功率转换系统技术方案

本发明专利技术涉及一种功率转换系统，其中第一开关（OA1）被连接在输入电压源（udc/2）和第二开关（OA2）之间，其中第二开关（OA2）被连接到第三开关（OA3），其中第三开关（OA3）被连接到第四开关（OA4），其中第四开关（OA4）被连接到输入电压源（-udc/2），其中第一二极管（DA1）被连接在中性点（N）和第二开关（OA2）之间，其中第二二极管（DA2）被连接在第三开关（OA3）和中性点（N）之间。布置了两个或更多个电流互感器，以便以交错模式产生驱动信号。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于功率转换的功率转换系统和方法，其中第一开关被连接在输入电压源的上端和第二开关的上端之间，其中该第二开关的下端被连接到第三开关的上端，其中该第三开关的下端被连接到第四开关的上端，其中该第四开关的下端被连接到输入电压源的下端，其中第一二极管在导通方向上被连接在中性点和第二开关的上端之间，其中第二二极管被连接在第三开关的下端和中性点之间。
技术介绍
在三级逆变器(TLI)技术中，中性点箝位(NPC)逆变 器是由该行业所广泛实现的第一多级拓扑。该NPC逆变器继续被延伸地用于高压和高功率应用中，诸如高压直流(HVDC)功率传输。该拓扑基本上基于三相，其中每相包括四个串联连接的开关和连接到中性点或物质(mass)的两个二极管。通过适当地切换四个开关，提供了每相上的三级输出，即在每相的输出上提供输入电压的级+V、0、和-V。通过在不同相中适当地变换切换时间，NPC逆变器可以将直流(DC)电压源的功率传递至电力网(PG)。因此，例如，NPC逆变器可被用来将太阳能电池发电厂中所产生的电能传递到公共电力系统中。在当前的NPC逆变器中，使用了绝缘栅双极晶体管(IGBT)开关，特别是为了提供较小的切换损耗。类似地，使用金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)或结型栅场效应晶体管(JFET)也是已知的。在当前已知的NPC逆变器中，电荷泵或自举电路(bootstrap circuit)是为控制这些开关而选择的电路。然而，这样的电路尤其增加了 NPC逆变器的复杂性。
技术实现思路
本专利技术的目的是创建一种属于开始提到的
的功率转换系统，其具有用于开关的选择控制电路，这些开关尤其提供了简单设计。本专利技术的解决方案由独立权利要求的特征所规定。根据本专利技术，两个或更多个电流互感器被如此布置，以便以交错模式(interleaved mode)产生驱动信号。术语开关或输入源的“上端”和“下”端将在功率转换系统被基本上垂直地布置时被解释。该功率转换系统可以涉及任何种类的功率转换，即涉及AC至DC转换、涉及DC至AC转换、涉及DC至DC转换或涉及AC至AC转换(AC:交流，0(:直流)。尤其是，该功率转换系统可以涉及功率逆变器，即DC至AC转换。可以在功率转换系统的任何合适的位置处布置两个或更多个电流互感器。可以在第一位置处布置第一电流互感器，以及可以在第二位置处布置第二电流互感器。第一电流互感器的初级绕组上的第一初级电流被转变成第一电流互感器的次级绕组上的第一次级电流。第二电流互感器的初级绕组上的第二初级电流被转变成第二电流互感器的次级绕组上的第二次级电流。第一和第二次级绕组电流形成了以交错模式产生驱动信号的基础。因此，在第一时间窗中，该第一次级电流形式了产生驱动信号的基础，以及在第二时间窗中，第二次级电流形成了产生驱动信号的基础。因此，在功率转换系统的两个或更多个位置处的电流提供了用于产生驱动信号的基础。由此，因为可选择适当的电流来产生驱动信号，实现了简单的设计。优选地，第一开关和第四开关包括第一制造技术的半导体，尤其是MOSFET开关(MOSFET :金属氧化物半导体场效应晶体管)、JFET( JFET :结型栅场效应晶体管)开关或IGBT(IGBT :绝缘栅双极晶体管)开关，以及第二开关和第三开关包括第二制造技术的半导体，尤其是BJT开关(BJT :双极结晶体管)。第一开关和第四开关以比第二开关和第三开关更高的频率进行操作。尽管第一开关和第四开关包括第一技术的半导体，但第二开关和第三开关包括第二技术的半导体。第一技术可以被设计成减少切换损耗，以及第二技术可以被设计成减少传导损耗。减少切换损耗的半导体的典型示例是M0SFET、JFET、或IGBT开关。另一方面，减少传导损耗的典型示例是BJT开关。然而，根据所期望的效率，技术人员可以选择任何期望的开关，以便减少切换损耗和传导损耗。优选地，第一电容器被连接在输入电压源的上端和中性点之间，以及第二电容器被连接在中性点和输入电压源的下端之间，以便使输入源稳定。 在优选实施例中，二极管在导通方向上被连接在第一、第二、第三和第四开关的下端和上端之间，其形成了续流二极管。优选地，第一开关的下端通过第二电流互感器的初级绕组被连接到第二开关的上端，以及第一二极管通过第一电流互感器的初级绕组被连接到第二开关的上端，和/或第三开关的下端通过第三电流互感器的初级绕组被连接到第四开关的上端，以及第四开关(0A4)的上端通过第四电流互感器的初级绕组(TA4P)被连接到第二二极管(DA2)。可以根据由电流互感器所测量的电流来控制功率转换系统的这些开关。优选地，第一电流互感器的次级绕组在导通方向上通过二极管被连接到第二开关的控制端口，和/或第二电流互感器的次级绕组在导通方向上通过二极管被连接到第二开关的控制端口，和/或第三电流互感器的次级绕组在导通方向上通过二极管被连接到第三开关的控制端口，和/或第四电流互感器的次级绕组在导通方向上通过二极管被连接到第三开关的控制端口。因此，可以根据由电流互感器所测量的电流来控制功率转换系统的第二和第三开关。在优选实施例中，第二开关的下端通过第一控制块和电阻器被连接到第二开关的控制端口，和/或第三开关的下端通过第二控制块和电阻器被连接到第三开关的控制端口。由此，第二开关和第三开关可以被进一步控制，尤其是用于电流接近零时这些开关的初始接通和断开。优选地，第二开关和第三开关之间的连接点被连接到负载。该功率转换系统可以因此被用来传递功率到任何所期望的负载。在优选实施例中，提供了多相，尤其是三相，其中每相包括第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第一二极管、第二二极管，其中在每相中，如果可适用的话，如先前所限定的提供第一电流互感器、第二电流互感器、第三电流互感器、第四电流互感器、和/或控制块，其中第二开关和第三开关之间的连接点被连接到负载，尤其是连接到电力网或连接到电力系统。该功率转换系统可以因此适合于任何多相电力网或电力系统，尤其是适合于广泛可用的3相电力系统，使得在例如太阳能发电厂的发电厂中所生成的功率可以被有效地传递到电力系统。在用于功率转换的方法中，根据切换状态表来切换第一开关、第二开关、第三开关、和第四开关，其中第一开关被连接在输入电压源的上端和第二开关的上端之间，其中第二开关的下端被连接到第 三开关的上端，其中第三开关的下端被连接到第四开关的上端，其中第四开关的下端被连接到输入电压源的下端，其中第一二极管在导通方向上被连接在中性点和第二开关的上端之间，其中第二二极管被连接在第三开关的下端和中性点之间，其特征在于，两个或更多个互感器被操作成以交错模式产生驱动信号。因为该两个或更多个互感器可以被布置在任何合适的位置处，所以以简单方式产生了该驱动信号。优选地，第一开关和第四开关包括第一制造技术的半导体，尤其是MOSFET开关、JFET开关或IGBT开关，以及第二开关和第三开关包括第二制造技术的半导体，尤其是BJT开关。因为在用于功率转换的当前方法中包括了不同技术的开关，所以改善了功率转换的效率，尤其是相对于切换损耗和传导损耗。优选地，在第一切换状态中，第一开关和第二开关被接通并且第三开关和第四开关被关断，在第二切换状态中，第一开关被关断且第二开关和第三本文档来自技高网...

【技术保护点】
功率转换系统，其中第一开关（OA1）被连接在输入电压源（udc/2）的上端和第二开关（OA2）的上端之间，其中第二开关（OA2）的下端被连接到第三开关（OA3）的上端，其中第三开关（OA3）的下端被连接到第四开关（OA4）的上端，其中第四开关（OA4）的下端被连接到输入电压源（?udc/2）的下端，其中第一二极管（DA1）在导通方向上被连接在中性点（N）和第二开关（OA2）的上端之间，其中第二二极管（DA2）被连接在第三开关（OA3）的下端和中性点（N）之间，其特征在于，布置了两个或更多个电流互感器，其中以交错模式产生驱动信号。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：D夫拉卡尔，NI施普林格特，
申请(专利权)人：DET国际控股有限公司，
类型：发明
国别省市：