多级逆变器制造技术

本发明专利技术公开涉及在不增加任何独立模块的情形下能够执行旁路操作的多级逆变器。所述多级逆变器包括彼此串联耦接的第一电容器和第二电容器、用于通过使用在第一电容器和第二电容器中进行充电的电压来生成多级输出电压的多个开关和分别并联耦接至多个开关的多个二极管、用于输出输出电压的第一输出端和第二输出端、以及控制器，用于根据预定旁路模式中的一个将多个开关中的每个开关的状态切换至连通或断开状态从而使通过第一输出端和第二输出端的输出电压的输出中断。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及多级逆变器，更具体而言，涉及一种在增加任何独立模块的情形下能够执行旁路操作的多级逆变器。
技术介绍
中压逆变器是一种具有输入功率的逆变器，其均方根(RMS)值对于线间电压而言超过600V。中压逆变器的额定功率容量的范围从几百千瓦至几万千瓦之间。多种中压逆变器被广泛用在包括风扇、泵及压缩机的应用领域中。在这些中压逆变器中，级联多级逆变器被频繁使用，其会生成具有三级或多级的输出相电压。从级联多级逆变器生成的输出相电压的级的大小和数量根据组成级联多级逆变器的单元电芯的数量来确定。通过使多个单元电芯串联耦接来形成级联多级逆变器的每一相，并且通过增加构成逆变器的每一相的单元电芯的输出电压来确定逆变器的三相输出电压。如果被包含在多级逆变器中的多个单元电芯中的一个单元电芯是异常的，则逆变器可以执行以输出被减少的状态而执行的旁路操作。在旁路操作中，通过旁路开关，使单元电芯的输出端短路来不使用异常单元电芯，并且仅使用其他正常单元电芯，从而执行逆变器的正常操作。然而，在不具有用于控制针对每个单元电芯的旁路操作的旁路开关的逆变器中，直流链电压由于用在异常单元电芯中的电力开关的反并联的二极管的整流而增加。
技术实现思路
本专利技术一方面提供了一种在不增加用于控制针对每个单元电芯的旁路操作的任何旁路开关的情形下能够执行旁路操作的多级逆变器。本专利技术的另一方面提供了一种能够根据被包含在单元电芯中的多个开关中
的异常开关的种类来执行独立旁路操作的多级逆变器。本专利技术不限于上述方面并且本专利技术的其他方面通过以下描述可以被本领域技术人员清晰地理解。根据本专利技术的一个方面，多级逆变器包括彼此串联耦接的第一电容器和第二电容器、用于通过使用在第一电容器和第二电容器中充电的电压来生成多级输出电压的多个开关和分别并联耦接至多个开关的多个二极管、用于输出输出电压的第一输出端和第二输出端、以及用于根据预定旁路模式中的一个将多个开关中的每个开关的状态切换至连通或断开状态从而通过第一输出端和第二输出端使输出电压的输出中断的控制器。附图说明图1是级联多级逆变器的构造图。图2是根据现有技术的单元电芯的构造图。图3显示了用于控制被包含在单元电芯中以形成多级输出电压的多个二极管的控制信号的波形和对应所述波形的输出电压的大小。图4是根据本专利技术实施例的单元电芯的构造图。图5显示了根据本专利技术实施例的在第一旁路模式中的单元电芯的旁路操作。图6显示了根据本专利技术实施例的在第二旁路模式中的单元电芯的旁路操作。图7显示了根据本专利技术实施例的在第三旁路模式中的单元电芯的旁路操作。图8为根据本专利技术实施例的示出了其中控制器控制单元电芯的过程的流程图。具体实施方式此后，参考说明书附图对本专利技术的实施例进行详细描述。应该理解的是，本专利技术并不限于以下实施例，并且这些实施例仅仅是被提供用于示例性目的。本专利技术的保护范围应该仅由其所附权利要求及其等同体来限定。在附图中，相同的参考数字贯穿多个附图指代相同或对应的部件。图1是级联多级逆变器的构造图。显示在图1中的级联多级逆变器101构造有两级的单元电芯a1、b1、c1、a2、b2和c2，但单元电芯的数量可以取决于系统需要而改变。单元电芯a1、b1、c1、a2、b2和c2中的每一个具有独立的单相逆变器结构。如图1所示，单元电芯a1、b1、c1、a2、b2和c2被串联耦接，从而获得高电压。逆变器101例如通过三相电源105被供给三相交流电，其均方根(RMS)值对于线间电压而言超过600V。由三相电源105供给的三相交流电被输入至相移变压器103。变压器103使输入的三相交流电隔离，并且转换三相交流电的电压的相位和大小以匹配单元电芯a1、b1、c1、a2、b2和c2的需要。变压器103通过相移改善输入的三相交流电的总谐波失真(THD)。变压器103包括初级线圈10和具有不同相位的次级线圈11、12、13、14、15及16。单元电芯a1、b1、c1、a2、b2和c2分别通过使用从变压器103输出的电压来输出电压。逆变器101在单元电芯a1、b1、c1、a2、b2和c2中增加对应于每一相的单元电芯的输出电压，从而输出待被输入至三相机器102的最终输出电压。此处，三相机器102可以为高压三相机器、比如感应式电机或同步机。构造为如图1所示的逆变器101输出三个相位的输出电压、即相位a、b和c。例如，相位a的输出电压是通过增加串联耦接的单元电芯a1和a2的输出电压而得到的电压。相位b的输出电压是通过增加串联耦接的单元电芯b1和b2的输出电压而得到的电压。相位c的输出电压是通过增加串联耦接的单元电芯c1和c2的输出电压而得到的电压。从逆变器101输出的三个相位的输出电压具有相同的大小但具有120度的相位差。因此，构成逆变器101的单元电芯的数量发生变化，并且单元电芯被不同地控制，因此可以改善施加至机器102的输出电压的电压变化dv/dt和THD。图2是根据现有技术的、被包含在显示在图1中的逆变器101的单元电芯a1、b1、c1、a2、b2和c2中的单元电芯的构造图。参考图2，单元电芯包括整流器201、平滑器202以及输出电压生成器203。整流器201构造为具有如图2所示的六个二极管。整流器201接收从图1所示的变压器103输出的三相电，并且将输入的三相电整流为直流电。由整流器201整流的直流电被传递到两个电容器、即彼此串联耦接的第一电容器C1和第二电容器C2。第一电容器C1和第二电容器C2具有相同的电容。因此，利用具有相同大小的电压Vdc对第一电容器C1和第二电容器C2进行充电。输出电压生成器203包括多个二极管D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7和D8。组成输出电压生成器203的二极管D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7和D8被分别并联耦接至对应的开关S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7和S8。控制器205输出控制信号以将开关S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7和S8中的每一个开关的状态切换至连通或断开状态。此处，开关的状态被切换至连通状态意味着开关被闭合，并且开关的状态被切换至断开状态意味着开关被打开。控制器205通过控制信号来控制开关S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7和S8中的每一个的连通操作或断开操作，从而生成多级输出电压。控制器205通过第一输出端U和第二输出端V输出生成的输出电压。如方程1所示，通过图2的第一输出端U和第二输出端V输出的单元电芯的输出电压VUV由第一输出端U的极电压VU和第二输出端V的极电压VV来确定。方程1VUV＝VU-VV此处，如表1所示，第一输出端U的极电压VU和第二输出端V的极电压VV由被控制器205进行切换的开关S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7和S8的互补的连通/断开状态来确定。图3显示了用于控制被包含在单元电芯中的多个二极管以形成多级输出电压的控制信号的波形和对应所述波形的输出电压的大小。通过使用同相位排列(In-phase disposition，IPD)调制技术得到显示在图3中的控制信号的波形。参考图3，相对单元电芯的两极的指令电压Vm1和Vm2具有相同的频率和大小但具有180度的相位差。此外，相对单元电芯的两极的载波Vcr1和Vcr2具有相同的频率和大小但具有不同的偏置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包括多个电容器和多个开关的多级逆变器，所述多级逆变器包括：彼此串联耦接的第一电容器和第二电容器；用于通过使用在第一电容器和第二电容器中充电的电压来生成多级输出电压的多个开关、和分别并联耦接至多个开关的多个二极管；用于输出输出电压的第一输出端和第二输出端；以及控制器，用于根据预定旁路模式中的一个将多个开关中的每个开关的状态切换至连通状态或断开状态从而使通过第一输出端和第二输出端的输出电压的输出中断。

【技术特征摘要】
2015.04.09 KR 10-2015-00501431.一种包括多个电容器和多个开关的多级逆变器，所述多级逆变器包括：彼此串联耦接的第一电容器和第二电容器；用于通过使用在第一电容器和第二电容器中充电的电压来生成多级输出电压的多个开关、和分别并联耦接至多个开关的多个二极管；用于输出输出电压的第一输出端和第二输出端；以及控制器，用于根据预定旁路模式中的一个将多个开关中的每个开关的状态切换至连通状态或断开状态从而使通过第一输出端和第二输出端的输出电压的输出中断。2.根据权利要求1所述的多级逆变器，其中，所述多个开关包括：位于第一输出端和第一电容器及第二电容器的连接点之间的、且串联耦接的第一开关和第二开关；位于第二输出端和第一电容器及第二电容器的连接点之间的、且串联耦接的第三开关和第四开关；与第一电容器和第二电容器并联耦接的第五开关和第六开关，其中所述第五开关和第六开关彼此串联耦接，以及与第一电容器和第二电容器并联耦接的第七开关和第八开关，其中所述第七开关和第八开关串联耦接。3.根据权利要求2所述的多级...

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