[发明专利]用于驱动电机的方法和系统

说明书

本发明提供一种用于驱动电机的系统及方法。所述系统包括联接到输入源的功率变换器和所述电机。所述功率变换器包括支路，所述支路包括第一串线和第二串线。所述第一串线包括多个可控半导体开关、第一连接节点和第二连接节点。所述第一串线操作性地跨联接第一总线和第二总线。所述第二串线通过所述第一连接节点和所述第二连接节点操作性地联接到所述第一串线。所述第二串线包括多个开关模块。所述开关模块包括完全可控半导体开关和储能装置。所述系统进一步包括系统控制器，所述系统控制器被配置成在所述电机打开运行时向所述可控半导体开关和所述开关模块提供启动命令，以将所述储能装置中储存的能量提供到所述电机。

技术领域

本发明总体上涉及一种功率变换器，具体来说，涉及一种用于驱动连接到功率变换器的电机的系统。

背景技术

例如，随着功率变换器在诸如电机、可再生能量系统和高压直流系统(HVDC)系统等应用中取得优势，其实用性和重要性也随之增长。多电平变换器已成为用于多种中压和高压应用中的前景良好的新兴功率变换技术。

相对于传统两电平变换器而言，多电平变换器拥有多个优势。例如，多电平变换器的电能质量和效率高于两电平变换器。此外，多电平变换器是电网与诸如光伏(PV)电池、燃料电池、风力发电机等可再生能源之间的理想接口。已使用模块化结构设计出不含变压器的多电平变换器。这种多电平变换器通常包括连接在直流总线之间的多个功率模块。变换器的模块化结构支持堆叠这些变换器，以提供不同的功率和电压等级。

多电平功率变换器通常包括置于输入端子与输出端子之间的多个半导体开关和储能装置。变换器中的所述半导体开关和储能装置有助于在输出端子处提供已调整的输出功率。输出端子处的输出功率取决于半导体开关的启动以及储能装置中存在的能量。

一些电机连接到功率变换器的输出端子，所述输出端子接收交流电力供应并且用于提供直流电压。在传统模块化功率变换器中，储能装置中储存的能量取决于变换器交流侧上的电压和电流。这种依赖性导致储能要求提高。

发明内容

共同转让美国专利申请13/629882中描述了模块化多电平功率变换器的拓扑结构，所述专利申请以引用方式并入本说明书中。发明人发现，使用上述申请中描述的模块化功率变换器，称为模块化嵌入式多电压变换器(MEMC)，可以向连接到输出端子的电机提供能量，所述电机能够在极低速甚至低于零速条件下运行。此外，相对于传统的两电平或三电平变换器，使用MEMC可以充分地减小提供到输出端子的谐波电流和电压变化速率。本说明书中描述了一种配置MEMC以用于电机相关应用中的方法和系统。

在本发明的一个实施例中，提供了一种用于驱动电机的系统。所述系统包括连接到输入源的功率变换器和所述电机。所述功率变换器包括功率变换器支路，所述功率变换器支路包括第一串线和第二串线。所述第一串线包括多个可控半导体开关、第一连接节点和第二连接节点。所述第一串线操作性地跨联接第一总线和第二总线。所述第二串线通过所述第一连接节点和所述第二连接节点操作性地联接到所述第一串线。所述第二串线包括多个开关模块。所述开关模块包括多个完全可控的半导体开关以及至少一个储能装置。所述系统进一步包括系统控制器，所述系统控制器被配置成从所述第一串线向至少一些所述可控半导体开关提供启动命令，以及从所述第二串线向至少一些所述开关模块提供启动命令，以在所述电机打开运行时将储存在所述储能装置中的能量提供到所述电机。