[发明专利]能以旁路模式操作的级联H桥逆变器

说明书

技术领域

依据本公开的示例性实施例的教导总体上涉及级联H桥逆变器，并且更具体地涉及能够以旁路模式的级联H桥逆变器，其配置为通过控制功率开关而不是允许形成级联H桥逆变器的每个电力单元组件使用单独的旁路开关来执行旁路功能操作。

背景技术

一般而言，中压逆变器是具有的输入功率的rms(均方根)值超过600V的线间电压的逆变器，并且具有几个阶段的输出相电压。中压逆变器通常用于驱动范围从几kW到几MW容量的大惯量的工业负载，例如并不限于，风扇，泵，压缩机，牵引机，起重机和传送带。

中压逆变器主要使用配置为产生输出电压多于3级的多级逆变器。特别是，CHB(级联H桥)逆变器主要用作动力换挡设备。逆变器输出电压电平的大小和数量由CHB逆变器中的电力单元组件的数量确定，其中每个电力单元组件使用绝缘输入电压。

图1是示出由2阶电力单元组件形成的CHB(级联H桥)逆变器10的例子的电路图，其中，电力单元组件的数量可响应于所需的系统规格而改变。

CHB逆变器10通过接收rms(均方根)值超过600V的线间电压的3相电压5来驱动电机2。电机是高压3相电机，也可以是感应电机或同步电机。

移相变压器13用来隔绝输入功率，以响应于电力单元组件的要求来偏移电压的相位和大小，并通过移相来提高输入电流的THD(总谐波失真)。每个电力单元组件使用移相变压器13的输出电压作为输入功率，其中，所述逆变器的输出电压由对应于各相的电力单元组件输出的电压总和合成。

即，a相输出电压是串联的电力单元组件14-a1和14-a2的输出电压的总和，b相输出电压是串联的电力单元组件14-b1和14-b2的输出电压的总和，以及c相输出电压是串联的电力单元组件14-c1和14-c2的输出电压的总和。虽然每个相电压在逆变器的合成输出电压中的大小是相同的，但是每个相电压有120度的相位差。此外，施加到电机的THD和电压变化率可通过增加电力单元组件的数量和各种开关方法来提高。

如以上所讨论的，CHB逆变器如此配置从而每相通过串联电力单元组件而形成，其中，使用电力单元组件的模块化结构易于维护和修理。

图2是电力单元组件的例子，其中，整流器21使用6个二极管将AC(交流)电压转换为DC(直流)电压，以及经整流的直流端电压V_dc的大小由整流器21的输入端功率和输出端功率之间的差异确定。

当电源侧提供的输入功率大于负载消耗的输出功率时，DC端电压增加，以及当电源侧提供的输入功率小于负载消耗的输出功率时，DC端电压降低。

DC端电容器22用来解决输入/输出端的瞬时的功率不平衡，而单相全桥逆变器23通过每个功率开关23a～23d从DC端电压合成输出电压。电力单元驱动器25独立地用于每个电力单元组件，以及产生用于确定每个功率开关23a～23d的功率开关状态的选通信号。旁路开关24执行旁路功能。

即，当使用CHB结构的中压逆变器的电力单元组件发生故障时，旁路开关24短路相关电力单元组件的输出端并关断相关电力单元组件的所有功率开关以防止臂短路，从而防止一些电力单元组件的故障影响电机操作。虽然通常操作剩余的电力单元组件可以执行连续操作以提高可靠性，但是不可避免地会降低输出电压和容量。

同时，当电力单元组件中没有旁路开关24，以及中压逆变器使用剩余的正常操作的电力单元组件连续操作时，由于产生故障的电力单元组件使用的功率开关的逆并联的二极管的整流操作使得DC端电压V_dc增加，从而超出直流端电容器22的额定操作范围而损坏电力单元组件并必然导致逆变器操作实效。

因此，每个电力单元组件配置为包括旁路开关24，但是当使用单独的旁路开关24时，产生产品体积增大和由于成本增加导致经费增大的缺点。

发明内容

本公开设置为解决上述缺点/问题，而且本公开的目的是提供能够以旁路模式操作的级联H桥逆变器，其配置为通过控制功率开关而不是允许形成级联H桥逆变器的每个电力单元组件使用单独的旁路开关来执行旁路功能。

在本公开的一个普通方案中，提供了能够以旁路模式操作的级联H桥逆变器，级联H桥逆变器包括多个各对应于每相的电力单元组件，和电力单元驱动器。