專利名稱：：功率電子電路裝置的制作方法
技術領域：
：本發明涉及功率電子學領域。它是基于第一項權利要求的總構思而設計的一種功率電子電路裝置。在文章“換流器技術中的現代功率半導體”，電工雜志(etz)114卷(1993)21期中描述了這樣一種電路裝置，文章作者是偉·薄妥令(W.Boesterling)，哈·路德維希(H.Ludwig)，吉·舒爾茲(G.Schulze)和莫·查爾恩(M.Tscharn)。特別是在動力
技術領域：
，這些功率電子電路裝置的目的在于，產生盡可能近似正弦的可變頻的電壓波形。例如，為此目的提出的一種解決方法是根據換流器原理，由AC電網形成直流電壓，再借助于逆變器由直流電壓產生一種交流電壓，例如可變頻的交流電壓。該交流電壓通常是由脈沖寬度調制的直流電壓產生的。二點式逆變器的方案產生于，假定交流電壓僅有兩種狀態，即分別為正或負電壓，同理三點式逆變器的方案來源于，假定交流電壓有三種狀態，即正電壓，負電壓以及0V。交流電壓也可用三點式逆變器產生，通過三個電壓等級，逐級地逼近正弦波形。然而，這種解決方法只能產生近似于正弦波形的輸出電壓，很不準確并存在諧波的困擾，這對于逐漸增長的電網的純凈要求來說是特別成問題的。本發明的任務在于，提供一種功率電子電路裝置，利用它得到改善的正弦近似。借助第一項權利要求的特征，采用引言中描述的那種形式的功率電子電路裝置來實現這項任務。本發明的核心在于，提供了第二級換流器，它在第一級換流器的一個或每一個負載端連接，再同負載串接，換句話說正的級間電路電壓+Uzk2或負的緣間電路電壓-Uzk2，或必要時0V，之中至少可選擇一個加到由第一級換流器加在其負載端上的電壓上。因此，用本發明電路裝置，可以得到比現有技術更細的分級，因而波形更接近正弦。第一級換流器可以采用二點式逆變器或三點式逆變器的形式。第一級換流器最好也采用多相結構，并且對于每一相有一個第二級換流器與負載端連接，并串接在負載前面。第二級換流器最好采用有兩個橋臂的橋式電路結構。第一個橋臂接到第一級換流器的負載端，并按二點式逆變器的形式制造。第二個橋臂經過直流電壓級間電路接到第一個橋臂并按二點式或三點式逆變器的形式制造。第二個橋臂的負載端再接到負載上。此外，可以在負載與第二個橋臂的負載端之間安裝一個濾波器。在相應的從屬權利要求中給出另一些實施例。本發明結構的優點在于，可以使用比現有技術更多的電壓分級，從而得到改善的近似正弦波形以及與之相關聯的所有優點。下面利用附圖結合幾個具體實施例進一步闡述本發明。這些附圖是圖1本發明電路裝置的電路圖；圖2第二級換流器的另一方案；圖3圖1電路可能的輸出電壓時間曲線；圖4根據圖2具有第二換流器的電路可能的輸出電壓時間曲線；圖5進一步改善了的正弦近似輸出電壓的片段。附圖中使用的參考號碼及其含義歸納在標號表中。原則上圖中的相同部分，號碼也相同。圖1示出了本發明電路裝置的電路圖。1表示第一級換流器，它通過第一級整流器2和第一級直流電壓級間電路3接到供電網4。第一級直流電壓級間電路3的電壓為Uzk1。在此實施例中，換流器1設計成三相三點式逆變器。它的各相接到第一級直流電壓級間電路3，后者由供電網4通過第一級整流器2供電。第二級換流器6接至第一級換流器1的負載端5。圖1實施例中，第二級換流器6包括具有第一和第二橋端9和10的兩個橋臂。第一橋端9接至第一級換流器1的相關負載端5，而第二橋端10通過在需要時插入的濾波器11接到負載8的各端，此負載例如是一個三相電動機。第二級直流電壓級間電路7放在第二級換流器6的橋臂之間，其電壓為Uzk2。第二級直流電壓級間電路由第二級整流器12供電的電容器組成。圖1電路裝置的功能如下正的級間電路電壓+Uzk1，或負的-Uzk1，或0V中的一個，通過對第一級換流器1的半導體開關適當的、假定為已知的控制，接至負載端5。借助對第二級換流器6的半導體開關適當的、也假定為已知的控制，該電壓與正的第二級級間電路電壓+Uzk2，0V或是負的級間電路電壓-Uzk2相加。若規定第一級間電路3的電壓為2.7kV，第二級間電路7為900V為例，如圖3示出的近似正弦的電壓曲線就可以通過第一和第二級換流器適當的控制來產生。為此目的，換流器1和6按以下值控制</tables>第二級換流器2比第一級以更高的頻率工作。第二級換流器6的第二橋臂10還可以按三點式逆變器的橋臂形式來構成(圖2)。在該圖中示出了一個特別推薦的實施結構，它可使負載8沒有電能流向供電網方向，而且結構簡單。這個實施例允許比圖1的電路更細的分級，這是由于有可能僅僅將正或負的第二級間電路電壓Uzk2的一半加到第一級的Uzk1上。為此，第二級間電路電壓Uzk2可以是，譬如2×700V＝1400V，而第一級可以是2.1KV。在這種情況下，換流器可以按以下值控制(與圖4比較)第一換流器第二換流器產生的電壓2.1kV1.4kV3.5kV2.1kV700V2.8kV2.1kV0V2.1kV2.1kV或0V-700V*1.4kV1.4kV0V700V700V0V0V0V0V-700V-700V0V或-2.1kV-1.4kV700V*-1.4kV-2.1kV0V-2.1kV-2.1kV-700V-2.8kV-2.1kV-1.4kV-3.5kV</table></tables>為了避免任何能量由換流器1反饋到換流器6，或是其級間電路7，不要選擇用*標出的可能數值。否則在整個時間進程中第二級間電路7的電容器上的電壓將呈不允許的高值。進一步改善正弦波形的近似還可以通過對第二級換流器6的開關發出中間節拍來實現(圖5)。還可以想象對第一級和/或第二級換流器的中間節拍。第二級間電路7可以只由一相交流電通過橋式整流器或是由三相交流電通過三相橋式整流器來供電。第一種方案的優點在于可以節省變壓器13的若干繞組。作為本發明電路裝置的另一種方案，可以使用橋式換流器代替整流器12。其結果是，第二級換流器6具有反饋能力，而且可以四象限工作。進一步，如果整流器2設計相宜的話，就可以得到一個包括具有全反饋能力的換流器電路裝置。因而，一方面在上列表中用*標出的狀態也可以選擇使用。而另一方面，還可以按這樣一種方式控制橋式換流器12，使它通過變壓器13吸收供電網4中的電抗電流以及/或是諧波電流。這就能將整流器2產生的諧波極大地抵消。這種方法的優點是裝備廉價有效的整流器，例如在6脈沖電路中的二極管就可以用作整流器2。總而言之，本發明提供了一種功率電子電路裝置，利用它可改善波形的正弦近似。標號表1第一級換流器2第一級整流器3第一級直流電壓級間電路4供電網5第一級換流器的負載端6第二級換流器7第二級直流電壓級間電路8負載9第一橋端10第二橋端11濾波器12第二級整流器13變壓器權利要求1.功率電子電路裝置包括一個第一級換流器(1)，該換流器經具有第一級間電路電壓Uzk1的第一級直流電壓級間電路(3)，和經第一級整流器(2)連接到供電網(4)，并且它至少有一個負載端(5)，其中可選擇地將正的第一級間電路電壓+Uzk1或是負的-Uzk1，或如果需要0V，轉接到一個或每一個負載端(5)；其特征在于，至少備有一個第二級換流器(6)，該換流器包含一個電壓為第二級間電路電壓Uzk2的第二級直流電壓級間電路(7)，該換流器接到第一級換流器(1)的一個或每一個負載端(5)，并如此串聯至負載(8)的前面，使正的第二級間電路電壓+Uzk2，或負的第二級間電路電壓-Uzk2，或如果需要0V，之中至少選擇一個加到由第一級換流器加在其負載端(5)上的電壓上。2.根據權利要求1所述電路裝置，其特征在于，第一級換流器(1)包括一個三相二點式逆變器和三個負載端(5)。3.根據權利要求1所述電路裝置，其特征在于，第一級換流器(1)包括一個三相三點式逆變器和三個負載端(5)。4.根據權利要求2或3所述電路裝置，其特征在于，一個或每一個第二級換流器(6)包括一個橋式電路，它由一個第二級整流器(12)供電并有第一和第二橋臂及與其相應的第一和第二橋端(9和10)，其中第一橋端(9)接到第一級換流器的負載端(5)和第二橋端(10)接到負載(8)。5.根據權利要求4所述電路裝置，其特征在于，第一橋臂和第二橋臂按二點式逆變器形式構成。6.根據權利要求4所述電路裝置，其特征在于，第一橋臂按二點式逆變器形式構成和第二橋臂按三點式逆變器形式構成。7.根據權利要求3，4，5或6所述電路裝置，其特征在于，第二橋端(10)通過濾波器(11)接至第一級換流器(1)三點式逆變器的電位上的中點。8.根據上述權利要求之一所述電路裝置，其特征在于，第二級整流器(12)經變壓器(13)接至供電網(4)。9.根據權利要求1至8之一所述電路裝置，其特征在于，第二級換流器(6)按脈沖寬度調制方式工作。10.根據權利要求4至9之一所述電路裝置，其特征在于，第一級整流器(2)和第二級整流器(12)按橋式換流器的形式構成，且其中如此控制第二級整流器(12)，使抵消掉供電網(4)中的諧波。全文摘要本發明提供一種功率電子電路裝置,它包括一個第一級換流器。第二級換流器接在第一級換流器負載端和負載之間。第一級和第二級換流器的直流電壓級間電路的正的或負的電壓可通過對換流器的適當控制來疊加。因此,這就實現了較細的電壓分級,因此改善后產生的輸出電壓更接近正弦波形。文檔編號H02M7/48GK1173763SQ9711056公開日1998年2月18日申請日期1997年4月18日優先權日1996年4月20日發明者H·格呂寧申請人:亞瑞亞·勃朗勃威力有限公司