[发明专利]转换器设备和装备有一个这样的设备的不间断电源

说明书

技术领域

本发明涉及例如用在不间断电源中的诸如升压转换器和降压转换器之类的转换器以及整流器和逆变器的领域，具体地用在大功率不间断电源中，即具有一般包括在大约100kVA和500kVA之间的功率。

本发明更具体地涉及使得在第一类型的第一、第二和第三电压线上可用的第一电压能够以任意方向变换成第二类型的电压线上的电压的转换器设备，所述设备包括：

-第一主开关单元，连接到所述第一类型的第一电压线并且装备有第一主开关，

-第二主开关单第二，连接到所述第一类型的第二电压线并且装备有第二主开关，

-主开关点，连接到所述第二类型的电压线并且连接到所述第一和所述第二主开关单元，和

-第三主开关，为所述第一和和所述第二主开关单元所共用，所述第三主开关连接在所述主开关点和第一类型的第三电压线之间。

本发明还涉及不间断电源，包括：施加AC输入电压的电源输入端、连接到所述输入端的整流器、连接在所述整流器的输出端上的符号相反的两个基本DC电压线、和连接到所述基本DC电压的电压线的逆变器，并且包括被设计为提供安全的电压的输出端。

背景技术

正在发展逆变器以提高它们的效率并减少由开关频率(通常很低，即，大约几千赫兹)产生的噪声干扰。关于这一点，已经表明人们对使用呈现几个电平(一般为三个电平)上的拓扑的逆变器正感兴趣。

参考根据现有技术的图1，在参考数字1下表示的三电平逆变器使得第一类型的第一、第二和第三电压线P、N、REF上可用的电压电平U/2、-U/2、UREF能够以任一方向变换成第二类型的电压线A上的电压VA。在所示的情况下，第一类型的电压线是具有基本DC电压电平的线，第二类型的电压线是电压为AC的线。在与逆变器模式中的操作对应的方向上，电压VA和电流IA是AC的并且通过对来自于三个基本DC电压电平U/2、-U/2、UREF的主开关点CP上的脉冲滤波而获得。在与作为整流器操作对应的其它方向上，从AC电压VA和电流IA中获得基本DC电压电平U/2、-U/2、UREF。使用的滤波装置包括连接在主开关点CP和第二类型A的电压线之间的电感LF。滤波装置还包括连接在AC电压输出VA和与参考电压线REP呈现相同的电势的参考电压点之间的电容器CF。

图1所示的转换器包括通过控制单元(未示出)控制的两个主开关单元UCI、UC2。开关单元UC1、UC2分别包括正DC电压输入端和负DC电压输入端，分别连接到第一类型的第一和第二电压线P、N。每个开关单元UC1、UC2一边连接到第一类型的第一或第二电压线P、N和第一类型的第三电压线，另一边连接到主开关点CP。第一开关单元UC1包括连接在第一类型的第一电压线P和主开关点CP之间的第一主开关K1。以同样的方式，第二开关单元UC2包括连接在第一类型的第二电压线N和主开关点CP之间的第二主开关K2。转换器包括第三主开关K3，为第一和第二开关单元所共用，并且连接在主开关点CP和第一类型的第三电压线REF之间。主开关K1、K2、K3的每一个可以包括至少一个晶体管和至少一个二极管，该二极管并联连接在所述晶体管上并且其方向为在所述晶体管被反向偏置时导通。

当主开关K1、K2分别闭合时，主开关点CP上的电压基本上分别等于第一类型的第一电压线P、第一类型的第二电压线N上可用的DC电压+U/2、-U/2。因而，主开关K1、K2的导通状态分别对应于开关单元UC1、UC2的第一开关状态。在此第一开关状态下，主开关K1、K2可以分别将功率从第一类型的第一电压线P、第一类型的第二电压线N传送到主开关点CP。当主开关K1、K2分别断开时，第三主开关K3使得所述主开关点CP上的电压能够为基本上等于所述第三电压线上可用的电压(即，参考电压)的值，其分别对应于开关单元UC1、UC2的第二开关状态。

参考根据现有技术的图2，在参考数字2下表示另一个三电平逆变器。此转换器呈现被称为钳位中点的拓扑，其可以缩写为“NPC”。此转换器还使得第一类型的第一、第二和第三电压线P、N、REF上的基本上DC电压电平U/2、-U/2、UREF能够以任一方向变换成第二类型的电压线A上的AC电压VA。