变换器、电力多相系统和用于高效功率交换的方法技术方案

本发明专利技术涉及一种具有多个单独模块(12)的模块化多电平变换器(10)，这些单独模块分别具有多个开关元件和至少一个电能存储器，其中第一多个单独模块(12)彼此前后连接成闭环，并且至少两个分接点(14)分别安排在该环的两个相邻的单独模块(12)之间，其中在两个相邻的分接点(14)之间安排有该环的至少一个单独模块(12)，该单独模块形成环区段，并且其中在至少两个分接点处各自设置第二多个单独模块，该第二多个单独模块作为从该环组件(11)中分支出来的并且构成星形串的由至少两个单独模块(12)形成的相位模块(20)，该相位模块以一端连接在相应的分接点(14)处并且在另一端构成相位端子，其中该多个开关元件能够实现相邻单独模块(12)的能量存储器的连接，由此在两个相邻的相位端子(14)之间能够提供电压差，该电压差能够由控制单元对应于多相旋转场的曲线来调节。此外，本发明专利技术涉及一种多相系统和一种用于在模块之间的高效功率交换的方法。

Converters, Power Multiphase Systems and Methods for High Efficiency Power Exchange

The present invention relates to a modular multi-level converter (10) with multiple separate modules (12), each of which has multiple switching elements and at least one electrical energy memory, in which the first multiple individual modules (12) are connected back and forth to each other to form a closed loop, and at least two junction points (14) are arranged between two adjacent individual modules (12) of the ring, two of which are adjacent. At least one separate module (12) with the ring is arranged between the contact points (14), which forms a ring segment, and a second multiple separate modules are set at at at at least two contact points. The second multiple separate modules are used as phase modules (20) formed by at least two separate modules (12) which are separated from the ring component (11) and constitute a star string. A block is connected at the corresponding tap point (14) at one end and constitutes a phase terminal at the other end, in which multiple switching elements can realize the connection of energy memory of adjacent individual modules (12), thereby providing a voltage difference between two adjacent phase terminals (14), which can be adjusted by the curve of the control unit corresponding to the multiphase rotation field. In addition, the present invention relates to a multiphase system and a method for efficient power exchange between modules.

【技术实现步骤摘要】
变换器、电力多相系统和用于高效功率交换的方法
本专利技术涉及一种模块化多电平变换器、一种电力多相系统和一种用于在运行电力多相系统时的高效功率交换的方法。
技术介绍
常见的电池可以是由独立部件、例如独立电池单元或子电池构成的固定布线的单元。这种电池在输出端基本提供直流电压。而许多耗电器例如需要有一定频率、振幅和/或相位的交流电压。此外，直流电压随着充电状态并非恒定。为了能在峰值电压及在充电终止电压的情况下驱动连接至电池的耗电器并能取用所需功率，耗电器须具有复杂的供电电路。替代于此，为了提供耗电器所需要的输出电压而设置变换器，该变换器允许对应的电池的连接的动态切换，其中开关元件被如此切换，使得电池的能量存储器以并联电路和/或串联电路存在。这样的电池被称为连接的电池。不同于迄今的变换器，在此可以使所设置的调制指数、即相应的频率调制的特征值在所有振幅下保持最大。此外，损耗在低电压时降低，这是因为有效内电阻由于连接的电池的电池部件的并联电路而降低。此外，一个所连接的电池(其中这些能量存储器能够在一个并联电路和串联电路之间来回切换)产生几乎不失真的输出电压，因为在两个构型的电压之间的阶梯能够保持本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有多个单独模块(12，300，320，330，400，410，420，430，440，450，460，470，480，490，40，500)的模块化多电平变换器(10，100)，这些单独模块分别具有多个开关元件(316‑1至316‑8；406‑1，406‑2；416‑1至416‑4；426‑1至426‑4；436‑1至436‑4；446‑1至446‑4；456‑1，456‑1，457；466‑1，466‑2，466‑3；476‑1至476‑4；486‑1至486‑4；496‑1至486‑6；496‑1至496‑6；46‑1至46‑4；502‑1至506‑8)和至少一个电能存储器(31...

【技术特征摘要】
2017.10.17 DE 102017124126.41.一种具有多个单独模块(12，300，320，330，400，410，420，430，440，450，460，470，480，490，40，500)的模块化多电平变换器(10，100)，这些单独模块分别具有多个开关元件(316-1至316-8；406-1，406-2；416-1至416-4；426-1至426-4；436-1至436-4；446-1至446-4；456-1，456-1，457；466-1，466-2，466-3；476-1至476-4；486-1至486-4；496-1至486-6；496-1至496-6；46-1至46-4；502-1至506-8)和至少一个电能存储器(312；402；412；422a，422b，422c；432a，432b；442a，442b；452a，452b；462a，462b；472a，472b；482a，482b；492a，492b；42a，42b；502-1，502-2，502-3，…502-n)，其中第一多个单独模块(12，300，320，330，400，410，420，430，440，450，460，470，480，490，40，500)彼此前后连接成闭环，并且至少两个分接点(14)分别安排在该环的两个相邻的单独模块(12，300，320，330，400，410，420，430，440，450，460，470，480，490，40，500)之间，其中在两个相邻的分接点(14)之间安排有该环的至少一个单独模块(12，300，320，330，400，410，420，430，440，450，460，470，480，490，40，500)，该单独模块形成环区段，并且其中在至少两个分接点处各自设置第二多个单独模块，该第二多个单独模块作为从该环组件(11)中分支出来的并且构成星形串的由至少两个单独模块(12，300，320，330，400，410，420，430，440，450，460，470，480，490，40，500)形成的相位模块(22)，该相位模块以一端连接在相应的分接点(14)处并且在另一端构成相位端子(21)，其中该多个开关元件(316-1至316-8；406-1，406-2；416-1至416-4；426-1至426-4；436-1至436-4；446-1至446-4；456-1，456-1，457；466-1，466-2，466-3；476-1至476-4；486-1至486-4；496-1至486-6；496-1至496-6；46-1至46-4；502-1至506-8)能够将相邻单独模块(12，300，320，330，400，410，420，430，440，450，460，470，480，490，40，500)的能量存储器(312；402；412；422a，422b，422c；432a，432b；442a，442b；452a，452b；462a，462b；472a，472b；482a，482b；492a，492b；42a，42b；502-1，502-2，502-3，…502-n)连接，由此在两个相邻的相位端子(21)之间能够提供电压差，该电压差能够由控制单元对应于多相旋转场的曲线来调节，并且由此在该多个单独模块中的单独模块的能量存储器之间能够实现功率交换并且能够由第二控制单元控制。2.根据权利要求1所述的模块化多电平变换器(10，100)，其中这些单独模块(12，300，320，330，500)中的多个单独模块具有第一侧和第二侧，其中该第一侧具有两个端子(314a，314b；324a，324b；334a，334b；504a，504b)并且该第二侧具有两个端子(318a，318b；328a，328b；338a，338b；508a，508b)。3.根据权利要求2所述的模块化多电平变换器(10，100)，其中该第一多个单独模块(12，300，320，330，500)分别用两个电导体(16，18)彼此电连接。4.根据权利要求3所述的模块化多电平变换器(10，100)，其中该至少两个分接点(14)中的每一个或至少一个在这两个电导体(16，18)处各自提供一个端子，以便相应地连接从该环组件(11)分支出来的相位模块(20)。5.根据权利要求3所述的模块化多电平变换器(10，100)，其中该至少两个分接点(14)中的每一个或至少一个在这两个电导体(16，18)之一处提供一个端子，以便相应地连接从该环形组件(11)分支出来的相位模块(20)。6.根据以上权利要求之一所述的模块化多电平变换器(100)，其中在该环的两个相邻单独模块(12，300，320，330，400，410，420，430，440，450，460，470，480，490，40，500)之间安排有至少一个另外的分接点(14*)，该另外的分接点构成相位端子，该相位端子用于直接连接电载荷或该环处的电网。7.根据以上权利要求1-5之一所述的模块化多电平变换器(10，100)，其中在该环的两个相邻的分接点(14)之间安排有该环的至少两个单独模块(12，300，320，330，400，410，420，430，440，450，460，470，480，490，40，500)，该至少两个单独模块构成相位模块(20)。8.根据以上权利要求1-5之一所述的模块化多电平变换器(10，100)，其中该多个单独模块(12，300，320，330，400，410，420，430，440，450，460，470，480，490，40，500)的这些开关元件(316-1至316-8；406-1，406-2；416-1至416-4；426-1至426-4；436-1至436-4；446-1至446-4；456-1，456-1，457；466-1，466-2，466-3；476-1至476-4；486-1至486-4；496-1至486-6；496-1至496-6；46-1至46-4；502-1至506-8)的至少一部分是低电压半导体开关元件。9.根据以上权利要求1-5之一所述的模块化多电平变换器(10，100)，其中该至少两个分接点(14)将这些单独模块(12)的环对称划分，以便相应连接从该环组件(11)分支出来的相位模块(20)。10.根据以上权利要求1-5之一所述的模块化多电平变换器(10，100)，其中该第一多个单独模块(12)由MMC模块组成并且相应的第二多个单独模块由MMSPC模块组成。11.一种电力多相系统，具有-至少一个电机，该电机具有多个绕组，该绕组具有第一端子和第二端子，其中存在至少一个节点，该多个绕组中的相应的一个绕组的第一或第二端子与该节点电连接并且该多个绕组中的相应的一个绕组的第一和第二端子中对应的另一个端子与相位端子(14)电连接，以及-根据以上权利要求之一所述的模块化多电平变换器(10，100)，其中该模...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·戈茨，
申请(专利权)人：保时捷股份公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE