[發(fā)明專利]多電平轉(zhuǎn)換器

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201280068101.1
• 申請日: 2012-11-15
• 公開（公告）號: CN104067504A
• 公開（公告）日: 2014-09-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: A.達(dá)斯;H.納德米;L.諾魯姆
• 申請（專利權(quán)）人: 西門子公司
• 主分類號: H02M7/483
• 分類號: H02M7/483
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 張凌苗;徐紅燕

1.一種用于執(zhí)行DC到AC或AC到DC電壓轉(zhuǎn)換的多電平轉(zhuǎn)換器，所述多電平轉(zhuǎn)換器包括：

第一DC端子（11）和第二DC端子（12），

第一轉(zhuǎn)換器臂（41）和第二轉(zhuǎn)換器臂（42），每個轉(zhuǎn)換器臂包括至少一個轉(zhuǎn)換器單元（30）；

至少一個AC端子（15、16、17）；以及

電部件（50），

其中第一轉(zhuǎn)換器臂（41）、電部件（50）和第二轉(zhuǎn)換器臂（42）在第一DC端子（11）和第二DC端子（12）之間串聯(lián)連接，電部件連接在第一轉(zhuǎn)換器臂和第二轉(zhuǎn)換器臂之間，其中AC端子（15、16、17）電耦合到電部件（50），使得可以將跨電部件施加的電壓變換到在AC端子上的輸出電壓，或者使得可以將供應(yīng)到AC端子的電壓變換到跨電部件施加的電壓。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多電平轉(zhuǎn)換器，其中多電平轉(zhuǎn)換器是具有用于每相的AC端子（15、16、17）的至少三相轉(zhuǎn)換器，其中第一轉(zhuǎn)換器臂（41）、電部件（50）和第二轉(zhuǎn)換器臂（42）是一個轉(zhuǎn)換器支線（21）的一部分，多電平轉(zhuǎn)換器包括用于每相的這樣的轉(zhuǎn)換器支線（21、22、23），用于每相的AC端子（15、16、17）耦合到各個轉(zhuǎn)換器支線（21、22、23）的電部件（50）。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多電平轉(zhuǎn)換器，其中電部件（50）是具有第一變壓器繞組（51）和第二變壓器繞組（52）的變壓器，第一變壓器繞組與第一轉(zhuǎn)換器臂和第二轉(zhuǎn)換器臂串聯(lián)連接，第二變壓器繞組連接到AC端子。

4.根據(jù)權(quán)利要求2和3所述的多電平轉(zhuǎn)換器，其中每個變壓器的第二繞組具有兩個端子，每個第二繞組的一個端子連接到各個AC端子，另一個端子連接到剩余的變壓器的第二繞組的相應(yīng)的其他端子。

5.根據(jù)權(quán)利要求3-4中任一項所述的多電平轉(zhuǎn)換器，其中單個電感器與第一轉(zhuǎn)換器臂和第二轉(zhuǎn)換器臂串聯(lián)連接，由變壓器的第一變壓器繞組（51）提供電感。

6.根據(jù)權(quán)利要求3-5中任一項所述的多電平轉(zhuǎn)換器，其中在第一變壓器繞組（51）和第二電壓器繞組（52）上的電壓的電壓比是大約1：1。

7.根據(jù)權(quán)利要求3-5中任一項所述的多電平轉(zhuǎn)換器，其中在第一變壓器繞組（51）上的和在第二電壓器繞組（52）上的電壓的電壓比小于約1：1，優(yōu)選地在約1：1和約1：3之間。

8.根據(jù)權(quán)利要求3-7中任一項所述的多電平轉(zhuǎn)換器，其中多電平轉(zhuǎn)換器被配置成具有操作的模式，在所述操作的模式中，多電平轉(zhuǎn)換器執(zhí)行DC到AC電壓轉(zhuǎn)換，其中在第一和第二DC端子之間提供待轉(zhuǎn)換的DC電壓，其中變壓器的第一繞組是主繞組并且變壓器的第二繞組是次級繞組。

9.根據(jù)權(quán)利要求3-8中任一項所述的多電平轉(zhuǎn)換器，其中多電平轉(zhuǎn)換器被配置成具有操作的模式，在所述操作的模式中，多電平轉(zhuǎn)換器執(zhí)行AC到DC電壓轉(zhuǎn)換，其中在一個或多個AC端子處提供待轉(zhuǎn)換的AC電壓，并且其中變壓器的第二繞組是主繞組并且變壓器的第一繞組是次級繞組。

10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的多電平轉(zhuǎn)換器，其中在AC端子處的AC電壓具有峰到峰幅度，其中每個轉(zhuǎn)換器臂的轉(zhuǎn)換器單元被配置成累積地生成小于峰到峰幅度的70%，優(yōu)選地小于峰到峰幅度的60%的最大電壓。

11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的多電平轉(zhuǎn)換器，其中每個轉(zhuǎn)換器單元（30）包括電容器（55）并且被配置成充當(dāng)其輸出是可控的的電壓源。

12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的多電平轉(zhuǎn)換器，其中每個轉(zhuǎn)換器單元包括一個或多個開關(guān)（S1、S2）用于在轉(zhuǎn)換器臂（41、42）中串聯(lián)連接轉(zhuǎn)換器單元（30）的電容器（55），一個或多個開關(guān)（S1、S2）可從多電平轉(zhuǎn)換器的控制單元（60）控制。

13.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的多電平轉(zhuǎn)換器，進一步包括控制單元（60），所述控制單元（60）與每個轉(zhuǎn)換器單元（30）通信并且被配置成以這樣的方式控制每個轉(zhuǎn)換器單元（30）的輸出：實現(xiàn)根據(jù)操作的當(dāng)前模式的電壓轉(zhuǎn)換。

14.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的多電平轉(zhuǎn)換器，其中多電平轉(zhuǎn)換器（10）是在每個轉(zhuǎn)換器臂（41、42）中具有至少兩個轉(zhuǎn)換器單元（30）的模塊化多電平轉(zhuǎn)換器。