具有作为内部AC开关的链式链路串的混合型三电平NPC晶闸管变换器的制作方法

文档序号:11852454阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种用于功率变换的方法,包含:

经由第一连接节点(310)和第二连接节点(312)而将第一串(302)与第二串(304)耦合,以形成功率变换器(104、300)的至少一个腿(301、303、305),其中,所述第一串(302)在第一母线(306)和第二母线(308)的两端操作耦合,并且,包含经由第三连接节点(318)而耦合的第一分支(314)和第二分支(316),其中,所述第一分支(314)和所述第二分支(316)包括多个可控制的半导体开关(330),并且,其中,所述第二串(304)包含经由交流相母线(326)而耦合的第一链式链路(320)和第二链式链路(322),并且,包括多个切换单元(334);

在开关关断过程期间,对所述第一链式链路(320)和/或所述第二链式链路(322)进行控制,以在所述多个可控制的半导体开关(330)中的至少一个的两端生成负电压。

2.如权利要求1所述的方法,其中,所述多个可控制的半导体开关包括多个晶闸管。

3.如权利要求2所述的方法,包含在所述开关关断过程期间,将至少一个晶闸管的门信号去除。

4.如权利要求3所述的方法,包含以电流下降斜升率降低所述至少一个晶闸管的晶闸管电流。

5.如权利要求4所述的方法,包含在检测到所述晶闸管电流已达到零之后,将负电压施加于所述至少一个晶闸管的两端持续关断时段。

6.如权利要求5所述的方法,其中,基于所述晶闸管两端的反并联二极管中的负电流的测量或所述晶闸管两端的电压的测量,确定所述晶闸管电流降低至零的时间点。

7.如权利要求6所述的方法,包含以电压斜升率将正电压施加于所述至少一个晶闸管的两端。

8.如权利要求7所述的方法,其中,基于晶闸管特性和总体系统参数而确定所述电流下降斜升率、所述关断时段以及所述电压斜升率。

9.如权利要求8所述的方法,其中,对所述第一链式链路和所述第二链式链路进行控制包含对所述多个切换单元两端的电压进行控制。

10.如权利要求9所述的方法,其中,对所述多个切换单元两端的电压进行控制包含从多个半桥变换器生成零电压或正电压或从多个全桥变换器生成零电压、正电压或负电压。

11.一种功率变换器(104、300),包含:

一个或多个相腿(301、303、305),其中,所述一个或多个相腿(301、303、305)中的每个包含:

第一串(302),包含第一分支(314)和第二分支(316),所述第一分支(314)和所述第二分支(316)包括多个可控制的半导体开关(330)、第一连接节点(310)以及第二连接节点(312),其中,所述第一串(302)在第一母线(306)和第二母线(308)的两端操作耦合,并且,所述第二分支(316)经由第三连接节点(318)而与所述第一分支(314)操作耦合;以及

第二串(304),经由所述第一连接节点(310)和所述第二连接节点(312)而与所述第一串(302)操作耦合,其中,所述第二串(304)包含第一链式链路(320)和第二链式链路(322),所述第一链式链路(320)和所述第二链式链路(322)包括多个切换单元(334),并且,其中,所述第二链式链路(322)经由交流相母线(326)而与所述第一链式链路(320)操作耦合;以及

控制器(108),配置成通过调节所述第一链式链路(320)和所述第二链式链路(322)而对所述多个可控制的半导体开关(330)中的至少一个的开关关断过程进行控制;其中,在所述开关关断过程期间,利用所述第一链式链路(320)和/或所述第二链式链路(322)来在所述至少一个可控制的半导体开关(330)的两端生成负电压。

12.如权利要求11所述的功率变换器,其中,所述多个可控制的半导体开关包括多个晶闸管。

13.如权利要求11所述的功率变换器,其中,所述多个切换单元包含多个可完全地控制的半导体开关和至少一个能量存储装置。

14.如权利要求13所述的功率变换器,其中,所述多个可完全地控制的半导体开关包含绝缘栅双极型晶体管、金属氧化物半导体场效应晶体管、场效应晶体管、门极可关断晶闸管、绝缘栅极换向晶闸管、注入增强型栅极晶体管、基于碳化硅的开关、基于氮化镓的开关、基于砷化镓的开关或其组合。

15.如权利要求11所述的功率变换器,其中,所述第一母线包含正直流母线,并且,所述第二母线包含负直流母线。

16.如权利要求11所述的功率变换器,其中,所述第三连接节点与第三母线操作耦合,所述第三母线包含浮动母线或接地母线或高阻抗接地母线。

17.如权利要求16所述的功率变换器,其中,所述控制器使所述一个或多个腿中的每个在正状态或负状态或零状态中操作。

18.如权利要求17所述的功率变换器,其中,在所述正状态中,所述第一链式链路和所述第二链式链路在所述第一母线与所述第三母线之间连接,在所述负状态中,所述第一链式链路和所述第二链式链路在所述第三母线与所述第二母线之间连接,并且,在所述零状态中,所述第一链式链路和所述第二链式链路两者都与所述第三母线连接。

19.如权利要求11所述的功率变换器,其中,在所述开关关断过程期间,所述控制器利用另一相腿的所述第一链式链路和所述第二链式链路。

20.如权利要求19所述的功率变换器,其中,在所述开关关断过程期间,所述控制器以电流下降斜升率降低所述第一链式链路中的电流,并且,以相同的电流下降斜升率提高所述第二链式链路中的电流。

21.如权利要求19所述的功率变换器,其中,在所述开关关断过程期间,所述控制器生成两个相腿之间的循环电流。

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