
Prior art date
Application number
PCT/ES2011/070309
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2012146792A3 (es
WO2012146792A8 (es
Inventor
Mikel Zabaleta Maeztu
Jesús LÓPEZ TABERNA
Eduardo BURGUETE ARCHEL
Original Assignee
Ingeteam Energy, S.A.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ingeteam Energy, S.A. filed Critical Ingeteam Energy, S.A.
Priority to PCT/ES2011/070309 priority Critical patent/WO2012146792A2/es
Priority to EP11728304.4A priority patent/EP2704304B1/en
Priority to US14/114,622 priority patent/US9559523B2/en
Publication of WO2012146792A2 publication Critical patent/WO2012146792A2/es
Publication of WO2012146792A3 publication Critical patent/WO2012146792A3/es
Publication of WO2012146792A8 publication Critical patent/WO2012146792A8/es

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/483—Converters with outputs that each can have more than two voltages levels
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J4/00—Circuit arrangements for mains or distribution networks not specified as ac or dc
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/483—Converters with outputs that each can have more than two voltages levels
    • H02M7/4837—Flying capacitor converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0095—Hybrid converter topologies, e.g. NPC mixed with flying capacitor, thyristor converter mixed with MMC or charge pump mixed with buck
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/483—Converters with outputs that each can have more than two voltages levels
    • H02M7/487—Neutral point clamped inverters

Definitions

  • the present invention falls within the technical field of electronic power converters with a plurality of levels in the output voltage and large current capacity.
  • Electronic converters are widely used in power generation applications, such as wind turbines.
  • the two previous objectives can be achieved through the use of multilevel converters. These converters are capable of working with different voltage levels, to try to obtain an output current with the best possible THD, that is, with the best possible wave quality. They are also able to increase the work stress, which is a desirable feature in order to obtain lower losses.
  • a multilevel converter that provides the above features is the converter described in EP0555432A1.
  • This converter is made up of n cells, composed of one capacity and two semiconductors, which are connected in series one after the other.
  • the increase in tension levels available is made by adding or subtracting the tensions of capabilities.
  • this converter presents the problem of presenting a high size and cost that greatly complicates the electromechanical design. The need for this large size limits the number of levels attainable by this converter since there comes a time when the required volume ceases to make it viable.
  • EP1051799B1 a multilevel converter consisting of a converter of the NPC (Neutral Point Clamped) type is proposed in which the clamp diodes are replaced by ANPC (Active Neutral Point Clamped) controlled semiconductors at whose output stage capacities are interleaved in order of increasing the available voltage levels.
  • NPC Neutral Point Clamped
  • ANPC Active Neutral Point Clamped
  • EP1673849A1 a multilevel converter formed from the serialization of several switching units is described, each consisting of two controlled semiconductors placed in series through a capacity.
  • the main problem that this converter presents is that in the commutations, parasitic inductances appear that cause unwanted surges, so that the current capacity and the life of the semiconductors decreases.
  • This phenomenon has been tried to mitigate by means of the circuit described in EP1815586A1 which uses semiconductors and additional voltage limiting circuits. These additional elements increase the cost and size and add complexity to the converter.
  • EP2080262B1 a converter similar to that of EP1673849A1 is proposed in which additional semiconductors are introduced in order to reduce the number of necessary capacities and increase the number of levels. These additional semiconductors also increase the cost and size and add complexity to the converter.
  • the present invention aims to overcome the drawbacks of the state of the art detailed above, by means of a multi-level electronic power converter
  • an internal branch connected in parallel with each high current DC capacity comprising at least two internal controlled semiconductors with antiparallel diodes, connected in series with each other and to an intermediate terminal; at least one controlled intermediate semiconductor formed by two semiconductors controlled with antiparallel diodes and connected in antiseries, connected between the intermediate DC voltage terminal and the intermediate terminal of the internal branch.
  • the intermediate semiconductors are introduced into the n-level converter of the present invention, which are connected at one end to the intermediate DC voltage terminal at the other end to the intermediate terminal of the internal branch.
  • These new intermediate semiconductors introduced allow a different operation of the converter, providing redundancies that can be used so that the output current of the converter circulates only through one of the capacities connected between the positive branch and the negative branch, so that the size can be reduced of the rest, and solving the converter problem described in EP0555432A1.
  • it comprises n-1 first external controlled semiconductors and n-1 second external controlled semiconductors.
  • it comprises n-3 internal controlled semiconductors. The First preferred embodiment and the second preferred embodiment can be used together.
  • each high frequency and low current capacity is connected, to the positive branch between two first external controlled semiconductors and to the negative branch between two second external controlled semiconductors.
  • the high frequency and low current capacities are connected successively, and each high current DC capacity is connected, to the positive branch between two first external controlled semiconductors and to the negative branch between two second external controlled semiconductors.
  • the internal branch may be connected to said positive and negative branches between the high frequency and low current capacity closest to the AC voltage terminal and the high current DC capacity closest to the voltage terminals.
  • the multilevel electronic converter has five output levels, and comprises two intermediate controlled semiconductors controlled with antiparallel diodes and connected in antiseries between the intermediate DC terminal and intermediate DC voltage terminal, four first external controlled semiconductors connected in series in the positive branch and four second external controlled semiconductors connected in series in the negative branch, a high current DC capacity connected between the positive branch and the negative branch, as well as two high frequency and low current capacities connected between the positive branch and The negative branch.
  • the multi-level electronic converter has seven output levels, and comprises four internal controlled semiconductors connected in series in the internal branch, an intermediate controlled semiconductor consisting of two semiconductors with antiparallel diodes and connected in antiseries between the intermediate DC terminal and the intermediate DC voltage terminal, six first external controlled semiconductors connected in series on the positive branch and six second external controlled semiconductors connected in series on the negative branch, two high current DC capacities connected between the branch positive and the negative branch, as well as three high frequency and low current capabilities connected between the positive branch and the negative branch.
  • the converter may further comprise at least a first high frequency and low complementary current capacity connected between the positive branch and the internal branch and at least a second high frequency and low complementary current capacity connected between the positive branch and the internal branch
  • these complementary high frequency and low current capacities are interconnected between the internal branch and said positive and negative branches between one of the high frequency and low current capacities and a high current DC capacity.
  • the incorporation of such complementary high frequency and low current capabilities is especially suitable for converters of more than five levels.
  • the seven-level output converter comprises four internal controlled semiconductors connected in series in the internal branch, an intermediate controlled semiconductor formed by two semiconductors with antiparallel diodes and connected in antiseries between the intermediate DC terminal and the intermediate DC voltage terminal, six first external controlled semiconductors connected in series on the positive branch and six second external controlled semiconductors connected in series on the negative branch, two high current DC capacities connected between the positive branch and the negative branch, only two high frequency and low current capacities connected between the positive branch and the negative branch as well as a first high frequency and low complementary current capacity of high frequency and low current connected between the positive branch and the internal branch, and a second high frequency capacity and low current comple Mentaria high frequency and low current connected between the positive branch and the internal branch.
  • the complementary high frequency and low current capacities may be interconnected between the internal branch and said positive and negative branches, between the high frequency and low current capacity closest to the AC voltage terminal and the capacity High current DC closest to the voltage terminals, the internal branch being connected to said positive and negative branches between the complementary high frequency and low current capacities and the high current DC capacity closest to the voltage terminals.
  • Controlled semiconductors can be IGBT transistors (Isolated
  • Gate Bipolar Transistor Isolated Gate Bipolar Transistor
  • IEGT Transistors Injection Enhanced Gate Transistor
  • GTO Thyristors Gate Turn-Off Thyristor gate deactivation
  • the converter in order to keep the voltage of the intermediate DC terminal stable and the voltage of each of the high current DC capacities, the converter can be provided with a voltage stabilizer system that employs redundancies available in converter output voltage vectors .
  • the semiconductors closest to the DC bus may be semiconductors with low conduction losses, such as IGCT, GTO, etc., as these will be switched to the frequency of the fundamental AC.
  • the electronic multilevel power converter according to the present invention described above can be especially integrated in wind turbine conversion stages, so that the present invention also refers to a conversion stage for a wind turbine, characterized in that it comprises a multilevel electronic converter as described above in general and according to any of its embodiments.
  • the present invention achieves its objective by means of a converter that reduces the number of high current capacities to less than half, and presents considerable advantages in its size, design, cost, operation, control and attainable levels.
  • Figure 1 shows an example of a controlled semiconductor used in the power converter according to the present invention
  • Figure 2 shows an example of an intermediate semiconductor, consisting of two semiconductors as shown in Figure 1, with its diodes in antiparallel and connected in antiseries;
  • Figure 3 shows a preferred embodiment of the invention in the case of a 5-level converter
  • Figures 4A and 4B show two preferred embodiments of the invention in the case of a 7-level converter.
  • Figure 1 shows a conventional IGBT semiconductor that can be used as an external semiconductor -6, 7- or internal -9- in the electronic multilevel power converter according to the present invention. It comprises a collector -C-, a door -P-, an emitter -E- and a diode -D-.
  • two semiconductors -8a, 8b- like the one shown in figure 1 connected in antiseries and with their diodes in antiparallel, can form an intermediate controlled semiconductor -8- that is part of the power converter.
  • Figure 3 shows an embodiment of a multi-level electronic converter with five output levels, comprising a positive branch -POS- with a positive DC voltage terminal -1 -, a negative branch -NEG- with a negative DC voltage terminal - 2-, and a voltage terminal AC -3- connected to the positive branch -POS- and the negative branch -NEG-.
  • a positive voltage terminal -1 - and negative -2- two DC bus capacities -4- are connected, and an intermediate DC voltage terminal -5- connected between the two DC bus capacities -4-.
  • a high current capacity -1 1 - and two high frequency and low current capacities -12- are connected on the side of the AC voltage terminal -3- on the side of the voltage terminals DC -1, 2, 5-.
  • the high current DC capacity -1 1 - is connected to the positive branch -POS- between two first external controlled semiconductors -6- and to the negative branch -NEG- between two second external controlled semiconductors - ⁇ -.
  • each of the high frequency and low current capabilities -12- is connected to the positive branch -POS- between two first external controlled semiconductors -6- and to the negative branch -NEG- between two second external controlled semiconductors - ⁇ -.
  • the converter also has an internal branch -INT- connected in parallel with the high current DC capacity -1 1 -, with two internal controlled semiconductors -9- with their antiparallel diodes, connected in series between they already an intermediate terminal -10-. Between the intermediate terminal -10- and the intermediate DC voltage terminal -5- the semiconductor -8- shown in Figure 2 is connected, that is, the controlled intermediate semiconductor -8- formed by the two controlled semiconductors -8a, 8b - with its diodes in antiparallel and connected in antiseries.
  • Figures 4A and 4B illustrate embodiments of a power converter with seven output levels.
  • the converter comprises four internal controlled semiconductors -9- connected in series on the internal branch -INT-, an intermediate controlled semiconductor -8- formed by two semiconductors -8a, 8b- with antiparallel diodes and connected in antiseries between the intermediate DC terminal -10- and the intermediate DC voltage terminal -5-, six first external controlled semiconductors -6- connected in series in the positive branch -6- and six second external controlled semiconductors -7- connected in series in the negative branch -NEG-, as well as two high current DC capacities -1 1 - connected between the positive branch -POS- and the negative branch -NEG-.
  • the power converter has three high frequency and low current capabilities -12- connected between the positive branch -POS- and the negative branch -NEG-, while in the embodiment shown in the figure 4B, there are only two high frequency and low current capacities -12- connected between the positive branch -POS- and the negative branch -NEG-, having replaced the high frequency capacity closest to the AC voltage terminal with a first high capacity frequency and low complementary current -13- of high frequency and low current connected between the positive branch -POS- and the internal branch -INT-, and a second capacity high frequency and low complementary current -14- of high frequency and low connected current between the positive branch -POS- and the internal branch -INT-.
  • These complementary high frequency and low current capacities -13, 14- are therefore interconnected between the internal branch -INT- and said positive -POS- and negative -NEG- branches, between the high frequency and low current capacity - 12- closer to the AC voltage terminal -3- and the high current DC capacity -1 1 - closer to the DC voltage terminals -1, 2, 5-, while the internal branch -INT- is connected to said positive -POS- and negative -NEG- branches between the complementary high-frequency and low-current capacities -13, 14- and the high-current DC capacity -1 1 - closer to the voltage terminals DC -1, 2, 5-.
  • the power converter may be controlled by a pulse width modulation control system to synthesize an alternating voltage at the AC -3 terminal, and by a voltage stabilizer system that employs redundancies. available in converter output voltage vectors to keep the intermediate DC terminal voltage -10- and the voltage of each of the high current DC capacities -1 1 - stable.

Abstract

Convertidor electrónico multinivel de potencia para n niveles de tensión de salida, con una rama positiva (POS) con un terminal de tensión DC positiva (1), una rama negativa (NEG) con un terminal de tensión DC negativa (2), y un terminal de tensión AC (3) conectado a la rama positiva (POS) y a la rama negativa (NEG); al menos dos capacidades de bus DC (4) interconectadas entre los terminales de tensión DC positiva (1) y negativa (2), y un terminal de tensión DC intermedia (5) conectado entre las dos capacidades de bus DC (4); al menos dos primeros semiconductores externos (6) y al menos dos segundos semiconductores externos (7) con sendos diodos en antiparalelo, conectados en serie respectivamente en la ramas positivas (POS) y negativa (NEG) entre el terminal de tensión DC (1, 2) y el terminal de tensión AC (3); al menos una capacidad DC de elevada corriente (11) conectada entre las ramas positiva (POS) y (NEG), y al menos dos capacidades de alta frecuencia y baja corriente (12, 13, 14) conectadas entre las ramas positiva (POS) y negativa (NEG); una rama interna (INT) conectada en paralelo con cada capacidad DC de elevada corriente (11), que comprende al menos dos semiconductores internos (9) con diodos en antiparalelo, conectados en serie entre ellos y a un terminal intermedio (10); al menos un semiconductor intermedio (8) formado por dos semiconductores controlados con diodos en antiparalelo y conectados en antiserie, conectado entre el terminal de tensión DC intermedia (5) y el terminal intermedio (10).

Description

CONVERTIDOR ELECTRÓNICO MULTINIVEL DE POTENCIA CAMPO TÉCNICO DE LA INVENCIÓN
La presente invención se encuadra en el campo técnico de los convertidores electrónicos de potencia con una pluralidad de niveles en la tensión de salida y gran capacidad de corriente.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Los convertidores electrónicos son ampliamente utilizados en aplicaciones de generación de energía, como por ejemplo en los aerogeneradores. Entre los requisitos deseados de un convertidor están el obtener una corriente de salida con la mejor THD (Total Harmonic Distortion = Distorsión Armónica Total) posible y el de obtener una tensión alta, para minimizar las pérdidas de conducción.
Hoy en día, la mayoría de fabricantes de etapas de conversión electrónica están tratando de aumentar la potencia de éstas aumentando el número de niveles de tensión en la tensión de salida. Con esto, no sólo se consigue aumentar la potencia manejada, sino que igualmente se mejora la calidad de la corriente entregada reduciendo enormemente el contenido armónico.
Los dos objetivos anteriores pueden conseguirse mediante la utilización de los convertidores multinivel. Estos convertidores son capaces de trabajar con diferentes niveles de tensión, para tratar de obtener una corriente a la salida con el mejor THD posible, es decir, con la mejor calidad de onda posible. También son capaces de aumentar la tensión de trabajo, que es una característica deseable a fin de obtener menores pérdidas.
Es conocida una gran cantidad de topologías de conversión multinivel en el estado de la técnica, tales como las que se describe en los documentos de patente EP0555432A1 , EP1051799B1 , EP1673849A1 , EP1815586A1 , EP2080262B1 , si bien la gran mayoría implica un diseño electromecánico excesivamente complicado y costoso.
Un convertidor multinivel que proporciona las anteriores características es el convertidor descrito en EP0555432A1 . Este convertidor está formado por n celdas, compuestas de una capacidad y dos semiconductores, que son conectadas en serie una a continuación de la otra. El aumento de los niveles de tensión disponibles se hace mediante la suma o resta de las tensiones de las capacidades. Sin embargo, este convertidor presenta el problema de presentar un elevado tamaño y coste que complica enormemente el diseño electromecánico. La necesidad de este elevado tamaño limita el número de niveles alcanzable por este convertidor ya que llega un momento en el que el volumen requerido deja de hacerlo viable.
En la EP1051799B1 , se propone un convertidor multinivel formado por un convertidor del tipo NPC (Neutral Point Clamped) en el que los diodos de clamp se sustituyen por semiconductores controlados ANPC (Active Neutral Point Clamped) en cuya etapa de salida se intercalan capacidades a fin de aumentar los niveles de tensión disponibles. El principal problema del convertidor descrito en EP1051799B1 es que para obtener un convertidor de n niveles es preciso señalizar (n-1 )/2 semiconductores controlados.
En la EP1673849A1 , se describe un convertidor multinivel formado a partir de la serialización de varias unidades de conmutación, cada una de éstas compuestas por dos semiconductores controlados puestos en serie a través de una capacidad. El principal problema que presenta este convertidor es que en las conmutaciones, aparecen inductancias parásitas que provocan sobretensiones no deseadas, de forma que disminuye la capacidad en corriente y la vida de los semiconductores. Este fenómeno se ha tratado de mitigar mediante el circuito descrito en la EP1815586A1 que emplea semiconductores y circuitos de limitación de tensión adicionales. Estos elementos adicionales aumentan el coste y tamaño y añaden complejidad al convertidor.
En la EP2080262B1 , se plantea un convertidor similar al de la EP1673849A1 en el que se introducen semiconductores adicionales a fin de reducir el número de capacidades necesarias y aumentar el número de niveles. Estos semiconductores adicionales también aumentan el coste y tamaño y añaden complejidad al convertidor.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
La presente invención tiene por objeto superar los inconvenientes del estado de la técnica más arriba detallados, mediante un convertidor electrónico multinivel de potencia
DC/AC ó AC/DC para n niveles de tensión de salida, con
una rama positiva con un terminal de tensión DC positiva, una rama negativa con un terminal de tensión DC negativa, y un terminal de tensión AC conectado a la rama positiva y a la rama negativa; al menos dos capacidades de bus DC interconectadas entre el terminal de tensión DC positiva y el terminal de tensión DC negativa, y un terminal de tensión DC intermedia conectado entre las dos capacidades de bus DC; una pluralidad de primeros semiconductores controlados externos con diodos en antiparalelo, conectados en serie en la rama positiva entre el terminal de tensión DC positiva y el terminal de tensión AC, y una pluralidad de segundos semiconductores controlados externos con diodos en antiparalelo, conectados en serie en la rama negativa, entre el terminal de tensión DC negativa y el terminal de tensión AC; que comprende
al menos dos primeros semiconductores controlados externos y al menos dos segundos semiconductores controlados externos;
al menos una capacidad DC de elevada corriente conectada entre la rama positiva y la rama negativa, y al menos dos capacidades de alta frecuencia y baja corriente conectadas entre la rama positiva y la rama negativa;
una rama interna conectada en paralelo con cada capacidad DC de elevada corriente, que comprende al menos dos semiconductores controlados internos con diodos en antiparalelo, conectados en serie entre ellos y a un terminal intermedio; al menos un semiconductor intermedio controlado formado por dos semiconductores controlados con diodos en antiparalelo y conectados en antiserie, conectado entre el terminal de tensión DC intermedia y el terminal intermedio de la rama interna.
De esta configuración resulta que en el convertidor de n niveles de la presente invención se introducen los semiconductores intermedios, los cuales se conectan en un extremo al terminal de tensión DC intermedia en el otro extremo al terminal intermedio de la rama interna. Estos nuevos semiconductores intermedios introducidos permiten un funcionamiento distinto del convertidor, proporcionando redundancias que pueden usarse para que la corriente de salida del convertidor circule únicamente por una de las capacidades conectadas entre la rama positiva y la rama negativa, de manera que se puede reducir el tamaño del resto, y solventando el problema del convertidor descrito en EP0555432A1 . En una primera realización preferida, comprende n-1 primeros semiconductores controlados externos y n-1 segundos semiconductores controlados externos. En una segunda realización preferida, comprende n-3 semiconductores controlados internos. La primera realización preferida y la segunda realización preferida pueden ser empleadas conjuntamente. Así, para n niveles de tensión de las n-1 capacidades que se conectarían entre las ramas positiva y negativa, sólo (n-3)/2 de las capacidades deberán estar dimensionadas para toda la corriente de salida del convertidor, mientras que (n+1 )/2 de las capacidades ayudarían a fijar la tensión de corte de los semiconductores y serán de ayuda en los tiempos muertos de las conmutaciones. De esta manera se obtiene un convertidor electrónico de potencia con n o más niveles en la tensión de salida con un número reducido de semiconductores y capacidades de gran corriente.
En una realización preferente de la invención, cada capacidad de alta frecuencia y baja corriente está conectada, a la rama positiva entre dos primeros semiconductores controlados externos y a la rama negativa entre dos segundos semiconductores controlados externos. Según esta realización, las capacidades de alta frecuencia y baja corriente están conectadas sucesivamente, y cada capacidad DC de elevada corriente está conectada, a la rama positiva entre dos primeros semiconductores controlados externos y a la rama negativa entre dos segundos semiconductores controlados externos.
También preferentemente, la rama interna puede estar conectada a dichas ramas positiva y negativa entre la capacidad de alta frecuencia y baja corriente más próxima al terminal de tensión AC y la capacidad DC de elevada corriente más próxima a los terminales de tensión.
En una realización del convertidor electrónico multinivel, éste presenta cinco niveles de salida, y comprende dos semiconductores controlados intermedios controlados con diodos en antiparalelo y conectados en antiserie entre el terminal DC intermedio y terminal de tensión DC intermedia, cuatro primeros semiconductores controlados externos conectados en serie en la rama positiva y cuatro segundos semiconductores controlados externos conectados en serie en la rama negativa, una capacidad DC de elevada corriente conectada entre la rama positiva y la rama negativa, así como dos capacidades de alta frecuencia y baja corriente conectadas entre la rama positiva y la rama negativa.
En otra realización del convertidor electrónico multinivel, éste presenta siete niveles de salida, y comprende cuatro semiconductores controlados internos conectados en serie en la rama interna, un semiconductor controlado intermedio formado por dos semiconductores con diodos en antiparalelo y conectados en antiserie entre el terminal DC intermedio y el terminal de tensión DC intermedia, seis primeros semiconductores controlados externos conectados en serie en la rama positiva y seis segundos semiconductores controlados externos conectados en serie en la rama negativa, dos capacidades DC de elevada corriente conectadas entre la rama positiva y la rama negativa, así como tres capacidades de alta frecuencia y baja corriente conectadas entre la rama positiva y la rama negativa.
Según la invención, el convertidor puede comprender además al menos una primera capacidad de alta frecuencia y baja corriente complementaria conectada entre la rama positiva y la rama interna y al menos una segunda capacidad de alta frecuencia y baja corriente complementaria conectada entre la rama positiva y la rama interna. Preferentemente, estas capacidades de alta frecuencia y baja corriente complementarias están interconectadas entre la rama interna y dichas ramas positiva y negativa entre una de las capacidades de alta frecuencia y baja corriente y una capacidad DC de elevada corriente. La incorporación de tales capacidades de alta frecuencia y baja corriente complementarias es especialmente adecuada para convertidores de más de cinco niveles. Así, en una realización alternativa del convertidor de siete niveles de salida, éste comprende cuatro semiconductores controlados internos conectados en serie en la rama interna, un semiconductor controlado intermedio formado por dos semiconductores con diodos en antiparalelo y conectados en antiserie entre el terminal DC intermedio y el terminal de tensión DC intermedia, seis primeros semiconductores controlados externos conectados en serie en la rama positiva y seis segundos semiconductores controlados externos conectados en serie en la rama negativa, dos capacidades DC de elevada corriente conectadas entre la rama positiva y la rama negativa, sólo dos capacidades de alta frecuencia y baja corriente conectadas entre la rama positiva y la rama negativa así como una primera capacidad alta frecuencia y baja corriente complementaria de alta frecuencia y baja corriente conectada entre la rama positiva y la rama interna, y una segunda capacidad alta frecuencia y baja corriente complementaria de alta frecuencia y baja corriente conectada entre la rama positiva y la rama interna.
Según esta realización alternativa, de siete niveles, las capacidades de alta frecuencia y baja corriente complementarias pueden estar interconectadas entre la rama interna y dichas ramas positiva y negativa, entre la capacidad de alta frecuencia y baja corriente más próxima al terminal de tensión AC y la capacidad DC de elevada corriente más próxima a los terminales de tensión, estando en este la rama interna conectada a dichas ramas positiva y negativa entre las capacidades de alta frecuencia y baja corriente complementarias y la capacidad DC de elevada corriente más próxima a los terminales de tensión.
Los semiconductores controlados pueden ser transistores IGBT (Isolated
Gate Bipolar Transistor = Transistor bipolar de puerta aislada), tiristores IGCT (Integrated Gate Controlled Thyiristor= Tiristor Controlado por Puerta Integrada), transistores IEGT (Injection Enhanced Gate Transistor = Transistor de puerta mejorada por inyección), tiristores GTO (Gate Turn-Off Thyristor = Tiristor desactivación por compuerta) y cualquier combinación de los mismos.
Los semiconductores controlados del convertidor conforme a la presente invención pueden ser controlados mediante una estrategia de PWM (Pulse-width modulation = Modulación por ancho de pulsos) que permite sintetizar en el terminal de AC una tensión alterna, mediante un sistema de control de modulación por ancho de pulsos para sintetizar una tensión alterna en el terminal de AC. Por otra parte, para mantener estable la tensión del terminal DC intermedio y la tensión de cada una de las capacidades DC de elevada corriente, el convertidor puede estar dotado de un sistema estabilizador de tensión que emplea redundancias disponibles en vectores de tensión de salida del convertidor. Para disminuir las pérdidas en el convertidor y así aumentar la eficiencia del sistema, los semiconductores más próximos al bus DC podrán ser semiconductores de bajas pérdidas de conducción, como por ejemplo de tipo IGCT, GTO, etc., ya que éstos se conmutarán a la frecuencia de la fundamental AC.
El convertidor electrónico multinivel de potencia conforme a la presente invención anteriormente descrito puede integrarse especialmente en etapas de conversión de turbinas eólicas, de manera que la presente invención también se refiere a una etapa de conversión para una turbina eólica, caracterizada porque comprende un convertidor electrónico multinivel como el que se ha descrito anteriormente en general y según cualquiera de sus realizaciones.
Como se desprende lo anterior, la presente invención consigue su objetivo mediante un convertidor que reduce el número de capacidades de elevada corriente a menos de la mitad, y presenta considerables ventajas en su tamaño, diseño, coste, funcionamiento, control y niveles alcanzables.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS A continuación se describen aspectos y reaiizaciones de la invención sobre la base de unos dibujos, en ios que, con carácter ilustrativo pero no limitativo se ha representado lo siguiente;
ia figura 1 muestra un ejemplo de un semiconductor controlado empleado en el convertidor de potencia conforme a la presente invención;
la figura 2 muestra un ejemplo de un semiconductor intermedio, compuesto por dos semiconductores como el representado en la figura 1 , con su diodos en antiparalelo y conectados en antiserie;
la figura 3 muestra una realización preferida de la invención para el caso de un convertidor de 5 niveles;
las figuras 4A y 4B muestran dos realizaciones preferidas de la invención para el caso de un convertidor de 7 niveles.
En estas figuras aparecen referencias numéricas que identifican los siguientes elementos:
1 terminal de tensión DC positiva
2 terminal de tensión DC negativa
3 terminal de tensión AC
4 capacidad de bus DC
5 terminal de tensión DC intermedia
6 primer semiconductor controlado externo
7 segundo semiconductor controlado externo
8 semiconductor intermedio controlado
8a, 8b semiconductores controlados conectados en antiserie
9 semiconductor controlado interno
10 terminal intermedio
1 1 capacidad DC de elevada corriente
12 capacidad de alta frecuencia y baja corriente
13 primera capacidad complementaria
14 segunda capacidad complementaria
C colector
E emisor
P puerta
POS rama positiva
NEG rama negativa MODOS DE REALIZAR LA INVENCIÓN
La figura 1 muestra un semiconductor de tipo IGBT en sí convencional que puede emplearse como semiconductor externo -6, 7- o interno -9- en el convertidor electrónico multinivel de potencia conforme a la presente invención. Comprende un colector -C-, una puerta -P-, un emisor -E- y un diodo -D-. Como se puede ver en la figura 2, dos semiconductores -8a, 8b- como el mostrado en la figura 1 conectados en antiserie y con sus diodos en antiparalelo, pueden formar un semiconductor controlado intermedio -8- que forma parte del convertidor de potencia.
La figura 3 muestra una realización de un convertidor electrónico multinivel con cinco niveles de salida, que comprende una rama positiva -POS- con un terminal de tensión DC positiva -1 -, una rama negativa -NEG- con un terminal de tensión DC negativa -2-, y un terminal de tensión AC -3- conectado a la rama positiva -POS- y a la rama negativa -NEG-. Entre los terminales de tensión DC positivo -1 - y negativo -2- están conectadas dos capacidades de bus DC -4-, y un terminal de tensión DC intermedia -5- conectado entre las dos capacidades de bus DC -4-. Por otra parte, entre el terminal de tensión DC positiva -1 - y el terminal de tensión AC -3-, en la rama positiva -POS- están conectados en serie cuatro primeros semiconductores controlados externos -6- con sus diodos en antiparalelo, mientras que en la rama negativa -NEG-, entre el terminal de DC negativa -2- y el terminal de tensión AC -3-, están conectados en serie y una pluralidad de segundos semiconductores controlados externos -7- con sus diodos en antiparalelo.
Entre la rama positiva -POS- y la rama negativa -NEG- están conectadas, en el lado del terminal de tensión AC -3-, una capacidad de corriente elevada -1 1 - y dos capacidades de alta frecuencia y baja corriente -12- en el lado de los terminales de tensión DC -1 , 2, 5-. La capacidad DC de elevada corriente -1 1 - está conectada a la rama positiva -POS- entre dos primeros semiconductores controlados externos -6- y a la rama negativa -NEG- entre dos segundos semiconductores controlados externos -Ί-. A su vez, cada una de las capacidades de alta frecuencia y baja corriente -12- está conectada a la rama positiva -POS- entre dos primeros semiconductores controlados externos -6- y a la rama negativa -NEG- entre dos segundos semiconductores controlados externos -Ί-.
El convertidor presenta además una rama interna -INT- conectada en paralelo con la capacidad DC de elevada corriente -1 1 -, con dos semiconductores controlados internos -9- con sus diodos en antiparalelo, conectados en serie entre ellos y a un terminal intermedio -10-. Entre el terminal intermedio -10- y el terminal de tensión DC intermedia -5- está conectado el semiconductor -8- mostrado en la figura 2, es decir, el semiconductor intermedio controlado -8- formado por los dos semiconductores controlados -8a, 8b- con sus diodos en antiparalelo y conectados en antiserie.
La figuras 4A y 4B ilustran realizaciones de un convertidor de potencia con siete niveles de salida. En cada una de estas realizaciones, el convertidor comprende cuatro semiconductores controlados internos -9- conectados en serie en la rama interna -INT-, un semiconductor controlado intermedio -8- formado por dos semiconductores -8a, 8b- con diodos en antiparalelo y conectados en antiserie entre el terminal DC intermedio -10- y el terminal de tensión DC intermedia -5-, seis primeros semiconductores controlados externos -6- conectados en serie en la rama positiva -6- y seis segundos semiconductores controlados externos -7- conectados en serie en la rama negativa -NEG-, así como dos capacidades DC de elevada corriente -1 1 - conectadas entre la rama positiva -POS- y la rama negativa -NEG-.
En la realización mostrada en la figura 4A, el convertidor de potencia presenta tres capacidades de alta frecuencia y baja corriente -12- conectadas entre la rama positiva -POS- y la rama negativa -NEG-, mientras que en la realización mostrada en la figura 4B, sólo existen dos capacidades de alta frecuencia y baja corriente -12- conectadas entre la rama positiva -POS- y la rama negativa -NEG-, habiéndose sustituido la capacidad de alta frecuencia más próxima al terminal de tensión AC por una primera capacidad alta frecuencia y baja corriente complementaria -13- de alta frecuencia y baja corriente conectada entre la rama positiva -POS- y la rama interna -INT-, y una segunda capacidad alta frecuencia y baja corriente complementaria -14- de alta frecuencia y baja corriente conectada entre la rama positiva -POS- y la rama interna -INT-. Estas capacidades de alta frecuencia y baja corriente complementarias -13, 14- están, por tanto, interconectadas entre la rama interna -INT- y dichas ramas positiva -POS- y negativa -NEG-, entre la capacidad de alta frecuencia y baja corriente -12- más próxima al terminal de tensión AC -3- y la capacidad DC de elevada corriente -1 1 - más próxima a los terminales de tensión DC -1 , 2, 5-, mientras que la rama interna -INT- está conectada a dichas ramas positiva -POS- y negativa -NEG- entre las capacidades de alta frecuencia y baja corriente complementarias -13, 14- y la capacidad DC de elevada corriente -1 1 - más próxima a los terminales de tensión DC -1 , 2, 5-.
En cualquiera de las realizaciones anteriormente detalladas, el convertidor de potencia puede estar controlado por un sistema de control de modulación por ancho de pulsos para sintetizar una tensión alterna en el terminal de AC -3-, y por un sistema estabilizador de tensión que emplea redundancias disponibles en vectores de tensión de salida del convertidor para mantener estable la tensión del terminal DC intermedio -10- y la tensión de cada una de las capacidades DC de elevada corriente -1 1 -.

Claims

REIVINDICACIONES
1. Convertidor electrónico multi nivel de potencia DC/AC ó AC/DC para n niveles de tensión de salida, con
una rama positiva (POS) con un terminal de tensión DC positiva (1 ), una rama negativa (NEG) con un terminal de tensión DC negativa (2), y un terminal de tensión AC (3) conectado a la rama positiva (POS) y a la rama negativa (NEG);
al menos dos capacidades de bus DC (4) interconectadas entre el terminal de tensión DC positiva (1 ) y el terminal de tensión DC negativa (2), y un terminal de tensión DC intermedia (5) conectado entre las dos capacidades de bus DC (4);
una pluralidad de primeros semiconductores controlados externos (6) con diodos en antiparalelo, conectados en serie en la rama positiva (POS) entre el terminal de tensión DC positiva (1 ) y el terminal de tensión AC (3), y una pluralidad de segundos semiconductores controlados externos (7) con diodos en antiparalelo, conectados en serie en la rama negativa (NEG) entre el terminal de tensión DC negativa (2) y el terminal de tensión AC (3);
caracterizado porque comprende
al menos dos primeros semiconductores controlados externos (6) y al menos dos segundos semiconductores controlados externos (6);
al menos una capacidad DC de elevada corriente (1 1 ) conectada entre la rama positiva (POS) y la rama negativa (NEG), y al menos dos capacidades de alta frecuencia y baja corriente (12) conectadas entre la rama positiva (POS) y la rama negativa (NEG);
una rama interna (INT) conectada en paralelo con cada capacidad DC de elevada corriente (1 1 ), que comprende al menos dos semiconductores controlados internos (9) con diodos en antiparalelo, conectados en serie entre ellos y a un terminal intermedio (10);
al menos un semiconductor intermedio controlado (8) formado por dos semiconductores controlados (8a, 8b) con diodos en antiparalelo y conectados en antiserie, conectado entre el terminal de tensión DC intermedia (5) y el terminal intermedio (10) de la rama interna (INT).
2. Convertidor electrónico multinivel, según la reivindicación 1 , caracterizado porque comprende n-1 primeros semiconductores controlados externos (6) y n-1 segundos semiconductores controlados externos (6).
3. Convertidor electrónico multinivel. según la reivindicación 1 , caracterizado porque comprende
la rama interna (INT) conectada en paralelo con cada capacidad DC de elevada corriente (1 1 ), comprende n-3 semiconductores controlados internos (9) con diodos en antiparalelo, conectados en serie entre ellos y a un terminal intermedio (10).
4. Convertidor electrónico multinivel, según la reivindicación 2, caracterizado porque comprende
n-1 primeros semiconductores controlados externos (6) y n-1 segundos semiconductores controlados externos (6) y,
la rama interna (INT) conectada en paralelo con cada capacidad DC de elevada corriente (1 1 ), comprende n-3 semiconductores controlados internos (9) con diodos en antiparalelo, conectados en serie entre ellos y a un terminal intermedio (10).
5. Convertidor electrónico multinivel, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque comprende además al menos una primera capacidad de alta frecuencia y baja corriente complementaria (13) conectada entre la rama positiva (POS) y la rama interna (INT), y al menos una segunda capacidad de alta frecuencia y baja corriente complementaria (14) conectada entre la rama positiva (POS) y la rama interna (INT).
6. Convertidor electrónico multinivel, según la reivindicación 5, caracterizado porque las capacidades de alta frecuencia y baja corriente complementarias (13, 14) están interconectadas entre la rama interna (INT) y dichas ramas positiva (POS) y negativa (NEG) entre una de las capacidades de alta frecuencia y baja corriente (12) y una capacidad DC de elevada corriente (1 1 ).
7. Convertidor electrónico multinivel, según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la rama interna (INT) está conectada a dichas ramas positiva (POS) y negativa (NEG) entre la capacidad de alta frecuencia y baja corriente (12, 13, 14) más próxima al terminal de tensión AC (3) y la capacidad DC de elevada corriente (1 1 ) más próxima a los terminales de tensión DC (1 , 2, 5).
8. Convertidor electrónico multinivel, según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque los semiconductores controlados (6, 7, 9, 13, 14) están seleccionados entre transistores IGBT, tiristores IGCT, transistores IEGT, tiristores GTO y combinaciones de los mismos.
9. Convertidor electrónico multinivel, según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque comprende un sistema de control de modulación por ancho de pulsos para sintetizar una tensión alterna en el terminal de AC (3).
10. Convertidor electrónico multinivel, según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque comprende un sistema estabilizador de tensión que emplea redundancias disponibles en vectores de tensión de salida del convertidor para mantener estable la tensión del terminal DC intermedio (10) y la tensión de cada una de las capacidades DC de elevada corriente (1 1 ).
1 1 . Convertidor electrónico multinivel, según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque
cada capacidad de alta frecuencia y baja corriente (12, 13, 14) está conectada, a la rama positiva (POS) entre dos primeros semiconductores controlados externos (6) y a la rama negativa (NEG) entre dos segundos semiconductores controlados externos (7);
las capacidades de alta frecuencia y baja corriente (12, 13, 14) están conectadas sucesivamente;
cada capacidad DC de elevada corriente (1 1 ) está conectada, a la rama positiva (POS) entre dos primeros semiconductores controlados externos (6) y a la rama negativa (NEG) entre dos segundos semiconductores controlados externos (7)·
12. Convertidor electrónico multinivel, según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque presenta cinco niveles de salida, y comprende dos semiconductores controlados internos (9) conectados en serie en la rama interna (INT);
un semiconductor controlado intermedio (8) formado por dos semiconductores (8a, 8b) con diodos en antiparalelo y conectados en antiserie entre el terminal DC intermedio (10) y el terminal de tensión DC intermedia (5);
cuatro primeros semiconductores controlados externos (6) conectados en serie en la rama positiva (6) y cuatro segundos semiconductores controlados externos (7) conectados en serie en la rama negativa (NEG);
una capacidad DC de elevada corriente (1 1 ) conectada entre la rama positiva (POS) y la rama negativa (NEG);
dos capacidades de alta frecuencia y baja corriente (12) conectadas entre la rama positiva (POS) y la rama negativa (NEG).
13. Convertidor electrónico multi nivel, según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 1 1 , caracterizado porque presenta siete niveles de salida, y comprende
cuatro semiconductores controlados internos (9) conectados en serie en la rama interna (INT);
un semiconductor controlado intermedio (8) formado por dos semiconductores (8a, 8b) con diodos en antiparalelo y conectados en antiserie entre el terminal DC intermedio (10) y el terminal de tensión DC intermedia (5);
seis primeros semiconductores controlados externos (6) conectados en serie en la rama positiva (6) y seis segundos semiconductores controlados externos (7) conectados en serie en la rama negativa (NEG);
dos capacidades DC de elevada corriente (1 1 ) conectadas entre la rama positiva (POS) y la rama negativa (NEG);
tres capacidades de alta frecuencia y baja corriente (12) conectadas entre la rama positiva (POS) y la rama negativa (NEG).
14. Convertidor electrónico multinivel, según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 1 1 , caracterizado porque presenta siete niveles de salida, y comprende
cuatro semiconductores controlados internos (9) conectados en serie en la rama interna (INT);
un semiconductor controlado intermedio (8) formado por dos semiconductores (8a, 8b) con diodos en antiparalelo y conectados en antiserie entre el terminal DC intermedio (10) y el terminal de tensión DC intermedia (5);
seis primeros semiconductores controlados externos (6) conectados en serie en la rama positiva (6) y seis segundos semiconductores controlados externos (7) conectados en serie en la rama negativa (NEG);
dos capacidades DC de elevada corriente (1 1 ) conectadas entre la rama positiva (POS) y la rama negativa (NEG);
dos capacidades de alta frecuencia y baja corriente (12) conectadas entre la rama positiva (POS) y la rama negativa (NEG);
una primera capacidad alta frecuencia y baja corriente complementaria (13) de alta frecuencia y baja corriente conectada entre la rama positiva (POS) y la rama interna (INT), y una segunda capacidad alta frecuencia y baja corriente complementaria (14) de alta frecuencia y baja corriente conectada entre la rama positiva (POS) y la rama interna (INT).
15. Convertidor electrónico muitinivei, según la reivindicación 14, caracterizado porque
las capacidades de alta frecuencia y baja corriente complementarias (13, 14) están interconectadas entre la rama interna (INT) y dichas ramas positiva (POS) y negativa (NEG), entre la capacidad de alta frecuencia y baja corriente (12) más próxima al terminal de tensión AC (3) y la capacidad DC de elevada corriente (1 1 ) más próxima a los terminales de tensión DC (1 , 2, 5);
la rama interna (INT) está conectada a dichas ramas positiva (POS) y negativa (NEG) entre las capacidades de alta frecuencia y baja corriente complementarias (13, 13) y la capacidad DC de elevada corriente (1 1 ) más próxima a los terminales de tensión DC (1 , 2, 5).
16. Una etapa de conversión para una turbina eólica, caracterizada porque comprende un convertidor electrónico muitinivei como el que se define en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15.
PCT/ES2011/070309 2011-04-29 2011-04-29 Convertidor electrónico multinivel de potencia WO2012146792A2 (es)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/ES2011/070309 WO2012146792A2 (es) 2011-04-29 2011-04-29 Convertidor electrónico multinivel de potencia
EP11728304.4A EP2704304B1 (en) 2011-04-29 2011-04-29 Multilevel electronic power converter
US14/114,622 US9559523B2 (en) 2011-04-29 2011-04-29 Multilevel electronic power converter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/ES2011/070309 WO2012146792A2 (es) 2011-04-29 2011-04-29 Convertidor electrónico multinivel de potencia

Publications (3)

Publication Number Publication Date
WO2012146792A2 true WO2012146792A2 (es) 2012-11-01
WO2012146792A3 WO2012146792A3 (es) 2012-12-27
WO2012146792A8 WO2012146792A8 (es) 2014-03-20

Family

ID=44627597

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/ES2011/070309 WO2012146792A2 (es) 2011-04-29 2011-04-29 Convertidor electrónico multinivel de potencia

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9559523B2 (es)
EP (1) EP2704304B1 (es)
WO (1) WO2012146792A2 (es)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106170171A (zh) * 2016-08-30 2016-11-30 中广核达胜加速器技术有限公司 一种宽范围、高精度、微束流调节电路

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5803683B2 (ja) * 2012-01-13 2015-11-04 富士電機株式会社 マルチレベル電力変換回路
FR3039313B1 (fr) * 2015-07-23 2019-07-26 Blue Solutions Dispositif reconfigurable de stockage d'energie par effet capacitif, systeme d'alimentation et vehicule electrique integrant ce dispositif
DE102015112513A1 (de) * 2015-07-30 2017-02-02 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Matroschka-Umrichter
CN106559004B (zh) 2015-09-29 2019-04-12 华为技术有限公司 多电平逆变器
CN106787879B (zh) * 2016-12-16 2019-08-23 中冶赛迪电气技术有限公司 一种七电平anpc变流器拓扑结构
CN107070274B (zh) * 2016-12-16 2019-08-23 中冶赛迪电气技术有限公司 一种五电平逆变单元
US10075080B1 (en) * 2017-07-18 2018-09-11 Texas Instruments Incorporated Three-level converter using an auxiliary switched capacitor circuit
US10536094B2 (en) * 2017-11-20 2020-01-14 Solaredge Technologies Ltd. Efficient switching for converter circuit
EP3573227A1 (en) * 2018-05-23 2019-11-27 Nidec ASI S.A. Electric power converter
CN112072768B (zh) * 2020-09-09 2021-07-30 湖南炬神电子有限公司 一种小体积充电器

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0555432A1 (fr) 1991-07-25 1993-08-18 Centre Nat Rech Scient Dispositif electronique de conversion d'energie electrique.
EP1673849A1 (de) 2003-10-17 2006-06-28 Abb Research Ltd. Umrichterschaltung zur schaltung einer vielzahl von schaltspannungsniveaus
EP1815586A1 (de) 2004-11-22 2007-08-08 Abb Research Ltd. Umrichterschaltung zur schaltung einer vielzahl von schaltspannungsniveaus
EP1051799B1 (en) 1998-01-27 2008-07-30 Abb Ab A converter device
EP2080262B1 (de) 2006-10-18 2010-03-17 ABB Research LTD Umrichterschaltung zur schaltung einer vielzahl von schaltspannungsniveaus

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6031738A (en) * 1998-06-16 2000-02-29 Wisconsin Alumni Research Foundation DC bus voltage balancing and control in multilevel inverters
US7495938B2 (en) * 2005-04-15 2009-02-24 Rockwell Automation Technologies, Inc. DC voltage balance control for three-level NPC power converters with even-order harmonic elimination scheme
DE502006006287D1 (de) * 2006-02-01 2010-04-08 Abb Research Ltd Schaltzelle sowie umrichterschaltung zur schaltung einer vielzahl von spannungsniveaus
US8582331B2 (en) * 2009-07-20 2013-11-12 Vincotech Holdings S.à.r.l. Inverter topologies usable with reactive power

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0555432A1 (fr) 1991-07-25 1993-08-18 Centre Nat Rech Scient Dispositif electronique de conversion d'energie electrique.
EP1051799B1 (en) 1998-01-27 2008-07-30 Abb Ab A converter device
EP1673849A1 (de) 2003-10-17 2006-06-28 Abb Research Ltd. Umrichterschaltung zur schaltung einer vielzahl von schaltspannungsniveaus
EP1815586A1 (de) 2004-11-22 2007-08-08 Abb Research Ltd. Umrichterschaltung zur schaltung einer vielzahl von schaltspannungsniveaus
EP2080262B1 (de) 2006-10-18 2010-03-17 ABB Research LTD Umrichterschaltung zur schaltung einer vielzahl von schaltspannungsniveaus

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106170171A (zh) * 2016-08-30 2016-11-30 中广核达胜加速器技术有限公司 一种宽范围、高精度、微束流调节电路

Also Published As

Publication number Publication date
WO2012146792A3 (es) 2012-12-27
US20140132068A1 (en) 2014-05-15
EP2704304A2 (en) 2014-03-05
EP2704304B1 (en) 2015-07-08
US9559523B2 (en) 2017-01-31
WO2012146792A8 (es) 2014-03-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2012146792A2 (es) Convertidor electrónico multinivel de potencia
ES2690675T3 (es) Operación de un convertidor de tres niveles
US20170294850A1 (en) Multilevel converter
ES2875325T3 (es) Sistema de conversión de energía de CC a CA
ES2762218T3 (es) Convertidor de tensión de múltiples niveles
US9009956B2 (en) Single phase inverter topology method
CA2640688C (en) Switchgear cell and converter circuit for switching a large number of voltage levels
TWI539737B (zh) 五電平變換裝置
ES2776249T3 (es) Inversor de conmutación suave
BR102014011275A2 (pt) Conversor de energia multinível, e, sistema de conversão de energia
US8547717B2 (en) Multilevel unidirectional rectifier with N-2 switches per phase leg
US10581313B2 (en) Hybrid I-T type multi-level converters
EP3484038B1 (en) Method and system for operating a phase-leg of a three-level active neutral point clamped converter
EP2698911B1 (en) Power electronic circuit
WO2014083214A1 (es) Etapa de conmutación, circuito de conversión de energía, y etapa de conversión para turbinas eólicas que comprende el circuito de conversión de energía
Floricau et al. New multilevel converters based on stacked commutation cells with shared power devices
Mersche et al. Quasi-two-level flying-capacitor-converter for medium voltage grid applications
Hosseinzadeh et al. New sub-module inverter for cascaded multilevel inverter with reduced number of switch counts
Radke et al. Low Commutation Inductance Using Standard Half Bridge IGBT Modules in High Power 3-Level (A)-NPC Inverters
ES2378865B1 (es) Convertidor de energía eléctrica de enclavamiento activo de cuatro o más niveles y método de control.
Liu et al. Phase-shifted pulse-width-amplitude modulation for quasi-Z-source cascade multilevel inverter based PV power system
JP2013078204A (ja) 電力変換装置
KR20160057912A (ko) 4레벨 전력변환장치
KR102261327B1 (ko) 인버터 시스템
US20200228028A1 (en) Inverter system

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 11728304

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 14114622

Country of ref document: US