[發明專利]用于驅動電機的方法和系統

有效

• 申請號: 201410513477.X
• 申請日: 2014-09-29
• 公開（公告）號: CN104518686B
• 公開（公告）日: 2019-06-14
• 發明（設計）人: 張迪;L.J.加塞斯;A.A.羅克希爾;賴日新
• 申請（專利權）人: 通用電氣能源能量變換技術有限公司
• 主分類號: H02M7/12
• 分類號: H02M7/12;H02M7/483;H02P29/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 葉曉勇;姜甜

本發明提供一種用于驅動電機的系統及方法。所述系統包括聯接到輸入源的功率變換器和所述電機。所述功率變換器包括支路，所述支路包括第一串線和第二串線。所述第一串線包括多個可控半導體開關、第一連接節點和第二連接節點。所述第一串線操作性地跨聯接第一總線和第二總線。所述第二串線通過所述第一連接節點和所述第二連接節點操作性地聯接到所述第一串線。所述第二串線包括多個開關模塊。所述開關模塊包括完全可控半導體開關和儲能裝置。所述系統進一步包括系統控制器，所述系統控制器被配置成在所述電機打開運行時向所述可控半導體開關和所述開關模塊提供啟動命令，以將所述儲能裝置中儲存的能量提供到所述電機。

技術領域

本發明總體上涉及一種功率變換器，具體來說，涉及一種用于驅動連接到功率變換器的電機的系統。

背景技術

例如，隨著功率變換器在諸如電機、可再生能量系統和高壓直流系統(HVDC)系統等應用中取得優勢，其實用性和重要性也隨之增長。多電平變換器已成為用于多種中壓和高壓應用中的前景良好的新興功率變換技術。

相對于傳統兩電平變換器而言，多電平變換器擁有多個優勢。例如，多電平變換器的電能質量和效率高于兩電平變換器。此外，多電平變換器是電網與諸如光伏(PV)電池、燃料電池、風力發電機等可再生能源之間的理想接口。已使用模塊化結構設計出不含變壓器的多電平變換器。這種多電平變換器通常包括連接在直流總線之間的多個功率模塊。變換器的模塊化結構支持堆疊這些變換器，以提供不同的功率和電壓等級。

多電平功率變換器通常包括置于輸入端子與輸出端子之間的多個半導體開關和儲能裝置。變換器中的所述半導體開關和儲能裝置有助于在輸出端子處提供已調整的輸出功率。輸出端子處的輸出功率取決于半導體開關的啟動以及儲能裝置中存在的能量。

一些電機連接到功率變換器的輸出端子，所述輸出端子接收交流電力供應并且用于提供直流電壓。在傳統模塊化功率變換器中，儲能裝置中儲存的能量取決于變換器交流側上的電壓和電流。這種依賴性導致儲能要求提高。

發明內容

共同轉讓美國專利申請13/629882中描述了模塊化多電平功率變換器的拓撲結構，所述專利申請以引用方式并入本說明書中。發明人發現，使用上述申請中描述的模塊化功率變換器，稱為模塊化嵌入式多電壓變換器(MEMC)，可以向連接到輸出端子的電機提供能量，所述電機能夠在極低速甚至低于零速條件下運行。此外，相對于傳統的兩電平或三電平變換器，使用MEMC可以充分地減小提供到輸出端子的諧波電流和電壓變化速率。本說明書中描述了一種配置MEMC以用于電機相關應用中的方法和系統。

在本發明的一個實施例中，提供了一種用于驅動電機的系統。所述系統包括連接到輸入源的功率變換器和所述電機。所述功率變換器包括功率變換器支路，所述功率變換器支路包括第一串線和第二串線。所述第一串線包括多個可控半導體開關、第一連接節點和第二連接節點。所述第一串線操作性地跨聯接第一總線和第二總線。所述第二串線通過所述第一連接節點和所述第二連接節點操作性地聯接到所述第一串線。所述第二串線包括多個開關模塊。所述開關模塊包括多個完全可控的半導體開關以及至少一個儲能裝置。所述系統進一步包括系統控制器，所述系統控制器被配置成從所述第一串線向至少一些所述可控半導體開關提供啟動命令，以及從所述第二串線向至少一些所述開關模塊提供啟動命令，以在所述電機打開運行時將儲存在所述儲能裝置中的能量提供到所述電機。