[发明专利]电力转换器

说明书

一种第一网络和第二网络之间的转换器电路，所述第一网络可以是多相中压交流(AC)网络、至少一个多相低压AC网络或至少一个直流(DC)网络；且所述第二网络可以是多相中压AC网络或中压DC网络，其中，所述转换器电路包括：至少一条电力母线；以及低压电池，所述低压电池位于第一网络侧和第二网络侧两者处，使得每个电池经由变压器被连接至电力母线。每条电力母线与低压电力单元相连，所述低压电力单元能够在启动转换器之前经由电力母线向所有的电池中间DC链路滤波电容器提供预充电电力。所述低压电力单元还能够负责电阻器制动，以防所述第一网络不可以获取由连接至所述第二网络的负载所提供的电力。

技术领域

本发明涉及用于在两个电网之间传输电力的电力转换器的装置和方法。第一网络可以是多相交流(AC)网络或直流(DC)网络。第二网络可以是与第一AC网络或DC网络具有相同或不同的电压电平以及与之具有相同或不同的频率的多相AC网络。

背景技术

中压网络是指用于电能的传输的超过1kV的配电网络，例如，在高压(超过36kV)主网和低压(1kV以下)用户电网之间的配电网络。配电网络通常以50/60Hz频率操作，但也存在中压或高压DC配电网络。

本领域已知的是由于电流较小和因此导致的电力损耗较小，在重载电气设备中使用中压是有利的。在电机和配电网络之间通常需要某种调整器，这归因于二者具有不同的频率、不同的电压电平或需要电流隔离。这种调整可以有利地借助于变频器和变压器来布置。

由于制造技术的原因，变频器中使用的开关型功率半导体组件的耐压性是较小的，以至于在中压时必须将它们中的多个进行串联。串联连接的另一优点是输出电压的脉冲图案在极正值和极负值之间包括多个阶跃，其减少了由已知的伴随长电缆出现的反射现象所引起的负载上的危险电压尖峰。

例如，在专利公开美国专利号5,625,545中提出了一种已知的解决方案，该解决方案用于布置低压电力组件的串联连接，以满足中压变频器的要求。在根据该专利公开的转换器中，如图1A所示，在三相供电中压网络U₁和三相中压负载网络U₂之间使用变压器T₁。变压器T₁具有一个三相初级绕组W_P和各自被分别耦接至低压电池P_C11U...P_CNW的多个低压次级绕组W_G11U...W_GNW。电池以被串联的组G₁₁...G_N布置，使得每个组包括用于每个负载侧相U_2U、U_2v、U_2W的一个电池。电池的这种串联连接被称为级联电路，通过适当的控制，其能够为负载产生多阶电压图案。控制细节是本领域公知常识的一部分，因此在上下文中不再讨论。多阶电压图案模仿正弦波，因此，例如，从电压反射和滤波的角度来看是有利的。由于变压器以供电网络的频率操作，因此变压器的尺寸大且成本高，这在这种系统中通常是一个问题。

发明内容

本发明的目的是实现没有现有技术的缺点(例如没有笨重的变压器)的新的转换器电路。本发明实现具有单向或双向电力传输的各种电力转换器，例如，在供电AC网络侧和负载AC网络侧两者的连接中具有技术上有利的多阶电压图案的变频器实施例。另外，该转换器电路实现了在诸如中压电力传输线或低压太阳能电力网络之类的DC供电网络和中压负载AC网络之间的逆变器实施例。转换器电路系统还实现在低压或中压AC供电网络和低压或中压负载DC网络或例如诸如电池之类的DC蓄电池之间的逆变器实施例。本发明实现的各种转换器在结构上被模块化，从而可以基于类似的低压电池来组装各种设备。

术语中压在此用作高压的同义词，即中压和高压是可互换的。