多电平逆变器制造技术

本发明专利技术提供了一种多电平逆变器，包括：配置为接收三相的第一相位电压并且提供整流电压的整流单元；配置为接收整流电压并将接收到的整流电压作为具有不同电平的电压提供给不同的第一至第三节点的平滑单元；以及包括用于传递从所述平滑单元提供的具有三个电平的电压的多个开关单元的逆变器单元，其中，逆变器单元包括设置于第一节点和第一输出端子之间的第一开关单元、设置于第二节点和第一输出端子之间的第二开关单元、设置于第三节点和第一输出端子之间的第三开关单元、设置于第一节点和第二输出端子之间的第四开关单元、设置于第二节点和所述第二输出端子之间的第五开关单元、以及设置于所述第三节点和所述第二输出端子之间的第六开关单元。

【技术实现步骤摘要】
多电平逆变器
本专利技术涉及逆变器，特别涉及一种使用单位功率单元(unitpowercell)的多电平中压逆变器。
技术介绍
多电平中压逆变器是具有如下特性的逆变器：输入线间电压的有效值具有600V或更高的输入电力，并且其输出相位电压具有多个级(或多个电平)。中压逆变器通常用来驱动具有范围从几百千瓦到几十兆瓦的大容量的电动机，以及主要用于例如风扇、泵、压缩机、牵引机、起重机、传送机等领域。通常的电压型中压逆变器使用级联H桥逆变器或级联中性点箝位(NPC)逆变器作为级联H桥逆变器的改进的逆变器。相对于现有的级联H桥逆变器，级联NPC逆变器显现其小体积的特点。应用于各个领域的多电平中压逆变器被要求包括更小的元件以及具有更高的效率。
技术实现思路
为此，详细说明的一个方面提供了一种具有有效结构的多电平中压逆变器。为了达到这些和其他的优势以及依照本说明书的目的，如本文具体化且广义描述的，一种多电平中压逆变器可以包括：整流单元，其配置为接收来自三相电源的相位电压并且提供整流电压；平滑单元，其配置为接收所述整流电压并将接收到的所述整流电压作为具有不同电平的电压提供给第一节点至第三节点；以及逆变器单元，其包括用于将从所述平滑单元提供的具有三个电平的电压传送给负载的多个开关单元，其中，所述逆变器单元包括设置于所述第一节点和第一输出端子之间的第一开关单元、设置于所述第二节点和所述第一输出端子之间的第二开关单元、设置于所述第三节点和所述第一输出端子之间的第三开关单元、设置于所述第一节点和第二输出端子之间的第四开关单元、设置于所述第二节点和所述第二输出端子之间的第五开关单元、以及设置于所述第三节点和所述第二输出端子之间的第六开关单元。所述第一开关单元至第六开关单元可以包括功率半导体和二极管。所述第二开关单元可以包括：具有从所述第二节点到所述第一输出端子的电流方向性的第一二极管；具有与所述第一二极管相反的电流流向并且连接所述第一二极管的一侧和另一侧的第一功率半导体；具有与所述第一二极管相反的电流流向并且串联连接到所述第一二极管的第二二极管；以及具有与所述第一功率半导体相反的电流流向并且连接所述第二二极管的一侧和另一侧的第二功率半导体。所述第一开关单元可以包括：具有从所述第一输出端子到所述第一节点的电流方向性的第一二极管；以及具有与所述第一二极管相反的电流流向并且连接所述第一二极管的一侧和另一侧的第一功率半导体。所述第三开关单元可以包括：具有从所述第三节点到所述第一输出端子的电流方向性的第二二极管；以及具有与所述第二二极管相反的电流流向并且连接所述第二二极管的一侧和另一侧的第二功率半导体。所述第五开关单元可以包括：具有从所述第二节点到所述第二输出端子的电流方向性的第一二极管；具有与所述第一二极管相反的电流流向并且连接所述第一二极管的一侧和另一侧的第一功率半导体；具有与所述第一二极管相反的电流流向并且串联连接到所述第一二极管的第二二极管；以及具有与所述第一功率半导体相反的电流流向并且连接所述第二二极管的一侧和另一侧的第二功率半导体。所述第四开关单元可以包括：具有从所述第二输出端子到所述第一节点的电流方向性的第一二极管；以及具有与所述第一二极管相反的电流流向并且连接所述第一二极管的一侧和另一侧的第一功率半导体。所述第六开关单元可以包括：具有从所述第三节点到所述第二输出端子的电流方向性的第二二极管；以及具有与所述第二二极管相反的电流流向并且连接所述第二二极管的一侧和另一侧的第二功率半导体。所述平滑单元可以包括：串联连接的第一和第二电容器，其中，所述第一和第二电容器通过其一侧和另一侧接收所述整流电压，并且所述第一和第二电容器的一侧、公共节点、和另一侧为第一至第三节点。所述整流单元可以包括：第一和第二二极管，用于连接所述第一和第二电容器中的每个的一侧和另一侧，并且通过所述公共节点接收第一相电压；第三和第四二极管，用于连接所述第一和第二电容器中的每个的一侧和另一侧，并且通过所述公共节点接收第二相电压；第五和第六二极管，用于连接所述第一和第二电容器中的每个的一侧和另一侧，并且通过所述公共节点接收第三相电压。所述多电平逆变器可以包括多个单位功率单元，每个所述单位功率单元均包括所述整流单元、所述平滑单元、以及所述逆变器单元，所述多电平逆变器进一步包括移相变压器，用于接收相位电压以及向所述单位功率单元提供具有预定相位的功率信号。本申请适用的范围由下文的详细描述来进一步说明。应当理解的是，详细描述和具体示例，虽然对本专利技术优选的实施方式进行了说明，只是示例的方式给出的，因此根据本专利技术的详细描述，在本专利技术的实质和保护范围内进行的各种变形和修改，对本领域技术人员来说是显而易见的。附图说明所包括的附图提供了对本专利技术的进一步理解，其包含在本申请中并构成本申请的一部分，附图图示出本公开的实施例并与说明书一起用于解释本专利技术的原理。在附图中：图1为示出了根据本公开的示例性实施例的包括逆变器的功率转换电路的框图。图2为示出了图1中所示的每个单位功率单元的结构的框图。图3为示出了包括另一逆变器的功率转换电路的框图。图4为示出了图2中所示的每个单位功率单元的结构的框图。图5至10为示出了图1和2中所示的逆变器单元的运行的电路图。图11为示出了根据本公开的第一示例性实施例的单位功率单元的电路图。图12至14为分别示出了使用图11的单位功率单元的逆变器的实例的框图。图15至21为示出了图11中所示的逆变器单元的运行的电路图。图22至25为示出了图11中所示的逆变器单元的运行的波形图。具体实施方式下面结合附图对示例性实施例进行详细描述。为了结合附图描述简便，相同或等同的组件将标记为相同的附图标记，并且不重复对它们的说明。图1为示出了根据本公开的示例性实施例的包括逆变器的功率转换电路的框图。参考图1，包括移相变压器和多电平中压逆变器的逆变器系统包括输入三相电源102、三相电动机103、移相变压器104、以及单位功率单元105a至105f。输入三相电源102提供均方根等于或高于600V的线间电压。三相电动机103为该逆变器系统的负载。移相变压器104的初级绕组具有三相“Y”连接形式，以及包括与该初级绕组相位差为-15度的三个绕组、与该初级绕组相位差为0度的三个绕组、与该初级绕组相位差为15度的三个绕组、和与该初级绕组相位差为30度的三个绕组的共十二个次级绕组。次级绕组的结构可以根据单位功率单元105a至105f的数量来确定。单位功率单元105a至105f中的每个单位功率单元的输出电压的量值有五个电平。作为负载运行的电动机103的每个相位设有两个单位功率单元，并且单位功率单元的数量可以根据需要增加。单位功率单元105a和105b被串联连接以输出a相电压到作为负载的三相电动机，单位功率单元105c和105d输出b相电压，单位功率单元105e和105f输出c相电压。单位功率单元105a、105c和105e接收移相变压器104的输出中的具有-15度和0度相位的输出，并且单位功率单元105b、105d和105f接收移相变压器104的输出中的具有15度和30度相位的输出。图2为示出了图1中所示的每个单位功率单元的结构的框图。参考图2，单位功率单元包括二极管整流单元201、平滑单元202本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多电平逆变器，包括：整流单元，其配置为接收三相的第一相位电压并且提供整流电压；以及平滑单元，其配置为接收所述整流电压并且将接收到的整流电压作为具有不同电平的电压提供给不同的第一节点至第三节点，其特征在于，所述多电平逆变器进一步包括：逆变器单元，其包括用于传递从所述平滑单元提供的具有三个电平的电压的多个开关单元，其中，所述逆变器单元包括设置于所述第一节点和第一输出端子之间的第一开关单元、设置于所述第二节点和所述第一输出端子之间的第二开关单元、设置于所述第三节点和所述第一输出端子之间的第三开关单元、设置于所述第一节点和第二输出端子之间的第四开关单元、设置于所述第二节点和所述第二输出端子之间的第五开关单元、以及设置于所述第三节点和所述第二输出端子之间的第六开关单元。

【技术特征摘要】
2013.06.17 KR 10-2013-00688561.一种多电平逆变器，包括移相变压器和多个单位功率单元，所述移相变压器接收三相相位电压以及向所述单位功率单元提供具有预定相位的功率信号，其中，每个所述单位功率单元包括：整流单元，其配置为接收三相的第一相位电压并且提供整流电压；以及平滑单元，其配置为接收所述整流电压并且将接收到的整流电压作为具有不同电平的电压提供给不同的第一节点至第三节点，其特征在于，所述多电平逆变器进一步包括：逆变器单元，其包括用于传递从所述平滑单元提供的具有三个电平的电压的多个开关单元，其中，所述逆变器单元包括设置于所述第一节点和第一输出端子之间的第一开关单元、设置于所述第二节点和所述第一输出端子之间的第二开关单元、设置于所述第三节点和所述第一输出端子之间的第三开关单元、设置于所述第一节点和第二输出端子之间的第四开关单元、设置于所述第二节点和所述第二输出端子之间的第五开关单元、以及设置于所述第三节点和所述第二输出端子之间的第六开关单元，其中，所述多个单位功率单元包括分别输出a相、b相和c相电压的三组单位功率单元，任一组单位功率单元中的多个单位功率单元分别从所述移相变压器接收不同相位的功率信号，其中，所述平滑单元包括：串联连接的第一电容器和第二电容器，其中，所述第一电容器和第二电容器通过其一侧和另一侧接收所述整流电压，并且所述第一电容器和第二电容器的一侧节点、公共节点、和另一侧节点为所述第一节点至第三节点，其中所述整流单元配置为6脉冲二极管整流单元，其包括：第一二极管和第二二极管，连接所述第一电容器的一侧和另一侧，并且通过所述公共节点接收所述第一相位电压的第一相电压；第三二极管和第四二极管，连接所述第一电容器的一侧和另一侧，并且通过所述公共节点接收所述第一相位电压的第二相电压；以及第五二极管和第六二极管，连接所述第一电容器的一侧和另一侧，并且通过所述公共节点接收所述第一相位电压的第三相电压。2.根据权利要求1所述的多电平逆变器，其中，所述第一开关单...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞安橹，
申请(专利权)人：LS产电株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR