变流器制造技术

本申请实施例提供了一种变流器，用于连接在直流系统和交流系统之间进行直流和交流的相互变换，变流器包括开关网络、滤波器和控制单元，开关网络包括第一开关电路和第二开关电路，第一开关电路包括M个储能元件和M个桥臂电路，M个桥臂电路中的一个桥臂电路包括一个全控型器件，其余M‑1个桥臂电路包括两个反向串联的全控型器件，第二开关电路包括N个储能元件和N个桥臂电路，N个桥臂电路中的一个桥臂电路包括一个全控型器件，其余N‑1个桥臂电路包括两个反向串联的全控型器件。本申请提供的变流器在提供四电平或者四电平以上的多电平时，可以降低开关网络的电路损耗，提高变流器的效率。

【技术实现步骤摘要】
变流器
本申请实施例涉及能源供电领域，并且更具体地，涉及变流器。
技术介绍
随着经济社会的发展，能源危机逐步凸显以及全球环境的逐渐恶化，发展和使用清洁替代能源已成为的能源行业的重要目标。伴随新能源发电、储能以及新能源汽车产业的不断发展，作为核心能源控制装置的变流器成为清洁能源应用的关键因素之一，其中变流器是实现可再生能源—太阳能光伏能源向电网传递的必不可少单元。变流器用于连接交流电力系统以及直流电力系统并实现两个系统之间能量传递。根据能量流向的不同又区分为整流和逆变两种工作状况，其中能量从直流系统传递到交流系统被称为逆变，而从交流系统传递到直流系统称为整流。通常情况下，变流器包括开关网络、连接开关网络和交流系统的滤波器、连接所述滤波器的控制单元。变流器的开关网络通常为可以输出两组电平的两电平开关网络。两电平开关网络虽然结构简单，但是电路损耗较大，变流效率低。为了提高变流器的整流效率，变流器可以采用多电平开关网络。但是，随着人们对变流器的效率的要求的提高，传统的多电平开关网络的电路损耗使得变流器的效率越来越不能满足人们的需求。也就是说，人们希望能够提出一种效率更高的变流器。
技术实现思路
本申请实施例提供了变流器，在提供四电平或者四电平以上的多电平时，可以降低开关网络的电路损耗，提高变流器的效率。第一方面，本申请提供了一种变流器，用于连接在直流系统和交流系统之间进行直流和交流的相互变换，所述变流器包括开关网络、滤波器和控制单元，所述开关网络包括第一开关电路和第二开关电路，所述控制单元用于向所述开关网络输出控制信号，所述开关网络用于根据所述控制单元输出的控制信息将所述直流系统输出的直流电转变为多电平，所述滤波器用于根据所述多电平向所述交流系统输出交流电；所述第一开关电路包括M个储能元件和M个桥臂电路，所述M个桥臂电路中的一个桥臂电路包括一个全控型器件，其余M-1个桥臂电路包括两个反向串联的全控型器件，M为大于或等于1的整数；所述M个桥臂电路中的第i个桥臂电路的第一端与所述M个桥臂电路中的第i+1个桥臂电路的第一端，通过所述M个储能元件中的第i个储能元件相连，所述M个桥臂电路中的第M个桥臂电路的第一端通过所述M中的第M个储能元件与所述滤波器的第一端相连，所述M个桥臂电路中每个桥臂电路的第二端与所述滤波器的第二端相连，i为大于或等于1、且小于M的整数；所述第二开关电路包括N个储能元件和N个桥臂电路，所述N个桥臂电路中的一个桥臂电路包括一个全控型器件，其余N-1个桥臂电路包括两个反向串联的全控型器件，N为大于或等于4-M的整数；所述N个桥臂电路中的第j个桥臂电路的第一端与所述N个桥臂电路中的第j+1个桥臂电路的第一端，通过所述N中的第j个储能元件相连，所述N个桥臂电路中的第N个桥臂电路的第一端通过所述N中的第N个储能元件与所述滤波器的第一端相连，所述N个桥臂电路中每个桥臂电路的第二端与所述滤波器的第二端相连，j为大于或等于1、且小于N的整数；所述N个桥臂电路和所述M个桥臂电路中的每个全控型器件与所述控制单元连接，所述控制单元具体用于控制所述每个全控型器件的开通和关断。本申请实施例的变流器，由于开关网络中的第一开关电路和第二开关电路中均包含了一个只含一个全控性器件的桥臂电路，因此变流器提供多个电平时，每个电平状态中的电流最多流经两个全控性器件，其中有两个电平状态对应的电流只需经过一个全控性器件，从而可以降低电路的导通损耗，提高电路效率。而且，本申请实施例的变流器可以提供双向的电路能量，即电路能量可以从直流侧到交流侧，也可以是从交流侧到直流侧。在一种可能的实现方式中，所述开关网络还包括第三开关电路，所述第三开关电路包括两个反向串联的全控型器件，所述第三开关电路的第一端与所述滤波器的第一端连接，所述第三开关电路的第二端与所述滤波器的第二端连接，所述第三开关电路中的每个全控型器件与所述控制单元连接，所述控制单元用于控制所述第三开关电路中的每个全控型器件的开通和关断。在一种可能的实现方式中，M为大于或等于2的整数，且M＝N。在一种可能的实现方式中，每个所述全控型器件包含反向并联的二极管。在一种可能的实现方式中，每个所述桥臂电路中的全控型器件与一个二极管反向并联。在一种可能的实现方式中，所述储能元件为有极电容。在一种可能的实现方式中，所述滤波器的第一端接地。在一种可能的实现方式中，所述滤波器包括功率电感和滤波电容。第二方面，本申请提供了一种变流器，用于连接在直流系统和交流系统之间进行直流和交流的相互变换，所述变流器包括开关网络、滤波器和控制单元，所述开关网络包括3个储能元件和4个桥臂电路，所述4个桥臂电路中的第一个桥臂电路和第四个桥臂电路分别包括一个全控型器件，第二个桥臂电路和第三个桥臂电路分别包括两个反向串联的全控型器件；所述第一个桥臂电路第一端通过所述3个储能元件中的第一个储能元件与所述第二个桥臂电路的第一端连接，所述第二个桥臂电路的第一端通过所述3个储能元件中的第二个储能元件与所述滤波器的第一端连接，所述第三个桥臂电路的第一端与所述滤波器的第一端连接，所述第四个桥臂电路的第一端通过所述3个储能元件中的第三个储能元件与所述滤波器的第一端连接，所述四个桥臂电路的第二端均与所述滤波器的第二端连接；所述4个桥臂电路中的每个全控型器件与所述控制单元连接，所述控制单元用于控制所述每个全控型器件的开通和关断。本申请实施例的变流器，由于开关网络中的第一开关电路和第二开关电路中均包含了一个只含一个全控性器件的桥臂电路，因此变流器提供多个电平时，每个电平状态中的电流最多流经两个全控性器件，其中有两个电平状态对应的电流只需经过一个全控性器件，从而可以降低电路的导通损耗，提高电路效率。而且，本申请实施例的变流器可以提供双向的电路能量，即电路能量可以从直流侧到交流侧，也可以是从交流侧到直流侧。在一种可能的实现方式中，所述滤波器的第一端接地。附图说明图1是本申请实施例的变流器的应用场景的示意图。图2是传统变流器的示意性电路图。图3是本申请实施例的变流器的示意性电路图。图4是本申请实施例的变流器的示意性电路图。图5是本申请实施例的变流器的示意性电路图。图6是本申请实施例的变流器的示意性电路图。图7是本申请实施例的变流器的输出电平的示意图。图8是本申请实施例的变流器的示意性电路图。图9是本申请实施例的变流器的示意性电路图。图10是本申请实施例的变流器的示意性电路图。具体实施方式下面通过附图和实施例，对本申请实施例的技术方案做进一步的详细描述。如图1所示，可以应用本申请实施例的变流器的场景中可以包括直流系统110、变流器120和交流系统130。应理解，本申请施例并不限于图1所示的应用场景中。此外，图1示出的应用场景仅是示例，可以应用本申请实施例的变流器的场景中还可包括其他系统、模块或单元。图1中，直流系统110可以是任何提供直流电流的电源，包括蓄电池、太阳能光伏板等；交流系统130可以是任何需要交流输入的设备或者装置，包括电网以及电机等；变流器120用于将直流系统110提供的直流电转换为交流电并输出到交流系统130，或将交流系统130输出的交流电转换为直流电并输出到直流系统110。例如，在光伏供电系统中，光伏太阳能板产生的直流电通过变流器转本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种变流器，用于连接在直流系统和交流系统之间进行直流和交流的相互变换，其特征在于，所述变流器包括开关网络、滤波器和控制单元，所述开关网络包括第一开关电路和第二开关电路，所述控制单元用于向所述开关网络输出控制信号，所述开关网络用于根据所述控制单元输出的控制信息将所述直流系统输出的直流电转变为多电平，所述滤波器用于根据所述多电平向所述交流系统输出交流电；所述第一开关电路包括M个储能元件和M个桥臂电路，所述M个桥臂电路中的一个桥臂电路包括一个全控型器件，其余M‑1个桥臂电路包括两个反向串联的全控型器件，M为大于或等于1的整数；所述M个桥臂电路中的第i个桥臂电路的第一端与所述M个桥臂电路中的第i+1个桥臂电路的第一端，通过所述M个储能元件中的第i个储能元件相连，所述M个桥臂电路中的第M个桥臂电路的第一端通过所述M中的第M个储能元件与所述滤波器的第一端相连，所述M个桥臂电路中每个桥臂电路的第二端与所述滤波器的第二端相连，i为大于或等于1、且小于M的整数；所述第二开关电路包括N个储能元件和N个桥臂电路，所述N个桥臂电路中的一个桥臂电路包括一个全控型器件，其余N‑1个桥臂电路包括两个反向串联的全控型器件，N为大于或等于4‑M的整数；所述N个桥臂电路中的第j个桥臂电路的第一端与所述N个桥臂电路中的第j+1个桥臂电路的第一端，通过所述N中的第j个储能元件相连，所述N个桥臂电路中的第N个桥臂电路的第一端通过所述N中的第N个储能元件与所述滤波器的第一端相连，所述N个桥臂电路中每个桥臂电路的第二端与所述滤波器的第二端相连，j为大于或等于1、且小于N的整数；所述N个桥臂电路和所述M个桥臂电路中的每个全控型器件与所述控制单元连接，所述控制单元具体用于控制所述每个全控型器件的开通和关断。...

【技术特征摘要】
1.一种变流器，用于连接在直流系统和交流系统之间进行直流和交流的相互变换，其特征在于，所述变流器包括开关网络、滤波器和控制单元，所述开关网络包括第一开关电路和第二开关电路，所述控制单元用于向所述开关网络输出控制信号，所述开关网络用于根据所述控制单元输出的控制信息将所述直流系统输出的直流电转变为多电平，所述滤波器用于根据所述多电平向所述交流系统输出交流电；所述第一开关电路包括M个储能元件和M个桥臂电路，所述M个桥臂电路中的一个桥臂电路包括一个全控型器件，其余M-1个桥臂电路包括两个反向串联的全控型器件，M为大于或等于1的整数；所述M个桥臂电路中的第i个桥臂电路的第一端与所述M个桥臂电路中的第i+1个桥臂电路的第一端，通过所述M个储能元件中的第i个储能元件相连，所述M个桥臂电路中的第M个桥臂电路的第一端通过所述M中的第M个储能元件与所述滤波器的第一端相连，所述M个桥臂电路中每个桥臂电路的第二端与所述滤波器的第二端相连，i为大于或等于1、且小于M的整数；所述第二开关电路包括N个储能元件和N个桥臂电路，所述N个桥臂电路中的一个桥臂电路包括一个全控型器件，其余N-1个桥臂电路包括两个反向串联的全控型器件，N为大于或等于4-M的整数；所述N个桥臂电路中的第j个桥臂电路的第一端与所述N个桥臂电路中的第j+1个桥臂电路的第一端，通过所述N中的第j个储能元件相连，所述N个桥臂电路中的第N个桥臂电路的第一端通过所述N中的第N个储能元件与所述滤波器的第一端相连，所述N个桥臂电路中每个桥臂电路的第二端与所述滤波器的第二端相连，j为大于或等于1、且小于N的整数；所述N个桥臂电路和所述M个桥臂电路中的每个全控型器件与所述控制单元连接，所述控制单元具体用于控制所述每个全控型器件的开通和关断。2.根据权利要求1所述的变流器，其特征在于，所述开关网络还包括第三开关电路，所述第三开关电路包括两个反向串联的全控型器件，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄朱勇，张晓飞，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44