用于控制多电平软开关功率转换器的方法和设备技术

本申请公开了一种用于控制多电平软开关功率转换器的系统，包括：DC母线、一对开关臂和控制器。所述DC母线具有可操作以使所述DC母线两端呈现电压电位的正轨和负轨。每个开关臂连接在所述正轨和所述负轨之间，并包括四个软开关。每个软开关连接在正轨、负轨或正轨和负轨之间的三个中间连接之一之间。每个软开关还由门极信号控制。飞跨电容器连接在第一中间连接和第三中间连接之间，输出端子连接在每个开关臂的第二中间连接处。控制器可操作以使用至少三个控制例程生成门极信号中的每一个。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于控制多电平软开关功率转换器的方法和设备
本文中公开的主题涉及用于控制多电平飞跨电容器软开关谐振功率转换器的系统，可选地还涉及利用多种调制策略在宽范围操作条件上提供功率转换器的改进性能的系统。
技术介绍
本领域技术人员都知道，功率转换器允许供应来自输入电源的可控的输出电压和/或电流。输入电源是直流(DC)电源，其可能具有固定或可变幅值。可控输出电压是AC电压，并且可以具有可变的幅值和频率(AC电压)。一个或多个有源或无源开关装置连同电感或电容装置的许多种配置被设置成提供可控的输出电压。用于控制功率转换器的常见方法利用“硬”开关。硬开关需要不考虑由开关传导的电流或电压以期望的时间接通或关断有源控制的开关装置。结果，在导通和关断之间的过渡期间，产生电压和/或电流的尖峰。这些尖峰生成作为开关频率的函数的宽带电磁噪声。此外，在开关装置的反向恢复期间由于呈现的电压和/或电流，开关装置会带来开关损耗。功率转换器的新近发展尝试通过实现“软”开关缓解由“硬”开关生成的开关损耗和噪声。在软开关中，当开关装置两端的电流或电压处于或接近零时，开关装置被控制导通和关断。在超级谐振逆变器拓扑中，当出现零电压本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多电平软开关功率转换器，包括：直流(DC)母线，所述直流母线具有能够操作以使所述DC母线两端呈现电压电位的正轨和负轨；一对开关臂，每个开关臂连接在所述正轨和所述负轨之间，每个开关臂还包括：第一软开关，所述第一软开关连接在所述正轨和第一中间连接之间并由第一门极信号控制，第二软开关，所述第二软开关连接在所述第一中间连接和第二中间连接之间并由第二门极信号控制，第三软开关，所述第三软开关连接在所述第二中间连接和第三中间连接之间并由第三门极信号控制，第四软开关，所述第四软开关连接在所述第三中间连接和所述负轨之间并由第四门极信号控制，飞跨电容器，所述飞跨电容器连接在所述第一中间连接和所述第三中间连接之...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.12.30 US 14/5861621.一种多电平软开关功率转换器，包括：直流(DC)母线，所述直流母线具有能够操作以使所述DC母线两端呈现电压电位的正轨和负轨；一对开关臂，每个开关臂连接在所述正轨和所述负轨之间，每个开关臂还包括：第一软开关，所述第一软开关连接在所述正轨和第一中间连接之间并由第一门极信号控制，第二软开关，所述第二软开关连接在所述第一中间连接和第二中间连接之间并由第二门极信号控制，第三软开关，所述第三软开关连接在所述第二中间连接和第三中间连接之间并由第三门极信号控制，第四软开关，所述第四软开关连接在所述第三中间连接和所述负轨之间并由第四门极信号控制，飞跨电容器，所述飞跨电容器连接在所述第一中间连接和所述第三中间连接之间，以及输出端子，所述输出端子连接在所述第二中间连接处；以及控制器，所述控制器能够操作以利用至少三种控制方法生成所述第一门极信号、所述第二门极信号、所述第三门极信号和所述第四门极信号中的每一个。2.根据权利要求1所述的多电平软开关功率转换器，其特征在于：所述第一软开关包括第一固态开关、第一飞轮二极管和第一缓冲电容器；所述第二软开关包括第二固态开关、第二飞轮二极管和第二缓冲电容器；所述第三软开关包括第三固态开关、第三飞轮二极管和第三缓冲电容器；以及所述第四软开关包括第四固态开关、第四飞轮二极管和第四缓冲电容器。3.根据权利要求2所述的多电平软开关功率转换器，还包括：与所述第一软开关并联连接的第一电阻器；与所述第二软开关并联连接的第二电阻器；与所述第三软开关并联连接的第三电阻器；以及与所述第四软开关并联连接的第四电阻器。4.根据权利要求1所述的多电平软开关功率转换器，其特征在于，在所述三种控制方法的每一个中，每个开关臂的飞跨电容器两端的电压电位大约是所述DC母线两端呈现的电压电位的一半。5.根据权利要求4所述的多电平软开关功率转换器，其特征在于，在所述三种控制方法的每一个中，每个开关臂中所述软开关中的两个的两端的电压电位大约是所述DC母线两端呈现的电压电位的一半。6.根据权利要求1所述的多电平软开关功率转换器，其特征在于，在第一控制方法中，协力地(intandem)切换来自所述一对开关臂的一个开关臂上的第一软开关和第二软开关，协力地切换来自所述一对开关臂的一个开关臂上的第三软开关和第四软开关。7.根据权利要求6所述的多电平软开关功率转换器，其特征在于，在第二控制方法中：所述第一软开关、所述第二软开关、所述第三软开关和所述第四软开关被控制以在所述一对开关臂的输出端子两端交替连接第一电压电位和第二电压电位之一，所述第一电压电位是所述DC母线两端呈现的电压电位的正的一半；以及所述第二电压电位是所述DC母线两端呈现的电压电位的负的一半。8.根据权利要求7所述的多电平软开关功率转换器，其特征在于，在第三控制方法中：所述第一软开关、所述第二软开关、所述第三软开关和所述第四软开关被控制以在所述一对开关臂的输出端子两端交替连接所述第一电压电位和零伏之一。9.控制多电平软开关功率转换器的方法，其特征在于，所述多电平软开关功率转换器包括一对开关臂，每个开关臂连接在直流(DC)母线的正轨和负轨之间，每个开关臂包括串联连接在所述正轨和所述负轨之间的四个软开关，和飞跨电容器，所述方法包括以下步骤：在控制器处接收命令信号，其中，所述命令信号对应于所述多电平软开关功率转换器的期望操作，并且其中，所述多电平软开关功率转换器能够操作以控制所述软开关至少在第一操作模式、第二操作模式和第三操作模式中；在所述控制器处接收与在所述功率转换器的输入处呈现的电流和电压之一对应的至少一个第一反馈信号；在所述控制器处接收与在所述功率转换器的输出处呈现的电流和电压之一对应的至少一个第二反馈信号；以及...

【专利技术属性】
技术研发人员：N勒维利，P埃尔内斯特，J布劳亚，J罗兹维奇，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国,US