[发明专利]多电平中压逆变器

说明书

本发明提供一种多电平中压逆变器，接收三相电力且向三相电动机输出三相电压，所述多电平中压逆变器包括：多个串联连接的单位功率单元，用于输出单相电压，单个单位功率单元各自具有形成单个电平的相位电压，用于配置多个电平；以及模块式移相变压器，配置为变换三相电力，并且将变换后的电力施加于构成一个电平的三个单位功率单元；其中，所述模块式移相变压器包括多个模块。

技术领域

本公开涉及多电平中压逆变器。

背景技术

多电平中压逆变器是这样一种逆变器：其中输入线间电压的有效值具有600V或者更高的输入电力，并且其输出相位电压具有多个阶段(或多个电平)。中压逆变器通常用于驱动具有范围从数百千瓦到数十兆瓦的大容量的电动机，主要用在例如风扇、泵、压缩机、牵引机、升降机、传送机等类似的领域。

常规电压类型的中压逆变器使用级联H桥逆变器或者使用级联中性点箝位型(neutral point clamped，NPC)逆变器作为该级联H桥逆变器的改进的逆变器。与现有的级联H桥逆变器相比具有小体积的级联NPC逆变器已经出现。

应用于不同领域的多电平中压逆变器需要包括更小的元件，以及具有更高的效率。

发明内容

因此，详细描述的一方面是提供了多电平中压逆变器，其中单位功率单元被配置成级联T型中性点箝位(NPC)逆变器，用于减少导通损耗，从而能够有益地被设计以利于热耗散，而需要较少数量的功率半导体元件。

为了获得这些和其他优点，并且按照本说明书的目的，如在这里体现和广泛描述的，接收三相电力以及向三相电动机输出三相电压的多电平中压逆变器可以包括：串联连接的多个单位功率单元，输出单相电压，单个单位功率单元各自具有形成单个电平的相位电压，用于配置多个电平；以及模块式移相变压器(module-type phase shifttransformer)，其配置成变换三相电力，以及将变换后的电力施加于构成一个电平的三个单位功率单元，其中，所述模块式移相变压器包括多个模块。

所述移相变压器的模块的数量可以对应于多个电平的数量。

在所述模块式移相变压器中，可以使用模块式移相变压器的数量、模块式移相变压器的次级侧的输出的数量，以及单位功率单元的整流单元的脉冲数量来确定初级绕组的相移角。

单位功率单元可包括：整流单元，其配置为接收来自所述模块式移相变压器的输出，并且对来自所述模块式移相变压器的输出整流；平滑单元，其配置为平滑由所述整流单元整流过的DC电压；以及逆变器单元，其中以级联T型中性点箝位(NPC)的方式配置包括有并联连接的二极管和功率半导体的多个开关单元。

为了获得这些和其他优点，并且按照本说明书的目的，如在这里体现和广泛描述的，接收三相电力并且向三相电动机输出三相电压的中压逆变器，可以包括：三相单位功率单元，其配置为输出单相电压；以及模块式移相变压器，其配置为变换三相电力，并且将变换后的三相电力施加于所述三相单位功率单元其中之一，其中所述模块式移相变压器被配置为对应于单位功率单元的数量。

在所述模块式移相变压器中，可以使用模块式移相变压器的数量、模块式移相变压器的次级侧的输出的数量，以及单位功率单元的整流单元的脉冲数量来确定初级绕组的相移角。

单位功率单元可以包括：整流单元，其被配置为接收来自模块式移相变压器的输出，并且对来自模块式移相变压器的输出进行整流；平滑单元，其配置为平滑由整流单元整流过的DC电压；以及逆变器单元，其中以级联T型中性点箝位(NPC)的方式配置包括有并联连接的二极管和功率半导体的多个开关单元。

根据本公开的示例性实施例中，在多电平中压逆变器的输入端所使用的移相变压器的结构是模块化的，用于在设计系统中增加自由度，从而减少整个系统的体积和重量，因此，可以增加整个系统的冗余度。