專利名稱：多電平電壓型變流器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電壓源型變流器領(lǐng)域，更特別地，涉及多電平電壓源型變流器(VSC)。
背景技術(shù)：
目前，多電平電壓源型變流器得到廣泛使用，它能夠有效地減少開關(guān)頻率并改善輸出波形的特性。圖1示出了傳統(tǒng)的多電平電壓源型變流器的拓撲結(jié)構(gòu)，其中，開關(guān)單元
(switching gear cell) I包括第一能量儲存器100和第二能量儲存器101與用于轉(zhuǎn)換-
例如，5個電壓電平——的功率半導體串聯(lián)。第一功率半導體110、第二功率半導體111、第三功率半導體112和第四功率半導體113串聯(lián)連接，第五功率半導體114和第六功率半導體115串聯(lián)連接。第一功率半導體110和第四功率半導體114分別與第一能量儲存器100和第二能量儲存器101連接，第一能量儲存器100和第二能量儲存器101之間的連接點A、第五功率半導體114和第六功率半導體115之間的連接點B、以及第二功率半導體111和第三功率半導體112之間的連接點C彼此連接。開關(guān)單元進一步包括串聯(lián)的第七功率半導體116、第八功率半導體117、第九功率半導體118、和第十功率半導體119，以及串聯(lián)的第i^一功率半導體120和第十二功率半導體121。第七功率半導體116和第十功率半導體119分別與第一能量儲存器100和第二能量儲存器101連接，第一能量儲存器100和第二能量儲存器101之間的連接點A與第i^一功率半導體120和第十二功率半導體121之間的連接點D彼此連接。在第八功率半導體117和第九功率半導體118之間設(shè)置連接點作為輸出端，用于輸出多電平電壓，例如，圖1右側(cè)不出的五個電平的電壓。第一功率半導體110、第二功率半導體111、第三功率半導體112、第四功率半導體113、第七功率半導體116、第八功率半導體117、第九功率半導體118和第十功率半導體119中的每個都是可驅(qū)動的單向功率半導體開關(guān)，具有反向并聯(lián)不可控單向載流半導`體，例如集成門極換流晶閘管(IGCT)或絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)等，第五功率半導體、第六功率半導體、第i^一功率半導體和第十二功率半導體中的每個都是不可控的單向載流方向功率半導體，例如功率二極管。圖2示出了另一傳統(tǒng)的多電平電壓源型變流器的拓撲結(jié)構(gòu)。如圖2所示，開關(guān)單元2采用級聯(lián)H橋。開關(guān)單元2的第一 H橋包括第一能量儲存器200，串聯(lián)連接的第一功率半導體210和第二功率半導體211，以及串聯(lián)連接的第三功率半導體212和第四功率半導體213。第一能量儲存器200、第一功率半導體210及第三功率半導體212在連接點A彼此連接，第一能量儲存器200、第二功率半導體211及第四功率半導體213在連接點B彼此連接。開關(guān)單元2的第二橋具有與第一 H橋相似的拓撲結(jié)構(gòu)，其包括第二能量儲存器201、第五功率半導體214、第六功率半導體215、第七功率半導體216、和第八功率半導體217。第一功率半導體210和第二功率半導體211之間的連接點與第五功率半導體214和第六功率半導體215之間的連接點彼此連接。在以下兩連接點之間輸出電壓:第三功率半導體和第四功率半導體之間的連接點、第七功率半導體和第八功率半導體之間的連接點。圖2的右側(cè)示出輸出電壓的波形。第一功率半導體、第二功率半導體、第三功率半導體、第四功率半導體、第五功率半導體、第六功率半導體、第七功率半導體和第八功率半導體中的每個都是可驅(qū)動的單向功率半導體開關(guān)，具有反向并聯(lián)不可控的單向載流半導體。圖3示出了另一傳統(tǒng)的多電平電壓源型變流器的拓撲結(jié)構(gòu)。如圖3所示，其中，開關(guān)單元3包括與用于轉(zhuǎn)換——例如，5個電壓電平——的功率半導體串聯(lián)連接的第一能量儲存器300和第二能量儲存器301。第一功率半導體410、第二功率半導體411、第三功率半導體412和第四功率半導體413串聯(lián)連接，第五功率半導體414和第六功率半導體415串聯(lián)連接。第一功率半導體410和第四功率半導體413分別與第一能量儲存器300和第二能量儲存器301連接，第一能量儲存器300和第二能量儲存器301之間的連接點A與第五功率半導體414和第六功率半導體415之間的連接點B彼此連接。所述開關(guān)單元進一步包括第三能量儲存器402、串聯(lián)連接的第七功率半導體416和第八功率半導體417、以及串聯(lián)連接的第九功率半導體418和第十功率半導體419。第三能量儲存器402的一端、第七功率半導體416和第九功率半導體418彼此連接，第三能量儲存器402的另一端、第八功率半導體417和第十功率半導體419彼此連接。進一步地，第二功率半導體411和第三功率半導體412之間的連接點與第九功率半導體418和第十功率半導體419之間的連接點連接。電壓在第七功率半導體416和第八功率半導體417之間的連接點輸出。第一功率半導體、第二功率半導體、第三功率半導體、第四功率半導體、第七功率半導體、第八功率半導體、第九功率半導體和第十功率半導體中的每個都是可驅(qū)動的單向功率半導體開關(guān)，具有反向并聯(lián)不可控的單向載流半導體，第五功率半導體和第六功率半導體均是不可控的單向載流方向功率半導體。圖3右側(cè)示出它的輸出波形。根據(jù)圖1、圖2和圖3對多電平電壓源型變流器的分析，從中可知這樣的傳統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)至少有如下缺點:它需要相當多的功率半導體，這會增加多電平電壓源型變流器的成本，且降低可靠性。此外，根據(jù)圖1到圖3，每個功率半導體的重復峰值斷態(tài)電壓表示為:Vdem= (1.8 2.2) Vdc0專利US7，6 39，515公開了另一個傳統(tǒng)多電平電壓源型變流器。開關(guān)裝置包括串聯(lián)連接的第一能量儲存器和第二能量儲存器，以及串聯(lián)連接的第一功率半導體、第二功率半導體、第三功率半導體和第四功率半導體。第一功率半導體和第四功率半導體分別連接到第一能量儲存器和第二能量儲存器。第三能量儲存器連接到第一功率半導體和第二功率半導體之間的連接點，以及第三半導體和第四半導體之間的連接點。進一步地，它包括開關(guān)元件，所述開關(guān)元件直接連接到以下兩個連接點:第二功率半導體和第三功率半導體之間的連接點、第一能量儲存器和第二能量儲存器之間的連接點。需要使用與Vdc比率的表達式(Vout=2xVdc/l.414/1.1)估計它的輸出的幅值。US7，639，515至少有如下缺點:1.由于Vout與Vdc之間較低的比率，它需要較高電壓等級的功率半導體、電力電容器、以及與直流鏈路相關(guān)的變流器的所有部件。較高電壓的功率半導體、電力電容器和所有相關(guān)部件會導致較高的電壓源型變流器成本。2.它需要相當大數(shù)量的功率半導體，這同樣增加多電平電壓源型變流器的成本，并降低可靠性。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種電壓源型變流器和包括所述電壓源型變流器的電壓源型變流器系統(tǒng)。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，電壓源型變流器包括:多電平電壓源型變流器，其適應于通過多個第一傳導路徑在兩個第一輸出端中的一個輸出端輸出第一電壓的多個電平；第一能量儲存器；以及第一開關(guān)元件，所述第一開關(guān)元件被設(shè)置成直接與第一輸出端連接，并適應于將第一能量儲存器切換到第一傳導路徑上或從第一傳導路徑上切換出，以便將第一能量儲存器的電壓電平與第一電壓的電平合并起來作為第二輸出端的第二電壓輸出。通過上述拓撲結(jié)構(gòu)，在功率半導體的數(shù)量保持不變的情況下，每個功率半導體的電壓等級能夠降的較低。此外，與傳統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)相比，Vdem下降。這降低了成本并提高了可靠性。根據(jù)本發(fā)明另一個實施例，電壓源型變流器系統(tǒng)包括:根據(jù)前述每個權(quán)利要求的電壓源型變流器，所述電壓源型變流器適應于在多個第一傳導路徑上的兩個第二輸出端中的一個輸出端輸出第二電壓的多個電平；第四能量儲存器；以及第二開關(guān)元件，所述第二開關(guān)元件被設(shè)置成直接與所述第二輸出端連接，并適應于將第四能量儲存器切換到第一傳導路徑上或從第一傳導路徑切換出，以便將第四能量儲存器的電壓電平與第二電壓的電平合并起來作為第三輸出端的第三電壓輸出。通過上述拓撲結(jié)構(gòu)，在功率半導體的數(shù)量相對于輸出電壓電平的數(shù)量保持不變的情況下，每個功率半導體的電壓等級能夠降得較低。此夕卜，因為下一級的另外的開關(guān)元件的添加(例如:第二開關(guān)元件和第四能量儲存器)不依賴于上一級變流器的拓撲結(jié)構(gòu)，所以，通過包含更多用于下一級的開關(guān)元件能夠增加輸出電壓的電平數(shù)量，且不需要對上一級進行相應修改。這降低了成本并提高了可靠性。


根據(jù)附圖闡述的優(yōu)選的示例性實施例，下文將對本發(fā)明主要內(nèi)容進行更詳細地說明，其中:圖1示出根據(jù)傳統(tǒng)多電平電壓源型變流器的拓撲結(jié)構(gòu)；圖2示出根據(jù)另一個傳 統(tǒng)多電平電壓源型變流器的拓撲結(jié)構(gòu)；圖3示出根據(jù)另一個傳統(tǒng)多電平電壓源型變流器的拓撲結(jié)構(gòu)；圖4示出根據(jù)本發(fā)明一個實施例的拓撲結(jié)構(gòu)；圖5示出了圖4實施例的可選的拓撲結(jié)構(gòu)；圖5A至5H示出了圖5實施例的拓撲結(jié)構(gòu)的開關(guān)狀態(tài)；圖6示出根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的拓撲結(jié)構(gòu)；圖7示出了根據(jù)圖4的本發(fā)明實施例的充電拓撲結(jié)構(gòu)；圖8示出了根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的拓撲結(jié)構(gòu)。附圖標記列表的總結(jié)表中列出附圖中使用的附圖標記及其含義。原則上，圖中相同的部件使用相同的附圖標記。
具體實施例方式圖4示出根據(jù)本發(fā)明一個實施例的拓撲結(jié)構(gòu)。如圖4所示，電壓源型變流器4包括多電平電壓源型變流器40、第一能量儲存器41、以及第一開關(guān)元件42。多電平電壓源型變流器40可以輸出第一電壓的多個電平。將第一電壓設(shè)置為通過多個第一傳導路徑Pl在兩個第一輸出端A和B中的一個輸出端輸出。根據(jù)多電平電壓源型變流器的每個轉(zhuǎn)換狀態(tài)，通過接通其中使用的一些功率半導體，選擇其中一條第一傳導路徑Pl，后文將對其進行詳細描述。第一能量儲存器41 (例如:電力電容器)可以儲存電能。第一開關(guān)器件42與第一輸出端A和B直接連接，可以將第一能量儲存器41切換到第一傳導路徑Pl上或?qū)⒌谝荒芰績Υ嫫?1從第一傳導路徑Pl上切換出，以將第一能量儲存器的電壓電平與第一電壓的電平合并，作為第二輸出端C的第二電壓輸出。例如:如果第一能量儲存器的電壓電平是Vd。，第一電壓的電壓電平是Vd。、O、或者-vd。，則第二電壓輸出是2Vd。、Vd。、O、或-vd。、或-2Vd。，是五電平輸出。多電平電壓源型變流器40包括第二能量儲存器400、第三能量儲存器401。第二能量儲存器400和第三能量儲存器401在連接點D串聯(lián)連接。它們可以是電力電容器，儲存有相同電平或不同電平的電壓。例如:任一能量儲存器兩端的電壓電平可以是Vd。。多電平電壓源型變流器40還包括串聯(lián)連接的第一功率半導體402、第二功率半導體403、第三功率半導體404和第四功率半導體405。第一功率半導體402通過與連接點D相對的點連接到第二能量儲存器400，第四功率半導體405通過與連接點D相對的點連接到第三能量儲存器401。第二能量儲存器400和第三能量儲存器401之間的連接點D連接到第二功率半導體403和第三功率半導體404之間的連接點E。多電平電壓源型變流器40還包括第五功率半導體406和第六功率半導體407。第五功率半導體406連接在第一功率半導體402和第二功率半導體403之間的連接點F與其中一個第一輸出端A之間，并與第一功率半導體串聯(lián)。第六功率半導體407連接在第三功率半導體404和第四功率半導體405之間的連接點G與另一個第一輸出端B之間，并與第四功率半導體串聯(lián)。第一功率半導體、第二功率半導體、第三功率半導體、第四功率半導體、第五功率半導體和第六功率半導體中的每個都是可驅(qū)動的單向功率半導體開關(guān)，具有反向并聯(lián)不可控的單向載流半導體，例如=IGCT或IGBT等。根據(jù)每個功率半導體的開關(guān)狀態(tài)，第一傳導路徑Pl可以通過(lead through):1.第二能量儲存器400和第一功率半導體402之間的連接點，接通的第一功率半導體402,接通的第五功率半導體406,以及第一輸出端A ;第一輸出端A的第一電壓電平是第二能量儲存器400的電壓電平，例如=Vdc ；2.第二能量儲存器400和第一功率半導體402之間的連接點，續(xù)流(free-wheeling)的第一功率半導體402,續(xù)流的第五功率半導體406,以及第一輸出端A ；第一輸出端A的第一電壓電平是第二能量儲存器400的電壓電平，例如:Vd。；3.第二能量儲存器400和第三能量儲存器401之間的連接點D，續(xù)流的第二功率半導體403,接通的第五功率半導體406,以及第一輸出端A ;第一輸出端A的第一電壓電平是連接點D (NP)的電壓電平，例如O ;4.第二能量儲存器400和第三能量儲存器401之間的連接點D，續(xù)流的第三功率半導體404,接通的第六功率半導體407,以及第一輸出端B ;第一輸出端B的第一電壓電平是連接點D (NP)的電壓電平，例如:0 ；5.第三能量儲存器401和第四功率半導體405之間的連接點，接通的第四功率半導體405,接通的第六功率半導體407,以及第一輸出端B ;第一輸出端B的第一電壓電平是第二能量儲存器400的電壓電平，例如:_Vd。；或

6.第三能量儲存器401和第四功率半導體405之間的連接點，續(xù)流的第四功率半導體405,續(xù)流的第六功率半導體407,以及第一輸出端B ;第一輸出端B的第一電壓電平是第二能量儲存器400的電壓電平，例如:_Vd。。通過具有這樣的結(jié)構(gòu)和開關(guān)狀態(tài)，多電平電壓源型變流器40可以輸出獨立于變流器的級聯(lián)的結(jié)構(gòu)和開關(guān)狀態(tài)的三電平電壓。此外，功率半導體的數(shù)量較少。進一步地，每個功率半導體的重復峰值斷態(tài)電壓得以降低。圖5示出了圖4實施例的可選拓撲結(jié)構(gòu)。圖4和圖5之間的區(qū)別在于:用不可控單向載流方向功率半導體(例如功率二極管)代替第二功率半導體403和第三功率半導體404。第二功率半導體403與第一功率半導體402反向串聯(lián)連接，第三功率半導體404與第四功率半導體405反向串聯(lián)連接。通過進行上述替換，在不損失有效狀態(tài)的情況下，電壓源型變流器的成本得以降低。如圖4和圖5所示，第一開關(guān)元件42包括在連接點C串聯(lián)連接的第七半導體420和第八半導體421。此外，第七功率半導體420在連接點A以反向串聯(lián)的方式連接到第五功率半導體406，第八功率半導體421在連接點B以反向串聯(lián)的方式連接到第六功率半導體407。因此，第一能量儲存器41與第一開關(guān)元件在兩個第一輸出端A和B之間并聯(lián)連接。第七半導體和第八半導體中的任意一個半導體是可驅(qū)動的單向功率半導體開關(guān)，具有反向并聯(lián)不可控單向載流半導體。通過具有所述開關(guān)元件的結(jié)構(gòu)，第一傳導路徑可以進一步通過:1.第一能量儲存器41，接通的第八功率半導體421和第二輸出端C ；2.接通的第七功率半導體420和第二輸出端C ；3.接通的第八功率半導體421和第二輸出端C ;或
`
4.第一能量儲存器41，接通的第七功率半導體420和第二輸出端C。5.第二輸出端C用于輸出第二電壓，其被認為是電壓源型變流器的輸出。圖5A至圖5H根據(jù)圖5的實施例闡述了處于每個有效狀態(tài)的第一傳導路徑。每個圖中的箭頭指示傳導路徑P1。為便于閱讀，第一功率半導體、第四功率半導體、第五功率半導體、第六功率半導體、第七功率半導體和第八功率半導體引用為V1、V2、V3、V4、V5和V6，第二功率半導體和第三功率半導體引用為D1、D2。輸出電壓是第二輸出端C的電壓。出于明確說明的目的，第一能量儲存器41、第二能量儲存器400和第三能量儲存器401中的每個能量儲存器的電壓電平是具有圖中指示的電壓極性的Vd。?！半妷骸毙惺境隽嗽诿總€開關(guān)狀態(tài)下每個功率半導體兩端的電壓。表I描述根據(jù)圖5A的每個功率半導體的開關(guān)狀態(tài)。
開關(guān) Vl V2 V3 V4 V5 H 輸出 Dl D2狀態(tài)電壓
SI I O I O O I 2_c N/A N/AV臓 O Vdc/2 I O Vdc Ydc OVdc Vdc/2表I在表I的開關(guān)狀態(tài)下，第一傳導路徑Pl是雙向的。如圖5A所示，第一傳導路徑Pl通過第二能量儲存器和第一功率半導體Vl之間的連接點、接通的/續(xù)流的第一功率半導體V1、接通的/續(xù)流的第五功率半導體V3、以及第一輸出端A ;第一輸出端A的第一電壓電平是Vd。。此外，第一傳導路徑Pl從第一輸出端A起，通過第一能量儲存器41、接通的/續(xù)流的第八功率半導體V6和第二輸出端C。第二輸出端C關(guān)于點NP的電壓輸出是2Vd。。表II描述根據(jù)圖5B的每個功率半導體的開關(guān)狀態(tài)。
權(quán)利要求
1.一種電壓源型變流器，包括: 多電平電壓源型變流器，所述多電平電壓源型變流器適于通過多個第一傳導路徑，在兩個第一輸出端中的一個輸出第一電壓的多個電平； 第一能量儲存器；以及 第一開關(guān)元件，所述第一開關(guān)元件被設(shè)置成與所述第一輸出端直接連接，且適于將所述第一能量儲存器切換到所述第一傳導路徑上或?qū)⑺龅谝荒芰績Υ嫫鲝乃龅谝粋鲗窂角袚Q出，以便將所述第一能量儲存器的電壓電平與所述第一電壓的電平合并起來，作為第二輸出端的第二電壓輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電壓源型變流器，其特征在于: 所述多電平電壓源型變流器包括: 第二能量儲存器； 第三能量儲存器，所述第三能量儲存器被設(shè)置成與所述第二能量儲存器串聯(lián)連接； 被設(shè)置成串聯(lián)連接的第一 功率半導體、第二功率半導體、第三功率半導體以及第四功率半導體，其中，所述第一功率半導體被設(shè)置成連接到所述第二能量儲存器，所述第四功率半導體被設(shè)置成連接到所述第三能量儲存器，所述第二能量儲存器和所述第三能量儲存器之間的連接點連接到所述第二功率半導體和所述第三功率半導體之間的連接點； 第五功率半導體，所述第五功率半導體被設(shè)置成連接在所述第一功率半導體和所述第二功率半導體之間的連接點與所述第一輸出端中的一個之間，并與所述第一功率半導體串聯(lián)連接； 第六功率半導體，所述第六功率半導體被設(shè)置成連接在所述第三功率半導體和所述第四功率半導體之間的連接點與所述第一輸出端中的另一個之間，并與所述第四功率半導體串聯(lián)連接； 所述第一功率半導體、所述第二功率半導體、所述第三功率半導體、所述第四功率半導體、所述第五功率半導體、所述第六功率半導體中的每個均是可驅(qū)動的單向功率半導體開關(guān)，具有反向并聯(lián)不可控的單向載流半導體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電壓源型變流器，其特征在于 所述多電平電壓源型變流器包括: 第二能量儲存器； 第三能量儲存器，所述第三能量儲存器被設(shè)置成與所述第二能量儲存器串聯(lián)連接； 被設(shè)置成反向串聯(lián)連接的第一功率半導體和第二功率半導體； 被設(shè)置成反向串聯(lián)連接的第三功率半導體和第四功率半導體，其中，所述第二功率半導體和所述第三功率半導體串聯(lián)連接，所述第一功率半導體被設(shè)置成連接到所述第二能量儲存器，所述第四功率半導體被設(shè)置成連接到所述第三能量儲存器，所述第二能量儲存器和所述第三能量儲存器之間的連接點被連接到所述第二功率半導體和所述第三功率半導體之間的連接點； 第五功率半導體，所述第五功率半導體被設(shè)置成連接在所述第一功率半導體與所述第一輸出端中的一個之間，并與所述第一功率半導體串聯(lián)連接； 第六功率半導體，所述第六功率半導體被設(shè)置成連接在所述第四功率半導體與所述第一輸出端中的另一個之間，并與所述第四功率半導體串聯(lián)連接；其中: 所述第一功率半導體、所述第四功率半導體、所述第五功率半導體和所述第六功率半導體中的每個均是可驅(qū)動的單向功率半導體開關(guān)，具有反向并聯(lián)不可控的單向載流半導體，所述第二功率半導體和所述第三功率半導體二者之一是不可控的單向載流方向半導體。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的電壓源型變流器，其特征在于: 所述第一傳導路徑適于通過: 所述第二能量儲存器和所述第一功率半導體之間的連接點、所述接通的/續(xù)流的第一功率半導體、所述接通的/續(xù)流的第五功率半導體、以及所述第一輸出端； 所述第二能量儲存器和所述第三能量儲存器之間的連接點、所述續(xù)流的第二功率半導體、所述接通的第五功率半導體、以及所述第一輸出端； 所述第二能量儲存器和所述第三能量儲存器之間的連接點、所述續(xù)流的第三功率半導體、所述接通的第六功率半導體、以及所述第一輸出端；或者 所述第三能量儲存器和所述第四功率半導體之間的連接點、所述接通的/續(xù)流的第四功率半導體、所述接通的/續(xù)流的第六功率半導體、以及所述第一輸出端。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的電壓源型變流器，其特征在于: 所述第一開關(guān)元件包括串聯(lián)連接的第七半導體和第八半導體，所述第七半導體和第八半導體其中之一是可驅(qū)動的單向功率半導體開關(guān)，具有反向并聯(lián)不可控的單向載流半導體；以及 所述第一能量儲存器被設(shè)置成在所述兩個第一輸出端之間與所述第一開關(guān)元件并聯(lián)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電壓源型變流器，其特征在于: 所述第一傳導路徑適于進一步通過: 所述第一能量儲存器、所述接通的第八功率半導體以及所述第二輸出端； 所述接通的/續(xù)流的第七功率半導體以及所述第二輸出端； 所述接通的/續(xù)流的第八功率半導體以及所述第二輸出端；或者所述第一能量儲存器、所述接通的第七功率半導體以及所述第二輸出端；以及所述第二輸出端，所述第二輸出端被設(shè)置在所述第七半導體和所述第八半導體之間的接點，并適于輸出所述第二電壓。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的電壓源型變流器，其特征在于: 所述第一開關(guān)元件包括: 第七功率半導體和第八功率半導體，所述第七功率半導體和第八功率半導體被設(shè)置成在第一連接點串聯(lián)連接； 第九功率半導體和第十功率半導體，所述第九功率半導體和第十功率半導體被設(shè)置成在第二連接點串聯(lián)連接； 第十一功率半導體和第十二功率半導體，所述第十一功率半導體和第十二功率半導體被設(shè)置成在第三連接點反向串聯(lián)連接；以及 所述第十一功率半導體被設(shè)置成與所述第一連接點和所述第一輸出端中的一個都連接，而且所述第十二功率半導體被設(shè)置成與所述第二連接點和另一個所述第一輸出端都連接；以及 所述第一能量儲存器、所述第七功率半導體和第八功率半導體、以及所述第九功率半導體和第十功率半導體被設(shè)置成并聯(lián)連接； 所述第七功率半導體、所述第八功率半導體、所述第九功率半導體、所述第十功率半導體、所述第十一功率半導體和所述第十二功率半導體中的每個均是可驅(qū)動的單向功率半導體開關(guān)，具有反向并聯(lián)不可控的單向載流半導體。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述電壓源型變流器，進一步包括: 所述第一傳導路徑適于進一步通過: 所述接通的/續(xù)流的第八功率半導體、所述第一能量儲存器、所述接通的/續(xù)流的第九功率半導體和第十功率半導體、以及所述第二輸出端； 所述接通的/續(xù)流的第十一半導體以及所述第二輸出端； 所述接通的/續(xù)流的第七功率半導體、所述第一能量儲存器、所述接通的/續(xù)流的第十功率半導體和第十二功率半導體、以及所述第二輸出端； 所述接通的/續(xù)流的第七功率半導體、第十一功率半導體、第十功率半導體、以及所述第二輸出端； 所述接通的/續(xù)流的第十二半導體以及所述第二輸出端；或者所述接通的/續(xù)流的第九功率半導體、所述第一能量儲存器、所述接通的/續(xù)流的第八功率半導體和第十一功率半導體、以及所述第二輸出端；以及 所述第二輸出端，所述第二輸出端被設(shè)置在所述兩個第九功率半導體之間的接點，并適于輸出所述第二電壓。
9.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的電壓源型變流器，進一步包括: 充電變壓器，所述充電變壓器被設(shè)置成連接在所述第二能量儲存器和所述第三能量儲存器之間的連接點與所述第二輸出端之間。
10.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的電壓源型變流器， 其特征在于: 所述第一開關(guān)元件包括串聯(lián)連接的第七半導體和第八半導體，所述第七半導體和第八半導體任意之一是可驅(qū)動的單向功率半導體開關(guān)，具有反向并聯(lián)不可控的單向載流半導體；以及 所述第一能量儲存器被設(shè)置成在所述兩個第一輸出端之間與所述第一開關(guān)元件并聯(lián)連接； 進一步包括: 充電變壓器，所述充電變壓器被設(shè)置成連接在所述第二能量儲存器和所述第三能量儲存器之間的連接點與所述第二輸出端之間。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電壓源型變流器，其特征在于: 充電路徑適于通過: 所述續(xù)流的第八功率半導體、所述第一能量儲存器、所述續(xù)流的第五功率半導體、所述續(xù)流的第一功率半導體、以及所述第二能量儲存器；或者 所述第三能量儲存器、所述續(xù)流的第四功率半導體、所述續(xù)流的第六功率半導體、所述第一能量儲存器、以及所述續(xù)流的第七功率半導體。
12.—種電壓源型變流器系統(tǒng)，包括: 根據(jù)前述每個權(quán)利要求所述的電壓源型變流器，所述電壓源型變流器適于在多個第一傳導路徑上的兩個第二輸出端之一輸出第二電壓的多個電平； 第四能量儲存器；以及 第二開關(guān)元件，所述第二開關(guān)元件被設(shè)置成與所述第二輸出端直接連接，且適于將所述第四能量儲存器切換到所述第一傳導路徑上或?qū)⑺龅谒哪芰績Υ嫫鲝乃龅谝粋鲗窂角袚Q出，以便將所述第四能量儲存器的電壓電平與所述第二電壓的電平合并起來，作為第三輸出端的第三電壓 輸出。
全文摘要
本申請?zhí)峁┝艘环N電壓源型變流器(4)和一種電壓源型變流器系統(tǒng)。所述電壓源型變流器(4)包括多電平電壓源型變流器(40)，所述多電平電壓源型變流器適于通過多個第一傳導路徑在兩個第一輸出端(A、B)中的一個輸出具有多電平的第一電壓，第一能量儲存器(41)，以及第一開關(guān)元件(42)，所述第一開關(guān)元件(42)被設(shè)置成直接連接第一輸出端(A、B)并適于將所述第一能量儲存器(41)切換到第一傳導路徑上或?qū)⑵鋸牡谝粋鲗窂缴锨袚Q出，以便將所述第一能量儲存器(41)的電壓電平與第一電壓的電平合并起來，作為第二輸出端(C)的第二電壓輸出。通過采用上述拓撲結(jié)構(gòu)，在功率半導體的數(shù)量保持不變的情況下，每個功率半導體的電壓等級可以降得較低，并且降低了每個功率半導體的重復峰值斷態(tài)電壓，從而降低了成本并提高了可靠性。
文檔編號H02M7/00GK103250338SQ201080070547
公開日2013年8月14日 申請日期2010年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月13日
發(fā)明者官二勇, 尼科·賴洛, 武愛萍 申請人:Abb技術(shù)有限公司