[實用新型]功率模塊和模塊化多電平轉換器

有效

• 申請號: 201721904920.1
• 申請日: 2017-12-29
• 公開（公告）號: CN208257683U
• 公開（公告）日: 2018-12-18
• 發明（設計）人: 李駿;劉黎明;徐璟;A·納米
• 申請（專利權）人: ABB瑞士股份有限公司
• 主分類號: H02M7/483
• 分類號: H02M7/483;H02M7/5387;H02M1/42
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 李輝

公開了一種功率模塊和模塊化多電平轉換器。一個示例性實施例是一種功率模塊，包括：包括第一半橋模塊的第一功率單元；包括第二半橋模塊的第二功率單元，第二功率單元通過串聯連接與第一功率單元串聯耦合；以及第三半橋模塊，第三半橋模塊耦合到第一功率單元、第二功率單元和串聯連接。根據本公開的功率模塊減少在每個基于半橋的單元中的半導體器件之間的不平衡功率損耗分布。

技術領域

本公開一般涉及功率轉換器。

背景技術

模塊化多電平轉換器(MMC)正成為用于中等功率和高功率應用的有吸引力的轉換器拓撲。MMC包括由串聯耦合的功率單元構成的多個臂。在一些應用中，每個單元包括一個半橋模塊。現有的MMC有許多缺點和劣勢。仍然存在未滿足的需求，包括針對給定的額定電流減少單元和相關聯的柵極驅動器單元的數量，并減少在每個基于半橋的單元中的半導體器件之間的不平衡功率損耗分布。例如，在MMC的操作期間，不等量的電流流過半橋的半導體器件，導致半橋半導體器件上的功率損耗和熱應力不均勻。隨著流過MMC的功率的功率因數接近單位功率因數，不平衡功率損耗變得更加顯著。因此，半橋中的一些半導體器件的額定電流的利用較差。傳統的MMC通過向已有的臂添加并聯電流路徑或使用具有更高額定電流的更昂貴的半橋模塊來克服不平等電流。對本文公開的獨特設備、方法、系統和技術存在顯著的需求。

實用新型內容

為了清楚、簡潔和精確地描述本公開的非限制性示例實施例，描述制造和使用本公開的方式和過程，并且為了能夠實踐、制造和使用本公開，現在將參考包括在附圖中示出的那些示例性實施例的特定示例性實施例，并且使用特定的語言來描述這些實施例。然而應當理解的是，不會由此帶來對本公開的范圍的限制，并且本公開包括和保護示例性實施例的這種變更、修改和進一步的應用，本領域技術人員在受益于本公開后將會想到這些變更、修改和應用。

本公開涉及模塊化多電平轉換器的功率模塊和模塊化多電平轉換器的獨特系統、方法、技術和設備。一個示例性實施例是一種功率模塊，包括：包括第一半橋模塊的第一功率單元；包括第二半橋模塊的第二功率單元，第二功率單元通過串聯連接與第一功率單元串聯耦合；以及第三半橋模塊，第三半橋模塊耦合到第一功率單元、第二功率單元和串聯連接。

根據本公開的功率模塊減少在每個基于半橋的單元中的半導體器件之間的不平衡功率損耗分布。

示例性實施例包括用于模塊化多電平轉換器的獨特系統、方法、技術和設備。從以下描述和附圖中，本公開的進一步的實施例、形式、目的、特征、優點、方面和益處將變得顯而易見。

附圖說明

圖1是示出示例性模塊化多電平轉換器(MMC)的電路圖。

圖2是示出示例性功率模塊的電路圖。

圖3是示出并聯功率模塊的示例性布置的電路圖。

圖4是示出示例性模塊化多電平轉換器的硬件要求的圖。

圖5是示出示例性雙功率單元的電路圖。

具體實施方式

參照圖1，示出了示例性模塊化多電平轉換器(MMC)100，其被構造成接收DC電力，將DC電力轉換成三相AC電力，并且輸出AC電力。應當理解，轉換器100可以在各種應用中實現，僅舉幾例來說，這些應用包括高壓直流系統、中壓直流系統、柔性交流系統、電力傳輸系統、配電系統、用于可再生能源系統的電網連接轉換器、能量存儲系統的電網連接轉換器、變速驅動器以及鐵路電力牽引系統。在某些實施例中，轉換器100用于以單位功率因數(也被稱為等于或基本接近1或-1的功率因數)來傳輸電力。例如，單位功率因數可以包括大于0.9或小于-0.9的功率因數。在其他實施例中，可以改變MMC 100的拓撲以將DC電力轉換成具有任何數量的相的單相或多相AC電力。MMC 100也可以被構造成接收AC電力，將AC電力轉換成DC電力，并且輸出DC電力。