[发明专利]混合驱动装置

说明书

本发明题为“混合驱动装置”。本发明公开了一种马达驱动器装置，该马达驱动器装置包括：转换器，该转换器包括第一电气网络，该第一电气网络被配置为将AC电功率转换为DC电功率，该第一电气网络包括至少一个电子元件，该至少一个电子元件包括宽带隙半导体材料；以及逆变器，该逆变器电连接到该转换器，该逆变器包括第二电气网络，该第二电气网络被配置为从该DC电功率生成AC马达功率信号，该第二电气网络包括多个电子元件，该多个电子元件包括不是宽带隙半导体材料的半导体材料。

相关申请的交叉引用

本申请要求2019年9月18日提交的标题为“HYBRID DRIVE APPARATUS(混合驱动装置)”的美国临时申请号62/902,210的权益，该临时申请全文以引用方式并入本文。

技术领域

本公开涉及混合驱动装置。

背景技术

电气装置，诸如变速驱动器、变频驱动器或可调速驱动器，可连接到交流(AC)高功率配电系统，诸如电力网。电气装置驱动机器或非机器型负载，为机器或非机器型负载供电，和/或控制机器或非机器型负载。电气装置包括将AC功率转换为直流(DC)功率的转换器以及将DC功率转换为提供给负载的AC功率的逆变器。

发明内容

在一个方面，马达驱动器装置包括：转换器，该转换器包括第一电气网络，该第一电气网络被配置为将AC电功率转换为DC电功率，该第一电气网络包括至少一个电子元件，该至少一个电子元件包括宽带隙半导体材料；以及逆变器，该逆变器电连接到该转换器，该逆变器包括第二电气网络，该第二电气网络被配置为从该DC电功率生成AC马达功率信号，该第二电气网络包括多个电子元件，该多个电子元件包括不是宽带隙半导体材料的半导体材料。

实施方式可包括下列特征中的一个或多个。第一电气网络可包括多个电子元件，该多个电子元件包括宽带隙半导体材料。马达驱动器装置还可包括控制系统，该控制系统被配置为控制第一电气网络中的每个电子元件的状态。控制系统还可被配置为控制第二电气网络中的电子元件。控制系统可被配置为控制第二电气网络中的电子元件以实现DC电功率的脉冲宽度调制。马达驱动器装置还可包括电连接到转换器的滤波器系统。滤波器系统可接收AC电功率并向转换器提供经滤波的AC电功率，使得转换器被配置为将经滤波的AC电功率转换为DC电功率。

马达驱动器装置还可包括电连接到转换器和逆变器的总线，并且总线可包括至少一个电容元件。

第一电气网络可被配置为M电平转换器，并且第二电气网络可被配置为N电平转换器，其中M和N中的每一者为二或更大的整数值。在一些实施方式中，M和N是相同的整数值。

在一些实施方式中，M和N不是相同的整数值。

宽带隙半导体材料可包括碳化硅(SiC)或氮化镓(GaN)，并且不是宽带隙半导体材料的半导体材料可为硅(Si)或砷化镓(GaAs)。

不是宽带隙半导体材料的半导体材料可为在300开尔文(K)下具有约1电子伏特-1.5电子伏特(eV)的带隙的任何半导体材料，并且宽带隙半导体材料可为在300K下具有约2eV-4eV的带隙的任何半导体材料。

第一电气网络中的电子元件中的每个电子元件可为晶体管，并且第二电气网络中的电子元件中的每个电子元件可为晶体管。

在另一方面，用于马达驱动器的装置被配置为向一个或多个逆变器提供直流(DC)电功率，该装置包括：转换器，该转换器包括第一电气网络，该第一电气网络被配置为从AC电功率生成DC电功率，该第一电气网络包括多个电子元件，该多个电子元件包括宽带隙半导体材料；以及DC链路，该DC链路电连接到转换器，该DC链路被配置为存储来自转换器的DC电功率并向一个或多个逆变器提供DC电功率。一个或多个逆变器中的每个逆变器包括第二电气网络，该第二电气网络被配置为生成交流(AC)马达功率信号，并且第二电气网络中的每个第二电气网络包括由不是宽带隙半导体材料的半导体材料制成的电子元件。