直接转换器以及具有这种直接转换器的系统技术方案

本发明专利技术涉及一种直接转换器（１），包括ｎ个输入相接头（Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１）和ｐ个输出相接头（Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２），其中ｎ≥２和ｐ≥２。此外，直接转换器包括（ｎ.ｐ）个两极的、用于在这些极之间切换至少一个正的和至少一个负的电压的开关单元（２），其中每个输出相接头（Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２）与每个输入相接头（Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１）分别通过开关单元（２）串联。为了实现从直接转换器的输入相接头向输出相接头的任意的和连续的电流调节并且此外为了在直接转换器的两极的开关单元之间交换电能，在每个串联连接部分中接入了至少一个电感（３）。此外给出了一种具有直接转换器的系统。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及功率电子学的领域。其基于根据独立权利要求的前序部分所述的直接 转换器(Direktumrichter)以及具有这种直接转换器的系统。
技术介绍
直接转换器、特别是矩阵转换器(Matrixumrichter)在过去更具有学术性的重要 性。然而当今直接转换器主要对于工业应用具有重要意义，这是因为借助于直接转换器可 以在无需耗费大的直流电压中间电路或直流电流中间电路的情况下将第一振幅和第一频 率的输入电压或输入电流直接地转换为第二振幅和第二频率的输出电压或输出电流。这种 直接转换器例如在US 6，900，998B2中给出。在那里，直接转换器具有η = 3个输入相接头 (Eingangsphasenanschluesse)和 ρ = 3 个输出相接头，也就是说根据 US 6，900，998Β2 的 直接转换器在输入侧和输出侧都设计为三相的。根据US 6，900，998Β2的直接转换器还包 括九个两极的、用于在这些极之间切换正的和负的电压的开关单元(Schaltzelle)，其中每 个输出相接头与每个输入相接头分别直接地经过开关单元串联。在根据US 6，900，998B2的直接转换器中存在的问题是，在每条支路上的、也 就是说在每个两极的开关单元上的电压不能这样地调节，即能够实现从输入相接头向 输出相接头的连续的电流流动，因此不能通过相应支路实现主动的电流调节(aktive Stromeinstellung).此外，利用根据US 6, 900, 998B2的直接转换器不能或者仅能实现非 常受限制的、在各个支路之间的电能交换。但是如果直接转换器能够传输大量电能，那么 根据US 6，900, 998B2的开关单元的电容的尺寸相应地确定为大，由此导致了这种直接转 换器的巨大的空间需求和高昂的费用。利用这种直接转换器构建的系统因此同样也具有相 应大的空间需求并且是相应昂贵的。
技术实现思路
因此本专利技术的目的在于，给出一种直接转换器，借助于该直接转换器可以实现从 直接转换器的输入相接头向输出相接头的任意的和连续的电流调节以及此外可以实现在 直接转换器的两极的开关单元之间交换电能。此外，本专利技术的目的在于，给出一种具有这种 根据本专利技术的直接转换器的系统。该目的通过权利要求1或权利要求6所述的特征来实现。在从属权利要求中给出 了本专利技术的有利的改进方案。根据本专利技术的直接转换器包括η个输入相接头和P个输出相接头，其中η > 2和 P > 2。此外，直接转换器包括η · P个两极的、用于在这些极之间切换至少一个正的和至 少一个负的电压的开关单元，其中每个输出相接头与每个输入相接头分别经过开关单元串 联。根据本专利技术，现在，在每个串联连接部分中接入了至少一个电感。在每个串联连接部分 中的、也就是说在输入相接头与输出相接头之间的每个支路中的电感能够有利地实现通过 电压单元这样地调节电压，使得能够实现从输入相接头向输出相接头的连续的电流流动，因此能够通过相应支路实现主动的电流调节。此外，利用根据本专利技术的直接转换器能够实 现几乎任意的、在各个支路之间的电能交换。在根据本专利技术的、具有前述的根据本专利技术的直接转换器的系统中，直接转换器 在输入相接头上经过变压器transformer)连接到电气交变电压网(ein elektrisches Wechselspannungsnetz)上。对此可替换的是，根据本专利技术的直接转换器在直接转换器的至 少一个输入相接头上经过输入故障电流限流线圈(Eingangfehlerstrombegrenzungsdross el)连接到电气交变电压网上。总体上，根据本专利技术的系统因此非常简单地构造。附图说明由下面结合附图对于本专利技术的优选实施方式的详细描述，本专利技术的这些以及另外 的目的、优点和特征变得明显。图中示出图1示出直接转换器的第一实施方式第一实施方式；图2示出直接转换器的第二实施方式第一实施方式；图3示出直接转换器的第三实施方式；图4示出系统的第一实施方式；图5示出系统的第二实施方式；图6示出系统的第三实施方式；图7示出系统的第四实施方式；图8示出系统的第五实施方式；图9示出系统的第六实施方式；图10示出系统的第七实施方式；图11示出系统的第八实施方式；图12示出系统的第九实施方式；图13示出系统的第十实施方式；图14示出系统的第十一实施方式；图15示出系统的第十二个实施方式；以及图16示出系统的第十三实施方式。附图中所应用的标号和其含义在参考标号列表中总结列出。原则上在附图中相同 的部件以相同的标号示出。所述的实施方式对于专利技术主题是示例性的并且不形成限制的效果。具体实施方式根据本专利技术的直接转换器1 一般地包括η个输入相接头U1，VI，Wl和ρ个输出相 接头似^？^？，其中！！彡？和？彡2。此外，直接转换器1包括η ·ρ个两极的、用于在这些 极之间切换至少一个正的和至少一个负的电压的开关单元2，其中每个输出相接头U2，V2, W2与每个输入相接头U1，V1，W1分别经过一个开关单元2串联。在图1中该用于直接转换 器的串联连接部分示例性地示出为带有η = 3个输入相接头U1，VI，Wl和ρ = 3个输出相 接头U2，V2，W2。此外，图2示出了带有η = 2个输入相接头U1，V1和ρ = 3个输出相接头U2，V2，W2的直接转换器，以及图3示出了带有η = 2个输入相接头U1，V1和ρ = 2个输出 相接头U2，V2的直接转换器。根据本专利技术，现在，在每个串联连接部分中、也就是说如前述地，在输出相接头U2， V2，W2与输入相接头U1，V1，W1之间的、经过所属的两极的开关单元2的相应连接部分中接 入了至少一个电感3。电感3在每个串联连接部分中，也就是说在输入相接头U1，V1，W1与 输出相接头U2，V2，W2之间的每个支路中能够有利地通过开关单元2这样地实现电压调节， 使得能够实现从输入相接头U1，VI，Wl向输出相接头U2，V2，W2的连续的电流流动，由此通 过相应支路可以实现主动的电流调节。此外，利用根据本专利技术的直接转换器1可以实现几 乎任意的、在各个支路之间的电能交换。优选地，每个开关单元2具有四个按照电桥电路的方式连接的、可控制的双向功 率半导体开关，具有受控制的单向电流引导方向；以及与功率半导体开关的电桥电路并联 的电容储能器。但是也可以考虑两极的开关单元2，其一般设计为能够在这些极之间切换至 少一个正的和至少一个负的电压的多电平电路。具有受控制的单向电流引导方向的、可控制的双向功率半导体开关尤其设计 为门极可关断晶闸管(GTO-Gate Turn-Off Thyristor)或设计为集成门极换流晶闸管 (IGCT-Integrated Gate CommutatedThyristor)，带有相应的反并联的二极管。但也 可以考虑将可控制的功率半导体开关例如设计为功率金属氧化物半导体场效应晶体管 (Leistimgs-MOSFET)，其具有附加的反并联的二极管，或者设计为带有附加的反并联的二 极管的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)。借助于前面已经描述过的几乎任意的、在各个支路之 间以及进而在各个开关单元2之间的电能交换，可以在应该能够传输大量电能的直接转换 器1中将开关单元的电容储能本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种直接转换器（１），包括：ｎ个输入相接头（Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１）和ｐ个输出相接头（Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２），其中ｎ≥２且ｐ≥２；（ｎ.ｐ）个两极的、用于在所述极之间切换至少一个正的和至少一个负的电压的开关单元（２），其中每个输出相接头（Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２）与每个输入相接头（Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１）分别通过开关单元（２）串联，其特征在于，在每个串联连接部分中接入了至少一个电感（３）。

【技术特征摘要】
EP 2009-9-29 09171606.81.一种直接转换器(1)，包括n个输入相接头(Ul,Vl,ffl)和ρ个输出相接头(U2，V2， W2)，其中η彡2且ρ彡2 ； (η ·ρ)个两极的、用于在所述极之间切换至少一个正的和至少一 个负的电压的开关单元0)，其中每个输出相接头(U2，V2，W2)与每个输入相接头(U1，V1， Wl)分别通过开关单元O)串联，其特征在于，在每个串联连接部分中接入了至少一个电感(3)。2.如权利要求1所述的直接转换器(1)，其特征在于，每个开关单元(2)具有四个按 照电桥电路的方式连接的、可控制的双向功率半导体开关，所述功率半导体开关具有受控 制的单向电流引导方向；以及与所述功率半导体开关的所述电桥电路并联的电容储能器。3.如权利要求1或2所述的直接转换器(1)，其特征在于，在每个串联连接部分中接入 至少一个其它两极的、用于在所述极之间切换至少一个正的和至少一个负的电压的开关单 元⑵。4.如权利要求1至3中任一项所述的直接转换器(1)，其特征在于，与每个开关单元 (2)并联了至少一个其它两极的、用于在所述极之间切换至少一个正的和至少一个负的电 压的开关单元O)。5.如权利要求1至3中任一项所述的直接转换器(1)，其特征在于，所述开关单元(2) 与至少一个电感(3)的每个串联电路和两极的、用于在所述极之间切换至少一个正的和至 少一个负的电压的开关单元O)与至少一个其它电感(3)的至少一个其它串联电路并联。6.如权利要求1至5中任一项所述的直接转换器(1)，其特征在于，与每个开关单元 (2)并联了短路元件。7.一种系统，其特征在于，如权利要求1至6中任一项所述的直接转换器(1)在输入相 接头(U1，V1，W1)上经过变压器⑷连接到电气交变电压网(5)上。8.一种系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：M温克尔恩肯珀，A科恩，
申请(专利权)人：ABB瑞士有限公司，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]