电变频器，电转换器和电网耦合转换器制造技术

描述了一种用于将电能量供给网络（21）与电驱动装置（22）耦合的电变频器（20）、电转换器和电网耦合转换器。设置有整流器（23）和逆变器（24），其中整流器（23）与能量供给网络（21）连接而逆变器（24）与驱动装置（22）连接。整流器（23）和逆变器（24）分别具有至少两个串联电路（25），并且串联电路（25）的每个都具有至少两个模块开关（10）。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术大体上涉及一种电转换器。尤其是，本专利技术涉及一种电变频器以及一种电网耦合转换器。
技术介绍
这种转换器已普遍知晓并且用于将驱动装置连接到能量供给网络或用于连接两个能量供给网络。此外，例如在DE 101 03 031 Al中公开了模块化地构建这种转换器。
技术实现思路
本专利技术的任务是提出一种电转换器，该电转换器拥有改进的模块化结构。本专利技术通过根据权利要求1或6所述的变频器、通过根据权利要求10所述的转换器以及通过根据权利要求12所述的电网耦合转换器来解决该任务。所有根据本专利技术的转换器具有模块开关的共同特征，该开关具有:第一串联电路，该第一串联电路由第一可控功率半导体器件和第一二极管构成；以及第二串联电路，该第二串联电路由第二二极管和第二可控功率半导体器件构成，其中第一功率半导体器件与第一二极管的连接点形成第一端子，而第二二极管与第二功率半导体器件的连接点形成模块开关的第二端子，其中模块开关具有电容器，并且其中第一串联电路和第二串联电路以及电容器彼此并联连接。所有根据本专利技术的转换器具有另外的共同特征，即至少两个这种模块开关形成串联电路，并且至少两个这种串联电路彼此并联连接。通过这些共同特征借助本专利技术提供了如下可能性:以简单方式使根据本专利技术的转换器与不同的应用匹配。根据本专利技术的转换器的模块化结构在此始终是类似的。仅仅通过另外的布线将模块化结构与所期望的各应用匹配。以此方式可以减小根据本专利技术的转换器的开销和成本。本专利技术的其他特征、应用可能性和优点从以下对本专利技术的实施例的描述中得到，这些实施例在相关的附图中示出。在此，所有所描述的或示出的特征本身而言或任意组合地形成本专利技术的主题，而与其在权利要求中的概述或者引用无关，以及与其在说明书或在附图中的表述或图示无关。附图说明图1示出了模块开关的一个实施例的电路图，图2示出了在使用图1的模块开关情况下电变频器的一个实施例的电路图，图3示出了在使用图1的模块开关情况下具有二极管馈入的电变频器的一个实施例的电路图，图4示出了在使用图1的模块开关情况下利用电转换器的动态补偿的一个实施例的电路图，图5示出了在使用图1的模块开关情况下电网耦合转换器的一个实施例的电路图，以及图6示出了在使用图1的模块开关情况下具有直流传输的电网耦合转换器的一个实施例的电路图。具体实施例方式在图1中示出了模块开关10，该开关设计用于使用在电转换器或电变流器中。模块开关10也在未公开的德国专利申请10 2010 046 142.3中描述，在此方面引用该专利申请。模块开关10具有:第一串联电路，该第一串联电路由第一可控功率半导体器件Vl和第一二极管Dl构成；以及第二串联电路，该第二串联电路由第二二极管D2和第二可控功率半导体器件V2构成。这两个可控功率半导体器件V1、V2分别可以并联连接有反向连接的续流二极管。但明确地指出，续流二极管本身对于模块开关10的工作并非是必需的，即模块开关10在没有续流二极管的情况下也完全能够工作。然而在实践中，这种续流二极管设计用于保护功率半导体器件V1、V2。借助续流二极管可以防止在电流的电流方向不希望地反转时对功率半导体器件V1、V2的可能的损伤。此外，对于借助模块开关10构建的转换器的保护功能，续流二极管此外可以具有优点。在以下所描述的附图2至6中因此存在这种续流二极管。此外，这两个可控功率半导体器件V1、V2可以分别串联有同向连接的二极管，用于提高在相反方向上的截止能力的目的。模块开关10的功率半导体器件V1、V2和二极管的设计可以在考虑相应应用中出现的负载的情况下进行优化。功率半导体器件V1、V2和二极管在此也可以由多个并联和/或串联连接的器件构建。在第一串联电路中，第一功率半导体器件Vl的集电极和第一二极管Dl的正极彼此连接。该连接点称作第一端子11。在第二串联电路中，第二功率半导体器件V2的发射极和第二二极管D2的负极彼此连接。该连接点称作第二端子12。这两个串联电路彼此并联连接。由此，第一二极管Dl的负极与第二功率半导体器件V2的集电极连接，而第一功率半导体器件Vl的发射极与第二二极管D2的正极连接。电容器C与两个并联连接的串联电路并联连接。电容器C也可以构建为由多个并联和/或串联连接的电容器构成的电容器组。在电容器C上存在直流电压Ud。，而在这两个端子11、12之间存在端子电压ua。上述电压的方向在图1中说明。此外，电流i从第一端子11朝着第二端子12的方向流动。功率半导体器件V1、V2是可控开关，例如是晶体管，尤其是场效应晶体管，或是必要时带有所需的辅助电路的晶闸管，尤其是GTO晶闸管(GT0=gate turn off (栅极关断))，或者是 IGBT (IGBT=insulated gate bipolar transistor (绝缘栅双极型晶体管))或类似电子器件。根据功率半导体器件V1、V2的构型，功率半导体器件的端子可以具有不同的名称。上述的名称“集电极”和“发射极”涉及IGBT的示例性应用。电容器C可以单极性地构建。模块开关10可以具有四个状态:一当功率半导体器件V1、V2 二者都被关断(截止)时，则电流i从第一端子11流经二极管D1、电容器C并且流经二极管D2至第二端子12。电容器C被电流i充电，使得直流电压ud。变得更大。除了二极管Dl、D2上的电压降之外，端子电压Ua等于负的直流电压-ud。，即 Ua=-Udc。一当功率半导体器件V1、V2都被接通(导通)时，则电流i从第一端子11流经第一功率半导体器件Vl、电容器C并且流经第二功率半导体器件V2至第二端子12。电容器C被电流i放电，使得直流电压ud。变得更小。除了功率半导体器件V1、V2上的电压降之外，端子电压Ua等于正的直流电压ud。,即ua=ud。。一当第一功率半导体器件Vl被接通(导通)而第二功率半导体器件V2被关断(截止)时，则电流i从第一端子11流经第一功率半导体器件Vl和第二二极管D2至第二端子12。在电容器C上的直流电压Ud。保持恒定。除了在第一功率半导体器件Vl和第二二极管D2上的电压降之外，端子电压Ua等于零，即ua=0。-当第一功率半导体器件Vl被关断(截止)而第二功率半导体器件V2被接通(导通)时，则电流i从第一端子11流经第一二极管Dl和第二功率半导体器件V2至第二端子12。在电容器C上的直流电压Ud。保持恒定。除了在第一二极管Dl和第二功率半导体器件V2上的电压降之外，端子电压Ua等于零，即ua=0。通过模块开关10的电流i始终朝向相同的方向。该方向在此通过二极管Dl、D2预给定。端子电压Ua可以主要具有三个值,更确切地说，Ua=-Ud。或ua=ud。或ua=0。在电容器C上的直流电压Ud。可以变得更大或更小。模块开关10的两个最后阐述的状态(其中端子电压Ua等于零)可以被用于使功率半导体器件和二极管的负载均匀化的目的。在图2中示出了电变频器20，该变频器设置用于将电能量供给网络21与电驱动装置22耦合。尤其是电动机设置为电驱动装置22。但应指出的是，代替电动机也可以有任意其他类型的电的、尤其是电磁的负载。同样，也可以将发电机设置为驱动装置22。变频器20具有第一变流器23和第二变流器24，它们二者都三相地构建。在此，所基于的是，电驱动装置2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于将电能量供给网络（21）与电驱动装置（22）耦合的电变频器（20），具有：第一变流器（23）和第二变流器（23），其中第一变流器（23）与能量供给网络（21）连接而第二变流器（24）与驱动装置（22）连接，其中这两个变流器（23，24）的每个都具有至少两个串联电路（25），其中所述串联电路（25）的每个都具有至少两个模块开关（10），其中所述模块开关（10）的每个都具有第一串联电路，该第一串联电路由第一可控功率半导体器件（V1）和第一二极管（D1）构成，以及具有第二串联电路，该第二串联电路由第二二极管（D2）和第二可控功率半导体器件（V2）构成，其中第一功率半导体器件（V1）和第一二极管（D1）的连接点形成所述模块开关（10）的第一端子（11），而第二二极管（D2）和第二功率半导体器件（V2）的连接点形成所述模块开关（10）的第二端子（12），其中所述模块开关（10）具有电容器（C），并且其中所述第一串联电路和所述第二串联电路和电容器（C）彼此并联连接。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：约尔格·詹宁，
申请(专利权)人：GE能源电力转换有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE