多电平逆变器电路制造技术

一种多电平逆变器电路，包括一个正发电机端子（21）和一个负发电机端子（22），用于将发电机（1）与发电机电压连接，并且还包括一个逆变桥（10），用于在电桥输出端（19）将该发电机电压转换成AC电压，该电桥输出端可以连接到供电电网（9），其中，该逆变桥（10）通过五个端子（11-15）连接到所述正发电机端子（21）和所述负发电机端子（22），其中，一个第一端子（11）通过一个升压转换器（2）连接到这些发电机端子（21，22），用于生成升压后的正发电机电压，一个第二端子（12）直接连接到该正发电机端子（21），以及一个第四端子（14）直接连接到该负发电机端子（22），一个第五端子（15）通过一个升压转换器（3）连接到这些发电机端子（21，22），用于生成升压后的负发电机电压，以及一个第三端子（13）通过一个电容分压器（C1/C2，C3/C4）连接到这些发电机端子（21，22）,其中该电桥输出端（19）通过包括至少两个半导体开关（S11，S12）的一个第一串联电路连接到该第一端子（11），通过包括一个二极管（D2）和至少两个半导体开关（S21，S22）的一个第二串联电路连接到该第二端子（12），通过两个并联的串联电路连接到该第三端子（13），每个串联电路由一个半导体开关（S31，S32）和一个二极管（D31，D32）组成，通过包括一个二极管（D4）和至少两个半导体开关（S41，S42）的一个第四串联电路连接到该第四端子（14），以及通过包括至少两个半导体开关（S51，S52）的一个第五串联电路连接到该第五端子（15）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】多电平逆变器电路
本技术涉及一种用于将由发电机生成的电能馈送到供电电网中的多电平逆变器电路。
技术介绍
术语“多电平逆变器电路”是指升压DC-DC致动器(也被称为升压转换器)在其中生成一个额外电压电平的系统。所述额外电压电平在为该逆变器供应DC电压的电压源(例如光伏发电机、燃料电池或风力发电机)的电压小于供电电网(例如公共供电网)的供电电网电压的瞬时电压值时使用，该逆变器电路向该供电电网馈送其电压。此种类型的多电平逆变器电路从文档DE10020537A1中已知。文档DE102006010694B4同样披露了一种多电平逆变器电路，体现在BS-NPC(双极切换中性点钳位)拓扑结构中。由此实现了具有五个电压电平的电路拓扑结构，而且其可以体现在单相还有三相样式中。所使用的这些半导体的相对高的电压应力似乎对于此电路拓扑结构有问题。
技术实现思路
在此背景下，本技术的目标是通过降低这些半导体的电压应力来改善已知电路拓扑结构。根据本技术，一个多电平逆变器电路包括一个正发电机端子和一个负发电机端子，用于将发电机与发电机电压连接。该逆变器电路进一步包括一个逆变桥，用于在电桥输出端将该发电机电压转换成AC电压，该逆变桥可以连接到一个供电电网。该逆变桥通过五个端子连接到这些正发电机端子和负发电机端子。一个第一端子通过一个升压转换器连接到这些发电机端子，用于生成升压后的正发电机电压，一个第二端子直接连接到该正发电机端子，以及一个第四端子直接连接到该负发电机端子，一个第五端子通过一个升压转换器连接到这些发电机端子，用于生成升压后的负发电机电压，以及一个第三端子通过一个电容分压器连接到这些发电机端子。该逆变器的特征在于该电桥输出端通过包括至少两个半导体开关的一个第一串联电路连接到该第一端子，通过包括一个二极管和至少两个半导体开关的一个第二串联电路连接到该第二端子，通过两个并联的串联电路连接到该第三端子，每个串联电路包括一个半导体开关和一个二极管，通过包括一个二极管和至少两个半导体开关的一个第四串联电路连接到该第四端子，并且通过包括至少两个半导体开关的一个第五串联电路连接到该第五端子。一个相应的多电平逆变器电路具有可以使用低额定电压的半导体的优势，这导致成本的节约。在该多电平逆变器电路的有利实施例中，第一半导体开关是该第一串联电路、该第二串联电路及该两个并联的串联电路的其中之一的共同部分，和/或第二半导体开关是该第四串联电路、该第五串联电路和该两个并联的串联电路的其中之一的共同部分。在该多电平逆变器电路的一个进一步的有利实施例中，该第二串联电路的这些开关与该第一串联电路形成一个共同部分，并且该第四串联电路的这些开关与该第五串联电路形成一个共同部分。在这些方法中，半导体开关是在一个以上的串联电路中使用的。相应地，半导体开关的总数量可被尽量保持在最小。在该多电平逆变器电路的一个进一步的有利实施例中，这两个并联的串联电路的这些二极管被分别分配了进一步的半导体开关，这些半导体开关被以此种方式布置以在导通状态下它们在其相反方向上桥接对应的二极管。在又一个进一步的有利实施例中，该第二串联电路及该第四串联电路的这些二极管被分别分配了进一步的半导体开关，这些半导体开关被以此种方式布置以在导通状态下它们在其相反方向上桥接对应的二极管。这些额外的桥接开关使该逆变器能够进行无功功率操作，并同时具有保护功能，因为它们允许将这些开关上的最大电压限制在该中间电路电压的一半。在该多电平逆变器电路的进一步的有利实施例中，该电容分压器具有由这些发电机端子之间的两个电容器组成的一个串联电路，和/或该电容分压器具有由该第一端子与该第五端子之间的两个电容器形成的一个串联电路。在这两种情况下，由对应电容器形成的这些串联电路在该串联连接的一个中点提供了 一个参考电位。该参考电位可被直接提供给该第三端子。在该多电平逆变器电路的一个进一步的有利实施例中，该第三端子连接到该供电电网的一个中性导线。通过这种方式,可以馈送到一个单相供电电网中或馈送到一个多相供电电网的单相中。在该多电平逆变器电路的一个进一步的有利实施例中，该供电电网是一个三相供电电网，并且该电桥输出端连接到该供电电网的这些相位的其中之一。在该多电平逆变器电路的一个进一步的有利实施例中，用于操作该逆变桥的一个控制装置被配置成在所述五个端子的其中两个之间交替地切换该电桥输出端，这两个端子是取决于一个当前供电电网电压选择的。通过这种方式，可以使用调制方法进行对该逆变器电路的高效操作。【附图说明】下面参考附图对本技术进行更详细地描述，其中:图1通过示例的方式示出了用于说明多电平逆变器原理的框图，图2通过示例的方式示出了用于说明多电平逆变器原理的电压分布图，图3a通过示例的方式示出了说明一个功能的根据本技术的电路的实施例的框图，图3b通过示例的方式示出了说明进一步功能的图3a的框图，图4a通过示例的方式示出了说明在另一个操作相位下的一个进一步功能的图3a的框图，图4b通过示例的方式示出了说明在其他操作相位下的一个进一步功能的图3a的框图，图5通过示例的方式示出了根据本技术的一个电路的进一步实施例的示意图，以及图6通过示例的方式示出了根据本技术的一个电路的进一步实施例的示意图。图7通过示例的方式示出了根据本技术的一个电路的进一步实施例的示意图。【具体实施方式】图1通过示例的方式示出了用于说明多电平逆变器电路的框图。该电路包括一个发电机1，特别是光伏发电机或燃料电池，具有一个正发电机输出端21和一个负发电机输出端22，该发电机电压出现于此。该正发电机输出端21直接连接到一个第二端子12，并且该负发电机输出端22直接连接到一个第四个端子14。此外，该正发电机输出端21通过一个第一升压转换器2连接到一个第一端子11，并且该负发电机输出端22通过一个第二升压转换器3连接到一个第五端子15。在该正发电机输出端21与该负发电机输出端22之间，图1不出了一个电容分压器，由包括一个第一电容器Cl及一个第二电容器C2的一个串联电路组成。该电容分压器的中点23定义了一个参考电位7，并直接连接到该第三端子13。该升压转换器2具有将出现在该正发电机输出端21的正发电机电位转换成升压正发电机电压(即高于该正发电机电位的电压)的任务。该升压转换器3具有将出现在该负发电机输出端22的负发电机电位转换成升压负发电机电压(即低于该负发电机电位的电压)的任务。为清楚起见，图1没有示出这两个升压转换器2、3同样连接到该对应另一发电机电位，或者可替代地连接到该参考电位7，以从其生成相应的升压发电机电压。文献中已知的用于此目的任何电路布置和升压/降压转换器(例如Cuk、SepiC、Zeta或其他转换器电路)适合作为升压转换器2、3。由一个第三电容器C3和一个第四电容器C4组成的一个第二电容分压器被布置在该第一端子11与该第五端子15之间，其连接到所分配的升压转换器2、3的对应输出端。所述分压器的该中点同样连接到该参考电位7。该第二电容分压器可被与该第一电容分压器一起提供，并且也可以作为其替换物。优选地，该电容分压器将该发电机电压分路成相等的部分，以便该参考电位7被对称地放置于该正和该负发电机电位之间。此种互连还被称为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多电平逆变器电路，包括一个正发电机端子（21）和一个负发电机端子（22），用于将一个发电机（1）与一个发电机电压连接，并且还包括一个逆变桥（10），用于在一个电桥输出端（19）将该发电机电压转换成一个AC电压，该逆变桥可以连接到一个供电电网（9），其中该逆变桥（10）通过五个端子（11?15）连接到所述正发电机端子（21）和所述负发电机端子（22），其中??一个第一端子（11）通过一个升压转换器（2）连接到这些发电机端子（21，22），用于生成一个升压后的正发电机电压，??一个第二端子（12）直接连接到该正发电机端子（21），及一个第四端子（14）直接连接到该负发电机端子（22），??一个第五端子（15）通过一个升压转换器（3）连接到这些发电机端子（21，22），用于生成一个升压后的负发电机电压，以及??一个第三端子（13）通过一个电容分压器（C1/C2，C3/C4）连接到这些发电机端子（21，22）?其特征在于，该电桥输出端（19）??通过包括至少两个半导体开关（S11，S12）的一个第一串联电路连接到该第一端子（11），??通过包括一个二极管（D2）及至少两个半导体开关（S21，S22）的一个第二串联电路连接到该第二端子（12），??通过两个并联的串联电路连接到该第三端子（13），每个串联电路包括一个半导体开关（S31，S32）和一个二极管（D31，D32），??通过包括一个二极管（D4）及至少两个半导体开关（S41，S42）的一个第四串联电路连接到该第四端子（14），以及??通过包括至少两个半导体开关（S51，S52）的一个第五串联电路连接到该第五端子（15）。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.11.25 DE 202010012993.11.一种多电平逆变器电路，包括一个正发电机端子(21)和一个负发电机端子(22)，用于将一个发电机(I)与一个发电机电压连接，并且还包括一个逆变桥(10)，用于在一个电桥输出端(19)将该发电机电压转换成一个AC电压,该逆变桥可以连接到一个供电电网(9)，其中该逆变桥(10)通过五个端子(11-15)连接到所述正发电机端子(21)和所述负发电机端子(22)，其中 -一个第一端子(11)通过一个升压转换器(2)连接到这些发电机端子(21，22)，用于生成一个升压后的正发电机电压， -一个第二端子(12)直接连接到该正发电机端子(21)，及一个第四端子(14)直接连接到该负发电机端子(22)， -一个第五端子(15)通过一个升压转换器(3)连接到这些发电机端子(21，22)，用于生成一个升压后的负发电机电压，以及 -一个第三端子(13)通过一个电容分压器(C1/C2，C3/C4)连接到这些发电机端子(21，22) 其特征在于，该电桥输出端(19) -通过包括至少两个半导体开关(Sll，S12)的一个第一串联电路连接到该第一端子(11)， -通过包括一个二极管(D2)及至少两个半导体开关(S21，S22)的一个第二串联电路连接到该第二端子(12)， -通过两个并联的串联电路连接到该第三端子(13)，每个串联电路包括一个半导体开关(S31，S32)和一个二极管(D31，D32)， -通过包括一个二极管(D4 )及至少两个半导体开关(S41，S42 )的一个第四串联电路连接到该第四端子(14)，以及 -通过包括至少两个半导体开关(S51，S52)的一个第五串联电路连接到该第五端子(15)。2.如权利要求1所述的多电平逆变器电路，其特征在于，一个第一半导体开关(S2)是该第一串联电路、该第二串联电路及该两个并联的串联电路的其中之一的一个共同部分。3.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·里格贝斯，M·维克托，P·扎哈里亚斯，B·萨汉，弗拉基米尔·斯卡尔帕，S·V·阿劳霍，克里斯蒂安·诺丁，
申请(专利权)人：艾思玛太阳能技术股份公司，
类型：
国别省市：