多电平功率转换器电路的机械装置包括：功率转换器，其具有：具有多个第一控制输入、至少三个直流电压输入和交流电压输出的第一部分，以及具有多个第二控制输入、该至少三个直流电压输入和交流电压输出的第二部分。该第二部分与该第一部分分开。该功率转换器具有对应于该至少三个直流电压输入的至少三个电平。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】多电平功率转换器电路的机械装置包括：功率转换器，其具有：具有多个第一控制输入、至少三个直流电压输入和交流电压输出的第一部分，以及具有多个第二控制输入、该至少三个直流电压输入和交流电压输出的第二部分。该第二部分与该第一部分分开。该功率转换器具有对应于该至少三个直流电压输入的至少三个电平。【专利说明】多电平功率转换器电路的机械装置相关申请的交叉引用 该申请要求2010年12月22日提交的美国临时专利申请序列号61/426，051的权益，其通过本文引用结合于此，和2011年6月28日提交的美国临时专利申请序列号61/501，876的权益，其通过本文引用结合于此。
公开的概念一般来说关于例如多电平功率转换器的功率电子装置，并且更具体地关于多电平逆变器和多电平驱动器。
技术介绍
多电平功率逆变器是功率电子装置，其形成结构来从直流(DC)输入电压产生交流(AC)波形。多电平功率逆变器在很多种应用中使用，例如(无限制地)变速马达驱动器和高压DC传输线与AC传输线之间的接口。多电平功率逆变器后的一般概念是使用多个功率半导体开关，其耦合于多个较低电平的DC电压源来通过合成阶梯电压波形执行功率转换。用于实现多电平功率逆变器的多个不同的拓扑结构是众所周知的，包括但不限于中性点箝位(NPC)拓扑结构、飞跨电容器(FC)拓扑结构和H桥拓扑结构。还有如本文公开的中性点先导(NPP)拓扑结构。如常规的，耦合于一个或多个DC电压输入的一组电容器(“DC链路”)常常用于提供多个DC电压源，其采用于多电平功率逆变器的操作。例如，已知在NPC和FC拓扑结构中使用这样的包括一组电容器的DC链路。多电平NPC功率转换器或多电平NPP功率转换器的常规布局导致相对大量的交叉电连接，并且从而相对非常复杂的电母线结构。复杂的分层母线支撑结构(buswork)在中压设备中成本可能过高。在低压功率转换器中，电路布局复杂性也增加成本。已知采用相对更简单的拓扑结构或相对昂贵的层叠母线支撑结构，其包含相对许多层绝缘体和导体。在低压设备中，例如相对高度复杂的互连电路常常导致多层印刷电路板(PCB)。图1示出用于具有AC输出4、五个DC输入6、8、10、12、14和多个控制输入16、18、20,22和24、26、28、30的单相桥臂的五电平NPC拓扑结构2的常规电布局。例如，这些拓扑结构2中的三个用于组成三相DC至AC逆变器(未示出)。该五电平NPC拓扑结构2的机械布局(未示出)根据该电连接结构得出。该结构扩展至任何数量的电平，其中对每个另外的电平增加一串二极管(未示出，但参见例如关于图1垂直示出的二极管串32、34、36)、额外的电容器(未不出，但参见例如电容器38、40、42、44)和两个额外的IGBT器械(未不出，但参见例如IGBT 46、48、50、52和54、56、58、60)。该相桥臂和它的控制输入16、18、20、22和24、26、28、30的控制和选通电路没有示出。图7示出单相桥臂的五电平NPP拓扑结构70的常规电布局。例如，这些单相桥臂中的三个用于组成三相DC-AC NPP逆变器(未示出)。NPP逆变器由宾夕法尼亚州，匹兹堡的Converteam有限公司在市场上销售。该五电平NPP拓扑结构70的机械布局(未不出)根据该电连接结构得出。该结构扩展至任何数量的电平。该相桥臂和它的控制输入的控制和选通电路没有示出。图11示出其中有三个DC电压输入82、84、86的单相桥臂的三电平NPP拓扑结构80的常规电布局。图13示出其中有四个DC电压输入92、94、96、98的单相桥臂的四电平NPP拓扑结构90的常规电布局。
技术实现思路
公开的概念的实施例是多电平功率转换器电路(例如无限制地，二极管箝位多电平逆变器(DCMLI);多电平中性点箝位(MLNPC)逆变器；三电平中性点箝位逆变器；四电平中性点箝位逆变器(例如，四电平NPC);五电平中性点箝位逆变器(例如，五电平NPC);多电平中性点先导(NPP)反并联逆变器；多电平中性点先导逆变器；三电平中性点先导逆变器；四电平中性点先导逆变器；五电平中性点先导逆变器)的空间(例如，分开)机械装置来实现单相桥臂的每一半或两半的相对低成本的单平面构建。根据公开的概念的一个方面，多电平功率转换器电路的机械装置包括:功率转换器，其包括:包括多个第一控制输入、至少三个直流电压输入和交流电压输出的第一部分；和包括多个第二控制输入、该至少三个直流电压输入和交流电压输出的第二部分，该第二部分与该第一部分分开，其中该功率转换器具有对应于该至少三个直流电压输入的至少三个电平。根据公开的概念的另一个方面，多电平功率转换器电路的机械装置包括:功率转换器，其包括:交流电压输出；包括至少三个直流电压输入和到该交流电压输出的输出的第一部分，其提供正向电流给该交流电压输出；以及包括该至少三个直流电压输入和到该交流电压输出的输出的第二部分，其从该交流电压输出提供相反的负向电流，其中该功率转换器具有对应于该至少三个直流电压输入的至少三个电平。【专利附图】【附图说明】当结合附图阅读时，公开的概念的充分理解可以从优选实施例的下列描述得到，其中: 图1是五电平NPC相桥臂的常规电布局。图2是具有续流二极管(FWD)的备用配置的五电平NPC相桥臂的电布局。图3是图2的五电平NPC相桥臂的电布局，但根据公开的概念的实施例重绘成单个平面。图4是图3的五电平NPC相桥臂的上部功率板的平面视图。图5是主要示出图4的上部功率板的组装相桥臂的立体图，其中通过上部功率板中的切口示出控制板的角。图6是示出图5的上部功率板和下部功率板的组装模块的垂直正视图。图7是五电平NPP相桥臂的常规电布局。图8是具有FWD的备用配置的五电平NPP相桥臂的电布局。图9是图8的五电平NPP相桥臂的电布局，但根据公开的概念的实施例重绘成单个平面。图10是图9的五电平NPP相桥臂的上部功率板的平面视图。图11是三电平NPP相桥臂的常规电布局。图12是图11的三电平NPP相桥臂的电布局，但根据公开的概念的实施例在分成半桥臂后重绘成单个平面。图13是四电平NPP相桥臂的常规电布局。图14是图13的四电平NPP相桥臂的电布局，但根据公开的概念的实施例在分成半桥臂后重绘成单个平面。图15A和15B是图12的两个半桥臂的母线支撑结构电布局的平面视图。图15C是图15A和15B的两个组装的半桥臂的垂直正视图。【具体实施方式】 如本文采用的，术语“数量”将意味一或大于一的整数(即，多个)。如本文采用的，术语“低压”将意味小于大约600Vms的任何电压。如本文采用的，术语“中压”将意味大于低压并且在从大约600Vkms到大约38kVMS的范围中的任何电压。如本文采用的，术语“高压”将意味大于中压的任何电压。如本文采用的，术语“逆变器”将意味将直流(DC)转换成交流(AC)的电器械。该转换的AC可处于任何适合的电压和频率。例如并且无限制地，在用于三AC相的常规双电平逆变器中，双电平DC母线电压横过六开关逆变桥施加，其产生双电平PWM电压输出。DC母线的双电平构成正母线和负母线。这六个开关分成每个具有两个开关的三个分支。控制器经由开关的控制端子控制每个开关。每个分支的顶部开关连本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：A佩尔穆伊，ND贝纳维德斯，
申请(专利权)人：通用电气能源能量变换技术有限公司，
类型：
国别省市：
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