[發明專利]多電平中壓逆變器

有效

• 申請號: 201410313187.0
• 申請日: 2014-07-02
• 公開（公告）號: CN104283450B
• 公開（公告）日: 2018-05-11
• 發明（設計）人: 俞安櫓
• 申請（專利權）人: LS產電株式會社
• 主分類號: H02M7/483
• 分類號: H02M7/483;H02M7/487
• 代理公司: 北京金信知識產權代理有限公司 11225
• 代理人: 黃威;董領遜

本發明提供一種多電平中壓逆變器，接收三相電力且向三相電動機輸出三相電壓，所述多電平中壓逆變器包括：多個串聯連接的單位功率單元，用于輸出單相電壓，單個單位功率單元各自具有形成單個電平的相位電壓，用于配置多個電平；以及模塊式移相變壓器，配置為變換三相電力，并且將變換后的電力施加于構成一個電平的三個單位功率單元；其中，所述模塊式移相變壓器包括多個模塊。

技術領域

本公開涉及多電平中壓逆變器。

背景技術

多電平中壓逆變器是這樣一種逆變器：其中輸入線間電壓的有效值具有600V或者更高的輸入電力，并且其輸出相位電壓具有多個階段(或多個電平)。中壓逆變器通常用于驅動具有范圍從數百千瓦到數十兆瓦的大容量的電動機，主要用在例如風扇、泵、壓縮機、牽引機、升降機、傳送機等類似的領域。

常規電壓類型的中壓逆變器使用級聯H橋逆變器或者使用級聯中性點箝位型(neutral point clamped，NPC)逆變器作為該級聯H橋逆變器的改進的逆變器。與現有的級聯H橋逆變器相比具有小體積的級聯NPC逆變器已經出現。

應用于不同領域的多電平中壓逆變器需要包括更小的元件，以及具有更高的效率。

發明內容

因此，詳細描述的一方面是提供了多電平中壓逆變器，其中單位功率單元被配置成級聯T型中性點箝位(NPC)逆變器，用于減少導通損耗，從而能夠有益地被設計以利于熱耗散，而需要較少數量的功率半導體元件。

為了獲得這些和其他優點，并且按照本說明書的目的，如在這里體現和廣泛描述的，接收三相電力以及向三相電動機輸出三相電壓的多電平中壓逆變器可以包括：串聯連接的多個單位功率單元，輸出單相電壓，單個單位功率單元各自具有形成單個電平的相位電壓，用于配置多個電平；以及模塊式移相變壓器(module-type phase shifttransformer)，其配置成變換三相電力，以及將變換后的電力施加于構成一個電平的三個單位功率單元，其中，所述模塊式移相變壓器包括多個模塊。

所述移相變壓器的模塊的數量可以對應于多個電平的數量。

在所述模塊式移相變壓器中，可以使用模塊式移相變壓器的數量、模塊式移相變壓器的次級側的輸出的數量，以及單位功率單元的整流單元的脈沖數量來確定初級繞組的相移角。

單位功率單元可包括：整流單元，其配置為接收來自所述模塊式移相變壓器的輸出，并且對來自所述模塊式移相變壓器的輸出整流；平滑單元，其配置為平滑由所述整流單元整流過的DC電壓；以及逆變器單元，其中以級聯T型中性點箝位(NPC)的方式配置包括有并聯連接的二極管和功率半導體的多個開關單元。

為了獲得這些和其他優點，并且按照本說明書的目的，如在這里體現和廣泛描述的，接收三相電力并且向三相電動機輸出三相電壓的中壓逆變器，可以包括：三相單位功率單元，其配置為輸出單相電壓；以及模塊式移相變壓器，其配置為變換三相電力，并且將變換后的三相電力施加于所述三相單位功率單元其中之一，其中所述模塊式移相變壓器被配置為對應于單位功率單元的數量。

在所述模塊式移相變壓器中，可以使用模塊式移相變壓器的數量、模塊式移相變壓器的次級側的輸出的數量，以及單位功率單元的整流單元的脈沖數量來確定初級繞組的相移角。

單位功率單元可以包括：整流單元，其被配置為接收來自模塊式移相變壓器的輸出，并且對來自模塊式移相變壓器的輸出進行整流；平滑單元，其配置為平滑由整流單元整流過的DC電壓；以及逆變器單元，其中以級聯T型中性點箝位(NPC)的方式配置包括有并聯連接的二極管和功率半導體的多個開關單元。

根據本公開的示例性實施例中，在多電平中壓逆變器的輸入端所使用的移相變壓器的結構是模塊化的，用于在設計系統中增加自由度，從而減少整個系統的體積和重量，因此，可以增加整個系統的冗余度。