[發明專利]變換器模塊、裝置、系統和相關方法

有效

• 申請號: 201410035785.6
• 申請日: 2014-01-24
• 公開（公告）號: CN104811073B
• 公開（公告）日: 2019-05-31
• 發明（設計）人: 理查德.張;張帆;陳昆侖
• 申請（專利權）人: 通用電氣能源電能變換科技有限公司
• 主分類號: H02M7/49
• 分類號: H02M7/49
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 周少杰;張貴東

1.一種變換器模塊，其特征在于：該變換器模塊包括

至少三個開關單元，包括第一開關單元、第二開關單元以及第三開關單元，其中，至少該第三開關單元包括第一子開關和第二子開關，施加至該第一子開關的驅動信號和施加至第二子開關的驅動信號保持同步；及

至少三個輸入級聯端和至少三個輸出級聯端，其中該至少三個輸入級聯端可以分別與其他變換器模塊的至少三個輸出級聯端連接或者與直流環節對應的端口連接，該至少三個輸出級聯端可以分別與其他變換器模塊的至少三個輸入級聯端連接或者共同連接在一起，以形成具有嵌套式結構的多電平變換器裝置；

其中，該至少三個開關單元被控制成各自獨立地執行開關動作，并且該至少三個開關單元的開通狀態分別并排他地對應該至少三個輸出級聯端不同的輸出電壓。

2.如權利要求1所述的變換器模塊，其特征在于：該變換器模塊為位于嵌套式結構最外層的模塊，其三個輸入級聯端分別與直流環節的第一端、第二端以及直流中點連接，其三個輸出級聯端分別與其他變換器模塊的三個輸入級聯端連接；其中，該第一開關單元開通，該第二、第三開關單元關斷時，其第一輸出級聯端排他地提供第一等級輸出電壓；該第二開關單元開通，該第一、第三開關單元關斷時，其第二輸出級聯端排他地提供第二等級輸出電壓；該第三開關單元開通，該第一、第二開關單元關斷時，其第三輸出級聯端排他地提供第三等級輸出電壓。

3.如權利要求1所述的變換器模塊，其特征在于：該變換器模塊為位于嵌套式結構最內層的模塊，其三個輸入級聯端分別與其他變換器模塊的三個輸出級聯端連接，其三個輸出級聯端與變換器裝置的輸出端共同連接；其中，

該第一開關單元開通，該第二、第三開關單元關斷時，其第一輸出級聯端排他地提供第一等級輸出電壓；該第二開關單元開通，該第一、第三開關單元關斷時，其第二輸出級聯端排他地提供第二等級輸出電壓；該第三開關單元開通，該第一、第二開關單元關斷時，其第三輸出級聯端排他地提供第三等級輸出電壓。

4.如權利要求1所述的變換器模塊，其特征在于：該變換器模塊包括縱向橋臂和橫向橋臂，其中，該第一開關單元和該第二開關單元被放置于該縱向橋臂上，該第三開關單元被放置在該橫向橋臂上。

5.如權利要求4所述的變換器模塊，其特征在于：該第三開關單元為雙向可控的開關。

6.如權利要求4所述的變換器模塊，其特征在于：該第一子開關和該第二子開關分別為單向可控的開關，且方向相反。

7.一種變換器裝置，其特征在于：該變換器裝置至少包括第一變換器模塊和第二變換器模塊，該第一變換器模塊和該第二變換器模塊每一者包括至少三個開關單元以及至少三個輸入級聯端和至少三個輸出級聯端；其中，該第一變換器模塊的三個輸入級聯端分別與該第二變換器模塊的三個輸出級聯端連接，以形成具有嵌套式結構的變換器裝置；在該變換器裝置進行電能變換時，該第一變換器模塊的三個開關單元被控制成各自獨立地執行開關操作，并且其三個開關單元的開通狀態分別并排他地對應其三個輸出級聯端不同的輸出電壓；該第二變換器模塊的三個開關單元也被控制成各自獨立地執行開關操作，并且其三個開關單元的開通狀態也分別并排他地對應其三個輸出級聯端不同的輸出電壓；其中該第一變換器模塊和該第二變換器模塊每一者包括第一開關單元、第二開關單元以及第三開關單元，其中，至少該第三開關單元包括第一子開關和第二子開關，施加至該第一子開關的驅動信號和施加至第二子開關的驅動信號保持同步。

8.如權利要求7所述的變換器裝置，其特征在于：該第一變換器模塊的三個輸出級聯端與該變換器裝置的輸出端共同連接在一起。

9.如權利要求7所述的變換器裝置，其特征在于：該第三開關單元為雙向可控的開關。

10.如權利要求7所述的變換器裝置，其特征在于：該第一子開關和該第二子開關分別為單向可控的開關，且方向相反。