[实用新型]功率模块和模块化多电平转换器

说明书

公开了一种功率模块和模块化多电平转换器。一个示例性实施例是一种功率模块，包括：包括第一半桥模块的第一功率单元；包括第二半桥模块的第二功率单元，第二功率单元通过串联连接与第一功率单元串联耦合；以及第三半桥模块，第三半桥模块耦合到第一功率单元、第二功率单元和串联连接。根据本公开的功率模块减少在每个基于半桥的单元中的半导体器件之间的不平衡功率损耗分布。

技术领域

本公开一般涉及功率转换器。

背景技术

模块化多电平转换器(MMC)正成为用于中等功率和高功率应用的有吸引力的转换器拓扑。MMC包括由串联耦合的功率单元构成的多个臂。在一些应用中，每个单元包括一个半桥模块。现有的MMC有许多缺点和劣势。仍然存在未满足的需求，包括针对给定的额定电流减少单元和相关联的栅极驱动器单元的数量，并减少在每个基于半桥的单元中的半导体器件之间的不平衡功率损耗分布。例如，在MMC的操作期间，不等量的电流流过半桥的半导体器件，导致半桥半导体器件上的功率损耗和热应力不均匀。随着流过MMC的功率的功率因数接近单位功率因数，不平衡功率损耗变得更加显著。因此，半桥中的一些半导体器件的额定电流的利用较差。传统的MMC通过向已有的臂添加并联电流路径或使用具有更高额定电流的更昂贵的半桥模块来克服不平等电流。对本文公开的独特设备、方法、系统和技术存在显著的需求。

实用新型内容

为了清楚、简洁和精确地描述本公开的非限制性示例实施例，描述制造和使用本公开的方式和过程，并且为了能够实践、制造和使用本公开，现在将参考包括在附图中示出的那些示例性实施例的特定示例性实施例，并且使用特定的语言来描述这些实施例。然而应当理解的是，不会由此带来对本公开的范围的限制，并且本公开包括和保护示例性实施例的这种变更、修改和进一步的应用，本领域技术人员在受益于本公开后将会想到这些变更、修改和应用。

本公开涉及模块化多电平转换器的功率模块和模块化多电平转换器的独特系统、方法、技术和设备。一个示例性实施例是一种功率模块，包括：包括第一半桥模块的第一功率单元；包括第二半桥模块的第二功率单元，第二功率单元通过串联连接与第一功率单元串联耦合；以及第三半桥模块，第三半桥模块耦合到第一功率单元、第二功率单元和串联连接。

根据本公开的功率模块减少在每个基于半桥的单元中的半导体器件之间的不平衡功率损耗分布。

示例性实施例包括用于模块化多电平转换器的独特系统、方法、技术和设备。从以下描述和附图中，本公开的进一步的实施例、形式、目的、特征、优点、方面和益处将变得显而易见。

附图说明

图1是示出示例性模块化多电平转换器(MMC)的电路图。

图2是示出示例性功率模块的电路图。

图3是示出并联功率模块的示例性布置的电路图。

图4是示出示例性模块化多电平转换器的硬件要求的图。

图5是示出示例性双功率单元的电路图。

具体实施方式

参照图1，示出了示例性模块化多电平转换器(MMC)100，其被构造成接收DC电力，将DC电力转换成三相AC电力，并且输出AC电力。应当理解，转换器100可以在各种应用中实现，仅举几例来说，这些应用包括高压直流系统、中压直流系统、柔性交流系统、电力传输系统、配电系统、用于可再生能源系统的电网连接转换器、能量存储系统的电网连接转换器、变速驱动器以及铁路电力牵引系统。在某些实施例中，转换器100用于以单位功率因数(也被称为等于或基本接近1或-1的功率因数)来传输电力。例如，单位功率因数可以包括大于0.9或小于-0.9的功率因数。在其他实施例中，可以改变MMC 100的拓扑以将DC电力转换成具有任何数量的相的单相或多相AC电力。MMC 100也可以被构造成接收AC电力，将AC电力转换成DC电力，并且输出DC电力。