[發明專利]多電平變換器

有效

• 申請號: 201480053430.8
• 申請日: 2014-09-08
• 公開（公告）號: CN105580257B
• 公開（公告）日: 2019-04-05
• 發明（設計）人: H-G.?？藸?/a>
• 申請（專利權）人: 西門子公司
• 主分類號: H02M1/32
• 分類號: H02M1/32;H02M7/483;H02M7/797
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 熊雪梅

本發明涉及一種具有多個串聯連接的子模塊(SB)的多電平變換器(10)，所述子模塊分別至少具有第一開關、第二開關和電容器，所述子模塊在放電階段中借助所述電容器向外輸出電流，并且在充電階段中接收電流，以對所述電容器進行充電。根據本發明設置為，所述子模塊(SB)中的至少一個具有兩個彼此電連接的分模塊(TM1,TM2)，或者由兩個彼此電連接的分模塊(TM1,TM2)形成，所述分模塊分別具有第一開關(Sl)、第二開關(S2)和電容器(Cl,C2)以及第一和第二分模塊接線端(A1,A2)，并且兩個分模塊(TM1,TM2)之間的電連接(V1,V2,V3,V4)包括至少一個電感元件(I1,I2,I3,I4)。

技術領域

本發明涉及一種具有根據權利要求1的前序部分的特征的多電平變換器。

背景技術

這種多電平變換器在會議論文“Modulares Stromrichterkonzept fürNetzkupplungsanwendungen bei hohen Spannungen”(Rainer Marquardt,AntonLesnicar und Jürgen Hildinger,Institut für elektrische Antriebstechnik,Leistungselektronik und Steuerungen der der Bundeswehr München,ETG Fachtagung Bauelemente der Leistungselektronik und ihre Anwendungen,2002,Bad Nauheim)中進行了描述。先前已知的多電平變換器配備有多個串聯連接的子模塊，其分別具有第一開關、第二開關和電容器，并且在放電階段中借助電容器向外輸出電流，而在充電階段中接收電流，以對電容器進行充電。中心裝置用于對多電平變換器的工作方式進行控制。

在先前已知的多電平變換器中，存在如下問題：在子模塊中的一個發生故障的情況下，例如在當錯誤地接通子模塊的兩個開關時電容器突然放電的情況下，子模塊可能發生損壞并且子模塊殼體可能爆裂。子模塊殼體的這種爆裂可能對相鄰的其它子模塊產生不利影響，從而其由于機械作用同樣發生故障，并且在其側產生短路電流。換句話說，其可能導致連鎖反應，其結果是多電平變換器的所有子模塊都損壞。

為了防止所描述的子模塊殼體爆裂的問題或者子模塊損壞的連鎖反應，對先前已知的多電平變換器設置特別穩定的子模塊殼體；然而，這導致多電平變換器的重量非常大以及使用的材料非常多。

替換地，已知子模塊的電容器的容量被選擇為如此之小，使得在子模塊中出現短路電流的情況下的負荷保持小，從而避免子模塊殼體爆裂。

發明內容

本發明要解決的技術問題是，提供一種多電平變換器，其中，以特別簡單并且低成本的方式避免、至少減少上面描述的子模塊損壞的問題。

根據本發明，上述技術問題通過具有根據權利要求1的特征的多電平變換器來解決。在從屬權利要求中給出了根據本發明的多電平變換器的有利構造。

相應地，根據本發明設置為，所述子模塊中的至少一個具有兩個彼此電連接的分模塊，或者由兩個彼此電連接的分模塊形成，所述分模塊分別具有第一開關、第二開關和電容器以及第一和第二分模塊接線端，并且兩個分模塊之間的電連接包括至少一個電感元件。

可以看到，根據本發明的多電平變換器的一個顯著的優點在于，子模塊中的至少一個、優選所有子模塊由分模塊形成，雖然分模塊彼此電連接，并且在這方面在分模塊之間能夠產生放電電流，但是短路情況下的電流流動受根據本發明設置的分模塊之間的電連接中的附加電感元件限制。也就是說，發明思想在于，將子模塊分割為一起具有子模塊所需的電特性的分模塊；雖然分模塊針對子模塊的功能彼此電(也就是說以傳導電流的方式)連接，但是通過電連接中的至少一個電感元件彼此電退耦，使得在分模塊中的一個發生故障的情況下，另一個分模塊受到的影響有限。

子模塊的分模塊優選以相同的結構構造。