一种多电平直流到交流功率变换器，其包括：分别用来接收三个直流电压(V1、V2、V3)的三个直流输入端(IN1、IN2、IN3)，其中V1＞V2＞V3；一个输出交流电压(Va)的交流输出(OUT1)；以如图1所示的对称金字塔形式排布的一组至少六个开关装置(T1、T2、T3、T4、T5、T6)；以及用于控制六个开关装置中的每个开关装置的导通/关断状态的开关控制装置。开关控制装置被配置为：顶部的两个开关装置(T5、T6)以互补的方式并唯一地以将要在交流输出端(OUT1)提供的交流电压的基本频率(Fa)被导通和关断，而其它四个开关装置(T1、T2、T3、T4)中的至少一些以更高的频率被导通和关断。因此，顶部的两个开关装置(T5，T6)承受更少的开关损耗，从而增加了变换器的总体效率。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及多电平直流到交流功率变换器，有时其也被称为逆变器。更具体地，本专利技术涉及一种逆变器模块，所述逆变器模块包括-三个直流输入端(IN1、IN2、IN3)，它们分别用于接收第一直流电压(Vl)、第二直流电压(V2)和第三直流电压(V3)，其中，Vl > V2 > V3,-第一开关装置(Tl)、第二开关装置(T2)、第三开关装置(T3)和第四开关装置(T4)，它们顺序地串联连接在第一直流输入端(INl)和第三直流输入端(IN3)之间，第二直流输入端(IN2)还连接到位于第二开关装置(T2)和第三开关装置(T3)之间的串联连接 点，-第五开关装置(T5)和第六开关装置(T6)，它们顺序地串联连接在一方面位于第一开关装置(Tl)和第二开关装置(T2)之间的串联连接点和另一方面位于第三开关装置(T3)和第四开关装置(T4)之间的串联连接点之间，-交流输出端(OUTl)，其连接到位于第五开关装置(T5)和第六开关装置(T6)之间的串联连接点，用来提供相对于第二直流输入端(IN2)的交流电压(Va)，以及-开关控制装置，其用于控制六个开关装置(T1、T2、T3、T4、T5、T6)中的每个开关装置的导通/关断状态。
技术介绍
这样的逆变器模块在现有技术中广为人知，并且有时被称作“中性点钳位(NPC)多电平逆变器”。受益于采用了多个直流输入电压(多于两个)、这些开关装置的具体排布结构以及这些开关装置的具体控制，它们的主要优势在于中-高压直流输入电压能够被转换为交流，而单个开关装置(Τ1、Τ2、Τ3、Τ4、Τ5、Τ6)中的任何开关在任何时候都不必经受这样的中-高压直流电压。Fang Z.Peng 在“A generalized multilevel inverter topology withself-voltage balancing，，(IEEE Trans. Ind. Applicat. , vol. 37, pp. 611-618, Mar. /Apr. 2001)中公开了具有这种特性的通用逆变器。此文件公开了例如一种三电平逆变器模块，就开关而言，该逆变器模块的电路拓扑与根据本专利技术的逆变器模块的拓扑相同。虽然这种已知的逆变器模块工作性能良好，但是在将直流电转换为交流电时，仍需改进它们的总体效率。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种较已知的逆变器模块具有更高的总体效率的逆变器模块。为了这个目的，根据本专利技术的逆变器模块的特征在于，开关控制装置被配置为-为了在交流输出端(0UT1)处输出正向交变，使得T3和T4和T6都被关断，T5被导通，并且Tl和T2被以互补的方式导通和关断几次，并且-为了在交流输出端(OUTl)处输出负向交变，使得Tl和T2和T5都被关断，T6被导通，并且T3和T4被以互补的方式导通和关断几次。确实，当这种逆变器模块投入运行用于将直流输入电压转换为交流输出电压时，T5在交流输出电压的全循环周期的过程中将只导通和关断二然而，采用已知的逆变器模块，T5在所述循环周期过程中则导通和关断几次(一般为很多次)。对于T6而言同样如此。换句话说，采用根据本专利技术的逆变器模块，T5和T6将唯一地以要在交流输出端提供的基本频率(一阶频率)导通和关断，而采用现有技术的逆变器模块，T5和T6将常规地以更高(得多)的频率导通和关断。因而，相较于已知的逆变器，减小了 T5和T6中的开关损耗。因而，相对于已知的逆变器，该技术方案有助于增加逆变器模块的总体效率。 优选地，根据本专利技术的逆变器模块的特征在于，第一开关装置(Tl)、第二开关装置(T2)、第三开关装置(T3)和第四开关装置(T4)是具有第一规格的半导体器件，并且第五开关装置(T5)和第六开关装置(T6)是具有不同于第一规格的第二规格的半导体器件。通过对于T1、T2、T3和Τ4以及对于Τ5和Τ6使用不同类型的半导体器件(也就是说，如它们的数据表单上所示，具有不同规格的器件)，人们实际上能够选择针对它们各自的特定开关频率最优的器件。尤为优选地，根据本专利技术的逆变器模块的特征在于，第五开关装置(Τ5)和第六开关装置(Τ6)中的每个开关装置具有比第一开关装置(Tl)、第二开关装置(Τ2)、第三开关装置(Τ3)和第四开关装置(Τ4)中的每个开关装置的固有导通损耗更低的固有导通损耗。所谓“固有导通损耗”，应当被理解为固有地从半导体器件本身导出的这种损耗(也就是，与从其数据表单规格得到的一样)。因而，Τ5和Τ6中的导通损耗将减少，从而相比于已知逆变器模块，进一步提高了逆变器模块的总体效率。附图说明本专利技术的这些及其他方面将通过举例的方式并参照附图更为详细地加以说明，其中图I示意地示出根据本专利技术的逆变器模块；图2示出用于图I的逆变器模块的开关表；图3示出图I的逆变器模块的控制信号和输出电压的典型波形；图4示出图I的逆变器模块的示例性实施方式；图5示出图4的逆变器模块的应用的典型实施方式；图6示意地示出根据本专利技术的五电平逆变器；图7示出图6的五电平逆变器的控制信号和输出电压的典型波形；图8示意地示出根据本专利技术的九电平逆变器；图9示意地示出根据本专利技术的三电平三相逆变器。这些图不是按比例绘制的。通常，附图中的相同的部件采用相同的附图标记来表/Jn ο具体实施例方式图I是示意地示出根据本专利技术的逆变器模块的框图。它包括如图所示的相互连接的六个开关装置(Tl到T6);分别用来接收三个直流电压(V1、V2、V3)的三个直流输入端(INK IN2、IN3)，其中Vl > V2 > V3 ;用来提供交流电压(Va)的交流输出端(OUTl);以及通过携带开关控制信号(Cl到C6)的开关控制线(CTl到CT6)来控制六个开关装置(Tl到T6)中的每个开关装置的导通/关断状态的开关控制装置。这样，这种电路拓扑在现有技术中是已知的，所以在此将不再对其进行详细描述。这里关注的是该开关控制装置控制开关装置的导通/关断状态的方式。为此，图2示出根据本专利技术的图I的逆变器模块的开关表。该表示出依赖于VI、V2或者V3是否被输出到交流输出端(OUTl)，开关控制装置 如何设定六个开关装置中的每个开关装置的导通/关断状态。另外，该表格的中间两行区分交流输出端将在Vl和V2之间变化或者在V2和V3之间变化。表中的逻辑值I对应于开关装置的导通状态，而逻辑值O对应于开关装置的关断状态。例如，人们可以轻易地从该表中知道，为了将交流输出基本上提升到Vl电平，T5和Tl都被导通，而T2、T3、T4和T6都被关断。然后，为了将交流输出基本上从Vl电平变化到V2电平，Τ5被保持导通，Tl被关断，Τ2被导通，而Τ3、Τ4和Τ6都被保持关断。交流输出端的正负交变的产生是基于该表的开关规则。而且§为了在交流输出端(OUTl)处提供相对于第二直流输入端(ΙΝ2)的正向交变，Τ5被导通，Tl和Τ2以互补的方式(也就是说，如果Tl导通，则Τ2关断；而如果Tl关断，则Τ2导通)导通和关断几次，而Τ3、Τ4和Τ6保持关断，以及§为了在交流输出端(OUTl)处提供相对于第二直流输入端(ΙΝ2)的负向交变，Τ6被导通，Τ3和Τ4以互补的方式(也就是，如果Τ3导通，则Τ4关断；而如果Τ3关断，则Τ4导通)导通和关断几次，而T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】...
【专利技术属性】
技术研发人员：P·布鲁斯，T·乔安妮斯，F·米尔斯滕，
申请(专利权)人：CET公司，
类型：
国别省市：
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