多电平变换器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种具有根据权利要求1的前序部分的特征的多电平变换器。
【背景技术】
[0002] 这种多电平变换器在会议论文"Modulares Stromrichterkonzept fUr Netzkupplungsanwendungen bei hohen Spannungen，，（民ainer Marquardt，Anton Lesnicar und Jurgen HiIdinger，Institut fur elektrische Antriebstechnik， Leistungselektronik und Steuerungen der UillversitEt der Bundeswehr Munchen， ETG Fachtagung Bauelemente der Leistungselektronik und ihre Anwendungen,2002， Bad Nauheim)中进行了描述。先前已知的多电平变换器配备有多个串联连接的子模块，其 分别具有第一开关、第二开关和电容器，并且在放电阶段中借助电容器向外输出电流，而在 充电阶段中接收电流，W对电容器进行充电。中屯、装置用于对多电平变换器的工作方式进 行控制。
[0003] 在先前已知的多电平变换器中，存在如下问题:在子模块中的一个发生故障的情 况下，例如在当错误地接通子模块的两个开关时电容器突然放电的情况下，子模块可能发 生损坏并且子模块壳体可能爆裂。子模块壳体的运种爆裂可能对相邻的其它子模块产生不 利影响，从而其由于机械作用同样发生故障，并且在其侧产生短路电流。换句话说，其可能 导致连锁反应，其结果是多电平变换器的所有子模块都损坏。
[0004] 为了防止所描述的子模块壳体爆裂的问题或者子模块损坏的连锁反应，对先前已 知的多电平变换器设置特别稳定的子模块壳体;然而，运导致多电平变换器的重量非常大 W及使用的材料非常多。
[0005] 替换地，已知子模块的电容器的容量被选择为如此之小，使得在子模块中出现短 路电流的情况下的负荷保持小，从而避免子模块壳体爆裂。
【发明内容】
[0006] 本发明要解决的技术问题是，提供一种多电平变换器，其中，W特别简单并且低成 本的方式避免、至少减少上面描述的子模块损坏的问题。
[0007] 根据本发明，上述技术问题通过具有根据权利要求1的特征的多电平变换器来解 决。在从属权利要求中给出了根据本发明的多电平变换器的有利构造。
[000引相应地，根据本发明设置为，所述子模块中的至少一个具有两个彼此电连接的分 模块，或者由两个彼此电连接的分模块形成，所述分模块分别具有第一开关、第二开关和电 容器W及第一和第二分模块接线端，并且两个分模块之间的电连接包括至少一个电感元 件。
[0009]可W看到，根据本发明的多电平变换器的一个显著的优点在于，子模块中的至少 一个、优选所有子模块由分模块形成，虽然分模块彼此电连接，并且在运方面在分模块之间 能够产生放电电流，但是短路情况下的电流流动受根据本发明设置的分模块之间的电连接 中的附加电感元件限制。也就是说，发明思想在于，将子模块分割为一起具有子模块所需的 电特性的分模块；虽然分模块针对子模块的功能彼此电（也就是说W传导电流的方式)连 接，但是通过电连接中的至少一个电感元件彼此电退禪，使得在分模块中的一个发生故障 的情况下，另一个分模块受到的影响有限。
[0010] 子模块的分模块优选W相同的结构构造。
[0011] 每个分模块的第一开关优选与电容器串联;每个分模块的第二开关优选与第一电 容器和第二电容器的串联电路并联连接。每个分模块的第一分模块接线端优选由分模块的 两个开关之间的电连接点形成，并且每个分模块的第二分模块接线端优选由电容器和第二 开关之间的电连接点形成。
[0012] 为了将分模块充分地隔离，W便实现分模块中的一个的故障不会对其余分模块产 生太大的不利影响，视为有利的是，两个分模块之间的电连接中的电感元件的电感或者电 感元件的电感的总和，是在两个分模块中起作用的寄生电感的总和的至少五倍、优选至少 十倍大。运样确定电感元件的电感的大小通常保证了分模块的充分的电隔离。
[0013] 关于至少一个电感元件的布置，视为有利的是，分模块的第一分模块接线端分别 与子模块的第一子模块接线端电连接并且彼此电连接，并且第二分模块接线端分别与子模 块的第二子模块接线端电连接并且彼此电连接，其中，两个第一分模块接线端之间和/或两 个第二分模块接线端之间的电连接包括至少一个电感元件。此外，在电感元件的运种布置 中，特别有利的是，两个第一分模块接线端之间和/或两个第二分模块接线端之间的电连接 中的电感元件的电感或者电感元件的电感的总和，是在两个分模块中起作用的寄生电感的 总和的至少五倍、优选至少十倍大。
[0014] 为了实现分模块的电容器的电容器电压始终至少大致同样大，视为有利的是，分 模块分别具有第=分模块接线端，并且分模块的电容器经由所述第=分模块接线端W高电 阻和/或大电感彼此电连接。经由第=分模块接线端，在分模块的电容器之间可W流过补偿 电流，然而其中，由于第=分模块接线端之间的大电阻或大电感，确保即使在分模块中的一 个发生故障的情况下，其余分模块也受到充分地保护。
[0015] 在第=分模块接线端彼此W大电阻连接的情况下，视为有利的是，两个分模块的 电容器之间的欧姆电阻的绝对值，比两个分模块之间的电连接中的在电网频率下、也就是 说通常在50化或60化下的电感元件的阻抗的绝对值，或者比电网频率下的电感元件的阻抗 的绝对值的总和至少大IO 5倍。
[0016] 对于子模块要提供特别高的输出功率的情况，视为有利的是，子模块由多于两个 的分模块形成，相应地在一个特别优选的实施方式中设置为，至少一个子模块除了两个分 模块之外，还具有另外的分模块，所述另外的分模块分别具有第一开关、第二开关和电容器 W及第一和第二分模块接线端，所述另外的分模块的第一分模块接线端分别与子模块的第 一子模块接线端电连接，并且所述另外的分模块的第二分模块接线端分别与子模块的第二 子模块接线端电连接，其中，所述另外的分模块的第一分模块接线端与第一子模块接线端 之间的电连接和/或所述另外的分模块的第二分模块接线端与第二子模块接线端之间的电 连接分别包括至少一个电感元件。
[0017] 换句话说，也就是可W设置为，至少一个子模块具有多个分模块，所述分模块分别 具有第一开关、第二开关和电容器W及第一和第二分模块接线端，分模块的第一分模块接 线端分别与子模块的第一子模块接线端电连接，并且分模块的第二分模块接线端分别与子 模块的第二子模块接线端电连接，其中，分模块的第一分模块接线端与第一子模块接线端 之间的电连接W及分模块的第二分模块接线端与第二子模块接线端之间的电连接分别包 括至少一个电感元件。
[0018] 关于多个分模块的电容器电压的补偿，视为有利的是，分模块的电容器W大电阻 电连接，并且相应地彼此连接的两个分模块的电容器之间的欧姆电阻的绝对值，分别比由 布置在该两个分模块与子模块接线端之间的电连接中的所述电感元件形成的50化下的阻 抗的绝对值的总和至少大IO 5倍。
[0019] 优选对于分模块中的每一个，第一分模块接线端和第一子模块接线端之间的电连 接中W及第二分模块接线端和第二子模块接线端之间的电连接中的电感元件的电感的总 和，分别是在运些分模块中起作用的寄生电感的总和的至少五倍、优选至少十倍大。
[0020] 特别优选多电平变换器的所有子模块如上所述构造，也就是说由分模块形成；相 应地视为有利的是，多电平变换器的所有子模块分别具有至少两个分模块或者由至少两个 分模块形成，分模块分别具有第一开关、第二开关和电容器W及第一和第二分模块接线端。
[0021] 电感元件优选由扼流圈形成。替换地，电感元件可W由分模块之间的电连接中的 寄生电感形成。
[0022] 对分模块的开关的控制优选W电感退禪的方式进行。
[0023] 关于进行控制时的电感退禪，视为有利的是，至少一个子模块或者所有子模块相 应地具有第一子模块特有的驱动电路和第二子模块特有的驱动电路，并且分模块的第一开 关W电感退禪的方式由所述第一子模块特有的驱动电路控制，并且分模块的第二开关W电 感退禪的方式由所述第二子模块特有的驱动电路控制。
[0024] 特别有利的是，在每个第一开关和第一子模块特有的驱动电路之间分别布置电流 补偿扼流圈，用于进行电感退禪，并且在每个