具有缓冲部件的开关电路制造技术

本发明专利技术涉及一种作为或用于电压源转换器的开关电路(15)，包括：串联的开关串，其包括第一和第二开关(S1，S2)，电容器串，其包括至少一个电容器(C1)，将开关串的第一端与电容器串的第一端互连的第一导体(16)，将开关串的第二端与电容器串的第二端互连的第二导体(18)，连接在开关串的第一端与电容器串的第一端之间的第一部件串，以及连接在开关串的第二端与电容器串的第二端之间的第二部件串，其中，第一部件串包括用于第一开关(S1)的至少一个缓冲部件(20，22)，以及第二部件串包括用于第二开关(S2)的至少一个缓冲部件(24，26)。26)。26)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有缓冲部件的开关电路


[0001]本专利技术总体上涉及一种用于电压源转换器的开关电路。

技术介绍

[0002]用于电压源转换器(例如半桥开关电路等)开关电路通常包括与电容器串进行并联的开关串。这些开关在其工作过程中可能会经历振铃。通常使用与开关并联连接的缓冲部件来抑制这种振铃，这些开关与每个缓冲器并联，或者与整个串并联。
[0003]US2018/0048255中公开了一种这样的缓冲器实现方案。
[0004]然而，这些开关可能不得不应对高电压水平。由此，上述缓冲部件也不得不被设计用于应对这些高电压水平。因此，缓冲部件必然会变得又大又笨重。
[0005]因此，提供用于开关电路的缓冲部件是令人感兴趣的，这些缓冲部件不必承受开关的高电压水平，并且因此可以使其具有较低的电压额定值。

技术实现思路

[0006]本专利技术的一个目的是提供一种开关电路，可以降低缓冲部件的电压额定值。
[0007]根据第一方面，该目的通过作为或用于电压源转换器的开关电路来实现，该开关电路包括：
[0008]‑
串联的开关串，该开关串包括第一开关和第二开关，
[0009]‑
电容器串，该电容器串包括至少一个电容器，
[0010]‑
第一导体，该第一导体在该第一开关处将该串联的开关串的第一端与该电容器串的第一端互连，
[0011]‑
第二导体，该第二导体在第二开关处将该串联的开关串的第二端与该电容器串的第二端互连，
[0012]‑<br/>第一部件串，该第一部件串连接在该串联的开关串的第一端与该电容器串的第一端之间，以及
[0013]‑
第二部件串，该第二部件串连接在该串联的开关串的第二端与该电容器串的第二端之间，
[0014]其中，该第一部件串包括用于该第一开关的至少一个缓冲部件，以及该第二部件串包括用于该第二开关的至少一个缓冲部件。
[0015]以这种方式，可以降低缓冲部件的电压额定值。
[0016]根据第一变型，该第一部件串包括用于该第一开关的第一缓冲电阻器和第一缓冲电容器，以及该第二部件串包括用于该第二开关的第二缓冲电阻器和第二缓冲电容器。
[0017]为了提供有效的阻尼，每个缓冲电容器的值可以依据用于连接开关元件串中的对应开关的该开关的端子之间的杂散电容来设置。更具体地，该缓冲电容器的值可以被设置为该杂散电容和阻尼因子的函数。附加地，该函数可以包括该杂散电容与该阻尼因子的多项式之间的关系，该多项式可以是二阶多项式。
[0018]该阻尼因子进而可以是经由该开关电路的阻抗的表达式所获得的阻尼因子，该阻抗可以是从电容器串看到的开关电路的阻抗。更具体地，该阻尼因子可以从开关电路的动力学特征的多项式中获得，该多项式可以是开关电路的阻抗的多项式。阻抗可以是变换平面中的阻抗，诸如拉普拉斯平面中的阻抗。
[0019]为了改善阻尼，每个缓冲电阻器的值可以进而被设置为该阻尼因子、该杂散电容、以及使用该第一和第二导体在该开关元件串与该电容器串之间形成的环路的杂散电感的函数。以这种方式，该杂散电感形成了环路杂散电感。附加地，电阻器值可以被设置为基于该阻尼因子的第一表达式和基于该环路杂散电感除以该杂散电容的第二表达式的组合，其中，该第一表达式可以是该阻尼因子的二阶多项式的逆元，以及该第二表达式可以基于该杂散电感除以该杂散电容的平方根和该阻尼因子的进一步多项式，该进一步多项式可以是三阶多项式。
[0020]该阻尼因子可以被设置为固定值，选自0.25至0.45的范围，并且有利地被设置为0.35。这是有利的，因为这些部件串的杂散电感是未知的。
[0021]该阻尼因子可以基于该第一部件串和第二部件串的杂散电感与该环路杂散电感之间的商来设置。为了进一步改善阻尼，该阻尼因子可以是在该商处达到最大的阻尼因子。
[0022]可替代地，该阻尼因子可以是在该商处达到最大的绝对阻尼对应的阻尼因子，其中，绝对阻尼因子可以基于该开关电路的阻抗的多项式的主导极点对中的至少一个极点来获得，该多项式可以是已经用这些缓冲部件串的杂散电感调整的特征多项式。
[0023]该开关电路可以是两级转换器。可替代地，它可以是模块化多级转换器的单元。由此，本专利技术的第二方面可以涉及电压源转换器，该电压源转换器是或者包括根据第一方面的开关电路。
附图说明
[0024]下面将参照附图描述本专利技术，其中，
[0025]图1示意性地示出了模块化多级转换器的相腿，该模块化多级转换器包括作为半桥开关电路的单元，
[0026]图2示意性地示出了实现为开关电路的两级转换器，
[0027]图3示意性地示出了开关电路，该开关电路包括与第一导体和第二导体并联的第一缓冲部件串和第二缓冲部件串，该第一和第二导体将开关串与电容器串互连，
[0028]图4示意性地示出了包括开关电路的电路板，
[0029]图5a示意性地示出了阻尼因子与第一和第二缓冲部件串的杂散电感与导体的杂散电感之间的商、以及固定阻尼因子的关系，
[0030]图5b示出了该商与绝对阻尼因子、以及与固定阻尼因子相关联的绝对阻尼因子之间的关系，
[0031]图6a示出了对于不同的商值和作为商的函数的阻尼因子，绝对阻尼因子的主导极点对的极点轨迹，以及
[0032]图6b示出了当阻尼因子固定时，对于不同的商值，绝对阻尼因子的主导极点对的极点轨迹。
具体实施方式
[0033]下面，将给出开关电路的优选实施例的详细描述。
[0034]图1示出了实现开关电路的第一种方式。图1示出了连接在第一直流(DC)端子T1和第二DC端子T2之间的模块化多级转换器10的一个相腿，其中，第一DC端子T1和第二DC端子T2具有第一DC电压V
DC1
和第二DC电压V
DC2
。相腿的中点向第三交流(AC)端子T3提供AC电压V
AC
。该相腿包括连接在第一DC端子T1和第三AC端子T3之间的上相臂以及连接在第二DC端子T2和第三AC端子T3之间的下相臂，其中，上相臂通过上相电感器LA连接到第三端子T3，以及下相臂经由下相电感器LB连接到第三端子T3。相腿的相臂包括单元12，其在本示例中是半桥单元。单元包括与电容器串并联的开关串，该开关串包括至少两个开关，该电容器串包括至少一个电容器。在本示例中，开关串包括第一上开关和第二下开关，以及电容器串包括单个电容器。该单元是开关电路的示例。作为示例，开关被实现为带反并联二极管的绝缘栅双极晶体管(IGBT)。这里应该认识到，在转换器10中可以有三个这样的相腿，AC电压的每个相位对应一个相腿。
[0035]图2示出了另一种类型的转换器，其是两级电压源转换器14。在这种情况下，电容器串是连接在转换器的DC端子T1与T2之间的一串DC链路电容器C
DC
。作为示例，电容器串在这种情况下也仅包括与开关串并联的一个电容器C
DC<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种作为或用于电压源转换器(10；14)的开关电路(15)，所述开关电路包括：
‑
串联的开关串，所述开关串包括第一开关和第二开关(S1，S2)，
‑
电容器串，所述电容器串包括至少一个电容器(C1)，
‑
第一导体(16)，所述第一导体在所述第一开关(S1)处将所述串联的开关串的第一端与所述电容器串的第一端互连，
‑
第二导体(18)，所述第二导体在所述第二开关(S2)处将所述串联的开关串的第二端与所述电容器串的第二端互连，
‑
第一部件串，所述第一部件串连接在所述串联的开关串的第一端与所述电容器串的第一端之间，以及
‑
第二部件串，所述第二部件串连接在所述串联的开关串的第二端与所述电容器串的第二端之间，
‑
其中，所述第一部件串包括用于所述第一开关(S1)的至少一个缓冲部件(20，22)，并且所述第二部件串包括用于所述第二开关(S2)的至少一个缓冲部件(24，26)。2.根据权利要求1所述的开关电路(15)，其中，所述第一部件串包括用于所述第一开关(S1)的第一缓冲电阻器(20)和第一缓冲电容器(22)，并且所述第二部件串包括用于所述第二开关(S2)的第二缓冲电阻器(24)和第二缓冲电容器(26)。3.根据权利要求2所述的开关电路(15)，其中，每个缓冲电容器(22，26)的值依据所述开关元件串中的对应的开关(S1，S2)的端子之间的杂散电容(C
stray
)来设置，所述端子用于连接所述开关。4.根据权利要求3所述的开关电路(15)，其中，所述缓冲电容器的值被设置为所述杂散电容(C
stray
)和阻尼因子(ζ)的函数。5.根据权利要求4所述的开关电路(15)，其中，所述函数包括所述阻尼因子(ζ)的多项式和杂散电容(C
stray
)之间的关系。6.根据权利要求3至5中任一项所述的开关电路(15)，其中，每个缓冲电阻器(20，24)的值被设置为阻尼因子(ζ...

【专利技术属性】
技术研发人员：L，
申请(专利权)人：日立能源瑞士股份公司，
类型：发明
国别省市：