专利名称:用于接通多个换向电压电平的变流器电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及功率电子电路的领域。本发明基于根据独立权利要求
的前序部分的用于接通多个换向电压电平的变流器电路(Umrichterschaltung)。
背景技术：
变流器电路目前在很多功率电子应用中采用。对这种变流器电路的要求在此一方面是与该变流器电路按照通常方式连接的交流电压网的相位要产生尽可能少的谐波，另一方面是利用尽可能少的电子元件传输尽可能大的功率。用于接通多个换向电压电平的合适变流器电路在DE6920M13T2中给出。其中为每一相设置第一接线组和η个其它的第一接线组，其中η ^ 1，第一接线组通过第一可控双向功率半导体开关和第二可控双向功率半导体开关形成，η个其它的第一接线组分别通过第一可控双向功率半导体开关和第二可控双向功率半导体开关以及通过与该第一和第二可控双向功率半导体开关连接的电容器形成。 每个第一接线组都形成链路地分别与相邻的第一接线组连接，其中第一接线组和其它的第一接线组的第一和第二可控双向功率半导体开关相互连接。第一和第二可控双向功率半导体开关分别通过具有绝缘设置的控制电极的双极晶体管(IGBT-绝缘栅极双极晶体管)以及通过与该双极晶体管反并联连接的二极管形成。
另一个用于接通多个换向电压电平的按规定变流器电路在W02006/053448A1中
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在根据DE6920M13T2的用于接通多个换向电压电平的变流器电路中存在以下问题在该变流器电路的运行期间存储在该变流器电路中的电能非常高。由于该电能存储在该变流器电路的η个第一接线组的电容器中，必须针对这些电能来设计这些电容器，也就是针对电容器的耐压性和/或容量而设计。但是这导致电容器具有很大的结构尺寸，这种很大的结构尺寸很昂贵。此外，变流器电路由于电容器的结构尺寸很大而需要占用很多空间，从而不可能产生节省空间的结构，而这种结构又是很多应用如牵引应用所要求的。此外，使用结构尺寸很大的电容器会产生很高的安装和维护费用。此外根据DE6920M13T2的用于接通多个换向电压电平的变流器电路，由于只能使用具有绝缘设置的控制电极的双极晶体管来作为可控功率半导体开关而无法抵抗高电压，尤其是过电压，此外还具有很明显的有效功率损耗。
发明内容
因此本发明要解决的技术问题是提供一种用于接通多个换向电压电平的变流器电路，该变流器电路可以在其运行期间存储尽可能少的电能，节省空间地实现，并且基本上对高电压和故障状态不敏感，并且具有很小的有效功率损耗。该技术问题通过权利要求
1 的特征以及权利要求
2的特征解决。在从属权利要求
中给出本发明的优选扩展。
根据本发明的用于接通多个换向电压电平的变流器电路包括为每一相设置的第一接线组，其中第一接线组通过第一可控双向功率半导体开关和第二可控双向功率半导体开关形成，第一接线组的第一和第二可控双向功率半导体开关相互连接。根据本发明，现在设置η个第二接线组，每个第二接线组分别具有第一、第二、第三、第四、第五和第六可控双向功率开关半导体和一个电容器，其中η ^ 1，第一可控双向功率半导体开关与第二可控双向功率半导体开关反串联地连接，第三可控双向功率半导体开关与第四可控双向功率半导体开关反串联地连接，第一可控双向功率半导体开关与电容器连接，第三可控双向功率半导体开关与电容器连接，第五可控双向功率半导体开关直接与第四可控双向功率半导体开关连接，并且直接与第一可控双向功率半导体开关与电容器的连接点连接，第六可控双向功率半导体开关直接与第二可控双向功率半导体开关连接，并且直接与第三可控双向功率半导体开关与电容器的连接点连接。此外，对于η > 1来说η个第二接线组中的每个第二接线组都成链路地分别与相邻的第二接线组连接，第一接线组与第一个第二接线组连接。此外，设置第三接线组和第四接线组，它们分别具有第一可控双向功率半导体开关、第二可控双向功率半导体开关和与第一以及第二可控双向功率半导体开关连接的电容器，其中第一和第二可控双向功率半导体开关相互连接。第三接线组与第η个第二接线组连接，第四接线组与第η个第二接线组连接，第三接线组与第四接线组连接。替换的，设置P个第五接线组，每个第五接线组分别具有第一和第二可控双向功率半导体开关，其中P > 1，并且对于P > 1来说P个第五接线组中的每个第五接线组都成链路地分别与相邻的第五接线组连接。 由此，第一个第五接线组与第η个第二接线组连接，第三接线组与第P个第五接线组连接， 第四接线组与第P个第五接线组连接，第三接线组与第四接线组连接。P个第五接线组优选产生涉及本发明变流器电路的可控双向功率半导体开关的额外冗余。
在换向电压电平的数目相同的情况下，可以通过本发明的变流器电路借助所设置的η个第二接线组以及借助第三和第四接线组，还借助ρ个第五接线组和它们的上述连接， 有利地相对于根据现有技术的变流器电路而减小变流器电路的电容器的数目，此外还减小变流器电路所存储的电能。由此变流器电路所存储的电能总的来说可以保持得很小，由此只需要针对要存储的很小的电能来设计该变流器电路的电容器，也就是针对其耐压性和/ 或容量来设计。由于由此导致电容器具有很小的结构尺寸，因此该变流器电路只需要很小的空间，从而有利地可以实现很多应用如牵引应用所要求的节省空间的结构。此外，通过很小的电容器结构尺寸，还可以将安装和维护费用保持得很低。
本发明的这些以及其它技术问题、优点和特征将因为下面结合附图对本发明优选实施方式的详细描述而变得明显。
图1示出根据本发明的变流器电路的第一实施方式，
图2示出根据本发明的变流器电路的第二实施方式，
图3示出根据本发明的变流器电路的第三实施方式，
图4示出根据本发明的变流器电路的第四实施方式，
图5示出根据本发明的变流器电路的第五实施方式，
图6示出根据本发明的变流器电路的第六实施方式，
图7示出根据本发明的变流器电路的第七实施方式。
在附图中使用的附图标记及其含义都列在附图标记列表中。原则上在附图中相同的部件具有相同的附图标记。所描述的实施方式示例性地代表本发明的主题，并且没有限制作用。
具体实施方式
在图1中示出本发明用于接通多个换向电压电平的变流器电路的第一实施方式， 尤其是单相的第一实施方式。在此，该变流器电路包括为每一相R、S、T设置的第一接线组 1，其中第一接线组1通过第一可控双向功率半导体开关2和第二可控双向功率半导体开关 3形成，而且第一接线组1的第一和第二可控双向功率半导体开关2、3相互连接。根据图 1，第一接线组1的第一和第二可控双向功率半导体开关2、3的连接点形成相接头，尤其是用于R相。
根据本发明，现在设置η个第二接线组4. 1，…4. η，每个第二接线组分别具有第一、第二、第三、第四、四五和第六可控双向功率半导体开关5、6、7、8、9、10以及电容器11， 其中η > 1，而且第一可控双向功率半导体开关5与第二可控双向功率半导体开关6反串联地连接，第三可控双向功率半导体开关7与第四可控双向功率半导体开关8反串联地连接， 第一可控双向功率半导体开关5与电容器11连接，第三可控双向功率半导体开关7与电容器11连接，第五可控双向功率半导体开关9直接与第四可控双向功率半导体开关8连接， 而且直接与第一可控双向功率半导体开关5和电容器11的连接点连接，第六可控双向功率半导体开关10直接与第二可控双向功率半导体开关6连接，并且直接与第三可控双向功率半导体开关7和电容器11的连接点连接。由于根据图In个第二接线组4. 1，…4. η中的每一个都是四极，因此对于η > 1来说η个第二接线组4. 1，…4. η中的每一个都分别与相邻的第二接线组4.1，…4. η链接。此外根据图1，第一接线组4.1与第一个第二接线组4.1 连接，并且设置第三接线组12与第四接线组13，它们分别具有第一可控双向功率半导体开关14、16，第二可控双向功率半导体开关15、17以及与第一和第二可控双向功率半导体开关14、15、16、17连接的电容器18、19，其中第一和第二可控双向功率半导体开关14、15、16、 17相互连接。此外根据图1，第三接线组12与第η个第二接线组4. η连接，第四接线组13 与第η个第二接线组4. η连接，第三接线组12与第四接线组13连接。替换的，在根据图2 的本发明变流器电路的第二实施方式中，设置P个第五接线组20. 1，. . . 20. ρ，它们分别具有第一和第二可控双向功率半导体开关21、22，其中ρ彡1。由于根据图2ρ个第五接线组 20.1，"·20.ρ中的每一个都是四极，因此对于ρ > 1来说ρ个第五接线组20. 1，…20. ρ 中的每一个都分别与相邻的第五接线组20. 1，…20.ρ链接。由此根据图2，第一个第五接线组20. 1与第η个第二接线组4. η连接，第三接线组12与第ρ个第五接线组20. ρ连接， 第四接线组13与第ρ个第五接线组20. ρ连接，第三接线组12与第四接线组13连接。ρ个第五接线组20. 1，…20. ρ有利地产生涉及本发明变流器电路的可控双向功率半导体开关的额外冗余。
在换向电压电平的数目相同的情况下，可以通过本发明的变流器电路借助所设置的η个第二接线组4. 1，…4. η以及借助第三和第四接线组12、13，还借助ρ个第五接线组 20. 1，···20.ρ和它们的上述连接，将变流器电路的电容器11、18、19、23的数目保持得很小， 此外还减小变流器电路所存储的电能。由此变流器电路所存储的电能总的来说可以保持得很小，由此只需要针对要存储的很小的电能来设计该变流器电路的电容器11、18、19、23，也就是针对其耐压性和/或容量来设计。由于由此导致电容器具有很小的结构尺寸，因此该变流器电路只需要很小的空间，从而有利地可以实现很多应用如牵引应用所要求的节省空间的结构。此外，通过很小的电容器11、18、19、23的结构尺寸，还可以将安装和维护费用保持得很低。
如果例如在根据图1的第一实施方式中，选择η = 1个第二接线组4. 1，…4.η， 则只用3个电容器就可以实现接通9个换向电压电平的变流器电路。如果例如在根据图2 的第二实施方式中，选择η = 1个第二接线组4.1，…4.η和ρ= 1个第五接线组20.1，… 20. ρ，则同样只用3个电容器就可以实现接通9个换向电压电平的变流器电路，其中有利地通过P = 1个第五接线组20. 1，-20. ρ存在涉及本发明变流器电路的可控双向功率半导体开关的额外冗余。
根据图1，第一接线组1的第一可控双向功率半导体开关2与第一个第二接线组 4. 1的第一可控双向功率半导体开关5和电容器11的连接点连接，第一接线组1的第二可控双向功率半导体开关3与第一个第二接线组4. 1的第三可控双向功率半导体开关7和电容器11的连接点连接。第三接线组12的第一可控双向功率半导体开关14和第二可控双向功率半导体开关15的连接点还与第η个第二接线组4. η的第二可控双向功率半导体开关6和第六可控双向功率半导体开关10的连接点连接。第四接线组13的第一可控双向功率半导体开关16和第二可控双向功率半导体开关17的连接点又与第η个第二接线组4. η 的第四可控双向功率半导体开关8和第五可控双向功率半导体开关9的连接点连接。根据图1，第三接线组12的电容器18与第四接线组13的电容器19连接。
根据图2，第一接线组1的第一可控双向功率半导体开关2与第一个第二接线组 4. 1的第一可控双向功率半导体开关5和电容器11的连接点连接，第一接线组1的第二可控双向功率半导体开关3与第一个第二接线组4. 1的第三可控双向功率半导体开关7和电容器11的连接点连接。第一个第五接线组20. 1的第一可控双向功率半导体开关21还与第η个第二接线组4. η的第二可控双向功率半导体开关6和第六可控双向功率半导体开关 10的连接点连接，第一个第五接线组20. 1的第二可控双向功率半导体开关22与第η个第二接线组4. η的第四可控双向功率半导体开关8和第五可控双向功率半导体开关9的连接点连接。第三接线组12的第一可控双向功率半导体开关14和第二可控双向功率半导体开关15的连接点还与第ρ个第五接线组20. ρ的第一可控双向功率半导体开关21连接，第四接线组13的第一可控双向功率半导体开关16和第二可控双向功率半导体开关17的连接点与第P个第五接线组20. ρ的第二可控双向功率半导体开关22连接。最后根据图2，第三接线组12的电容器18与第四接线组13的电容器19连接。
在图3中示出根据本发明的变流器电路的第三实施方式。基于图1，在图3中第一接线组1的第一可控双向功率半导体开关2与第一个第二接线组4. 1的第一可控双向功率半导体开关5和电容器11的连接点连接，第一接线组1的第二可控双向功率半导体开关 3与第一个第二接线组4. 1的第三可控双向功率半导体开关7和电容器11的连接点连接。 与图1不同，第五可控双向功率半导体开关9与第四可控双向功率半导体开关8的连接在每个第二接线组4. 1，…4. η那里都在第四可控双向功率半导体开关8和第三可控双向功率半导体开关7的连接点处，第六可控双向功率半导体开关10与第二可控双向功率半导体开关6的连接在每个第二接线组4. 1，…4. η那里都在第二可控双向功率半导体开关6和第一可控双向功率半导体开关5的连接点处。此外，第三接线组12的第一可控双向功率半导体开关14和第二可控双向功率半导体开关15的连接点与第η个第二接线组4. η的第二可控双向功率半导体开关6连接。此外，第四接线组13的第一可控双向功率半导体开关16 和第二可控双向功率半导体开关17的连接点与第η个第二接线组4. η的第四可控双向功率半导体开关8连接，第三接线组12的电容器18与第四接线组13的电容器19连接。
在图4中示出根据本发明的变流器电路的第四实施方式。基于图2，在图4的变流器电路中每个第五接线组20. 1，…20. ρ都具有与所属的第五接线组20. 1，…20. ρ的第一和第二可控双向功率半导体开关21、22连接的电容器23，其中第一个第五接线组20. 1的电容器23与第一个第五接线组20. 1的第一可控双向功率半导体开关21和另一个连接点的连接点连接，该另一个连接点是第η个第二接线组4. η的第二可控双向功率半导体开关6 与第六可控双向功率半导体开关10的连接点。此外，第一个第五接线组20. 1的电容器23 与第一个第五接线组20. 1的第二可控双向功率半导体开关22和另一个连接点的连接点连接，该另一个连接点是第η个第二接线组4. η的第四可控双向功率半导体开关8与第五可控双向功率半导体开关9的连接点。如果例如在根据图4的第四实施方式中选择η = 1个第二接线组4. 1，...4. η以及ρ = 1个第五接线组20. 1，... 20. ρ，则只用4个电容器就可以实现用于接通9个换向电压电平的变流器电路，其中借助每个第五接线组20. 1，…20. ρ 的电容器23可以有利地实现可控双向功率半导体开关的冗余开关状态组合，也就是多个开关状态组合产生相同的换向电压电平，由此总的来说在变流器电路的每个电容器11、18、
19、23上的电压可以得到稳定，并且该变流器电路的可控双向功率半导体开关产生更少的损耗，由此可以更有效率地得到利用。
在图5中示出根据本发明的变流器电路的第五实施方式。基于图2，在图5中以类似于图3的方式，第一接线组1的第一可控双向功率半导体开关2与第一个第二接线组 4. 1的第一可控双向功率半导体开关5和电容器11的连接点连接，第一接线组1的第二可控双向功率半导体开关3与第一个第二接线组4. 1的第三可控双向功率半导体开关7和电容器11的连接点连接。根据图5，第五可控双向功率半导体开关9与第四可控双向功率半导体开关8的连接在每个第二接线组4.1，…4. η那里都在第四可控双向功率半导体开关 8和第三可控双向功率半导体开关7的连接点处。此外，第六可控双向功率半导体开关10 与第二可控双向功率半导体开关6的连接在每个第二接线组4. 1，…4. η那里都在第二可控双向功率半导体开关6和第一可控双向功率半导体开关5的连接点处。此外，第一个第五接线组20. 1的第一可控双向功率半导体开关21与第η个第二接线组4. η的第二可控双向功率半导体开关6连接，第一个第五接线组20. 1的第二可控双向功率半导体开关22与第η个第二接线组4. η的第四可控双向功率半导体开关8连接。第三接线组12的第一可控双向功率半导体开关14和第二可控双向功率半导体开关15的连接点还与第ρ个第五接线组20. ρ的第一可控双向功率半导体开关21连接，第四接线组13的第一可控双向功率半导体开关16和第二可控双向功率半导体开关17的连接点与第ρ个第五接线组20. ρ的第二可控双向功率半导体开关22连接。最后，第三接线组12的电容器18与第四接线组13 的电容器19连接。相应于图2，在根据图5的实施方式中，借助ρ个第五接线组20. 1，…
20.ρ有利地实现涉及本发明变流器电路的可控双向功率半导体开关的额外冗余。
在图6中示出根据本发明的变流器电路的第六实施方式。基于图5，在图6中每
10个第五接线组20. 1，…20. ρ都具有与所属的第五接线组20. 1，…20. ρ的第一和第二可控双向功率半导体开关21、22连接的电容器23，其中第一个第五接线组20. 1的电容器23 与第一个第五接线组20. 1的第一可控双向功率半导体开关21和第η个第二接线组4. η的第二可控双向功率半导体开关6的连接点连接。此外，第一个第五接线组20. 1的电容器 23与第一个第五接线组20. 1的第二可控双向功率半导体开关22和第η个第二接线组4. η 的第四可控双向功率半导体开关8的连接点连接。如果例如在根据图6的第六实施方式中选择n = i个第二接线组4.丨，…4.n以及ρ = 1个第五接线组20. 1，…20. p，则只用4 个电容器就可以实现用于接通9个换向电压电平的变流器电路，其中借助每个第五接线组 20. 1，…20. ρ的电容器23可以有利地实现可控双向功率半导体开关的冗余开关状态组合， 也就是多个开关状态组合产生相同的换向电压电平，由此总的来说在变流器电路的每个电容器11、18、19、23上的电压可以得到稳定，并且该变流器电路的可控双向功率半导体开关产生更少的损耗，由此可以更有效率地得到利用。
作为图5的另一个变形以及与图6不同的是，还可以考虑只有第一个第五接线组 20. 1具有与第一个第五接线组20. 1的第一和第二可控双向功率半导体开关21、22连接的电容器23，其中第一个第五接线组20. 1的电容器23与第一个第五接线组20. 1的第一可控双向功率半导体开关21和第η个第二接线组4. η的第二可控双向功率半导体开关6的连接点连接。此外，第一个第五接线组20. 1的电容器23与第一个第五接线组20. 1的第二可控双向功率半导体开关22和第η个第二接线组4. η的第四可控双向功率半导体开关8 的连接点连接。对于η= 1个第二接线组4.1，…4.η以及ρ = 2个第五接线组20. 1，… 20. ρ，其中第一个第五接线组20. 1具有电容器23，第二个第五接线组20. 2就不具有电容器 23，则只用4个电容器就可以实现用于接通9个换向电压电平的变流器电路，其中借助各第五接线组20. 1，…20. ρ的电容器23可以有利地实现可控双向功率半导体开关的冗余开关状态组合，也就是多个开关状态组合产生相同的换向电压电平，由此总的来说在变流器电路的每个电容器11、18、19、23上的电压可以得到稳定，并且该变流器电路的可控双向功率半导体开关产生更少的损耗，由此可以更有效率地得到利用。
作为图5的另一个变形以及与图6不同的是，还可以考虑第一个第五接线组20. 1 以及至少一个其它的第五接线组20. 2，…20. ρ分别具有与所属第五接线组20. 1，20. 2，… 20. ρ的第一和第二可控双向功率半导体开关21、22连接的电容器23，其中第一个第五接线组20. 1的电容器23与第一个第五接线组20. 1的第一可控双向功率半导体开关21和第η 个第二接线组4. η的第二可控双向功率半导体开关6的连接点连接。此外，第一个第五接线组20. 1的电容器23与第一个第五接线组20. 1的第二可控双向功率半导体开关22和第 η个第二接线组4. η的第四可控双向功率半导体开关8的连接点连接。
在所有的实施方式中可以考虑，每个第二接线组4. 1，…4. η的第一、第二、第三、 第四、第五和第六可控双向功率半导体开关5、6、7、8、9、10优选分别具有至少两个可控双向开关元件，其中这些可控双向开关元件串联连接。有利地，由此可以提高要在各可控双向功率半导体开关5、6、7、8、9、10上接通的电压。此外还可以每个第五接线组20. 1,20.2,… 20. ρ的第一和第二可控双向功率半导体开关21、22分别具有至少两个可控双向开关元件， 其中这些可控双向开关元件串联连接。在这种情况下也可以提高要在各可控双向功率半导体开关21、22上接通的电压。此外，第三接线组12的第一和第二可控双向功率半导体开关14、15以及第四接线组13的第一和第二可控双向功率半导体开关16、17分别具有至少两个可控双向开关元件，其中这些可控双向开关元件串联连接。此时也可以有利地提高要在各可控双向功率半导体开关14、15、16、17上接通的电压。据此，针对根据图1至图6的实施方式，可以为每个可控双向功率半导体开关5、6、7、8、9、10、14、15、16、17、21、22设置任意数量的可控双向开关元件。在图7中为此示出本发明变流器电路的第七实施方式，其中相应于图3设置示例性的η = 1个第二接线组4. 1，…4. η，而且唯一的一个第二接线组4. 1的第一、第二、第三、第四、第五和第六可控双向功率半导体开关5、6、7、8、9、10分别具有两个可控双向开关元件，第三和第四接线组12、13的第一和第二可控双向功率半导体开关14、
15、16、17分别具有3个可控双向开关元件。
优选的，变流器电路的每个可控双向功率半导体开关的各个可控开关元件例如通过具有绝缘设置的控制电极的双极晶体管(IGBT-绝缘栅极双极晶体管)和通过与该双极晶体管反并联连接的二极管形成。为了能够在第三和第四接线组12、13的电容器18、19上接通高电压，第三和第四接线组12、13的第一和第二可控双向功率半导体开关14、15、16、 17的可控双向开关元件优选通过具有整流控制电极的集成可控硅整流器(Thyristor)和通过与该可控硅整流器反并联连接的二极管形成。
总之，本发明的用于接通多个换向电压电平的变流器电路的特征在于在其运行期间所存储的很小的电能，以及节省空间的结构，由此不复杂、鲁棒和不容易受到干扰。
附图标记列表
1第一接线组
2第一接线组的第一可控双向功率半导体开关
3第一接线组的第二可控双向功率半导体开关
4.1，…4· η第二接线组
5第二接线组的第一可控双向功率半导体开关
6第二接线组的第二可控双向功率半导体开关
7第二接线组的第三可控双向功率半导体开关
8第二接线组的第四可控双向功率半导体开关
9第二接线组的第五可控双向功率半导体开关
10第二接线组的第六可控双向功率半导体开关
11第二接线组的电容器
12第三接线组
13第四接线组
14第三接线组的第一可控双向功率半导体开关
15第三接线组的第二可控双向功率半导体开关
16第四接线组的第一可控双向功率半导体开关
17第四接线组的第二可控双向功率半导体开关
18第三接线组的电容器
19第四接线组的电容器
20.1，’"20. ρ 第五接线组
21第五接线组的第一可控双向功率半导体开关[0054]22第五接线组的第二可控双向功率半导体开关
23第五接线组的电容器
权利要求
1.一种用于接通多个换向电压电平的变流器电路，具有为每一相(R，S，T)设置的第一接线组(1)，其中第一接线组(1)通过第一可控双向功率半导体开关(2)和第二可控双向功率半导体开关(3)形成，第一接线组(1)的第一和第二可控双向功率半导体开关(2，3)相互连接，其特征在于，设置η个第二接线组(4. 1，... 4. η)，每个第二接线组分别具有第一、第二、第三、第四、 第五和第六可控双向功率半导体开关(5，6，7，8，9，10)和电容器(11)，其中η彡1，第一可控双向功率半导体开关(5)与第二可控双向功率半导体开关(6)反串联地连接，第三可控双向功率半导体开关(7)与第四可控双向功率半导体开关(8)反串联地连接，第一可控双向功率半导体开关(5)与电容器(11)连接，第三可控双向功率半导体开关(7)与电容器 (11)连接，第五可控双向功率半导体开关(9)的一端直接与第四可控双向功率半导体开关 (8)连接并且其另一端直接与第一可控双向功率半导体开关(5)和电容器(11)间的连接点连接，第六可控双向功率半导体开关(10)的一端直接与第二可控双向功率半导体开关(6) 连接并且其另一端直接与第三可控双向功率半导体开关(7)和电容器(11)间的连接点连接，对于η > 1来说，η个第二接线组(4. 1，... 4. η)中的每个第二接线组(4. 1，... 4. η) 都分别与相邻的第二接线组1，... 4. η)链接，第一接线组(1)的第一可控双向功率半导体开关(2)与第一个第二接线组(4. 1)的第一可控双向功率半导体开关(5)和电容器(11)间的连接点连接，并且第一接线组⑴的第二可控双向功率半导体开关(3)与第一个第二接线组(4. 1)的第三可控双向功率半导体开关(7)和电容器(11)间的连接点连接，设置第三接线组(12)和第四接线组(13)，第三接线组(12)和第四接线组(13)分别具有第一可控双向功率半导体开关(14，16)、第二可控双向功率半导体开关(15，17)和与第一及第二可控双向功率半导体开关(14，15，16，17)连接的电容器(18，19)，其中第一和第二可控双向功率半导体开关(14，15，16，17)相互连接，第三接线组(12)的第一可控双向功率半导体开关(14)和第二可控双向功率半导体开关(15)间的连接点与第η个第二接线组(4. η)的第二可控双向功率半导体开关(6)连接，第四接线组(13)的第一可控双向功率半导体开关(16)和第二可控双向功率半导体开关(17)间的连接点与第η个第二接线组(4. η)的第四可控双向功率半导体开关⑶连接， 并且第三接线组(12)的电容器(18)与第四接线组(13)的电容器(19)连接。
2.一种用于接通多个换向电压电平的变流器电路，具有为每一相(R，S，T)设置的第一接线组(1)，其中第一接线组(1)通过第一可控双向功率半导体开关(2)和第二可控双向功率半导体开关(3)形成，第一接线组(1)的第一和第二可控双向功率半导体开关(2，3)相互连接，其特征在于，设置η个第二接线组(4. 1，... 4. η)，每个第二接线组分别具有第一、第二、第三、第四、 第五和第六可控双向功率半导体开关(5，6，7，8，9，10)和电容器(11)，其中η彡1，第一可控双向功率半导体开关(5)与第二可控双向功率半导体开关(6)反串联地连接，第三可控双向功率半导体开关(7)与第四可控双向功率半导体开关(8)反串联地连接，第一可控双向功率半导体开关(5)与电容器(11)连接，第三可控双向功率半导体开关(7)与电容器(11)连接，第五可控双向功率半导体开关(9)的一端直接与第四可控双向功率半导体开关 (8)连接并且其另一端直接与第一可控双向功率半导体开关(5)和电容器(11)间的连接点连接，第六可控双向功率半导体开关(10)的一端直接与第二可控双向功率半导体开关(6) 连接并且其另一端直接与第三可控双向功率半导体开关(7)和电容器(11)间的连接点连接，对于η > 1来说，η个第二接线组(4. 1，... 4. η)中的每个第二接线组(4. 1，... 4. η) 都分别与相邻的第二接线组1，... 4. η)链接，第一接线组(1)的第一可控双向功率半导体开关(2)与第一个第二接线组(4. 1)的第一可控双向功率半导体开关(5)和电容器(11)间的连接点连接，并且第一接线组⑴的第二可控双向功率半导体开关(3)与第一个第二接线组(4. 1)的第三可控双向功率半导体开关(7)和电容器(11)间的连接点连接，设置第三接线组(12)和第四接线组(13)，第三接线组(12)和第四接线组(13)分别具有第一可控双向功率半导体开关(14，16)、第二可控双向功率半导体开关(15，17)和与第一及第二可控双向功率半导体开关(14，15，16，17)连接的电容器(18，19)，其中第一和第二可控双向功率半导体开关(14，15，16，17)相互连接，设置P个第五接线组1,...20. ρ),每个第五接线组分别具有第一和第二可控双向功率半导体开关01，22)，其中ρ彡1，对于P > 1来说，P个第五接线组1,...20. ρ)中的每个第五接线组都分别与相邻的第五接线组1,...20. ρ)链接，第一个第五接线组1)的第一可控双向功率半导体开关与第η个第二接线组 (4. η)的第二可控双向功率半导体开关(6)连接，并且第一个第五接线组OO. 1)的第二可控双向功率半导体开关02)与第η个第二接线组(4. η)的第四可控双向功率半导体开关 ⑶连接，第三接线组(12)的第一可控双向功率半导体开关(14)和第二可控双向功率半导体开关(15)间的连接点与第ρ个第五接线组OO. ρ)的第一可控双向功率半导体开关连接，第四接线组(13)的第一可控双向功率半导体开关(16)和第二可控双向功率半导体开关(17)间的连接点与第ρ个第五接线组OO. ρ)的第二可控双向功率半导体开关02)连接，并且第三接线组(12)的电容器(18)与第四接线组(13)的电容器(19)连接。
3.根据权利要求
1所述的变流器电路，其特征在于，第一接线组(1)的第一可控双向功率半导体开关(2)与第一个第二接线组(4. 1)的第一可控双向功率半导体开关(5)和电容器(11)间的连接点连接，第一接线组(1)的第二可控双向功率半导体开关(3)与第一个第二接线组(4. 1)的第三可控双向功率半导体开关(7)和电容器(11)间的连接点连接，第三接线组(12)的第一可控双向功率半导体开关(14)和第二可控双向功率半导体开关(15)间的连接点与第η个第二接线组(4. η)的第二可控双向功率半导体开关(6)和第六可控双向功率半导体开关(10)间的连接点连接，第四接线组(13)的第一可控双向功率半导体开关(16)和第二可控双向功率半导体开关(17)间的连接点与第η个第二接线组(4. η)的第四可控双向功率半导体开关⑶和第五可控双向功率半导体开关(9)间的连接点连接，以及第三接线组(12)的电容器(18)与第四接线组(13)的电容器(19)连接。
4.根据权利要求
1所述的变流器电路，其特征在于，在每个第二接线组(4. 1,...4. η)的情况下，第五可控双向功率半导体开关(9)与第四可控双向功率半导体开关(8)的连接都在第四可控双向功率半导体开关(8)和第三可控双向功率半导体开关(7)间的连接点处，并且在每个第二接线组(4. 1，. . . 4. η)的情况下，第六可控双向功率半导体开关(10)与第二可控双向功率半导体开关(6)的连接都在第二可控双向功率半导体开关(6)和第一可控双向功率半导体开关(5)间的连接点处。
5.根据权利要求
2所述的变流器电路，其特征在于，第一接线组(1)的第一可控双向功率半导体开关(2)与第一个第二接线组(4. 1)的第一可控双向功率半导体开关(5)和电容器(11)间的连接点连接，并且第一接线组(1)的第二可控双向功率半导体开关(3)与第一个第二接线组(4. 1)的第三可控双向功率半导体开关(7)和电容器(11)间的连接点连接，第一个第五接线组1)的第一可控双向功率半导体开关与第η个第二接线组 (4. η)的第二可控双向功率半导体开关(6)和第六可控双向功率半导体开关(10)间的连接点连接，第一个第五接线组OO. 1)的第二可控双向功率半导体开关02)与第η个第二接线组 (4. η)的第四可控双向功率半导体开关(8)和第五可控双向功率半导体开关(9)间的连接点连接，第三接线组(12)的第一可控双向功率半导体开关(14)和第二可控双向功率半导体开关(15)间的连接点与第ρ个第五接线组OO. ρ)的第一可控双向功率半导体开关连接，第四接线组(13)的第一可控双向功率半导体开关(16)和第二可控双向功率半导体开关(17)间的连接点与第ρ个第五接线组(20. ρ)的第二可控双向功率半导体开关02)连接，以及第三接线组(12)的电容器(18)与第四接线组(13)的电容器(19)连接。
6.根据权利要求
2所述的变流器电路，其特征在于，在每个第二接线组(4. 1,...4. η)的情况下，第五可控双向功率半导体开关(9)与第四可控双向功率半导体开关(8)的连接都在第四可控双向功率半导体开关(8)和第三可控双向功率半导体开关⑵间的连接点处，在每个第二接线组(4. 1，...4. η)的情况下，第六可控双向功率半导体开关(10)与第二可控双向功率半导体开关(6)的连接都在第二可控双向功率半导体开关(6)和第一可控双向功率半导体开关(5)间的连接点处。
7.根据权利要求
5所述的变流器电路，其特征在于，每个第五接线组OO.1, ... 20. ρ) 都具有与所属第五接线组OO. 1, ... 20. P)的第一和第二可控双向功率半导体开关01、 22)连接的电容器03)，第一个第五接线组OO. 1)的电容器与第一个第五接线组OO. 1)的第一可控双向功率半导体开关和另一个连接点间的连接点连接，该另一个连接点是第η个第二接线组(4. η)的第二可控双向功率半导体开关(6)和第六可控双向功率半导体开关(10)间的连接点，并且第一个第五接线组OO. 1)的电容器与第一个第五接线组OO. 1)的第二可控双向功率半导体开关0 和另一个连接点间的连接点连接，该另一个连接点是第η个第二接线组(4. η)的第四可控双向功率半导体开关(8)和第五可控双向功率半导体开关(9)间的连接点。
8.根据权利要求
6所述的变流器电路，其特征在于，每个第五接线组OO.1，...20.ρ) 都具有与所属第五接线组00.1，...20. ρ)的第一和第二可控双向功率半导体开关01、 22)连接的电容器03)，第一个第五接线组OO. 1)的电容器与第一个第五接线组OO. 1)的第一可控双向功率半导体开关和第η个第二接线组(4. η)的第二可控双向功率半导体开关(6) 间的连接点连接，并且第一个第五接线组OO. 1)的电容器与第一个第五接线组OO. 1)的第二可控双向功率半导体开关02)和第η个第二接线组(4. η)的第四可控双向功率半导体开关(8) 间的连接点连接。
9.根据权利要求
6所述的变流器电路，其特征在于，第一个第五接线组OO.1)具有与第一个第五接线组OO. 1)的第一和第二可控双向功率半导体开关(21、22)连接的电容器 (23),第一个第五接线组OO. 1)的电容器与第一个第五接线组OO. 1)的第一可控双向功率半导体开关和第η个第二接线组(4. η)的第二可控双向功率半导体开关(6) 间的连接点连接，并且第一个第五接线组OO. 1)的电容器与第一个第五接线组OO. 1)的第二可控双向功率半导体开关02)和第η个第二接线组(4. η)的第四可控双向功率半导体开关(8) 间的连接点连接。
10.根据权利要求
6所述的变流器电路，其特征在于，第一个第五接线组OO.1)以及至少一个其它的第五接线组00.2，. . . 20. ρ)分别具有与所属第五接线组00.1， 20. 2，. . . 20. ρ)的第一和第二可控双向功率半导体开关(21、22)连接的电容器03)，第一个第五接线组OO. 1)的电容器与第一个第五接线组OO. 1)的第一可控双向功率半导体开关和第η个第二接线组(4. η)的第二可控双向功率半导体开关(6) 间的连接点连接，并且第一个第五接线组OO. 1)的电容器与第一个第五接线组OO. 1)的第二可控双向功率半导体开关02)和第η个第二接线组(4. η)的第四可控双向功率半导体开关(8) 间的连接点连接。
11.根据权利要求
1至10任一项所述的变流器电路，其特征在于，每个第二接线组 (4.1，...4. η)的第一、第二、第三、第四、第五和第六可控双向功率半导体开关(5、6、7、8、 9、10)分别具有至少两个可控双向开关元件，其中这些可控双向开关元件串联连接。
12.根据权利要求
2和5-10中任一项所述的变流器电路，其特征在于，每个第五接线组 (20. 1,20. 2,... 20. ρ)的第一和第二可控双向功率半导体开关(21、22)分别具有至少两个可控双向开关元件，其中这些可控双向开关元件串联连接。
13.根据权利要求
1至10任一项所述的变流器电路，其特征在于，第三接线组(12)的第一和第二可控双向功率半导体开关(讨、1 以及第四接线组(13)的第一和第二可控双向功率半导体开关ae、i7)分别具有至少两个可控双向开关元件，其中这些可控双向开关元件串联连接。
专利摘要
一种用于接通多个换向电压电平的变流器电路，包括为每一相(R，S，T)设置的第一接线组(1)。为了减小该变流器电路中存储的能量以及节省空间，设置n个第二接线组(4.1，…4.n)，每个第二接线组分别具有第一、第二、第三、第四、第五和第六可控双向功率开关半导体(5，6，7，8，9，10)和电容器(11)。对于n＞1来说n个第二接线组(4.1，…4.n)中的每个第二接线组(4.1，…4.n)都分别与相邻的第二接线组链接，第一接线组(1)与第一个第二接线组(4.1)连接。此外，设置第三接线组(12)和第四接线组(13)，其中第三接线组(12)与第n个第二接线组(4.n)连接，第四接线组(13)与第n个第二接线组(4.n)连接，第三接线组(12)与第四接线组(13)连接。
文档编号H02M7/49GKCN101529711 B发布类型授权 专利申请号CN 200780038905
公开日2012年7月11日 申请日期2007年10月10日
发明者P·巴博萨, P·斯泰默, T·乔德休里 申请人:Abb研究有限公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan专利引用 (4),