[发明专利]一种转换器系统

说明书

本发明公开了一种转换器系统（10）包括多个转换器单元（26），每个转换器单元（26）适于将AC单元输入电压转换为单元输出电压和变压器（18）。具有多个次级绕组（22），每个次级绕组（22）5与一个转换器单元（26）连接并提供一个转换器单元（26）的AC单元输入电压;其中，次级绕组（22）布置成至少两组（G1，G2，G3），并且连接到一组（G1，G2，G3）的转换器单元（26）串联连接;其中变压器（18）设计成使得不同组（G1，G2，G3）的次级绕组（22）提供相对于彼此相移10的AC单元输入电压，使得由转换器单元产生的更高次谐波（26）互相取消;并且其中一组（G1，G2，G3）的次级绕组（22）提供具有至少两个不同相移（θ1，θ2，θ3，θ4，θ5，θ6）的AC单元输入电压。

技术领域

本发明涉及电转换器系统中的谐波消除领域。特别地，本发明涉及一种具有特殊变压器的变换器系统，用于最小化输入谐波，特别是当应用转换器单元级的冗余时。

背景技术

一种特殊类型的转换器系统是所谓的级联H桥转换器系统，其中在其输出端串联连接的转换器单元在其输入端连接到变压器的次级绕组。例如，这种转换器系统用于海底驱动器，其中转换器系统可以在水下设置在海上，例如靠近泵或类似设备。这种海底系统需要高可靠性和长维护时间（长达5至7年），因此组件的最小化和冗余的应用可能是关键问题之一。

当在这种级联H桥变换器系统中使用多脉冲变压器时，该变压器具有提供不同相移的若干次级绕组，这可以允许获得低电流总谐波失真（THD）值。

例如，US5,625,545和EP0913918A2示出了转换器系统，其中一相的转换器单元连接到次级绕组，为每个转换器单元提供不同的相移。

然而，开发在变压器的次级绕组上提供的多个三相系统之间产生良好限定的相移角的多脉冲变压器可能需要应用复杂的绕组策略（Zig-zag，Poligon等）。由于初级和次级绕组之间的不同耦合因子以及次级绕组之间的耦合，这种绕组策略可能导致不同的次级相关短路阻抗。耦合因子和每个次级绕组的等效短路阻抗的这种差异可导致变压器初级侧上的无效谐波消除，与每个DC链路相关联的不同DC链路电压以及DC链路电容器的不同谐波电流。因此，克服了这些问题，随着次级绕组数量的增加，这些问题变得更加复杂。

即使具有大量的转换器单元和相应的变压器次级绕组，电流谐波消除也可能实际上受到变压器设计（绕组之间的耦合因数，匝数差等）的限制。

另外，在转换器单元中的一个发生故障的情况下，当提供转换器单元级的冗余时，转换器单元的输入可以与其对应的变压器次级断开，并且转换器单元的输出可以短路。在这种情况下，即使在标称条件下，转换器操作也可以继续。而且，即使转换器单元完全可操作，也可以应用单元待机策略（N+0操作）以最小化转换器系统的总损耗并增加转换器系统的可靠性。然而，在一个或多个与变压器断开的有缺陷的变换器单元的情况下，与完全操作相比，多脉冲变压器的有效次级绕组数量减少，因此可能影响谐波消除，

EP2587658A2公开了一种转换器系统，包括：多个转换器单元，每个转换器单元适于将AC单元输入电压转换为单元输出电压;具有多个次级绕组的变压器，每个次级绕组与一个变换器单元连接并提供一个变换器单元的AC单元输入电压。次级绕组布置成至少两组，并且连接到一组的转换器单元串联连接。

在US6,229,722B1中，公开了一种通用转换器系统。

此外，EP2782240A2公开了一种多电平逆变器和电池，其中电池开关电路选择性地与电池输出断开，并且旁路闭合以连接第一和第二电池输出端子以选择性地绕过功率级。多级逆变器，具有可选的AC输入开关，以在旁路期间选择性地断开AC输入与电池开关电路的连接。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种简单且稳健的转换器系统，即使在一个或多个转换器单元发生故障和/或提供转换器单元级冗余的情况下，该转换器系统也具有低THD。