[發明專利]電力轉換器

在審

• 申請號: 202010179452.6
• 申請日: 2020-03-13
• 公開（公告）號: CN111987919A
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發明（設計）人: 斯蒂芬·斯特林貝格;丹·伊薩克松;里斯托·克姆拉茵恩;斯蒂芬·施羅德
• 申請（專利權）人: 偉肯有限公司
• 主分類號: H02M5/458
• 分類號: H02M5/458;H02J3/02
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 紀雯

一種第一網絡和第二網絡之間的轉換器電路，所述第一網絡可以是多相中壓交流(AC)網絡、至少一個多相低壓AC網絡或至少一個直流(DC)網絡；且所述第二網絡可以是多相中壓AC網絡或中壓DC網絡，其中，所述轉換器電路包括：至少一條電力母線；以及低壓電池，所述低壓電池位于第一網絡側和第二網絡側兩者處，使得每個電池經由變壓器被連接至電力母線。每條電力母線與低壓電力單元相連，所述低壓電力單元能夠在啟動轉換器之前經由電力母線向所有的電池中間DC鏈路濾波電容器提供預充電電力。所述低壓電力單元還能夠負責電阻器制動，以防所述第一網絡不可以獲取由連接至所述第二網絡的負載所提供的電力。

技術領域

本發明涉及用于在兩個電網之間傳輸電力的電力轉換器的裝置和方法。第一網絡可以是多相交流(AC)網絡或直流(DC)網絡。第二網絡可以是與第一AC網絡或DC網絡具有相同或不同的電壓電平以及與之具有相同或不同的頻率的多相AC網絡。

背景技術

中壓網絡是指用于電能的傳輸的超過1kV的配電網絡，例如，在高壓(超過36kV)主網和低壓(1kV以下)用戶電網之間的配電網絡。配電網絡通常以50/60Hz頻率操作，但也存在中壓或高壓DC配電網絡。

本領域已知的是由于電流較小和因此導致的電力損耗較小，在重載電氣設備中使用中壓是有利的。在電機和配電網絡之間通常需要某種調整器，這歸因于二者具有不同的頻率、不同的電壓電平或需要電流隔離。這種調整可以有利地借助于變頻器和變壓器來布置。

由于制造技術的原因，變頻器中使用的開關型功率半導體組件的耐壓性是較小的，以至于在中壓時必須將它們中的多個進行串聯。串聯連接的另一優點是輸出電壓的脈沖圖案在極正值和極負值之間包括多個階躍，其減少了由已知的伴隨長電纜出現的反射現象所引起的負載上的危險電壓尖峰。

例如，在專利公開美國專利號5,625,545中提出了一種已知的解決方案，該解決方案用于布置低壓電力組件的串聯連接，以滿足中壓變頻器的要求。在根據該專利公開的轉換器中，如圖1A所示，在三相供電中壓網絡U₁和三相中壓負載網絡U₂之間使用變壓器T₁。變壓器T₁具有一個三相初級繞組W_P和各自被分別耦接至低壓電池P_C11U...P_CNW的多個低壓次級繞組W_G11U...W_GNW。電池以被串聯的組G₁₁...G_N布置，使得每個組包括用于每個負載側相U_2U、U_2v、U_2W的一個電池。電池的這種串聯連接被稱為級聯電路，通過適當的控制，其能夠為負載產生多階電壓圖案。控制細節是本領域公知常識的一部分，因此在上下文中不再討論。多階電壓圖案模仿正弦波，因此，例如，從電壓反射和濾波的角度來看是有利的。由于變壓器以供電網絡的頻率操作，因此變壓器的尺寸大且成本高，這在這種系統中通常是一個問題。

發明內容

本發明的目的是實現沒有現有技術的缺點(例如沒有笨重的變壓器)的新的轉換器電路。本發明實現具有單向或雙向電力傳輸的各種電力轉換器，例如，在供電AC網絡側和負載AC網絡側兩者的連接中具有技術上有利的多階電壓圖案的變頻器實施例。另外，該轉換器電路實現了在諸如中壓電力傳輸線或低壓太陽能電力網絡之類的DC供電網絡和中壓負載AC網絡之間的逆變器實施例。轉換器電路系統還實現在低壓或中壓AC供電網絡和低壓或中壓負載DC網絡或例如諸如電池之類的DC蓄電池之間的逆變器實施例。本發明實現的各種轉換器在結構上被模塊化，從而可以基于類似的低壓電池來組裝各種設備。

術語中壓在此用作高壓的同義詞，即中壓和高壓是可互換的。