專利名稱：Arcp三點或多點變流器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種ARCP三點或多點變流器，尤其涉及到用于大功率變流器的軟切換多點變流器結(jié)構(gòu)。
硬切換多點變流器在大功率領(lǐng)域中用于三相傳動控制，或在能量傳輸設(shè)備中用于網(wǎng)絡(luò)耦合和補償，這在諸如“IEEE工業(yè)應(yīng)用社會學(xué)報(Transactions of the IEEE Industrial Applications Society)”，第IA-17卷，第5號，1981年，由A.Nabae等人發(fā)表的“一種新型的中性點箝位PWM變流器(A New Neutral Point Clamped PWM Inverter)”中曾典型地提出過。已經(jīng)證明，多點變流器理論尤其適用于高電壓情形，而在這種情況下，目前可供使用的單個半導(dǎo)體器件其最大反向電壓還達不到要求。
目前，在大功率場合下，帶有電壓級間耦合的多點變流器采用的是帶反向二板管的GTO開關(guān)。在這種配置情況下，所產(chǎn)生的最大電流變化率di/dt和電壓變化率du/dt必須通過無源限幅網(wǎng)絡(luò)來進行限制，以避免半導(dǎo)體器件被毀壞。這些網(wǎng)絡(luò)通常有較大的損耗，而且大大增加了變流器的復(fù)雜性和造價。
在大功率變流器中，所能達到的最大開關(guān)頻率受限于半導(dǎo)體所產(chǎn)生的開關(guān)損耗以及半導(dǎo)體元件的最小開關(guān)時間和恢復(fù)時間。由于開關(guān)頻率對電氣輸入輸出參數(shù)的質(zhì)量以及由此帶來的整體系統(tǒng)設(shè)計有直接的影響，所以對變流器來說，可實現(xiàn)的開關(guān)頻率是一個重要的性能參數(shù)。
功率半導(dǎo)體發(fā)展中的進步使現(xiàn)在的變流器可具有更高的di/dt和du/dt，這使得限幅網(wǎng)絡(luò)可以相當?shù)匦?，甚至還可以省略。為此，當前可達到的開關(guān)頻率界限基本上僅受限于最大允許的半導(dǎo)體損耗。
為了在小型和中型功率范圍內(nèi)提高變流器的最大開關(guān)頻率，可采用很多種軟切換變流器結(jié)構(gòu)來減少開關(guān)損耗。尤其是在美國專利5047913中由R.De Doncker等人提出的“輔助諧振換向極(AuxiliaryResonant Commutated Pole)”(ARCP)理論，它能夠很好地減少兩點變流器的開關(guān)損耗。在這種ARCP變流器中，每個主開關(guān)都并聯(lián)有一個卸載電容。另外，它還提供了一個由諧振電感與輔助開關(guān)串聯(lián)而成的輔助電路，該輔助電路把直流中間電路的電容器中性點同變流器的相輸出端聯(lián)接在一起。
除了能大幅度減少開關(guān)損耗外，ARCP理論還可以控制最大的du/dt和di/dt，這樣，不但能夠使用臨界狀態(tài)的半導(dǎo)體開關(guān)，還可以減少三相電機末端線圈的負荷。
該ARCP理論可被擴展應(yīng)用到帶去耦二極管的三點變流器上，提出這種可能性的人有Cho等人在IEEE協(xié)會PESC 1996中提出過，Dr.A.Mertens和M.Bruckmann在德國專利19536470中提出過，以及D.G.Rouaud等人在美國專利5684688中提出過。在這些解決方案中，變流器的輸出再次聯(lián)上了至少一個諧振電感，該電感通過至少兩個雙向開關(guān)各自聯(lián)接到三點變流器中兩個變流級的電壓中性點上。這些結(jié)構(gòu)形式的區(qū)別在于，四個主開關(guān)的卸載電容分布不同。在換相過程中，變流器上級和下級之間的電荷位移不對稱，利用多種辦法，該問題可以嘗試通過調(diào)整卸載電容的數(shù)量和分布來解決。但目前還沒有找到一個理想的辦法，以確保最大的主開關(guān)卸載和均勻的電容器負荷，也就是說，由幾乎相同的卸載電容所組成的并聯(lián)電路能夠盡可能地靠近各自的主開關(guān)。
本發(fā)明的任務(wù)在于，提供一種帶ARCP變流器結(jié)構(gòu)的三點或多點變流器，其每個主開關(guān)的卸載網(wǎng)絡(luò)都是相同的，而且能夠直接并聯(lián)到每個主開關(guān)上。
本發(fā)明的結(jié)構(gòu)形式可以選擇性地由如下兩種三點或多點變流器來實現(xiàn)，即1.一種三點或多點變流器，—其每個變流器相都有一個由至少四個主開關(guān)組成的串聯(lián)電路，并且，這些變流器相的串聯(lián)電路聯(lián)接在正的和負的直流電壓母線上，—其中，每個單獨的主開關(guān)上并聯(lián)有一個單獨的卸載電容，—其中，在直流電壓母線之間至少構(gòu)造了兩個變流級，且變流器的中性點或變流器上下半部的電壓中性點、以及上下變流級的電壓中性點可供使用，—其中，變流器相的輸出點通過一個由至少一個諧振電感和獨立控制的雙向輔助開關(guān)組成的串聯(lián)電路而聯(lián)接在變流級的電壓中性點上，—其中，那些并不同時構(gòu)成變流器相輸出的卸載電容聯(lián)接點通過充電控制開關(guān)與變流器的中性點或變流器上下半部的電壓中性點相聯(lián)接。
2.一種三點或多點變流器，—其每個變流器相都帶有一個由至少四個主開關(guān)組成的串聯(lián)電路，并且，這些變流器相的串聯(lián)電路聯(lián)接在正的和負的直流電壓母線上，—其中，每個單獨的主開關(guān)上并聯(lián)有一個單獨的卸載電容，—其中，在直流電壓母線之間至少構(gòu)造了兩個變流級，且變流器的中性點、變流器上下半部的電壓中性點、以及上下變流級的電壓中性點可供使用，—其中，那些并不同時構(gòu)成變流器相的輸出的卸載電容聯(lián)接點通過一個由一諧振電感和獨立控制雙向輔助開關(guān)組成的串聯(lián)電路而聯(lián)接在變流級的電壓中性點上，—其中，那些并不同時構(gòu)成變流器相輸出的卸載電容聯(lián)接點通過充電控制開關(guān)與聯(lián)接點或變流級的聯(lián)接點相接。
三點變流器的構(gòu)造由下述的多個變流器相裝置來實現(xiàn)，即，由兩個電容串聯(lián)組成一種直流中間電路，各變流器相均被并聯(lián)在該直流中間電路上，而且，變流器相還帶有一種上變流級和下變流級，上下變流級又各帶有兩個主開關(guān)，此外，變流器相的聯(lián)接點分別通過一個去耦二極管被聯(lián)接到直流中間電路的兩個電容聯(lián)接點上。
帶充電控制的軟切換ARCP三點變流器結(jié)構(gòu)形式，是由帶去耦二極管的硬切換三點變流器結(jié)構(gòu)發(fā)展而來的，它具有下列的變化和發(fā)展1.在每個變流級中，必須由兩個電容器或再加上一些輔助電壓源來組成一個串聯(lián)電路，以確保在變流級中得到一個電壓中性點。
2.對于變流器相的輸出，它必須通過一個由諧振電感和獨立控制雙向輔助開關(guān)所組成的串聯(lián)電路而被聯(lián)接到變流級的電壓中性點上。這樣，每個輔助開關(guān)都有一個端子與變流級中的電壓中性點相聯(lián)接，而且每個諧振電感也都有一個端子與變流器相的輸出相聯(lián)接。
3.必須有卸載電容器與每個主開關(guān)相并聯(lián)。
4.可控輔助開關(guān)必須與每個去耦二極管反并聯(lián)。
由此，根據(jù)上文所講述的兩種三點或多點變流器的特征，可以實現(xiàn)一種帶充電控制的低損耗ARCP變流器，它將三點變流器及多點變流器的優(yōu)點同ARCP變流器的優(yōu)點結(jié)合了起來，從而能夠?qū)崿F(xiàn)最大限度的開關(guān)卸載。主開關(guān)對卸載電容的充電控制是通過輔助充電控制開關(guān)來實現(xiàn)的，該輔助控制開關(guān)與三點變流器的去耦二極管是呈反并聯(lián)聯(lián)接的。
在這種結(jié)構(gòu)形式中，變流器相的主開關(guān)其換流瞬間可以自由選取，因此，可以采用常規(guī)的脈寬調(diào)制方式。在這種ARCP變流器相中，主開關(guān)、以及同去耦二極管反并聯(lián)的輔助開關(guān)-充電控制開關(guān)-在電壓很小的情況下通過這些器件進行導(dǎo)通或關(guān)斷(零電壓切換(ZVS)原則)。與諧振電感串聯(lián)的輔助開關(guān)也同樣按照零電流切換(ZCS)原則運行。根據(jù)ZCS原則，輔助開關(guān)在電流很小的情況下導(dǎo)通或關(guān)斷。這就意味著，變流器相中所采用的所有半導(dǎo)體開關(guān)都具有很小的開關(guān)損耗。主開關(guān)、輔助開關(guān)、充電控制開關(guān)的電壓設(shè)計，以及這些開關(guān)的控制方法，可從下文表格1中查取，其標識符號的說明參見附圖。開關(guān)的額定電流設(shè)計依賴于決定開關(guān)有效電流的電路參數(shù)，以及開關(guān)的發(fā)熱和電氣特性等。帶充電控制開關(guān)的ARCP三點變流器與現(xiàn)有的ARCP三點變流器相比，具有以下優(yōu)點a)卸載電容上具有幾乎相等的電流負荷，b)減少了漏感，從而，與之相連的主開關(guān)可實現(xiàn)最佳卸載作用，c)減少了換流后的寄生振蕩，d)在小輸出電壓，大輸出電流時，可將半導(dǎo)體的高損耗分配到中性回路中去，其方法為，使通過并聯(lián)中性回路實現(xiàn)的半導(dǎo)體器件數(shù)目加倍，e)在一個標準模塊中實現(xiàn)去耦二極管與反并聯(lián)開關(guān)，f)所有帶卸載的主開關(guān)模塊都是相同的，由此具有制造費用方面的優(yōu)點。
表格1開關(guān)的設(shè)計
為了更好地闡述本發(fā)明，可參考附圖，圖中簡略地示出了一種帶充電控制開關(guān)的低損耗ARCP變流器其一個變流器相的不同實施范例。具體如下附

圖1示出了本發(fā)明帶充電控制開關(guān)的ARCP三點變流器的一個輸出相，附圖2、3示出了在帶充電控制開關(guān)的ARCP三點變流器中，電感分布的可能性選擇，附圖4示出了ARCP三點變流器的一個相，它可直接將最大正電壓變換為最大負電壓，附圖5示出了附圖4變流器相的另一種選擇實現(xiàn)方式，附圖6示出了一種帶充電控制開關(guān)的ARCP五點變流器的一個相，它是根據(jù)前述設(shè)計指導(dǎo)原則來實現(xiàn)的，附圖7定性地示出了如下一些波形圖，即卸載電容器C1至C4上的電壓，充電控制開關(guān)上的電壓vSpNPC和vSnNPC，以及帶充電控制開關(guān)的ARCP三點變流器在正輸出電流io時的輸出電壓vo，附圖8示出了一種帶充電控制開關(guān)的ARCP三點變流器在正輸出電流為io時，其開關(guān)序列中所有可控開關(guān)的開關(guān)狀態(tài)，附圖9定性地示出了在ARCP三點變流器中流過充電控制開關(guān)和諧振電感Laux的電流波形，此處的充電控制開關(guān)由有源開關(guān)Tp-NPC、Tn-NPC和去耦二極管Dp-NPC、Dn-NPC組成，附圖10、11、12示出了帶充電控制開關(guān)的ARCP三點變流器其ARCP輔助容性換流過程(對應(yīng)于附圖7至附圖9)。
附圖1示出了三點變流器的一個輸出相結(jié)構(gòu)，它由主開關(guān)S1、S2、S3、S4串聯(lián)而成，這些主開關(guān)并聯(lián)在一種直流中間電路上，而該中間電路則由大小相等的電容Cdc1、Cdc2、Cdc3、Cdc4串聯(lián)而成，由此以將正的直流電壓母線2和負的直流電壓母線4聯(lián)接起來。當電容Cdc2和Cdc3的聯(lián)接點0被標為變流器的中性點時，聯(lián)接點1和3便分別代表上變流級和下變流級的電壓中性點。
卸載電容C1、C2、C3、C4分別與主開關(guān)S1至S4直接并聯(lián)。開關(guān)S1至S4分別由一個有源關(guān)斷的功率半導(dǎo)體T1、T2、T3、T4和一個反并聯(lián)的二極管D1、D2、D3、D4組成。變流器中性點0通過一個充電控制開關(guān)Sp-NPC與主開關(guān)S1、S2的聯(lián)接點7相接，而且還通過一個充電控制開關(guān)Sn-NPC與主開關(guān)S3、S4的聯(lián)接點9相接。這些充電控制開關(guān)均由一個有源關(guān)斷的功率半導(dǎo)體Tp-NPC、Tn-NPC和一個反并聯(lián)的去耦二極管Dp-NPC、Dn-NPC組成(n＝負，p＝正)。
另外，變流級的電壓中性點1和3分別通過輔助開關(guān)Saux1和Saux2與一個諧振電感Laux(一般電感)相接-見聯(lián)接點8。諧振電感Laux的另一邊與變流器相輸出點10聯(lián)接在一起。構(gòu)成輔助開關(guān)的串聯(lián)電路是由兩個有源關(guān)斷的功率半導(dǎo)體和與之反并聯(lián)的二極管聯(lián)接而成，從而形成一種雙向開關(guān)。
附圖2示出了一種變流器相的優(yōu)選實施方案，其中，與附圖1中相同的符號表示相同的元器件。與附圖1實施方案不同的是，它用兩個諧振電感Laux1和Laux2替代了諧振電感Laux。這兩個諧振電感Laux1和Laux2分別與輔助開關(guān)Saux1和Saux2串聯(lián)在一起。
附圖3所示的實施方案與附圖2實施方案相比，其區(qū)別在于變流器相的諧振電感耦合方式不同。這兩個諧振電感Laux1和Laux2分別與輔助開關(guān)Saux1和Saux2串聯(lián)在一起，并直接接到聯(lián)接點7和9上。該布局的主要優(yōu)點在于，輔助開關(guān)Saux1和Saux2所承受的最大反向電壓只有Vdc/4。
附圖4所示的實施方案與附圖1實施方案相比，其區(qū)別在于，在變流器中性點0和諧振電感的聯(lián)接點8之間另外還接入了一個輔助開關(guān)Saux3。這樣，可改進變流器的工作可能性，亦即實現(xiàn)一種卸載開關(guān)變換，以從直流電壓母線4的最大負直流電壓級轉(zhuǎn)換到直流電壓母線2的最大正直流電壓級。
附圖5所示的實施方案與附圖4實施方案相比，其區(qū)別在于，輔助開關(guān)Saux1至Saux3和相應(yīng)的諧振電感Laux1至Laux3組成一種串聯(lián)電路，并分別聯(lián)接到變流器相的聯(lián)接點7、10和9上。這種布局的優(yōu)點在于，輔助開關(guān)Saux1與Saux2所承受的最大反向電壓為Vdc/4。
附圖6為附圖1的一種擴展實施方案，它示出了一種低損耗切換ARCP多點變流器，它具有超過三點的多個點，在此，在每個變流級中，都有一種由兩個電容Cdc1...Cdc8組成的串聯(lián)電路，由此得出每個變流級的電壓中性點，變流器相輸出點10首先與一個至少包含有一個諧振電感Laux串聯(lián)電路相接，然后通過獨立控制的雙向輔助開關(guān)Saux1...Saux4聯(lián)接到各個變流級的電壓中性點上，在每個單獨的主開關(guān)S1...S8上都并聯(lián)了一個單獨的卸載電容C1...C8，主開關(guān)對卸載電容的充電控制通過附加的充電控制開關(guān)Sp-NPC1、Sp-NPC2、Sp-NPC3、Sn-NPC1、Sn-NPC2、Sn-NPC3來實現(xiàn)，而且，這些充電控制開關(guān)都反并聯(lián)在多點變流器的去耦二極管上。在此，具體講述一種ARCP五點變流器。
詳細地講，五點變流器的輸出相由主開關(guān)S1至S8串聯(lián)而成，這些主開關(guān)并聯(lián)在一種直流中間電路上，而該中間電路由大小相等的電容Cdc1至Cdc8串聯(lián)而成，并由此將正的直流電壓母線2和負的直流電壓母線4聯(lián)接起來。當電容Cdc4和Cdc5的聯(lián)接點0被標為變流器的中性點時，聯(lián)接點1′和3′便相應(yīng)地代表了變流器上半部和下半部的電壓中性點，也由此代表了變流器級之間的聯(lián)接點。五點變流器的上半部和下半部分別劃分為兩個變流級，因此，一共存在4個變流級。
開關(guān)S1至S8均由一個有源關(guān)斷的功率半導(dǎo)體T1、T2...與一個二極管D1、D2...反并聯(lián)而成。變流器電壓中性點通過一個去耦二極管Dp- NPC2與主開關(guān)S2和S3的聯(lián)接點7相聯(lián)接，同樣，也通過去耦二極管Dn-NPC2與主開關(guān)S6和S7的聯(lián)接點9相聯(lián)接。變流器上半部的電壓中性點1′通過去耦二極管Dp-NPC1與主開關(guān)S1和S2的聯(lián)接點27相聯(lián)接，同樣，也通過去耦二極管Dn-NPC1與主開關(guān)S5和S6的聯(lián)接點19相聯(lián)接。變流器下半部的電壓中性點3′通過去耦二極管Dp-NPC3與主開關(guān)S3和S4的聯(lián)接點17相聯(lián)接，同樣，也通過去耦二極管Dn-NPC3與主開關(guān)S7和S8的聯(lián)接點49相聯(lián)接。
卸載電容C1至C8直接與主開關(guān)S1至S8作并聯(lián)聯(lián)接。每個充電控制開關(guān)都由一個有源關(guān)斷的功率半導(dǎo)體Tp-NPC1...，Tn-NPC1...，和一個與之反并聯(lián)的去耦二極管組成。
另外，變流級的所有電壓中性點11、12、13、14分別通過Saux1至Saux4與一個諧振電感Laux聯(lián)接-見聯(lián)接點8。諧振電感Laux的另一邊與變流器相輸出點10相接。兩個有源關(guān)斷的功率半導(dǎo)體在分別與一個二極管反并聯(lián)后再串接起來，形成一個雙向輔助開關(guān)。
類似于附圖3所示的實施方案，在五點變流器中，每個雙向輔助開關(guān)也可以與一個單獨的諧振電感相聯(lián)接。如果輔助開關(guān)不是在點8處與一個諧振電感相接，而是先由一個諧振電感和一種雙向輔助開關(guān)形成的串聯(lián)電路，然后通過此種電路分別去連接點12和27，11和17，13和19，以及14和49，那么，輔助開關(guān)由此所承受的最大反向電壓就會被限定在3Vdc/8。
附圖7在標線A左側(cè)示出了附圖1至附圖3的變流器結(jié)構(gòu)在所有換流情況下的電壓波形卸載電容上的電壓vC1至vC4，亦即主開關(guān)S1至S4上的電壓，變流器輸出電壓vo以及充電控制開關(guān)上的電壓vSpNPC和vSnNPC。圖中描繪了在正負載電流io情況下，從最大正輸出電壓vo變到最大負輸出電壓vo，然后再返回最大正輸出電壓vo的整個開關(guān)序列。最先的兩個換流①②為容性換流。輸出電壓vo通過兩個ARCP換流③④后，又重新回到最大正輸出電壓。對于附圖4與附圖5所示的變流器，附圖7中所有的換流過程都是可能的。最后兩個換流⑤⑥為最大正輸出電壓到最大負輸出電壓之間的直接換流，其中，前一個換流⑤是容性換流，后一個換流⑥則是ARCP換流?？v坐標的劃分刻度對應(yīng)于直流中間電路直流電壓Vdc的大小。由于卸載電容上的電壓代表了主開關(guān)的電壓，因而所有主開關(guān)承受的反向電壓都可確定為Vdc/2。換流時間與所選擇的電路參數(shù)有密切關(guān)系。所有過程將在后文詳細闡述。
附圖8示出了帶充電控制開關(guān)的ARCP三點變流器其一個變流器相的所有開關(guān)邏輯狀態(tài)，它們對應(yīng)于附圖7所描繪的各個換流過程。在此，標線A右側(cè)所示的換流只能在附圖4或附圖5的擴展結(jié)構(gòu)中實現(xiàn)。所有輔助開關(guān)只在換流時導(dǎo)通，而在變流器穩(wěn)定運行時不起作用。
附圖9定性地示出了通過充電控制開關(guān)及諧振電感Laux的電流波形，其中，每個這種充電控制開關(guān)都是由有源開關(guān)Tx-NPC(x＝p或n)和去耦二極管Dx-NPC組成?？v坐標的刻度對應(yīng)于輸出電流io的大小。與在硬切換變流器中一樣，去耦二極管Dp-NPC和Dn-NPC在穩(wěn)定狀態(tài)“0”時所承載的電流也為輸出電流io，在此，變流器輸出電流的方向決定了正負去耦二極管的導(dǎo)通。另外，去耦二極管或充電控制開關(guān)在ARCP換流過程中承載有諧振電流，或在容性換流時承載一部分再充電電流。該換流過程對應(yīng)于附圖7和附圖8的敘述部分。
附圖10與附圖7相對應(yīng)，但它定性地示出了帶充電控制開關(guān)的ARCP三點變流器在ARCP輔助容性換流的情況下，在一個開關(guān)序列時的卸載電容及充電控制開關(guān)的電壓波形。對于附圖1和附圖3所示的變流器，標線A左側(cè)所示的換流過程都是可能的?？v坐標的刻度與附圖7相同。在此，所有開關(guān)都必須達到Vdc/2的反向額定電壓值。其中，前兩個換流⑦⑧是ARCP輔助容性換流。電容的再充電不象附圖7所示的一樣呈線性變化，而是一種帶諧振的再充電。接著的兩個換流定性地對應(yīng)于附圖7所示的ARCP換流過程③④。對于附圖4和附圖5所示的變流器，附圖10中的所有換流都是可能的。最后兩個換流⑨⑥直接從最大正電壓換流到最大負電壓，其中，前一個換流為容性換流⑨，后一個換流則是ARCP換流⑥。ARCP輔助容性換流的換流時間與所選擇的電路參數(shù)有密切關(guān)系。
附圖11對應(yīng)于附圖8，它示出了在附圖10中所討論的換流情況下，所有開關(guān)的操作邏輯。同樣，輔助開關(guān)Saux和充電控制開關(guān)只在換流過程中導(dǎo)通。
附圖12定性地示出了充電控制開關(guān)、去耦二極管、以及諧振電感Laux中的電流波形，它對應(yīng)于附圖10所討論的換流過程。盡管此時的負載電流io只有附圖9負載電流的10％左右，但圖中縱坐標的刻度仍與附圖9相同。圖中所有的電流波形將在下文繼續(xù)講述。而去耦二極管的電流負載與對附圖9所作出的闡述相符。
根據(jù)附圖1，下面來講述本發(fā)明帶充電控制開關(guān)的無損耗ARCP三點變流器其變流器相的工作方法，其換流過程是從上部主開關(guān)S1和S2到下部主開關(guān)S3和S4，然后再返回。下面的表格2給出了任意一種三點變流器在運行時的標準開關(guān)狀態(tài)，以獲得相對于變流器中性點0為vo的理想輸出電壓。
表格2三點變流器的開關(guān)狀態(tài)
下文敘述了在正輸出電流io情況下的單個開關(guān)換流的詳細過程。在這種情況下，p→0和0→n換流為容性換流或ARCP輔助容性換流，而n→0和0→p換流則為ARCP換流。
在輸出電流相對小，去耦電容相對大，以及直流電壓相對較大的情況下，容性換流的時間會較長，這是不夠理想的。為了縮短容性換流的換流時間，可利用ARCP輔助支路來加速換流過程，于是在此引入一種ARCP輔助容性換流。
下面講述io＞0時，p→0的換流過程
a)容性換流(見圖標①)在換流開始前，主開關(guān)S1、S2處于接通狀態(tài)。輸出電流io流過功率半導(dǎo)體(開關(guān))T1和T2。開關(guān)S3和S4上的電壓均為vC3＝vC4＝Vdc/2。從而，反向二極管D3和D4處于反向關(guān)斷狀態(tài)。
功率半導(dǎo)體(開關(guān))Tn-NPC必須在容性換流開始前就有效導(dǎo)通，以保證在換流過程中，讓主開關(guān)S1和S3并聯(lián)到參與換流的卸載電容C1和C3上，以進行正確地再充電。因為電容C4上的電壓為vC4＝Vdc/2，所以功率半導(dǎo)體(開關(guān))Tn-NPC在vSnNPC＝0時，也即ZVS條件下導(dǎo)通。由于開關(guān)T3還處于關(guān)斷狀態(tài)，且反向二極管D3處于反向阻斷狀態(tài)，所以開關(guān)Sn-NPC中沒有電流流過。
若開關(guān)T1被有效關(guān)斷，換流開始。負載電流io分成兩半分別流向進行再充電的卸載電容C1和C3。由此，電容C3上的電壓線性下降，而電容C1上的電壓線性上升。從附圖9中可以看出，開關(guān)Tn-NPC承載負載電流的一半，即isnNPC＝io/2。另一半電流則流經(jīng)正的直流電壓母線2。電容C4上的電壓由于開關(guān)Tn-NPC導(dǎo)通而保持在恒值vC4＝Vdc/2。
當電容C3上的電壓達到vC3＝0，且開關(guān)S3與二極管D3在ZVS條件下接通，則主開關(guān)換流結(jié)束。負載電流io各有一半流過串聯(lián)電路Tn-NPC/D3和T2/Tp-NPC。這樣，兩個并聯(lián)支路中的一個-帶開關(guān)Su-NPC的-在vSnNPC＝0情況下被無損耗地關(guān)斷，從而負載電流io全部流到正的去耦二極管Dp-NPC上(見附圖9)。至此，換流結(jié)束，達到“0”狀態(tài)。開關(guān)S2和S3導(dǎo)通，電壓vC1和vC4均為Vdc/2。輔助開關(guān)Saux1和Saux2在該換流過程中不起作用。
b)ARCP輔助容性換流(見圖標⑦)在換流開始前，主開關(guān)S1和S2處于接通狀態(tài)。負載電流流過開關(guān)T1和T2。開關(guān)S3和S4上的電壓均為vC3＝vC4＝Vdc/2。反向二極管D3和D4處于反向關(guān)斷狀態(tài)。
在換流開始之前，Tn-NPC必須導(dǎo)通，以保證在換流過程中，讓與主開關(guān)S1和S3相并聯(lián)的卸載電容C1和C3進行正確地再充電。因為電容C4上的電壓為vC4＝Vdc/2，所以開關(guān)Tn-NPC在vSnNPC＝0時，也即ZVS條件下導(dǎo)通。因為開關(guān)T3被關(guān)斷，且反向二極管D3由于其反向電壓為Vdc/2而處于反向關(guān)斷狀態(tài)，所以開關(guān)Sn-NPC仍舊沒有電流流過。當Saux1在iaux＝0時(ZCS)導(dǎo)通，換流過程開始。由于當前電感Laux上的負電壓vLaux＝-Vdc/4，因而在輔助支路中將產(chǎn)生一個負的電流上升iaux。負載電流io和電流iaux疊加后，形成一個通過T1和T2的電流，當此電流達到一個自由選擇的確定值時，主開關(guān)的換流便會由于T1的有效關(guān)斷而開始。選擇一個關(guān)斷電流強度，這樣，換流時間就可以小于所需的最大換流時間。
T1關(guān)斷后，由負載電流io和電流iaux疊加形成的再充電電流流入卸載電容(電容器)C1和C3，以給它們進行再充電。因而電容C1上的充電不再呈線性，電容C3上的放電也不再呈線性。開關(guān)Tn-NPC只承載再充電電流的一半(見附圖12)。另一半電流則流至正的直流電壓母線2。電容C4上的電壓由于開關(guān)Sn-NPC接通而保持常量vC4＝Vdc/2。
當電容C3上的電壓達到vC3＝0，且開關(guān)S3在ZVS條件下導(dǎo)通時，主開關(guān)的換流結(jié)束。在換流期間，疊加電流iaux被分成兩半，分別流入正的直流電壓母線2和由Tn-NPC及D3組成的串聯(lián)電路之中，而隨著S3的導(dǎo)通，負載電流io便與該疊加電流iaux一起從正的直流電壓母線2換流到由S2和Dp-NPC組成的串聯(lián)電路上。在附圖12中也可以看出，現(xiàn)在的負載電流io與疊加電流iaux一起，其一半由Tn-NPC和D3組成的串聯(lián)電路承載，另一半則由S2和正的去耦二極管Dp-NPC承載。在輔助支路中，電感Laux上的當前電壓為一個正電壓vLaux＝Vdc/4，這將在iaux中引發(fā)一個正的電流變化率。當電流iaux達到值iaux＝0時，開關(guān)Saux便可在ZCS條件下能夠關(guān)斷。因而，與負載電流io相等的電流流經(jīng)并聯(lián)支路Tn-NPC/D3和S3/Tp-NPC。最后，兩個并聯(lián)支路中的一個-帶開關(guān)Sn-NPC的-在vSuNPC＝0的情況下被無損耗地關(guān)斷，從而負載電流io全部流到正的去耦二極管Dp-NPC上(見附圖12)。至此，整個換流結(jié)束，變流器支路達到“0”狀態(tài)。
下面講述io＞0時，0→n的換流過程a)容性換流(見圖標②)在換流開始前，主開關(guān)S2和S3處于接通狀態(tài)。輸出電流io流過T2和正的去耦二極管Dp-NPC。開關(guān)S1和S4上的電壓均為vC1＝vC4＝Vdc/2。從而，反向二極管D1和D4處于反向關(guān)斷狀態(tài)。
換流從開關(guān)T2被有效關(guān)斷時開始。因為開關(guān)S3是導(dǎo)通的，所以負載電流io分成兩半分別流向電容C2和C4，以進行再充電。由此，電容C2上的電壓線性上升，而電容C4上的電壓線性下降。電容C1的再充電可按要求由去耦二極管Dp-NPC進行遏制，而該去耦二極管給電容C2提供有一個再充電電流通路。從而，C1和C3的電壓分別為vC1＝Vdc/2和vC3＝0。此時，正的去耦二極管Dp-NPC和負的直流電壓母線4分別承載了負載電流io的一半(見附圖9)。當電容C4上的電壓達到vC4＝0，且開關(guān)S4在ZVS條件下導(dǎo)通時，換流過程結(jié)束。在換流過程中，負載電流io有一半流經(jīng)由開關(guān)S2和正的去耦二極管Dp-NPC組成的串聯(lián)電路，另一半則流經(jīng)負的直流電壓母線4，現(xiàn)在，它完全被換流到反向二極管D3和D4。至此，換流結(jié)束，達到輸出電壓Vo＝-Vdc/2的“n”狀態(tài)。因為正的去耦二極管Dp-NPC有一個給電容C2作再充電的回路，所以在這種過程中，無須將開關(guān)Tp-NPC有效導(dǎo)通以進行充電控制。輔助開關(guān)Saux1和Saux2對該換流過程不起作用。
b)ARCP輔助容性換流(見圖標⑧)在換流開始前，主開關(guān)S2和S3處于接通狀態(tài)。負載電流io流過開關(guān)T2和正的去耦二極管Dp-NPC。開關(guān)S1和S4上的電壓均為vC1＝vC4＝Vdc/2。從而，反向二極管D1和D4處于反向關(guān)斷狀態(tài)。
換流從輔助開關(guān)Saux2在iaux＝0(ZCS)情況下導(dǎo)通時開始。由于與輔助開關(guān)Saux2相連的電感Laux其負電壓vLaux＝-Vdc/4，所以在輔助支路中將產(chǎn)生一個負的電流上升iaux。負載電流io和電流iaux疊加后形成一個通過T2的電流，當此電流達到一個自由選擇的確定值時，主開關(guān)的換流便由于T2的有效關(guān)斷而開始。選擇一個關(guān)斷電流強度，這樣就可以使換流時間小于所需的最大換流時間。
由于S3處于導(dǎo)通狀態(tài)，T2關(guān)斷后，負載電流io便與疊加電流iaux一起被換流到卸載電容C2和C4上，并對它們進行再充電。因而，電容C2上的電壓不再呈線性上升，電容C4上的電壓也不呈線性下降。在該換流過程中，正的去耦二極管Dp-NPC給電容C2提供了一個再充電通路(見附圖12)，因此可按要求遏制住電容C1的再充電，這樣，負載電流io和疊加電流iaux就被分成兩半，其中一半由正的去耦二極管Dp-NPC承載，另一半則由負的直流電壓母線4承載。由此，電容C1和C3上的電壓均保持恒值vC1＝Vdc/2及vC3＝0(見附圖10)。在該換流過程中，由于有正的去耦二極管Dp-NPC對卸載電容進行充電控制，所以開關(guān)Sp-NPC無須借助Tp-NPC有效導(dǎo)通。
當電容C4上的電壓達到vC4＝0，且開關(guān)S4在ZVS條件下導(dǎo)通時，主開關(guān)的換流結(jié)束。在換流過程中，正的去耦二極管Dp-NPC原來承載有一半再充電電流，而現(xiàn)在，由負載電流io與電流iaux組成的再充電電流被完全換流到開關(guān)S2和S2內(nèi)的反向二極管上。這樣，輔助支路中電感Laux上便形成一個正電壓vLuax＝Vdc/4，它將在iaux中引發(fā)一個正的電流變化率。當電流iaux達到iaux＝0值，開關(guān)Saux2便可在ZCS條件下關(guān)斷。至此，全部換流結(jié)束，變流器支路達到“n”狀態(tài)。
下面講述io＞0時，n→0的換流過程ARCP換流(見圖標③)在換流開始前，主開關(guān)S3和S4處于接通狀態(tài)。負載電流io流過反向二極管D3和D4。開關(guān)S1和S2上的電壓均為vC1＝vC2＝Vdc/2。從而，反向二極管D1和D2處于反向關(guān)斷狀態(tài)。
在換流開始之前，開關(guān)Tp-NPC必須有效導(dǎo)通，以保證參與換流的主開關(guān)S2和S4的卸載電容在換流期間進行正確地再充電。因為電容C1上的電壓vC1＝Vdc/2，所以開關(guān)Tp-NPC在vSpNPC＝0時以ZVS原則導(dǎo)通。由于開關(guān)T2仍然被關(guān)斷，且反向二極管D2因vC2＝Vdc/2而處于反向關(guān)斷狀態(tài)，所以此時開關(guān)Tp-NPC還是沒有電流流過。
隨著輔助開關(guān)Saux2在iaux＝0(ZCS)的情況下導(dǎo)通，換流開始。由于在電感Laux上存在一個正電壓vLaux＝Vdc/4，因此在輔助支路中將產(chǎn)生一個正的電流上升iaux。當該電流iaux達到一個確定值Iboost＝iaux- io，且Iboost＞0，則T4被關(guān)斷，換流開始。提升電流Iboost的值可自由選取，但必須有一個最小值，以保證在一個有損耗的非理想構(gòu)造中將電容C2上的電壓完全變換到vC2＝0。因為開關(guān)S3導(dǎo)通，負載電流io和輔助電流iaux的差值便被換流到電容C4和C2上，致使電容C2放電和電容C4充電。開關(guān)Tp-NPC現(xiàn)在只承載諧振電流的一半，另一半則由負的直流電壓母線4承載(見附圖9)。由于電容C2的再充電電流由充電控制開關(guān)Sp-NPC承載，所以C1上的電壓保持恒值vC1＝Vdc/2(見附圖6)。
當電容C2的電壓值達到vC2＝0，開關(guān)S2便在ZVS條件下導(dǎo)通。因此，電容C2和C4上的電壓保持在vC2＝0和vC4＝Vdc/2(見附圖10)，由負載電流io和電流iaux的差組成的、并由負直流電壓母線承載的再充電電流，其一半迅速被換流到負的去耦二極管Dn-NPC上，而另一半則繼續(xù)流經(jīng)開關(guān)S2和正的充電控制開關(guān)Sp-NPC(見附圖9和附圖12)?，F(xiàn)在，在輔助支路中，電感Laux上存在一個負電壓vLaux＝-Vdc/4，它將在iaux中引發(fā)一個負的電流變化率。當電流iaux達到值iaux＝0，開關(guān)Saux便可在ZVS條件下關(guān)斷。最后，由于正的去耦二極管Dp-NPC這時已從負的去耦二極管Dp-NPC和開關(guān)Tp-NPC上接管了全部負載電流io，所以開關(guān)Tp-NPC可在ZVS條件下關(guān)斷。至此，換流結(jié)束，變流器支路達到“0”狀態(tài)。
下面講述io＞0時，0→p的換流過程ARCP換流(見圖標④)換流開始之前，開關(guān)S2和S3處于接通狀態(tài)。負載電流io流經(jīng)T2和正的去耦二極管Dp-NPC。開關(guān)S1和S4上的電壓均為vC1＝vC4＝Vdc/2。從而，反向二極管D1和D4處于反向關(guān)斷狀態(tài)。
輔助開關(guān)Saux1在iaux＝0的情況下(ZCS)導(dǎo)通，換流開始。由于輔助電感Laux的電壓vLaux＝Vdc/4，電流iaux中便會產(chǎn)生一個正的電流上升。當電流iaux達到一個值Iboost＝iaux-io，且Iboost＞0，換流便隨T3的有效關(guān)斷而開始。最小的提升電流Iboost其值也由vC1≤0的換流條件來確定。因為開關(guān)S2導(dǎo)通，負載電流io和電流iaux的差值便換流到電容C1和C3上，致使電容C3充電和電容C1放電。此時，在電容C4保持常壓的情況下，負的去耦二極管Dn-NPC為電容C3的再充電提供了一個電流通路，并且承載有該再充電電流的一半，其另一半則由正的直流電壓母線2承載。電容C4上的電壓由此保持恒值vC4＝Vdc/2。
當電容C1上的電壓值達到vC1＝0，開關(guān)S1便在ZVS條件下導(dǎo)通。因而，當前電容C1和C3上的電壓保持在vC1＝0和vC3＝Vdc/2(見附圖6)，而且流經(jīng)負的去耦二極管Dn-NPC的一半再充電電流發(fā)生中斷(見附圖9)，這樣，再充電電流便被全部換流到開關(guān)S1和S2上?，F(xiàn)在，輔助支路中的負電壓vLaux＝-Vdc/4，它在iaux中引發(fā)一個負的電流變化率。當電流iaux達到值iaux＝0，開關(guān)Saux1便可在ZCS條件下關(guān)斷。至此，換流結(jié)束，變流器支路達到“p”狀態(tài)。對于該換流過程，由于去耦二極管Dn-NPC能夠自動地對卸載電容實行正確的充電控制，所以負的充電控制開關(guān)Sn-NPC無須有效導(dǎo)通。
由于結(jié)構(gòu)上的對稱，在負輸出電流io＜0時的換流過程同上文是相似的，但其p→0和0→n的變換為ARCP換流，而n→0和0→p的變換為容性換流和ARCP輔助容性換流。
對于決定哪個輔助開關(guān)Saux必須對ARCP換流或ARCP輔助容性換流起作用，輸出電流io的電流方向并不重要。在ARCP換流或ARCP輔助容性換流的0→p和p→0過程中，開關(guān)Saux1一直起作用。與其相類似，在變流器下半部中，ARCP換流以及ARCP輔助容性換流的0→n和n→0過程只通過輔助開關(guān)Saux2來完成。
但是，電流方向決定了充電控制開關(guān)中的有源開關(guān)是否必須起作用。其準則為，跨接在主開關(guān)上的卸載電容要有一個再充電電流通路，而該主開關(guān)在執(zhí)行開關(guān)變換時，其再充電電流不必通過那些并聯(lián)在不參與換流的主開關(guān)上的卸載電容。在50％的換流情況下，三點變流器中的去耦二極管Dp-NPC和Dn-NPC都會產(chǎn)生一個電流通路。雖然充電控制開關(guān)借助Tp-NPC和Tn-NPC導(dǎo)通不起作用，但也不會出錯，在忽視去耦二極管流通方向的情況下，上述作用準則可以看作帶充電控制開關(guān)的ARCP變流器參與工作的一個充分條件。
下面來講述一下變流器的擴展運行方式，根據(jù)附圖4和附圖5所示的結(jié)構(gòu)形式，該方式允許p→n和n→p的直接換流。對于正的輸出電流io＞0，p→n變換為容性換流或ARCP輔助容性換流，而n→p為ARCP換流。輔助開關(guān)Saux1和Saux2以及充電控制開關(guān)Sp-NPC和Sn-NPC在下文所述的換流過程中是不需要的。
下面講述io＞0時，p→n的換流過程a)容性換流(見圖標⑤)在換流開始前，開關(guān)S1和S2處于接通狀態(tài)。輸出電流io流經(jīng)開關(guān)T1和T2。開關(guān)S3和S4上的電壓均為vC3＝vC4＝Vdc/2。反向二極管D3和D4處于反向關(guān)斷狀態(tài)。
當開關(guān)T1和T2按照要求一起被有效關(guān)斷，換流開始。負載電流io換流到卸載電容C1、C2、C3和C4上，此時，電容C1和C2被線性充電，電容C3和C4被線性放電。從而正的直流電壓母線2和負的直流電壓母線4各承擔負載電流io的一半。
當電容C3和C4上的電壓達到值vC3＝vC4＝0時，開關(guān)D3和D4上在ZVS條件下導(dǎo)通，換流結(jié)束。因此，電壓vC1和vC2均為Vdc/2。負載電流全部換流到開關(guān)S3和S4上。從而換流結(jié)束，達到“n”狀態(tài)。輔助開關(guān)Saux3在此換流中不起作用。
b)ARCP輔助容性換流(見圖標⑦)在換流開始前，開關(guān)S1和S2處于接通狀態(tài)。負載電流io流經(jīng)開關(guān)T1和T2。開關(guān)S3和S4上的電壓均為vC3＝vC4＝Vdc/2。反向二極管D3和D4處于反向關(guān)斷狀態(tài)。
當Saux3在iaux＝0(ZCS)情況下導(dǎo)通，換流過程開始。由于電感Laux上的負電壓vLaux＝-Vdc/2，因此導(dǎo)致輔助支路中產(chǎn)生一個負的電流上升iaux。在T1和T2中，當負載電流io與疊加電流iaux組成的電流達到一個自由選擇的確定值時，主開關(guān)換流便由于T1和T2的共同關(guān)斷而開始。在選擇關(guān)斷電流強度時，應(yīng)使換流延續(xù)時間小于的最大延續(xù)時間。
兩個主開關(guān)T1和T2被關(guān)斷后，負載電流io與疊加輔助電流iaux一起被分成兩半，一半流經(jīng)卸載電容C1和C2，另一半則流經(jīng)電容C3和C4。從而電容C1和C2呈非線性充電，而電容C3和C4則相應(yīng)呈非線性放電。當電容C3和C4上的電壓達到值vC3＝vC4＝0，且開關(guān)S3和S4在ZVS條件下導(dǎo)通，主開關(guān)換流結(jié)束。負載電流現(xiàn)在被換流到開關(guān)S3和S4上。由此，輔助支路中電感Laux上的正電壓vLaux＝Vdc/2，致使在電流iaux中產(chǎn)生一個正的電流上升。當電流iaux達到值iaux＝0時，開關(guān)Saux3可以在ZCS條件下關(guān)斷。至此，全部換流結(jié)束，變流器支路達到“n”狀態(tài)。
下面講述io＞0時，n→p的換流過程容性換流(見圖標⑥)在換流開始前，開關(guān)S3和S4處于接通狀態(tài)。負載電流流經(jīng)反向二極管D3和D4。開關(guān)S1和S2上的電壓均為vC1＝vC2＝Vdc/2。從而，反向二極管D1和D2處于反向關(guān)斷狀態(tài)。
當輔助開關(guān)Saux3在iaux＝0(ZVS)下導(dǎo)通時，換流開始。由于輔助電感Laux上的正電壓vLaux＝Vdc/2，因此導(dǎo)致在電流iaux中產(chǎn)生一個正的電流上升。當電流iaux達到值Iboost＝iaux-io，且Iboost＞0，則主開關(guān)的換流隨T3和T4的同時有效關(guān)斷而開始。最小的提升電流iboost根據(jù)轉(zhuǎn)變條件vC1≈vC2≤0來選取，它必須遵守使主開關(guān)實現(xiàn)ZVS性能的原則。負載電流io和電流iaux的差值有一半被換流到卸載電容C1和C2上，另一半則被換流到C3和C4上，從而，電容C1和C2呈非線性放電，電容C3和C4則相應(yīng)地呈非線性充電。
當電容C1和C2上的電壓達到值vC1＝vC2＝0時，開關(guān)S1和S2便在ZVS條件下導(dǎo)通。因為現(xiàn)在電容C3和C4上的電壓值保持在vC3＝vC4＝Vdc/2的值，所以負載電流全部被換流到開關(guān)S1和S2上?，F(xiàn)在，輔助支路中存在一個負電壓vLaux＝-Vdc/2，這將在iaux中引發(fā)一個負的電流變化率。當此電流達到iaux＝0的值，開關(guān)Saux3便可以在ZCS條件下關(guān)斷。至此，換流結(jié)束，變流器支路達到“p”狀態(tài)。
由于結(jié)構(gòu)上的對稱，在負輸出電流io＜0時的換流過程同上文是相似的，但其p→n的變換為ARCP換流，n→p的變換為容性換流或ARCP輔助容性換流。
下面來講述由附圖1結(jié)構(gòu)形式(三點變流器)擴展而來的多點變流器。
按照上文敘述的擴展方式，帶去耦二極管的硬切換多點變流器能夠改進為帶充電控制開關(guān)的ARCP變流器。這種變流器的換流過程符合于上述三種換流方式-ARCP換流、容性換流和ARCP輔助容性換流。
現(xiàn)以附圖6中所示的五點變流器為例，來講述一下帶充電控制開關(guān)的ARCP多點變流器中的通常換流關(guān)系。在五點變流器中，盡管以四個主開關(guān)代替了三點變流器的兩個主開關(guān)在一個狀態(tài)下導(dǎo)通，但換流一直都是在兩個單獨的主開關(guān)協(xié)助下，在一個變流級和與之相鄰的上或下變流級之間發(fā)生。根據(jù)這些事實，此處可以直接使用對三點變流器所作的說明，并且，控制方面的問題縮小為只要正確選擇輔助開關(guān)Saux和充電控制開關(guān)Sn-NPC就可以了。一般說來，在ARCP換流或ARCP輔助容性換流中，必須使用輔助開關(guān)Saux，此開關(guān)與直流電容連接點處的電位恰好位于兩個電位的中間點位置，而這兩個電位就是輸出電壓vo換流的上下界限。例如，在ARCP換流過程中，輸出電壓vo相對于變流器中性點0從+Vdc/4變到+Vdc/2，而與諧振電感Laux相串聯(lián)的輔助開關(guān)Saux1其電位則相對于變流器中性點0為+3/8Vdc。
參與某一確定換流過程的充電控制開關(guān)按如下方式進行選擇，即在換流期間只有一些卸載電容進行再放電，這些卸載電容所并聯(lián)的主開關(guān)參與了帶有開關(guān)變換的換流過程。在此，換流方式對于充電控制開關(guān)的選擇無關(guān)緊要。
在上面所敘述的例子中，輸出電壓vo相對于變流器中性點0從+Vdc/4變到+Vdc/2，它所涉及的開關(guān)為S1和S5。從該換流過程起，接通的開關(guān)S2、S3和S4以及斷開的開關(guān)S6、S7和S8將不起作用。利用充電控制開關(guān)，可以給電容S1和S5的再充電提供一些電流通路，而其他的電容則由此不進行再充電。在這種情況下，它可由正的直流電壓母線2或閉合的開關(guān)Sn-NPC1通過Dn-NPC1和Tn-NPC1來實現(xiàn)。具體地說，這種換流符合三點變流器中的ARCP換流過程。根據(jù)輸出電流方向，也可以部分地放棄開關(guān)Tn-NPC以及Tp-NPC的有效導(dǎo)通作用，其原因為，去耦二極管Dn-NPC以及Dp-NPC能夠自動實現(xiàn)正確的充電控制。
由此，利用針對附圖6所作出的修改敘述，可以把帶充電控制開關(guān)的ARCP換流原理應(yīng)用到比三點更多的多點變流器中。
權(quán)利要求
1.三點或多點變流器—其每個變流器相都有一個由至少四個主開關(guān)(S1...S8)組成的串聯(lián)電路，并且，這些變流器相的串聯(lián)電路聯(lián)接在正的和負的直流電壓母線(2，4)上，—其中，每個單獨的主開關(guān)上都并聯(lián)有一個單獨的卸載電容(C1...C8)，—其中，在直流電壓母線(2，4)之間至少構(gòu)造了兩個變流級，它們的聯(lián)接點(0)或聯(lián)接點(0、1′、3′)以及電壓中性點(1，3，11，12，13，14)可供使用，—其中，變流器相的輸出點(10)通過一個由至少一個諧振電感(Laux，Laux1，Laux2)和獨立控制雙向輔助開關(guān)(Saux1...Saux4)組成的串聯(lián)電路而聯(lián)接在變流級的電壓中性點(0，1′，3′)上，—其中，那些并不同時構(gòu)成變流器相輸出(10)的卸載電容(C1...C8)聯(lián)接點(7，9，17，19，27，49)通過充電控制開關(guān)(Sn-NPC，Sp-NPC，Sn-NPC1...Sn-NPC3，Sp-NPC1...Sp-NPC3)與聯(lián)接點(0)或變流級的聯(lián)接點(0，1′，3′)相接(附圖1，2，4，6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的三點或多點變流器，其特征在于，變流器相的輸出(10)通過一個僅由一個單獨諧振電感(Laux)和多個與之相聯(lián)的獨立控制雙向輔助開關(guān)(Saux1…Saux4)所組成的串聯(lián)電路而聯(lián)接在變流級的電壓中性點(1，3，11，12，13，14)上(附圖1，6)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的三點或多點變流器，其特征在于，單個諧振電感(Laux)通過另外一個獨立控制的雙向輔助開關(guān)(Saux3)與變流器的中性點(0)相聯(lián)接(附圖4)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的三點或多點變流器，其特征在于，變流器相的輸出(10)通過分離的串聯(lián)電路與變流級的電壓中性點(1，3)相聯(lián)接，而分離的串聯(lián)電路分別由一個諧振電感(Laux1，Laux2)和一個獨立控制的雙向輔助開關(guān)(Saux1，Saux2)組成(附圖2)。
5.三點或多點變流器—其每個變流器相都帶有一個由至少四個主開關(guān)(S1...S4)組成的串聯(lián)電路，并且，這些變流器相的串聯(lián)電路聯(lián)接在正的和負的直流電壓母線(2，4)上，—其中，每個單獨的主開關(guān)上并聯(lián)有一個單獨的卸載電容(C1...C4)，—其中，在直流電壓母線(2，4)之間至少構(gòu)造了兩個變流級，它們的聯(lián)接點(0)或聯(lián)接點以及電壓中性點(1，3)可供使用，—其中，那些并不同時構(gòu)成變流器相的輸出(10)的卸載電容(C1...C4)聯(lián)接點(7，9)通過一個由一諧振電感(Laux1、Laux2)和獨立控制雙向輔助開關(guān)(Saux1、Saux2)組成的串聯(lián)電路而聯(lián)接在變流級的電壓中性點(1，3)上，—其中，那些并不同時構(gòu)成變流器相輸出(10)的卸載電容(C1...C4)聯(lián)接點(7，9)通過充電控制開關(guān)(Sn-NPC，Sp-NPC)與聯(lián)接點(0)或變流級的聯(lián)接點相接(附圖3)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的三點或多點變流器，其特征在于，變流器相輸出(10)另外還通過一個由諧振電感(Laux3)和獨立控制雙向輔助開關(guān)(Saux3)組成的串聯(lián)電路而聯(lián)接在變流器的中性點(0)上(附圖5)。
全文摘要
三點或多點變流器,其各變流器相在正負直流電壓母線(2,4)之間接有至少四個主開關(guān),(S
文檔編號G05F1/618GK1271206SQ0010685
公開日2000年10月25日 申請日期2000年4月20日 優(yōu)先權(quán)日1999年4月20日
發(fā)明者R·泰希曼 申請人:Abb專利有限公司