[發明專利]控制器、電能變換系統和方法

有效

• 申請號: 201410156304.7
• 申請日: 2014-04-18
• 公開（公告）號: CN105099241B
• 公開（公告）日: 2019-03-19
• 發明（設計）人: 瞿博;張穎奇;沈捷;陳昆侖;張穎
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: H02M7/483
• 分類號: H02M7/483;H02M7/537
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 侯穎媖

1.一種電能變換系統，其特征在于：該電能變換系統包括：控制器和具有多個開關器件的多電平變換器；其中，該多電平變換器工作時提供多電平輸出電壓，該多電平輸出電壓包括至少一個正電平電壓，至少一個零電平電壓以及至少一個負電平電壓；該控制器與該多電平變換器通信，該控制器被設置成至少根據該多電平輸出電壓的幅值而工作在至少一個正常的調制模式和一個熱平衡調制模式；其中，在該熱平衡調制模式下，該控制器被配置成發送控制信號給該多電平變換器，在至少三個電流路徑中選擇其中一者，并且在選擇該至少三個電流路徑中任一者時均提供相同的零電平電壓，以降低該多電平變換器中至少部分開關器件的熱應力。

2.如權利要求1所述的電能變換系統，其特征在于：該多電平變換器被配置成提供2n+1個等級的輸出電壓，其中n大于等于2。

3.如權利要求2所述的電能變換系統，其特征在于：該多電平變換器包括第一變換器模塊和第二變換器模塊，該第一變換器模塊包括第一開關單元，第二開關單元以及第三開關單元，該第二變換器模塊包括第四開關單元，第五開關單元以及第六開關單元。

4.如權利要求3所述的電能變換系統，其特征在于：該三個電流路徑中的一個電流路徑被選中以提供該零電平電壓時，該第三開關單元和該第五開關單元被同時開通；該三個電流路徑中的另一個電流路徑被選中以提供該零電平電壓時，該第二開關單元和該第六開關單元被同時開通。

5.如權利要求3所述的電能變換系統，其特征在于：該第一和第四開關單元中的每一者包括：第一開關器件，第一二極管，第二開關器件以及第二二極管，該第一開關器件被設置成允許第一電流沿著第一方向流過，該第一二極管與該第一開關器件并聯連接，該第二二極管被設置成允許第二電流沿著與該第一方向相反的第二方向流過，該第二開關器件被設置成允許該第二電流沿著該第二方向流過，該第二二極管被設置成允許該第一電流沿著該第一方向流過。

6.如權利要求3所述的電能變換系統，其特征在于：該第二，第三，第五以及第六開關單元中的至少一者包括至少一個開關器件。

7.如權利要求3所述的電能變換系統，其特征在于：該電能變換系統包括：直流環節以及飛跨電容環節，該直流環節包括第一直流電容和第二直流電容，該飛跨電容環節包括第一飛跨電容和第二飛跨電容；其中，與該零電平電壓對應的三個不同電流路徑包括第一電流路徑，第二電流路徑以及第三電流路徑，該第一電流路徑經過該第四開關單元和第一開關單元，該第二電流路徑經過該第五開關單元、第一飛跨電容、第二飛跨電容以及第三開關單元，該第三電流路徑經過該第六開關單元、第二飛跨電容、第一飛跨電容以及第二開關單元。

8.如權利要求7所述的電能變換系統，其特征在于：在熱平衡調制模式下，該控制器被配置成發送控制信號給該多電平變換器，以選擇該三個不同的電流路徑，調節該第一飛跨電容和第二飛跨電容的電壓。

9.一種電能變換系統，其特征在于：該電能變換系統包括多電平變換器和控制器，該多電平變換器包括多個開關器件，該多個開關器件被配置成將直流環節處的直流電壓轉換成多電平交流電壓，以供電機使用；該控制器與該多電平變換器通信，該控制器包括調制模式選擇單元，第一脈沖樣式分配單元以及第二脈沖樣式分配單元，該調制模式選擇單元用于在確定出該電機工作在第一狀況時產生第一調制模式信號，并在確定出該電機工作在第二狀況時產生第二調制模式信號，該第一脈沖樣式分配單元與該調制模式選擇單元連接，該第一脈沖樣式分配單元被配置成根據該第一調制模式信號產生第一脈沖信號，該第一脈沖信號用于控制該多個開關器件以平衡該多個開關器件的熱狀況，該第二脈沖樣式分配單元與該調制模式選擇單元連接，該第二脈沖樣式分配單元被配置成根據該第二調制模式信號產生第二脈沖信號，該第二脈沖信號用于控制該多個開關器件進行正常的電能變換操作。

10.如權利要求9所述的電能變換系統，其特征在于：該第一狀況包括電機啟動階段。