多級逆變器的制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種多級逆變器，其配置為通過允許形成一相的多個電力單元組件串聯連接而將三相電壓輸出到電動機，所述多級逆變器包括配置為檢測多個電力單元組件的輸出電流的多個電流傳感器。
【專利說明】多級逆變器
【技術領域】
[0001]依照本公開的示例性實施例的教導一般地涉及一種多級逆變器。
【背景技術】
[0002]中壓高容多級逆變器由于對中壓電力變換的發展需求而出現，用于促進和操作在諸如FACTS(柔性交流輸電系統)裝置的電力工業中的高效且柔性的電力系統。最近，對多級逆變器的關注已經增加，如多級逆變器拓撲。
[0003]一些已知的用于多級逆變器的結構類型為級聯H橋，鉗位二極管以及快速電容器多級逆變器。級聯H橋逆變器由具有獨立DC環節的單元組件，通過串聯連接的低壓H橋逆變器而配置，其中各單元的電壓的和等于逆變器輸出的和，并且輸出電壓可以根據單元數量而改變。然而，級聯H橋逆變器拓撲受累于必須提供獨立的DC環節電力的缺點。
[0004]圖1是示意性地示出了根據現有技術的級聯H橋逆變器拓撲的框圖。
[0005]參照圖1，根據現有技術的級聯H橋逆變器拓撲包括主控制器130和在多個單元120中的單元控制器(未顯示)，其中通過主控制器130和單元控制器執行控制，它們與高速環節連接，由此數據被傳輸和接收。
[0006]主控制器130接收電動機速度以及逆變器的輸出電流以執行電動機速度和電流控制，并且通過同步而將三相電壓等級傳輸到單元控制器。單元控制器使用各單元120的DC環節電壓以及從主控制器130接收的電壓等級而產生PWM(脈寬調制)。在傳統級聯H橋逆變器中的主控制器130從電動機200檢測用于安全加速/減速電動機200的各相的電流，并且為此而設置了電流傳感器140。
[0007]由于最終絕緣電壓等于電動機200的電壓并且電流傳感器140的檢測距離非常長，因此根據現有技術的用于電動機200的電流傳感器140為電流型電流傳感器而不是電壓型電流傳感器。此外，電流型電流傳感器對噪音具有強耐受性。
[0008]也就是說，由于預電壓和電流條件而限制了檢測電流傳感器的選擇，并且由于各相只用一個元件用于檢測電流，所以無法應對硬件損耗。
【發明內容】
[0009]本公開提供一種多級逆變器，其配置為通過為串聯連接的單元提供相同電流并且檢測來自各單元的電流而使用通用電流檢測元件檢測所述多級逆變器的電流。此外，本公開提供一種多級逆變器，其配置為不考慮關于電壓和電流條件以及噪音的限制條件而應用電流檢測元件。
[0010]在本公開的一個一般的方案中，提供一種多級逆變器，其配置為通過允許形成一相的多個電力單元組件串聯連接而將三相電壓輸出到電動機，所述多級逆變器包括:多個電流傳感器，其配置為檢測多個電力單元組件的輸出電流。
[0011 ] 優選地，但是非必需地，所述多級逆變器可以進一步包括主控制器，其配置為通過接收多個電力單元組件的輸出電流而將電壓等級信息傳輸到電力單元組件。
[0012]優選地，但是非必需地，電力單元組件可以包括:整流器，其配置為將輸入的AC電壓整流為DC電壓；DC環節電容，其配置為對所述整流器的輸出電壓進行平滑；單元控制器，其配置為響應于從主控制器接收的電壓等級信息而產生PWM(脈寬調制)信號；逆變器單元，其配置為響應于單元控制器的PWM信號而將DC環節電容的DC電壓轉換為將被輸出到電動機的AC電壓；以及電流傳感器，其配置為檢測所述逆變器單元的輸出電流。
[0013]優選地，但是非必需地，所述逆變器單元可以包括多個半導體器件，并且所述電流傳感器可以檢測從所述多個半導體器件輸出的電流。
[0014]優選地，但是非必需地，所述電流傳感器可以檢測所述逆變器單元的輸出電流并且可以將該輸出電流提供給所述主控制器。
[0015]有益效果
[0016]如此描述的根據本公開的所述多級逆變器系統的有益效果在于，即使當系統形成時產生硬件缺陷，也能夠通過輸出相同的組性能而增強系統可靠性，并且由于單獨的組沒有改變，系統的維護費用能夠被減少。
[0017]另一個有益效果在于，能夠對各個組檢測電流以允許安全地檢測相對于電壓的電流，并且能夠檢測到更精確的值。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1是示出了根據現有技術的級聯H橋逆變器拓撲的示意框圖。
[0019]圖2是示出了根據本公開的示例性實施例的多級逆變器的示意框圖。
[0020]圖3是示出圖2的各單元的詳細的框圖。
【具體實施方式】
[0021]將會參照附圖更完整地在下文中描述各種示例性實施例，其中顯示了一些示例性實施例。然而，本發明的原理可以以各種不同形式實施并且不應該被解釋為限制在此闡明的實例實施例。相反的，描述的方案旨在包含全部的落于本公開的范圍和新穎想法中的此種變更，修改，以及改變。
[0022]圖2是示出了根據本公開的示例性實施例的多級逆變器的示意框圖。
[0023]雖然根據本公開的多級逆變器說明了例如級聯H橋逆變器，但是本公開不限于此，并且本公開可以應用于其它類型的逆變器。
[0024]參照圖2，根據本公開的多級逆變器10被配置為控制電動機20，并且其包括主控制器11，多個電力單元組件12(下文中提及為“單元”)以及相移變壓器13。相移變壓器13被配置為將獨立電力提供給各單元12。由于相移變壓器不直接涉及本公開，所以將會忽略其結構的詳細說明。
[0025]多個單元12包括形成U相的單元(Ul，U2，…Un)，形成V相的單元(VI，V2，...Vn)以及形成W相的單元(W1，W2，…Wn)，其中各單元被串聯連接以提供個相，并且這些單元的輸出的和可以是用于驅動電動機20的多級輸出電壓。形成一相的單元數量可以由輸出電壓決定。
[0026]圖3是示出圖2的各單元的詳細的框圖，其中由于各多個單元的結構相同，所以僅描述一個單兀。
[0027]參照圖3，根據本公開的電力單元組件12包括整流器31，DC環節電容32，逆變器單元33，電流傳感器34以及單元控制器35。
[0028]整流器31將從相移變壓器13輸入的AC電壓整流為DC電壓，并且DC環節電容32對從整流器31輸入的DC電壓進行平滑。整流器31可以由多個二極管形成。
[0029]逆變器33響應于單元控制器35的PWM控制而產生將被輸出到電動機20的AC電壓并且輸出AC電壓，并且例如，其可以由多個IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)形成。電流傳感器34可以檢測從逆變器單元33的多個半導體器件輸出的電流，并且將電流提供給主控制器11。雖然圖2的主控制器11被示出為獨立地由多個單元12形成，但是這是為了簡化附圖，并且多個單元12的主控制器11和單元控制器35可以經由光通訊連接以隔絕并減少噪音。
[0030]主控制器11接收來自多個單元的輸出電壓并且繼而將電壓等級信息傳輸到單元12。各單元12可以將相應于DC環節電壓的輸出電壓施加到作為負載的電動機20，并響應于電壓等級信息而產生PWM信號，由此，施加到電動機20的頻率能夠被改變以獲得起動轉矩并且同時控制電動機速度。
[0031]根據本公開的多級逆變器10配置為使得電流傳感器34被分別布置于形成輸入到電動機20的相電壓的多個單元12上，并且檢測在多個單元12中的逆變器單元33的輸出電流。
[0032]通過如此描述的結構，由于噪音等級低于整個多級逆變器10的噪音等級，各單元可以使用電壓型電流傳感器，并且因此，由于電流檢測由單元12執行，檢測距離短并且電力供應較為平滑。進一步，能夠對各單元12進行過電流保護從而能夠建立可靠的系統。
[0033]另外，從各相流出的電流相同，并且即使一個單元失效，也能夠進行連續電流檢測，并且由于單元12的電流信息被傳輸到主控制器11，所以主控制器11可以更加精確地將控制信息傳輸到單元控制器35。
[0034]再進一步，通用電壓類型電流傳感器能夠被與逆變器單元的電流傳感器比較使用，從而比傳統大容量電流傳感器減少了花費，并且由于電流傳感器的介電耐壓被限制于單元電壓，因此不需要額外的絕緣加強。
[0035]雖然已經參照前述實施例詳細描述了本公開，但是在權利要求的界限中的優點，各種替換，修改和改變對本領域的技術人員來說將會是顯而易見的。因此，應該理解的是，除非另行說明，上述實施例不限于上述描述的任意細節，而是應該在限定于附加權利要求中的范圍中寬泛地解釋。
【權利要求】
1.一種多級逆變器，其配置為通過允許形成一相的多個電力單元組件串聯連接而將三相電壓輸出到電動機， 所述多級逆變器包括: 多個電流傳感器，其配置為檢測多個電力單元組件的輸出電流。
2.根據權利要求1所述的多級逆變器，進一步包括主控制器，其配置為通過接收多個電力單元組件的輸出電流而將電壓等級信息傳輸到電力單元組件。
3.根據權利要求2所述的多級逆變器，其中電力單元組件包括:整流器，其配置為將輸入的AC電壓整流為DC電壓；DC環節電容，其配置為對所述整流器的輸出電壓進行平滑；單元控制器，其配置為響應于從主控制器接收的電壓等級信息而產生PWM信號；逆變器單元，其配置為響應于單元控制器的PWM信號而將DC環節電容的DC電壓轉換為將被輸出到電動機的AC電壓；以及電流傳感器，其配置為檢測所述逆變器單元的輸出電流。
4.根據權利要求3所述的多級逆變器，其中，所述逆變器單元包括多個半導體器件，并且所述電流傳感器檢測從所述多個半導體器件輸出的電流。
5.根據權利要求3或4所述的多級逆變器，其中，所述電流傳感器檢測所述逆變器單元的輸出電流并且將該輸出電流提供給所述主控制器。
6.根據權利要求1至4中的任意一項所述的多級逆變器，其中，電流傳感器是電壓型電流傳感器。
【文檔編號】H02M7/5387GK104333254SQ201410350189
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年7月22日 優先權日:2013年7月22日
【發明者】尹洪敏 申請人:Ls產電株式會社