中壓逆變器系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種中壓逆變器系統(tǒng)。所述逆變器系統(tǒng)包括：控制器，其配置為當(dāng)發(fā)生故障時(shí)使逆變器單元的輸出端子短路；供給單元，其配置為將電力供給至所述控制器；以及輔助整流單元，其配置為對(duì)通過所述輸入端子提供的AC電壓整流并且將經(jīng)整流的AC電壓供給到所述供給單元。
【專利說明】中壓逆變器系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]根據(jù)本公開的示例性實(shí)施例的教導(dǎo)大致涉及中壓逆變器系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]近來，日益增長(zhǎng)對(duì)于作為用于中壓逆變器系統(tǒng)的拓?fù)涞亩嚯娖侥孀兤鞯呐d趣。伴隨著發(fā)展高壓電力裝置來促進(jìn)諸如FACTS (靈活交流電傳輸系統(tǒng))的電力系統(tǒng)的有效和靈活操作的需求，發(fā)展了中壓逆變器。多電平中壓逆變器可以包括二極管箝位逆變器、級(jí)聯(lián)H橋型逆變器以及飛跨電容逆變器。在多電平中壓逆變器之中，級(jí)聯(lián)H橋型逆變器被配置為使得低壓H橋串聯(lián)連接以形成具有多個(gè)獨(dú)立直流鏈單元的多個(gè)單位單元，這里各單元的電壓之和以及總輸出電壓大小相同，并且輸出H橋型逆變器被廣泛使用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本公開在于提供一種中壓逆變器系統(tǒng)，其配置有單位功率單元以確保有效的和穩(wěn)定的操作。
[0004]在本公開的一個(gè)總方案中，存在一種中壓逆變器系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:第一整流單元，其配置為將通過輸入端子提供的AC電壓整流為DC電壓；平滑單元，其配置為平滑由所述第一整流單元整流的DC電壓，所述平滑單元包括電容器；逆變器單元，其配置為將由所述平滑單元平滑的DC電壓轉(zhuǎn)換為預(yù)定AC電壓并且將AC電壓通過輸出端子輸出到電動(dòng)機(jī)；控制器，其配置為當(dāng)發(fā)生故障時(shí)使所述逆變器單元的輸出端子短路；供給單元，其配置為將電力供給至所述控制器；以及輔助整流單元，其配置為對(duì)通過所述輸入端子提供的AC電壓整流并且將經(jīng)整流的AC電壓供給到所述供給單元。
[0005]在本發(fā)明的一些示例中，所述系統(tǒng)可以進(jìn)一步包括初始充電單元，其配置為在初始驅(qū)動(dòng)期間對(duì)所述平滑單元的所述電容器充電。
[0006]在本發(fā)明的一些示例中，所述輔助整流單元可以包括第二整流單元，其被配置為對(duì)通過所述輸入端子提供的AC電壓整流并且將經(jīng)整流的AC電壓供給到所述供給單元；以及提供單元，其配置為將所述平滑單元的電壓提供給所述供給單元。
[0007]在本發(fā)明的一些示例中，所述輔助整流單元可以進(jìn)一步包括布置在所述第二整流單元和所述供給單元之間的電阻器，其被配置為限制到所述供給單元的涌入電流。
[0008]在本發(fā)明的一些示例中，所述提供單元可以防止從所述第二整流單元提供給所述供給單元的電壓被提供給所述平滑單元。
[0009]在本發(fā)明的一些示例中，所述提供單元可以包括至少兩個(gè)二極管，其被配置為將所述平滑單元連接到所述供給單元，并且所述至少兩個(gè)二極管布置為相反的方向。
[0010]在本發(fā)明的一些示例中，所述供給單元可以進(jìn)一步被配置為在初始驅(qū)動(dòng)期間接收來自所述第二整流單元的電壓。
[0011]在本發(fā)明的一些示例中，所述供給單元可以進(jìn)一步被配置為在正常操作期間接收來自所述平滑單元的電壓。
[0012]在本發(fā)明的一些示例中，所述供給單元可以進(jìn)一步被配置為在異常操作期間接收來自所述第二整流單元的電壓。
[0013]在本發(fā)明的一些示例中，所述控制器可以進(jìn)一步被配置為接收來自所述供給單元的電力以使所述逆變器單元的輸出端子短路。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是示出根據(jù)本公開示例性實(shí)施例的中壓逆變器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
[0015]圖2是示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的單位功率單元(unit power cell)的詳細(xì)結(jié)構(gòu)圖。
[0016]圖3是示出根據(jù)本公開示例性實(shí)施例的中壓逆變器的單位功率單元的結(jié)構(gòu)圖。
[0017]圖4A至圖4C是示出圖3的單位功率單元的操作的示意圖。
[0018]圖5是示出在單位功率單元的輸入端子燒壞之前和之后的SMPS的輸入電壓波形以及施加到平滑單元處的電容器的DC端子的電壓波形的示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0019]以下描述旨在不將本公開限制為在此公開的形式。因此，與以下教導(dǎo)和相關(guān)技術(shù)的技能和知識(shí)相稱的變化和修改也在本公開的范圍內(nèi)。在此描述的實(shí)施例進(jìn)一步旨在說明已知的實(shí)踐本公開的模式并且旨在使得本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠以這種或其他實(shí)施例以及利用本公開的特定應(yīng)用或使用所需的各種修改來使用本公開。
[0020]本公開提供一種即使在串聯(lián)連接的H橋型中壓逆變器中存在諸如熔斷器斷開或SCR (可控娃整流器)燒壞的故障也具有旁路功能的單位功率單元(unit power cell)。
[0021]在下文中，將參考附圖詳細(xì)描述根據(jù)本公開的中壓逆變器系統(tǒng)。
[0022]圖1是示出根據(jù)本公開示例性實(shí)施例的中壓逆變器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
[0023]參考圖1，根據(jù)本公開示例性實(shí)施例的中壓逆變器系統(tǒng)通過對(duì)于每個(gè)輸出相串聯(lián)地連接多個(gè)單位功率單元Ul?U6、V1?V6、W1?W6而被配置。在本公開中，六個(gè)單位功率單元串聯(lián)地連接以將單相的輸出電壓提供給電動(dòng)機(jī)2。然而，所連接的單位功率單元的數(shù)量?jī)H是示例性的，因此本公開不限于此。
[0024]從而，單位功率單元Ul?U6可以將第一相的輸出電壓提供給電動(dòng)機(jī)2，單位功率單元Vl?V6可以將第二相的輸出電壓提供給電動(dòng)機(jī)2，并且單位功率單元Wl?W6可以將第三相的輸出電壓提供給電動(dòng)機(jī)2。電動(dòng)機(jī)2可以由逆變器I提供的3相電壓來驅(qū)動(dòng)。
[0025]圖2是示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的單位功率單元的詳細(xì)結(jié)構(gòu)圖。
[0026]參考圖2，單位功率單元指的是單相的逆變器，并且可以包括整流單元20、平滑單元30和逆變器單元40。單位功率單元可以進(jìn)一步包括初始充電單元10、SMPS (開關(guān)型電源)50以及控制器60。
[0027]SMPS50可以使用開關(guān)電路將電力供給至控制器60。控制器60可以響應(yīng)于MC(磁性接觸器)70的狀態(tài)而控制單位功率單元的操作。更具體地，當(dāng)單位功率單元存在發(fā)生的故障時(shí)，控制器60閉合MC70的觸點(diǎn)，由此使故障的單位功率單元的輸出被短路。
[0028]如上所述，串聯(lián)連接的H橋型中壓逆變器系統(tǒng)配置有串聯(lián)連接的單相逆變器，使得當(dāng)在串聯(lián)連接的單位功率單元中的任意一個(gè)單位功率單元上發(fā)生故障時(shí)，實(shí)現(xiàn)了被配置為使相關(guān)單位功率單元的輸出短路的旁路功能，從而能夠連續(xù)操作。
[0029]然而，在如圖2中的單位功率單元中，當(dāng)諸如熔斷器80斷開的故障發(fā)生在逆變器的輸入端子處時(shí)，在平滑單元30處的電容器的電壓被放電以使SMPS50不起作用。隨后，不能從SMPS50接收電力的控制器60無法斷開或閉合MC70的觸點(diǎn)從而使旁路功能失效。另一問題在于:由于變壓器(TR)90的輸入側(cè)連線到熔斷器80的后表面，因此當(dāng)熔斷器斷開時(shí)無法將電力供給至MC70。
[0030]因此，本公開提出一種即使在輸入端子處發(fā)生故障的情況下也能夠?qū)崿F(xiàn)旁路功能的逆變器。即，即使在逆變器的輸入端子處發(fā)生了諸如熔斷器斷開的故障，也能在根據(jù)本公開的串聯(lián)連接的H橋型中壓逆變器系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)單元旁路(ce 11 bypas s )。
[0031]圖3是示出根據(jù)本公開示例性實(shí)施例的中壓逆變器的單位功率單元的結(jié)構(gòu)圖，并且圖4A和圖4B是示出圖3的單位功率單元的操作的示意圖。
[0032]本公開的單位功率單元構(gòu)成如圖1中的中壓逆變器系統(tǒng)。如圖所示，根據(jù)本公開的中壓逆變器的單位功率單元可以包括整流單元20、平滑單元30、逆變器單元40以及輔助整流單元95。單位功率單元可以進(jìn)一步包括初始充電單元10、SMPS50以及控制器60。
[0033]SMPS50可以使用開關(guān)電路將電力供給至控制器60，并且控制器60可以使用SMPS50供給的電力來控制在MC70的觸點(diǎn)處(逆變器單元40的輸出端子處)的短路。
[0034]整流單元20用于將輸入的AC電壓轉(zhuǎn)換為DC電壓。為此，三對(duì)二極管(總共6個(gè)二極管)分別串聯(lián)連接和接收在共同連接節(jié)點(diǎn)處的3相輸入電壓。平滑單元30包括用于平滑由整流單元20供給的DC型電壓的電容器。
[0035]逆變器單元40包括多個(gè)開關(guān)單元以使用開關(guān)操作將由平滑單元30平滑的電壓轉(zhuǎn)換為具有預(yù)定值的AC電壓。盡管本公開已經(jīng)示例了具有4個(gè)開關(guān)單元的逆變器單元，但是本公開不限于此，并且逆變器單元可以布置有多種類型的開關(guān)單元。
[0036]控制器60可以響應(yīng)于MC70的狀態(tài)而控制單位功率單元的操作。更具體地，當(dāng)單位功率單元處發(fā)生故障時(shí)，控制器60閉合MC70的觸點(diǎn)，由此使故障的單位功率單元的輸出短路。
[0037]輔助整流單元95可以包括六個(gè)整流二極管Dl?D6、兩個(gè)阻斷二極管D7、D8以及涌入電流限制電阻器R。六個(gè)整流二極管Dl?D6，即，三對(duì)整流二極管，如整流單元20中的一樣分別串聯(lián)連接，并且接收在共同連接節(jié)點(diǎn)處的3相輸入電壓。兩個(gè)阻斷二極管D7、D8可以將平滑單元30的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)連接到輔助整流單元95。涌入電流限制電阻器R可以介于整流二極管Dl?D6和SMPS50之間。輔助整流單元95的六個(gè)整流二極管Dl?D6將3相AC電壓整流為DC電壓并且將經(jīng)整流的DC電壓供給至SMPS50。SMPS50使用開關(guān)電路將電力供給至控制器60。
[0038]兩個(gè)阻斷二極管D7、D8可以將在平滑單元30的DC端子處的電容器電壓提供給SMPS50，并且防止從六個(gè)整流二極管Dl?D6輸入到SMPS50的輸入電壓流動(dòng)到平滑單元30的DC端子處的電容器。即，兩個(gè)阻斷二極管D7、D8介于平滑單元30和SMPS50的輸入端子之間，這里D7和D8可以布置為反方向。涌入電流限制電阻器R布置在六個(gè)整流二極管Dl?D6與SMPS50之間以防止在電壓輸入到SMPS50時(shí)SMPS50被過大的涌入電流損壞。
[0039]圖4A至圖4C是示出輔助整流單元95在各狀態(tài)下的操作的示意圖，并且特別示出了流至單位功率單元的電壓供給。
[0040]參考圖4A，當(dāng)供給電力電壓時(shí)，逆變器輸入電壓經(jīng)由初始充電單元10對(duì)在平滑單元30的DC端子處的電容器充電，并且SMPS50通過輔助整流單元95接收電壓(見圖4A的‘P，)。
[0041]參考圖4B，隨著預(yù)定初始充電時(shí)間的經(jīng)過，在平滑單元30的DC端子處的電容器經(jīng)由整流單元20接收電壓，而SMPS50接收來自平滑單元30的DC端子處的電容器的電壓(見圖 4B 的 ‘Q’)。
[0042]當(dāng)單位功率單元由于在輸入端子處燒壞而發(fā)生故障時(shí)，在平滑單元30的DC端子處的電容器緩慢地對(duì)電壓放電，并且SMPS50響應(yīng)于電勢(shì)差而通過輔助整流單元95接收電壓(見圖4C的‘R’)。
[0043]如上所述，控制器60可以使用持續(xù)接收電壓的SMPS50來閉合MC70的觸點(diǎn)，由此故障的單位功率單元的輸出變成處于短路狀態(tài)。因此，即使在單位功率單元的輸入端子上發(fā)生故障，SMPS50也可以正常地操作，并且控制器60可以接收電力以執(zhí)行旁路操作。
[0044]圖5是示出在單位功率單元的輸入端子燒壞之前和之后的SMPS50的輸入電壓波形以及施加到平滑單元30處的電容器的DC端子的電壓波形的示意圖。
[0045]參考圖5，可以確定，盡管在熔斷器80斷開后，施加到在逆變器單位功率單元處的平滑單元30的DC端子處的電容器的電壓被放電，但是SMPS50的輸入電壓通過輔助整流單元95而被持續(xù)供給。
[0046]從前文中顯而易見的是，即使輸入電力由于輸入端子處的燒壞而未適當(dāng)?shù)毓┙o到單位功率單元內(nèi)部的整流電路，根據(jù)本公開示例性實(shí)施例的中壓逆變器系統(tǒng)也能夠有利地施加給串聯(lián)連接的H橋型中壓逆變器以執(zhí)行單元旁路功能。因而，根據(jù)本公開示例性實(shí)施例的中壓逆變器系統(tǒng)能夠預(yù)期到在操作穩(wěn)定性上的提升。
[0047]盡管已經(jīng)參照本公開的多個(gè)示例性實(shí)施例來描述了本公開，但是應(yīng)當(dāng)理解的是，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以設(shè)計(jì)出將落入本公開原則的精神和范圍內(nèi)的許多其他修改和實(shí)施例。
[0048]尤其是，在本公開、附圖以及所附權(quán)利要求書范圍內(nèi)對(duì)主題組合布置的構(gòu)成部件和/或布置進(jìn)行多種變化和修改是可能的。除了在構(gòu)成部件和/或布置的變化和修改之外，替換使用對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說也將是顯而易見的。
【權(quán)利要求】
1.一種中壓逆變器系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括: 第一整流單元，其配置為將通過輸入端子提供的AC電壓整流為DC電壓； 平滑單元，其配置為平滑由所述第一整流單元整流的DC電壓，所述平滑單元包括電容器； 逆變器單元，其配置為將由所述平滑單元平滑的DC電壓轉(zhuǎn)換為預(yù)定AC電壓并且將AC電壓通過輸出端子輸出到電動(dòng)機(jī)； 控制器，其配置為當(dāng)發(fā)生故障時(shí)使所述逆變器單元的輸出端子短路； 供給單元，其配置為將電力供給至所述控制器；以及 輔助整流單元，其配置為對(duì)通過輸入端子提供的AC電壓整流并且將經(jīng)整流的AC電壓供給到所述供給單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括: 初始充電單元，其配置為在初始驅(qū)動(dòng)期間對(duì)所述平滑單元的所述電容器充電。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述輔助整流單元包括: 第二整流單元，其配置為對(duì)通過所述輸入端子提供的AC電壓整流并且將經(jīng)整流的AC電壓供給到所述供給單元；以及 提供單元，其配置為將所述平滑單元的電壓提供給所述供給單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中所述輔助整流單元進(jìn)一步包括布置在所述第二整流單元和所述供給單元之間的電阻器，其被配置為限制到所述供給單元的涌入電流。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中所述提供單元防止從所述第二整流單元提供給所述供給單元的電壓被提供給所述平滑單元。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中所述提供單元包括至少兩個(gè)二極管，其被配置為將所述平滑單元連接到所述供給單元，并且所述至少兩個(gè)二極管布置為相反的方向。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中所述供給單元進(jìn)一步被配置為在初始驅(qū)動(dòng)期間接收來自所述第二整流單元的電壓。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中所述供給單元進(jìn)一步被配置為在正常操作期間接收來自所述平滑單元的電壓。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中所述供給單元進(jìn)一步被配置為在異常操作期間接收來自所述第二整流單元的電壓。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中所述控制器進(jìn)一步被配置為接收來自所述供給單元的電力以使所述逆變器單元的輸出端子短路。
【文檔編號(hào)】H02M7/5387GK104079199SQ201410124555
【公開日】2014年10月1日 申請(qǐng)日期:2014年3月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月29日
【發(fā)明者】蔡凡鉐 申請(qǐng)人:Ls產(chǎn)電株式會(huì)社