用于接通多个换向电压电平的变流器电路制造技术

一种用于接通多个换向电压电平的变流器电路，包括为每一相（Ｒ，Ｓ，Ｔ）设置的第一接线组（１）。为了减小该变流器电路中存储的能量以及节省空间，设置ｎ个第二接线组（４．１，…４．ｎ），每个第二接线组分别具有第一、第二、第三、第四、第五和第六可控双向功率开关半导体（５，６，７，８，９，１０）和电容器（１１）。对于ｎ＞１来说ｎ个第二接线组（４．１，…４．ｎ）中的每个第二接线组（４．１，…４．ｎ）都分别与相邻的第二接线组链接，第一接线组（１）与第一个第二接线组（４．１）连接。此外，设置第三接线组（１２）和第四接线组（１３），其中第三接线组（１２）与第ｎ个第二接线组（４．ｎ）连接，第四接线组（１３）与第ｎ个第二接线组（４．ｎ）连接，第三接线组（１２）与第四接线组（１３）连接。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及功率电子电路的领域。本专利技术基于根据独立权利要求的前序部分的用于接通多个换向电压电平的变流器电路(Umrichterschaltung)。
技术介绍
变流器电路目前在很多功率电子应用中采用。对这种变流器电路的要求在此一方面是与该变流器电路按照通常方式连接的交流电压网的相位要产生尽可能少的谐波，另一方面是利用尽可能少的电子元件传输尽可能大的功率。用于接通多个换向电压电平的合适变流器电路在DE69205413T2中给出。其中为每一相设置第一接线组和n个其它的第一接线组，其中n≥1，第一接线组通过第一可控双向功率半导体开关和第二可控双向功率半导体开关形成，n个其它的第一接线组分别通过第一可控双向功率半导体开关和第二可控双向功率半导体开关以及通过与该第一和第二可控双向功率半导体开关连接的电容器形成。每个第一接线组都形成链路地分别与相邻的第一接线组连接，其中第一接线组和其它的第一接线组的第一和第二可控双向功率半导体开关相互连接。第一和第二可控双向功率半导体开关分别通过具有绝缘设置的控制电极的双极晶体管(IGBT-绝缘栅极双极晶体管)以及通过与该双极晶体管反并联连接的二极管形成。另一个用于接通多个换向电压电平的按规定变流器电路在WO2006/053448A1中给出。在根据DE69205413T2的用于接通多个换向电压电平的变流器电路中存在以下问题：在该变流器电路的运行期间存储在该变流器电路中的电能非常高。由于该电能存储在该变流器电路的n个第一接线组的电容器中，必须针对这些电能来设计这些电容器，也就是针对电容器的耐压性和/或容量而设计。但是这导致电容器具有很大的结构尺寸，这种很大的结构尺寸很昂贵。此外，变流器电路由于电容器的结构尺-->寸很大而需要占用很多空间，从而不可能产生节省空间的结构，而这种结构又是很多应用如牵引应用所要求的。此外，使用结构尺寸很大的电容器会产生很高的安装和维护费用。此外根据DE69205413T2的用于接通多个换向电压电平的变流器电路，由于只能使用具有绝缘设置的控制电极的双极晶体管来作为可控功率半导体开关而无法抵抗高电压，尤其是过电压，此外还具有很明显的有效功率损耗。
技术实现思路
因此本专利技术要解决的技术问题是提供一种用于接通多个换向电压电平的变流器电路，该变流器电路可以在其运行期间存储尽可能少的电能，节省空间地实现，并且基本上对高电压和故障状态不敏感，并且具有很小的有效功率损耗。该技术问题通过权利要求1的特征以及权利要求2的特征解决。在从属权利要求中给出本专利技术的优选扩展。根据本专利技术的用于接通多个换向电压电平的变流器电路包括为每一相设置的第一接线组，其中第一接线组通过第一可控双向功率半导体开关和第二可控双向功率半导体开关形成，第一接线组的第一和第二可控双向功率半导体开关相互连接。根据本专利技术，现在设置n个第二接线组，每个第二接线组分别具有第一、第二、第三、第四、第五和第六可控双向功率开关半导体和一个电容器，其中n≥1，第一可控双向功率半导体开关与第二可控双向功率半导体开关反串联地连接，第三可控双向功率半导体开关与第四可控双向功率半导体开关反串联地连接，第一可控双向功率半导体开关与电容器连接，第三可控双向功率半导体开关与电容器连接，第五可控双向功率半导体开关直接与第四可控双向功率半导体开关连接，并且直接与第一可控双向功率半导体开关与电容器的连接点连接，第六可控双向功率半导体开关直接与第二可控双向功率半导体开关连接，并且直接与第三可控双向功率半导体开关与电容器的连接点连接。此外，对于n＞1来说n个第二接线组中的每个第二接线组都成链路地分别与相邻的第二接线组连接，第一接线组与第一个第二接线组连接。此外，设置第三接线组和第四接线组，它们分别具有第一可控双向功率半导体开关、第二可控双向功率半导体开关和与第一以及第二可控双向功率半导体开关连接的电容器，其中第一和第二可控双向功率半导体开关相互连接。第三接线组-->与第n个第二接线组连接，第四接线组与第n个第二接线组连接，第三接线组与第四接线组连接。替换的，设置p个第五接线组，每个第五接线组分别具有第一和第二可控双向功率半导体开关，其中p≥1，并且对于p＞1来说p个第五接线组中的每个第五接线组都成链路地分别与相邻的第五接线组连接。由此，第一个第五接线组与第n个第二接线组连接，第三接线组与第p个第五接线组连接，第四接线组与第p个第五接线组连接，第三接线组与第四接线组连接。p个第五接线组优选产生涉及本专利技术变流器电路的可控双向功率半导体开关的额外冗余。在换向电压电平的数目相同的情况下，可以通过本专利技术的变流器电路借助所设置的n个第二接线组以及借助第三和第四接线组，还借助p个第五接线组和它们的上述连接，有利地相对于根据现有技术的变流器电路而减小变流器电路的电容器的数目，此外还减小变流器电路所存储的电能。由此变流器电路所存储的电能总的来说可以保持得很小，由此只需要针对要存储的很小的电能来设计该变流器电路的电容器，也就是针对其耐压性和/或容量来设计。由于由此导致电容器具有很小的结构尺寸，因此该变流器电路只需要很小的空间，从而有利地可以实现很多应用如牵引应用所要求的节省空间的结构。此外，通过很小的电容器结构尺寸，还可以将安装和维护费用保持得很低。本专利技术的这些以及其它技术问题、优点和特征将因为下面结合附图对本专利技术优选实施方式的详细描述而变得明显。附图说明图1示出根据本专利技术的变流器电路的第一实施方式，图2示出根据本专利技术的变流器电路的第二实施方式，图3示出根据本专利技术的变流器电路的第三实施方式，图4示出根据本专利技术的变流器电路的第四实施方式，图5示出根据本专利技术的变流器电路的第五实施方式，图6示出根据本专利技术的变流器电路的第六实施方式，图7示出根据本专利技术的变流器电路的第七实施方式。在附图中使用的附图标记及其含义都列在附图标记列表中。原则上在附图中相同的部件具有相同的附图标记。所描述的实施方式示例-->性地代表本专利技术的主题，并且没有限制作用。具体实施方式在图1中示出本专利技术用于接通多个换向电压电平的变流器电路的第一实施方式，尤其是单相的第一实施方式。在此，该变流器电路包括为每一相R、S、T设置的第一接线组1，其中第一接线组1通过第一可控双向功率半导体开关2和第二可控双向功率半导体开关3形成，而且第一接线组1的第一和第二可控双向功率半导体开关2、3相互连接。根据图1，第一接线组1的第一和第二可控双向功率半导体开关2、3的连接点形成相接头，尤其是用于R相。根据本专利技术，现在设置n个第二接线组4.1，…4.n，每个第二接线组分别具有第一、第二、第三、第四、四五和第六可控双向功率半导体开关5、6、7、8、9、10以及电容器11，其中n≥1，而且第一可控双向功率半导体开关5与第二可控双向功率半导体开关6反串联地连接，第三可控双向功率半导体开关7与第四可控双向功率半导体开关8反串联地连接，第一可控双向功率半导体开关5与电容器11连接，第三可控双向功率半导体开关7与电容器11连接，第五可控双向功率半导体开关9直接与第四可控双向功率半导体开关8连接，而且直接与第一可控双向功率半导体开关5和电容器11的连接点连接，第六可控双向功率半导体开关10直接与第二可控双向功率半导体开关6连接，并本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于接通多个换向电压电平的变流器电路，具有为每一相（Ｒ，Ｓ，Ｔ）设置的第一接线组（１），其中第一接线组（１）通过第一可控双向功率半导体开关（２）和第二可控双向功率半导体开关（３）形成，第一接线组（１）的第一和第二可控双向功率半导体开关（２，３）相互连接，其特征在于，　设置ｎ个第二接线组（４．１，…４．ｎ），每个第二接线组分别具有第一、第二、第三、第四、第五和第六可控双向功率开关半导体（５，６，７，８，９，１０）和电容器（１１），其中ｎ≥１，第一可控双向功率半导体开关 （５）与第二可控双向功率半导体开关（６）反串联地连接，第三可控双向功率半导体开关（７）与第四可控双向功率半导体开关（８）反串联地连接，第一可控双向功率半导体开关（５）与电容器（１１）连接，第三可控双向功率半导体开关（７）与电容器（１１）连接，第五可控双向功率半导体开关（９）直接与第四可控双向功率半导体开关（８）连接，并且直接与第一可控双向功率半导体开关（５）和电容器（１１）的连接点连接，第六可控双向功率半导体开关（１０）直接与第二可控双向功率半导体开关（６）连接，并且直接与第三可控双向功率半导体开关（７）和电容器（１１）的连接点连接，并且对于ｎ＞１来说ｎ个第二接线组（４．１，…４．ｎ）中的每个第二接线组（４．１，…４．ｎ）都分别与相邻的第二接线组（４．１，…４．ｎ）链接，　第一接线组（１）与第一个第二接线 组（４．１）连接，设置第三接线组（１２）和第四接线组（１３），第三接线组（１２）和第四接线组（１３）分别具有第一可控双向功率半导体开关（１４，１６）、第二可控双向功率半导体开关（１５，１７）和与第一以及第二可控双向功率半导体开关（１４，１５，１６，１７）连接的电容器（１８，１９），其中第一和第二可控双向功率半导体开关（１４，１５，１６，１７）相互连接，　第三接线组（１２）与第ｎ个第二接线组（４．ｎ）连接，　第四接线组（１３）与第ｎ个第二接线组（４．ｎ）连接，　 　第三接线组（１２）与第四接线组（１３）连接。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】EP 2006-10-18 06405441.41.一种用于接通多个换向电压电平的变流器电路，具有为每一相(R，S，T)设置的第一接线组(1)，其中第一接线组(1)通过第一可控双向功率半导体开关(2)和第二可控双向功率半导体开关(3)形成，第一接线组(1)的第一和第二可控双向功率半导体开关(2，3)相互连接，其特征在于，设置n个第二接线组(4.1，...4.n)，每个第二接线组分别具有第一、第二、第三、第四、第五和第六可控双向功率开关半导体(5，6，7，8，9，10)和电容器(11)，其中n≥1，第一可控双向功率半导体开关(5)与第二可控双向功率半导体开关(6)反串联地连接，第三可控双向功率半导体开关(7)与第四可控双向功率半导体开关(8)反串联地连接，第一可控双向功率半导体开关(5)与电容器(11)连接，第三可控双向功率半导体开关(7)与电容器(11)连接，第五可控双向功率半导体开关(9)直接与第四可控双向功率半导体开关(8)连接，并且直接与第一可控双向功率半导体开关(5)和电容器(11)的连接点连接，第六可控双向功率半导体开关(10)直接与第二可控双向功率半导体开关(6)连接，并且直接与第三可控双向功率半导体开关(7)和电容器(11)的连接点连接，并且对于n＞1来说n个第二接线组(4.1，...4.n)中的每个第二接线组(4.1，...4.n)都分别与相邻的第二接线组(4.1，...4.n)链接，第一接线组(1)与第一个第二接线组(4.1)连接，设置第三接线组(12)和第四接线组(13)，第三接线组(12)和第四接线组(13)分别具有第一可控双向功率半导体开关(14，16)、第二可控双向功率半导体开关(15，17)和与第一以及第二可控双向功率半导体开关(14，15，16，17)连接的电容器(18，19)，其中第一和第二可控双向功率半导体开关(14，15，16，17)相互连接，第三接线组(12)与第n个第二接线组(4.n)连接，第四接线组(13)与第n个第二接线组(4.n)连接，第三接线组(12)与第四接线组(13)连接。2.一种用于接通多个换向电压电平的变流器电路，具有为每一相(R，S，T)设置的第一接线组(1)，其中第一接线组(1)通过第一可控双向功率半导体开关(2)和第二可控双向功率半导体开关(3)形成，第一接线组(1)的第一和第二可控双向功率半导体开关(2，3)相互连接，其特征在于，设置n个第二接线组(4.1，...4.n)，每个第二接线组分别具有第一、第二、第三、第四、第五和第六可控双向功率开关半导体(5，6，7，8，9，10)和电容器(11)，其中n≥1，第一可控双向功率半导体开关(5)与第二可控双向功率半导体开关(6)反串联地连接，第三可控双向功率半导体开关(7)与第四可控双向功率半导体开关(8)反串联地连接，第一可控双向功率半导体开关(5)与电容器(11)连接，第三可控双向功率半导体开关(7)与电容器(11)连接，第五可控双向功率半导体开关(9)直接与第四可控双向功率半导体开关(8)连接，并且直接与第一可控双向功率半导体开关(5)和电容器(11)的连接点连接，第六可控双向功率半导体开关(10)直接与第二可控双向功率半导体开关(6)连接，并且直接与第三可控双向功率半导体开关(7)和电容器(11)的连接点连接，并且对于n＞1来说n个第二接线组(4.1，...4.n)中的每个第二接线组(4.1，...4.n)都分别与相邻的第二接线组(4.1，...4.n)链接，第一接线组(1)与第一个第二接线组(4.1)连接，设置第三接线组(12)和第四接线组(13)，第三接线组(12)和第四接线组(13)分别具有第一可控双向功率半导体开关(14，16)、第二可控双向功率半导体开关(15，17)和与第一以及第二可控双向功率半导体开关(14，15，16，17)连接的电容器(18，19)，其中第一和第二可控双向功率半导体开关(14，15，16，17)相互连接，设置p个第五接线组(20.1，...20.p)，每个第五接线组分别具有第一和第二可控双向功率半导体开关(21，22)，其中p≥1，对于p＞1来说，p个第五接线组中的每个第五接线组都分别与相邻的第五接线组(20.1，...20.p)链接，第一个第五接线组(20.1)与第n个第二接线组(4.n)连接，第三接线组(12)与第p个第五接线组(20.p)连接，第四接线组(13)与第p个第五接线组(20.p)连接，第三接线组(12)与第四接线组(13)连接。3.根据权利要求1所述的变流器电路，其特征在于，第一接线组(1)的第一可控双向功率半导体开关(2)与第一个第二接线组(4.1)的第一可控双向功率半导体开关(5)和电容器(11)的连接点连接，第一接线组(1)的第二可控双向功率半导体开关(3)与第一个第二接线组(4.1)的第三可控双向功率半导体开关(7)和电容器(11)的连接点连接，第三接线组(12)的第一可控双向功率半导体开关(14)和第二可控双向功率半导体开关(15)的连接点与第n个第二接线组(4.n)的第二可控双向功率半导体开关(6)和第六可控双向功率半导体开关(10)的连接点连接，第四接线组(13)的第一可控双向功率半导体开关(16)和第二可控双向功率半导体开关(17)的连接点与第n个第二接线组(4.n)的第四可控双向功率半导体开关(8)和第五可控双向功率半导体开关(9)的连接点连接，以及第三接线组(12)的电容器(18)与第四接线组(13)的电容器(19)连接。4.根据权利要求1所述的变流器电路，其特征在于，第一接线组(1)的第一可控双向功率半导体开关(2)与第一个第二接线组(4.1)的第一可控双向功率半导体开关(5)和电容器(11)的连接点连接，第一接线组(1)的第二可控双向功率半导体开关(3)与第一个第二接线组(4.1)的第三可控双向功率半导体开关(7)和电容器(11)的连接点连接，在每个第二接线组(4.1，...4.n)中，第五可控双向功率半导体开关(9)与第四可控双向功率半导体开关(8)的连接都在第四可控双向功率半导体开关(8)和第三可控双向功率半导体开关(7)的连接点处，在每个第二接线组(4.1，...4.n)中，第六可控双向功率半导体开关(10)与第二可控双向功率半导体开关(6)的连接都在第二可控双向功率半导体开关(6)和第一可控双向功率半导体开关(5)的连接点处，第三接线组(12)的第一可控双向功率半导体开关(14)和第二可控双向功率半导体开关(15)的连接点与第n个第二接线组(4.n)的第二可控双向功率半导体开关(6)连接，第四接线组(13)的第一可控双向功率半导体开关(16)和第二可控双向功率半导体开关(17)的连接点与第n个第二接线组(4.n)的第四可控双向功率半导体开关(8)连接，第三接线组(12)的电容器(18)与第四接线组(13)的电容...

【专利技术属性】
技术研发人员：P巴博萨，P斯泰默，T乔德休里，
申请(专利权)人：ABB研究有限公司，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]