[發(fā)明專利]變換器、電力多相系統(tǒng)和用于高效功率交換的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811203683.5
• 申請日: 2018-10-16
• 公開（公告）號: CN109672353B
• 公開（公告）日: 2021-11-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: S·戈茨
• 申請（專利權(quán)）人: 保時捷股份公司
• 主分類號: H02M7/483
• 分類號: H02M7/483;H02M5/22;H02M5/42
• 代理公司: 北京北翔知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11285
• 代理人: 鄭建暉;潘飛

本發(fā)明涉及一種具有多個單獨模塊(12)的模塊化多電平變換器(10)，這些單獨模塊分別具有多個開關(guān)元件和至少一個電能存儲器，其中第一多個單獨模塊(12)彼此前后連接成閉環(huán)，并且至少兩個分接點(14)分別安排在該環(huán)的兩個相鄰的單獨模塊(12)之間，其中在兩個相鄰的分接點(14)之間安排有該環(huán)的至少一個單獨模塊(12)，該單獨模塊形成環(huán)區(qū)段，并且其中在至少兩個分接點處各自設(shè)置第二多個單獨模塊，該第二多個單獨模塊作為從該環(huán)組件(11)中分支出來的并且構(gòu)成星形串的由至少兩個單獨模塊(12)形成的相位模塊(20)，該相位模塊以一端連接在相應(yīng)的分接點(14)處并且在另一端構(gòu)成相位端子，其中該多個開關(guān)元件能夠?qū)崿F(xiàn)相鄰單獨模塊(12)的能量存儲器的連接，由此在兩個相鄰的相位端子(14)之間能夠提供電壓差，該電壓差能夠由控制單元對應(yīng)于多相旋轉(zhuǎn)場的曲線來調(diào)節(jié)。此外，本發(fā)明涉及一種多相系統(tǒng)和一種用于在模塊之間的高效功率交換的方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種模塊化多電平變換器、一種電力多相系統(tǒng)和一種用于在運行電力多相系統(tǒng)時的高效功率交換的方法。

背景技術(shù)

常見的電池可以是由獨立部件、例如獨立電池單元或子電池構(gòu)成的固定布線的單元。這種電池在輸出端基本提供直流電壓。而許多耗電器例如需要有一定頻率、振幅和/或相位的交流電壓。此外，直流電壓隨著充電狀態(tài)并非恒定。為了能在峰值電壓及在充電終止電壓的情況下驅(qū)動連接至電池的耗電器并能取用所需功率，耗電器須具有復(fù)雜的供電電路。

替代于此，為了提供耗電器所需要的輸出電壓而設(shè)置變換器，該變換器允許對應(yīng)的電池的連接的動態(tài)切換，其中開關(guān)元件被如此切換，使得電池的能量存儲器以并聯(lián)電路和/或串聯(lián)電路存在。這樣的電池被稱為連接的電池。不同于迄今的變換器，在此可以使所設(shè)置的調(diào)制指數(shù)、即相應(yīng)的頻率調(diào)制的特征值在所有振幅下保持最大。此外，損耗在低電壓時降低，這是因為有效內(nèi)電阻由于連接的電池的電池部件的并聯(lián)電路而降低。此外，一個所連接的電池(其中這些能量存儲器能夠在一個并聯(lián)電路和串聯(lián)電路之間來回切換)產(chǎn)生幾乎不失真的輸出電壓，因為在兩個構(gòu)型的電壓之間的階梯能夠保持為十分小。此外，在此類電壓之間能夠通過開關(guān)調(diào)制進(jìn)行調(diào)制，以便進(jìn)一步平滑化。

電變換器、即子類型的電流變換器將直流電壓轉(zhuǎn)換為交流電壓。電力變換器的拓?fù)淅鐝腄E 10 2010 052 934 A1、DE 10 2011 108 920 B4、DE 102 17 889、US 7,269,037、DE 101 03 031和DE 10 2015 112 512 A1中已知。

在DE 10 2010 052 934 A1中描述了一種電力變換器系統(tǒng)，其具有至少兩個同類的、彼此前后連接的單獨模塊。這些單獨模塊具有至少四個內(nèi)部開關(guān)元件、至少一個儲能元件和至少四個接線端，其中的每兩個接線端形成第一和第二端子對。每個單獨模塊的內(nèi)部開關(guān)元件如下設(shè)計：它們能夠選擇性地將每個端子對的一個或兩個接線端與儲能元件相連接。至少兩個單獨模塊的彼此前后連接的電路中的相應(yīng)單獨模塊的開關(guān)元件將其相應(yīng)儲能元件與彼此前后連接的電路的接線端子相連，從而選擇性地存在儲能元件的串聯(lián)電路或并聯(lián)電路。

DE 10 2011 108 920 B4延續(xù)了這種方案并且同樣描述了一種由至少兩個同類的、彼此前后連接的模塊構(gòu)成的電力變換器系統(tǒng)，其中彼此前后連接的模塊構(gòu)成了橋接支路。這些模塊具有至少一個模塊電容器和多個開關(guān)元件。至少在這些彼此前后連接的模塊中的一個模塊與下一個模塊之間連接有中間模塊，該中間模塊具有至少一個用于儲能的電感器。

DE 10 2015 112 512 A1描述了一種電池模塊，其電連接可以動態(tài)變化，也就是說單獨的電池單元不是彼此牢固接線的。為此提出使用同類的電池零件，其分別包括一個或多個電池單元以及多個低電壓開關(guān)器、尤其MOSFET。由此，單獨的電池單元能夠在并聯(lián)電路、串聯(lián)電路、跨接和切斷單獨或多個電池零件之間轉(zhuǎn)換。因為用于切換電池零件之間的電連接所需的所有低電壓開關(guān)器都位于相同的電池零件中，所以不需要特殊的電壓供應(yīng)，并且可以保證準(zhǔn)確的定時(也就是說控制的同時性)。