功率转换的系统和方法_2

文档序号:8447091阅读:来源:国知局
二中间结点和输出结点的第十二 极管和第十开关。
[0022] 技术方案16 ;如技术方案13所述的系统,其中,所述多个通道包括配置成产生具 有六级粒度的AC信号的H个通道,其中所述H个通道包括: 第一通道,包括: 第一二极管-开关对,其中包括各并联禪合到第一输入电压结点和第一中间结点的第 一二极管和第一开关; 第二二极管-开关对,其中包括各并联禪合到第二输入电压结点和所述第一中间结点 的第二二极管和第二开关;W及 第H二极管-开关对,其中包括各并联禪合到所述第一中间结点和输出结点的第H二 极管和第H开关;W及 第二通道,包括: 第四二极管-开关对,其中包括各并联禪合到第H输入电压结点和第二中间结点的第 四二极管和第四开关; 第五二极管-开关对,其中包括各并联禪合到第四输入电压结点和所述第二中间结点 的第五二极管和第五开关;W及 第六二极管-开关对,其中包括各并联禪合到所述第二中间结点和所述输出结点的第 六二极管和第六开关;W及 第H通道,包括: 第走二极管-开关对,其中包括各并联禪合到第五输入电压结点和第H中间结点的第 走二极管和第走开关; 第八二极管-开关对,其中包括各并联禪合到第六输入电压结点和所述第H中间结点 的第八二极管和第八开关;W及 第九二极管-开关对,其中包括各并联禪合到所述第H中间结点的第九二极管和第九 开关; 第十二极管-开关对,其中包括各并联禪合到所述第九二极管-开关对和所述输出结 点的第十二极管和第十开关,其中所述第九二极管-开关对W所述第十二极管-开关对的 相反方向来偏压。
[0023]技术方案17;如技术方案13所述的系统,其中,所述多个通道包括配置成产生具 有走级粒度的AC信号的两个通道,其中所述两个通道包括: 第一通道,包括: 第一二极管-开关对,其中包括各并联禪合到第一输入电压结点和第一中间结点的第 一二极管和第一开关; 第二二极管-开关对,其中包括各并联禪合到第二输入电压结点和所述第一中间结点 的第二二极管和第二开关; 第H二极管-开关对,其中包括各并联禪合到第H输入电压结点和第二中间结点的第 H二极管和第H开关; 第四二极管-开关对,其中包括各并联禪合到第四输入电压结点和所述第二中间结点 的第四二极管和第四开关; 串联禪合在所述第一中间结点与第H中间结点之间的第一两个或更多二极管-开关 对,其中所述第一两个或更多二极管-开关对中的各二极管-开关对W第一方向来偏压; 串联禪合在所述第二中间结点与所述第H中间结点之间的第二两个或更多二极 管-开关对,其中所述第二两个或更多二极管-开关对中的各二极管-开关对W与所述第 一方向相反的第二方向来偏压;W及 串联禪合在所述第H中间结点与输出结点之间的第H两个或更多二极管-开关对,其 中所述第H两个或更多二极管-开关对的每个W共同方向来禪合;W及 第二通道,包括: 第五二极管-开关对,其中包括各并联禪合到第五输入电压结点和第四中间结点的第 五二极管和第五开关; 第六二极管-开关对,其中包括各并联禪合到第二输入电压结点和所述第四中间结点 的第六二极管和第六开关; 第走二极管-开关对,其中包括各并联禪合到第走输入电压结点和第五中间结点的第 走二极管和第走开关; 第八二极管-开关对,其中包括各并联禪合到第八输入电压结点和所述第五中间结点 的第八二极管和第八开关; 串联禪合在所述第四中间结点与第六中间结点之间的第四两个或更多二极管-开关 对,其中所述第四两个或更多二极管-开关对中的各二极管-开关对W所述第一方向来偏 压; 串联禪合在所述第五中间结点与所述第六中间结点之间的第五两个或更多二极 管-开关对,其中所述第五两个或更多二极管-开关对中的各二极管-开关对W与所述第 一方向相反的所述第二方向来偏压;W及 串联禪合在所述第六中间结点与所述输出结点之间的第六两个或更多二极管-开关 对,其中所述第六两个或更多二极管-开关对的每个W所述共同方向来禪合。
[0024] 技术方案18 ;-种用于转换功率的方法,包括: 使用多个开关、多个二极管或者其组合、经过功率转换单元中的多个电流通路的第一 电流通路来传导负载电流; 使用所述多个开关的一个或多个开关、所述多个二极管的一个或多个二极管或者其组 合来阻塞所述功率转换单元中的所述多个电流通路的一个或多个另外的电流通路;W及 通过将所述一个或多个开关的每个的与阻塞端相对的一端连接到中间电压结点,通过 使用一个或多个电压应力降低开关W降低被所述一个或多个阻塞开关或二极管阻塞的电 压,来降低所述一个或多个开关上的潜在电压应力。
[00巧]技术方案19 ;如技术方案18所述的方法,其中,通过使用一个或多个电压应力降 低开关来降低所述一个或多个开关上的潜在电压应力包括使所述一个或多个电压应力降 低开关接通或者保持接通。
[0026] 技术方案20 ;如技术方案18所述的方法,包括使用所述负载电流来驱动AC电动 机。
【附图说明】
[0027] 通过参照附图阅读W下详细描述,将会更好地了解本发明的该些及其他特征、方 面和优点,附图中,相似标号在附图中通篇表示相似部件,附图包括: 图1是具有功率转换器的电驱动系统的一实施例的透视图; 图2是图1的功率转换器的四级实施例的示意图; 图3是可使用图2的功率转换器来产生的AC输出信号的图解视图; 图4是图1的功率转换器的五级实施例的示意图; 图5是图1的功率转换器的六级实施例的示意图; 图6是图1的功率转换器的备选六级实施例的示意图; 图7是图1的功率转换器的走级实施例的示意图;W及 图8是用于转换功率的过程的一实施例的流程图。
【具体实施方式】
[0028] 下面将描述本发明的一个或多个具体实施例。在提供该些实施例的简要描述的过 程中,本说明书中可能没有描述实际实现的所有特征。应当理解,在任何该种实际实现的开 发中,如同任何工程或设计项目中那样,必须进行许多实现特定的判定W便实现开发人员 的特定目标,例如符合系统相关和业务相关限制,该些限制可对每个实现而改变。此外,应 当理解,该种开发工作可能是复杂且费时的,但仍然是获益于本公开的技术人员进行的设 计、制作和制造的日常事务。
[0029] 在介绍本发明的各个实施例的元件时,限定词"一"、"一个"、"该"和"所述"预计 表示存在元件的一个或多个。术语"包含"、"包括"和"具有"预计包含在内,并且表示可存 在除了列示元件之外的另外的元件。
[0030] 如W下将论述,本公开涉及功率转换器,其使用功率开关的配置来降低阻塞开关 上的电压应力,由此允许使用较低功率开关。通过使用具有较低额定电压的功率开关,功 率转换器可W能够传导更大电流,因为具有较低额定电压的功率开关常常能够传导比具有 较高额定电压的功率开关要大的电流。此外,功率转换器可比使用更昂贵的较高功率开关 (例如额定用于4500V或W上的开关)的功率转换器更廉价地制造。此外,功率转换器 可在无需复杂变压器或另外的开关的情况下实现,由此降低制造功率转换器的复杂度和成 本。此外,功率转换器分辨率可W是某种程度模块化的,例如通过堆叠四级模块或者添加另 外的电容器级来允许级数的增加,从而增加功率转换器的使用灵活性。
[0031] 图1示出包括功率转换器12的驱动系统10,功率转换器12接收输入功率14,并 且产生可变频率功率16W驱动被驱动装置18 (例如AC电机)。在一些实施例中,功率转换 器12可将功率从直流值C)转换成交流(AC)。在其他实施例,功率转换器12转换来自输入 AC信号的功率(例如输入功率14),并且产生不同的AC信号输出(例如可变频率功率16)。 例如,功率转换器12可使用DC链路将AC输入信号转换成预期可变频率功率16AC信号。
[0032] 在一些实施例中,功率转换器12可接收用来控制或影响转换(例如选择可变频率 功率16的预期波形)的另外的输入20。在一些实施例中,另外的输入20可包括从(一个 或多个)输入装置22、例如人机接口 0MI)(例如键盘、触摸屏、鼠标或者用于从用户接收控 制功率转换的输入的其他适当接口)所接收的用户输入。作为补充或替代,功率转换器12 的一些实施例可从功率转换器12外部的一个或多个控制器24 (例如用来控制包含被驱动 装置18的工业自动化系统的控制器24)接收另外的输入20。此外,在一些实施例中,功率 转换器12可从一个或多个测量装置26接收另外的输入20。例如,在某些实施例中,测量装 置26可测量被驱动装置18的操作和/或可影响被驱动装置18的条件。
[0033] 在某些实施例中,功率转换器12可包括处理器28和存储器30。在该类实施例中, 处理器28可包括计算装置的中央处理器、专用指令集处理器(ASIC)、数字信号处理器或者 另外某种适当处理器。在某些实施例中,处理器28可用来相对各种条件(例如另外的输入 20)W及按照W下所述操作方式来控制开关。存储器30可包括非暂时计算机可读介质,其 存储供处理器28使用的指令。在一些实施例中,存储器30可W是易失性(例如RAM、DRAM、 SRAM)或者非易失性半导体存储器(例如R0M、EEPR0M等)、磁带、磁盘、光盘(例如CD、DVD 等)或者适合于存储功率转换器12的信息的其他非暂时计算机可读存储器存储装置。
[0034] 图2示出功率转换器12的DC-AC转换部分40,其包括能够产生AC信号(例如如 图3所示具有四阶跃电压电平34、36、38和41的AC信号32)的四级单相配置。DC-AC转 换部分40接收H个DC电压42、44和46,其统称为DC电压42-46。此外,在一些实施例中, DC电压42-46可被认为是DC电压干线上的各种电压。每个DC电压施加到相应DC链路电 容器48、50和52,其统称为DC链路电容器48-52。例如,DC电压42施加到DC链路电容器 48,DC电压44施加到D
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