專利名稱：電變頻器，電轉換器和電網耦合轉換器的制作方法
技術領域：
本發明大體上涉及一種電轉換器。尤其是，本發明涉及一種電變頻器以及一種電網耦合轉換器。
背景技術：
這種轉換器已普遍知曉并且用于將驅動裝置連接到能量供給網絡或用于連接兩個能量供給網絡。此外，例如在DE 101 03 031 Al中公開了模塊化地構建這種轉換器。

發明內容
本發明的任務是提出一種電轉換器，該電轉換器擁有改進的模塊化結構。本發明通過根據權利要求1或6所述的變頻器、通過根據權利要求10所述的轉換器以及通過根據權利要求12所述的電網耦合轉換器來解決該任務。所有根據本發明的轉換器具有模塊開關的共同特征，該開關具有:第一串聯電路，該第一串聯電路由第一可控功率半導體器件和第一二極管構成；以及第二串聯電路，該第二串聯電路由第二二極管和第二可控功率半導體器件構成，其中第一功率半導體器件與第一二極管的連接點形成第一端子，而第二二極管與第二功率半導體器件的連接點形成模塊開關的第二端子，其中模塊開關具有電容器，并且其中第一串聯電路和第二串聯電路以及電容器彼此并聯連接。所有根據本發明的轉換器具有另外的共同特征，即至少兩個這種模塊開關形成串聯電路，并且至少兩個這種串聯電路彼此并聯連接。通過這些共同特征借助本發明提供了如下可能性:以簡單方式使根據本發明的轉換器與不同的應用匹配。根據本發明的轉換器的模塊化結構在此始終是類似的。僅僅通過另外的布線將模塊化結構與所期望的各應用匹配。以此方式可以減小根據本發明的轉換器的開銷和成本。本發明的其他特征、應用可能性和優點從以下對本發明的實施例的描述中得到，這些實施例在相關的附圖中示出。在此，所有所描述的或示出的特征本身而言或任意組合地形成本發明的主題，而與其在權利要求中的概述或者引用無關，以及與其在說明書或在附圖中的表述或圖示無關。


圖1示出了模塊開關的一個實施例的電路圖，圖2示出了在使用圖1的模塊開關情況下電變頻器的一個實施例的電路圖，圖3示出了在使用圖1的模塊開關情況下具有二極管饋入的電變頻器的一個實施例的電路圖，圖4示出了在使用圖1的模塊開關情況下利用電轉換器的動態補償的一個實施例的電路圖，
圖5示出了在使用圖1的模塊開關情況下電網耦合轉換器的一個實施例的電路圖，以及圖6示出了在使用圖1的模塊開關情況下具有直流傳輸的電網耦合轉換器的一個實施例的電路圖。
具體實施例方式在圖1中示出了模塊開關10，該開關設計用于使用在電轉換器或電變流器中。模塊開關10也在未公開的德國專利申請10 2010 046 142.3中描述，在此方面引用該專利申請。模塊開關10具有:第一串聯電路，該第一串聯電路由第一可控功率半導體器件Vl和第一二極管Dl構成；以及第二串聯電路，該第二串聯電路由第二二極管D2和第二可控功率半導體器件V2構成。這兩個可控功率半導體器件V1、V2分別可以并聯連接有反向連接的續流二極管。但明確地指出，續流二極管本身對于模塊開關10的工作并非是必需的，即模塊開關10在沒有續流二極管的情況下也完全能夠工作。然而在實踐中，這種續流二極管設計用于保護功率半導體器件V1、V2。借助續流二極管可以防止在電流的電流方向不希望地反轉時對功率半導體器件V1、V2的可能的損傷。此外，對于借助模塊開關10構建的轉換器的保護功能，續流二極管此外可以具有優點。在以下所描述的附圖2至6中因此存在這種續流二極管。此外，這兩個可控功率半導體器件V1、V2可以分別串聯有同向連接的二極管，用于提高在相反方向上的截止能力的目的。模塊開關10的功率半導體器件V1、V2和二極管的設計可以在考慮相應應用中出現的負載的情況下進行優化。功率半導體器件V1、V2和二極管在此也可以由多個并聯和/或串聯連接的器件構建。在第一串聯電路中，第一功率半導體器件Vl的集電極和第一二極管Dl的正極彼此連接。該連接點稱作第一端子11。在第二串聯電路中，第二功率半導體器件V2的發射極和第二二極管D2的負極彼此連接。該連接點稱作第二端子12。這兩個串聯電路彼此并聯連接。由此，第一二極管Dl的負極與第二功率半導體器件V2的集電極連接，而第一功率半導體器件Vl的發射極與第二二極管D2的正極連接。電容器C與兩個并聯連接的串聯電路并聯連接。電容器C也可以構建為由多個并聯和/或串聯連接的電容器構成的電容器組。在電容器C上存在直流電壓Ud。，而在這兩個端子11、12之間存在端子電壓ua。上述電壓的方向在圖1中說明。此外，電流i從第一端子11朝著第二端子12的方向流動。功率半導體器件V1、V2是可控開關，例如是晶體管，尤其是場效應晶體管，或是必要時帶有所需的輔助電路的晶閘管，尤其是GTO晶閘管(GT0=gate turn off (柵極關斷))，或者是 IGBT (IGBT=insulated gate bipolar transistor (絕緣柵雙極型晶體管))或類似電子器件。根據功率半導體器件V1、V2的構型，功率半導體器件的端子可以具有不同的名稱。上述的名稱“集電極”和“發射極”涉及IGBT的示例性應用。電容器C可以單極性地構建。模塊開關10可以具有四個狀態:一當功率半導體器件V1、V2 二者都被關斷(截止)時，則電流i從第一端子11流經二極管D1、電容器C并且流經二極管D2至第二端子12。電容器C被電流i充電，使得直流電壓ud。變得更大。除了二極管Dl、D2上的電壓降之外，端子電壓Ua等于負的直流電壓-ud。，即 Ua=-Udc。一當功率半導體器件V1、V2都被接通(導通)時，則電流i從第一端子11流經第一功率半導體器件Vl、電容器C并且流經第二功率半導體器件V2至第二端子12。電容器C被電流i放電，使得直流電壓ud。變得更小。除了功率半導體器件V1、V2上的電壓降之外，端子電壓Ua等于正的直流電壓ud。,即ua=ud。。一當第一功率半導體器件Vl被接通(導通)而第二功率半導體器件V2被關斷(截止)時，則電流i從第一端子11流經第一功率半導體器件Vl和第二二極管D2至第二端子
12。在電容器C上的直流電壓Ud。保持恒定。除了在第一功率半導體器件Vl和第二二極管D2上的電壓降之外，端子電壓Ua等于零，即ua=0。-當第一功率半導體器件Vl被關斷(截止)而第二功率半導體器件V2被接通(導通)時，則電流i從第一端子11流經第一二極管Dl和第二功率半導體器件V2至第二端子
12。在電容器C上的直流電壓Ud。保持恒定。除了在第一二極管Dl和第二功率半導體器件V2上的電壓降之外，端子電壓Ua等于零，即ua=0。通過模塊開關10的電流i始終朝向相同的方向。該方向在此通過二極管Dl、D2預給定。端子電壓Ua可以主要具有三個值,更確切地說，Ua=-Ud?；騯a=ud?；騯a=0。在電容器C上的直流電壓Ud?？梢宰兊酶蠡蚋?。模塊開關10的兩個最后闡述的狀態(其中端子電壓Ua等于零)可以被用于使功率半導體器件和二極管的負載均勻化的目的。在圖2中示出了電變頻器20，該變頻器設置用于將電能量供給網絡21與電驅動裝置22耦合。尤其是電動機設置為電驅動裝置22。但應指出的是，代替電動機也可以有任意其他類型的電的、尤其是電磁的負載。同樣，也可以將發電機設置為驅動裝置22。變頻器20具有第一變流器23和第二變流器24，它們二者都三相地構建。在此，所基于的是，電驅動裝置22被能量供給網絡21施加以電能。第一變流器23因此具有整流功能并且以下也稱作整流器，而第二變流器24具有逆變功能，并且也稱作逆變器。這兩個變流器23、24是多級或多點變流器，其在此情況下擁有五個工作點。應理解的是，這兩個變流器23、24也可以配備有更多或更少的工作點和/或不同數目的工作點。此外，應理解的是，這兩個變流器23、24也可以具有更多或更少的相，并且這兩個變流器23,24也可以具有不同數目的相。在此，這兩個變流器23、24分別由三個并聯連接的串聯電路25構建，其中串聯電路25的每個都由四個串聯連接的模塊開關10構成。在變流器23中，每個開關10的端子11與分別設置在其下的開關10的端子12連接。在變流器24中，每個開關10的端子12與分別設置在其下的開關10的端子11連接。此外，整流器23的最上部的第一開關10的端子12與中間回路電感器26的其中一個端子連接，而最下部的第四開關10的端子11與中間回路電感器27的端子連接。逆變器24的最上部的第一開關10和最下部的第四開關10的端子12、11相應地與中間回路電感器26、27的另外的端子分別連接。
在這兩個中間回路電感器26、27之間存在中間回路直流電壓，通過該中間回路直流電壓可以調節相關的中間回路電流的變化曲線。要指出的是，必要時也可以只有這兩個中間回路電感器26、27之一。整流器23的三個串聯電路25中每個的兩個中間開關10的連接點分別通過電感器28與能量供給網絡21的三個相之一連接。可替選地，三個電感器28也可以以變壓器形式構建，必要時也可以構建為所謂的開放的變壓器繞組。在最后提及的情況下，會需要整流器23的匹配。逆變器24的三個串聯電路25的每個的兩個中間開關10的連接點與電驅動裝置22的三個相之一連接。在此尤其是基于的是，電驅動裝置22具有與相有關的電感器。在電動機的情況下在此可以是其繞組。如曾闡述的那樣，每個模塊開關10的端子電壓Ua主要可以具有三個狀態=Ua=-Udc*ua=udc;*ua=0。由此，電驅動裝置22的每個相的電壓可以主要具有五個狀態，更確切地說，-2udc 或-Udc 或 O 或 Udc 或 2udc。通過相應地激勵整流器24的各個模塊開關10的功率半導體器件V1、V2，能量供給網絡21的具有第一頻率的交流電壓被轉換成中間回路直流電壓。通過相應地激勵逆變器25的各個模塊開關10的功率半導體器件V1、V2，中間回路直流電壓被轉換成施加在驅動裝置22上的具有可預給定的第二頻率的交流電壓。如已提及的那樣，電驅動裝置22也可以是發電機。在此情況下，進行回饋，在回饋的情況下第二變流器24擁有整流功能而第一變流器23擁有逆變功能。中間回路電壓改變其符號。通過相應地激勵兩個變流器23、24的各個模塊開關10的功率半導體器件V1、V2，由發電機產生的具有第一頻率的交流電壓被轉換成在能量供給網絡21上存在的具有可預給定的第二頻率的交流電壓。圖2的變頻器20是五點變流器。對三點變流器而言，與圖2的不同在整流器23和逆變器24的串聯電路25的每個中只需兩個模塊開關10。在圖3中示出了電變頻器30，該電變頻器設計用于將電變壓器31與電驅動裝置32耦合。尤其是電動機設置為電驅動裝置32。但應指出的是，代替電動機也可以有任意其他類型的電負載、尤其是電磁負載。變頻器30具有逆變器33，該逆變器由三個并聯連接的串聯電路34構建，其中串聯電路34的每個都由串聯連接的四個模塊開關10構成。開關10的每個的端子12與分別設置在其下的開關10的端子11連接。逆變器33三相地構建。應理解的是，逆變器33也可以具有更多或更少的相。變流器33是多級或多點變流器，其在此情況下擁有五個工作點。應理解的是，逆變器33也可以配備有更多或更少的工作點。此外，逆變器33的最上部的第一開關10的端子11與中間回路電感器35的其中一個端子連接，而最下部的第四開關10的端子12與中間回路電感器36的其中一個端子連接。中間回路電感器35、36的相應另一端子與多個整流器37的串聯電路連接。整流器37的串聯電路由此并聯連接成逆變器33的串聯電路34。
要指出的是，必要時也可以只有這兩個中間回路電感器35、36之一。在此，存在四個整流器37。應理解的是，該數目也可以更小或更大。串聯連接的整流器37的每個與變壓器31的次級側繞組38連接。在此于是存在四個次級側繞組。此外，變壓器31具有初級側繞組39，該繞組例如可以與能量供給網絡連接。變壓器31尤其是三相地構建，但也可以具有更大或更小數目的相。整流器37可以分別是任意類型的電路，利用該電路可實施所謂的二極管饋入。這樣可能的是，整流器37是橋式整流器，例如所謂的B2整流器。在B2整流器的情況下，各兩個同相串聯連接的二極管彼此并聯連接，并且相應的兩個二極管的連接點與相關的次級側繞組的兩個連接點中的相應一個連接。這兩個串聯電路的連接點于是形成B2整流器的連接點。同樣可能的是，整流器37是三相整流器，例如所謂的B6整流器。應理解的是，也可以應用任意其他類型的整流器，例如半控或全控橋路等等。可替選地，也可以使用晶閘管橋路，例如所謂的B6晶閘管橋路。利用這種晶閘管橋路可以使能量流反向，即所謂的回饋。逆變器33的三個串聯電路34的每個的兩個中間開關10的連接點與電驅動裝置32的三個相之一連接。在此尤其是基于的是，電驅動裝置32具有與相有關的電感器。在電動機的情況下在此會涉及其繞組。如曾闡述的那樣，每個模塊開關10的端子電壓Ua主要可以具有三個狀態=Ua=-Udc*ua=udc;*ua=0。由此，電驅動裝置32的每個相的電壓可以主要具有五個狀態，更確切地說，-2udc 或-Udc 或 O 或 Udc 或 2udc。從其上存在具有第一頻率的交流電壓的變壓器31出發，借助整流器37在中間回路電感器35、36之間形成中間回路直流電壓。由此可以通過相應地激勵逆變器33的各個模塊開關10的功率半導體器件V1、V2，將通過變壓器31預給定的中間回路直流電壓轉換成在驅動裝置32上的具有可預給定的第二頻率的交流電壓。圖3的變頻器30是五點變流器。對三點變流器而言，與圖3的不同在逆變器33的串聯電路34的每個中只需兩個模塊開關10。在圖4中示出了電變流器40，該電變流器設置用于將電能量供給網絡41與電補償部奉禹合。變流器40具有整流器43，該整流器由三個并聯連接的串聯電路44構建，其中串聯電路44的每個都由四個串聯連接的模塊開關10構成。開關10的每個的端子11與分別設置在其下的開關10的端子12連接。整流器43三相地構建。應理解的是，整流器43也可以具有更多或更少的相。整流器43是多級或多點變流器，其在此情況下擁有五個工作點。應理解的是，整流器43也可以配備有更多或更少的工作點。此外，整流器43的最上部的第一開關10的端子12與電感器45的其中一個端子連接，而最下部的第四開關10的端子11與電感器45的另一端子連接。在電感器45上存在直流電壓。
借助連接到中間回路上的電感器45實現變流器40可以用于動態補償能量供給網絡41中的無功功率。電流僅在一個方向上流經電感器45。電感器45上的電壓可以借助變流器40正調節或負調節并且用于電流調節。整流器43的三個串聯電路44的每個的兩個中間開關10的連接點分別通過電感器46與能量供給網絡41的三個相之一連接?？商孢x地，三個電感器46也可以以變壓器形式構建，必要時也構建為所謂的開放式變壓器繞組。在最后提及的情況下，會需要整流器43的匹配。通過相應地激勵整流器43的各個模塊開關10的功率半導體器件V1、V2，能量供給網絡41的交流電壓被轉換成電感器45上的直流電壓。圖4的變流器40是五點變流器。對三點變流器而言，與圖4的不同在整流器43的串聯電路44的每個中只需兩個模塊開關10。在圖5中示出了電網耦合轉換器50，其設置用于將兩個具有不同的相數目的電能量供給網絡51、52耦合。例如，第一能量供給網絡51可以是常用的三相負載網絡，而第二能量供給網絡52可以是二相軌道網絡(Bahnnetz)。負載網絡在此通常擁有50Hz的第一頻率而軌道網絡通常擁有16.7Hz的第二頻率。電網耦合轉換器50具有第一變流器53和第二變流器54。在此，所基于的是，第二能量供給網絡52由第一能量供給網絡51提供以電能量。第一變流器53因此具有整流功能并且以下也稱作整流器，而第二變流器54具有逆變功能，并且也稱作逆變器。整流器53和逆變器54具有不同數目的相。整流器53在此三相地構建，而逆變器54在此二相地構建。應理解的是，整流器53和/或逆變器54也可以具有更多或更少的相。這兩個變流器53、54是多級或多點變流器，其在此情況下擁有五個工作點。應理解的是，這兩個變流器53、54也可以配備有更多或更少的工作點和/或不同數目的工作點。這兩個變流器53、54分別由并聯連接的串聯電路55構建，其中串聯電路55的數目分別對應于相關的相的數目。串聯電路55的每個由四個串聯連接的模塊開關10構成。在變流器53中，開關10的每個的端子11與分別設置在其下的開關10的端子12連接。在變流器54中，開關10的每個的端子12與分別設置在其下的開關10的端子11連接。此外，整流器53的最上部的第一開關10的端子12與中間回路電感器56的其中一個端子連接，而最下部的第四開關10的端子11與中間回路電感器57的其中一個端子連接。逆變器54的最上部的第一開關10和最下部的第四開關10的端子11、12相應地與中間回路電感器56、57的相應另外的端子連接。在這兩個中間回路電感器56、57之間存在中間回路直流電壓。要指出的是，必要時也可以只有這兩個中間回路電感器56、57之一。整流器53的三個串聯電路55的每個的兩個中間開關10的連接點與第一能量供給網絡51的三個相之一連接。該連接可以通過變壓器58進行，或必要時也可以通過相應的電感器進行。逆變器54的兩個串聯電路55的每個的兩個中間開關10的連接點與第二能量供給網絡52的兩個相之一連接。該連接可以通過變壓器59進行，或必要時也可以通過相應的電感器進行。
必要時，也可以只有這兩個變壓器58、59之一。如曾闡述的那樣，每個模塊開關10的端子電壓Ua主要可以具有三個狀態:ua=-ud?；騯a=ud?；騏a=O。由此，每個相的電壓可以主要具有五個狀態，更確切地說，_2ud?；?ud?；騉 或 Udc 或 2udc。通過相應地激勵整流器53的各個模塊開關10的功率半導體器件V1、V2，第一能量供給網絡21的具有第一頻率的交流電壓被轉換成中間回路直流電壓。通過相應地激勵逆變器54的各個模塊開關10的功率半導體器件V1、V2，中間回路直流電壓被轉換成用于第二能量供給網絡52的具有可預給定的第二頻率的交流電壓。應指出的是，在電網耦合轉換器50中也可以在相反方向上進行能量流動。在此情況下，進行回饋，在回饋的情況下第二變流器54擁有整流功能而第一變流器53擁有逆變功能。中間回路電壓改變其符號。通過相應地激勵兩個變流器53、54的各個模塊開關10的功率半導體器件V1、V2，在第二能量供給網絡52上的具有第一頻率的交流電壓被轉換成在第一能量供給網絡51上存在的具有可預給定的第二頻率的交流電壓。圖5的電網耦合轉換器50是五點變流器。對三點變流器而言，與圖5的不同在整流器53和逆變器54的串聯電路55的每個中只需兩個模塊開關10。在圖6中示出了電網耦合轉換器60，該電網耦合轉換器設置用于將兩個電能量供給網絡61、62利用其間設置的直流電流傳遞而耦合。電網耦合轉換器60具有第一變流器63和第二變流器64。在此，所基于的是，第二能量供給網絡62由第一能量供給網絡61提供以電能量。第一變流器63因此具有整流功能并且以下也稱作整流器，而第二變流器64具有逆變功能，并且因此也稱作逆變器。這兩個變流器63、64具有相同數目的相。整流器63和逆變器64在此三相地構建。應理解的是，整流器63和/或逆變器64也可以具有更多或更少的相，并且也可以具有不同數目的相。這兩個變流器63、64是多級或多點變流器，其在此情況下擁有五個工作點。應理解的是，這兩個變流器63、64也可以配備有更多或更少的工作點和/或不同數目的工作點。在此，整流器63和逆變器64分別由并聯連接的串聯電路65構建，其中串聯電路65的數目分別對應于相關的相的數目。串聯電路65的每個由四個串聯連接的模塊開關10構成。在整流器63中，開關10的每個的端子11與分別設置在其下的開關10的端子12連接。在逆變器64中，開關10的每個的端子12與分別設置在其下的開關的端子11連接。此外，整流器63的最上部的第一開關10的端子12與電感器66的其中一個端子連接，而最下部的第四開關10的端子11與電感器67的端子連接。逆變器64的最上部的第一開關10和最下部的第四開關10的端子11、12相應地與電感器68、69的另外的端子分別連接。電感器66的另外的端子通過電線路71與電感器68的另外的端子連接，而電感器67的另外的端子通過電線路72與電感器69的另外的端子連接。在這兩個電線路71、72之間存在直流電壓。在此尤其是涉及高電壓，例如150kV。這兩個線路的長度可以為數千米，例如100km。這兩個線路71、72之一可以接地。以此方式實現了直流電流傳輸。應指出的是，這兩個線路71、72的每個必要時也可以關聯有兩個電感器66、68或67,69的僅僅一個。必要時，當電線路71、72的自感系數足夠大時，電感器66、68、67、69也
可以完全取消。整流器63的三個串聯電路65的每個的兩個中間開關10的連接點與第一能量供給網絡61的三個相之一連接。該連接可以通過變壓器74進行或必要時也可以通過相應的電感器進行。逆變器64的三個串聯電路65的每個的兩個中間開關10的連接點與第二能量供給網絡62的三個相之一連接。該連接可以通過變壓器75進行或必要時也可以通過相應的電感器進行。必要時，也可以只有這兩個變壓器74、75之一。如曾闡述的那樣，每個模塊開關10的端子電壓Ua主要可以具有三個狀態=Ua=-Udc或ua=ud。或Ua=O。由此，每個相的電壓可以主要具有五個狀態，更確切地說，_2ud?；?ud?；騉 或 Udc 或 2udc。通過相應地激勵整流器63的各個模塊開關10的功率半導體器件V1、V2，第一能量供給網絡21的具有第一頻率的交流電壓被轉換成直流電壓。直流電壓或相關的直流電流于是通過線路71、72來傳輸。通過相應地激勵逆變器64的各個模塊開關10的功率半導體器件V1、V2，直流電壓被轉換成用于第二能量供給網絡62的具有可預給定的第二頻率的交流電壓。應指出的是，在電網耦合轉換器60中也可以在相反方向上進行能量流動。在此情況下，進行回饋，在回饋的情況下第二變流器64擁有整流功能而第一變流器63擁有逆變功能。通過相應地激勵兩個變流器63、64的各個模塊開關10的功率半導體器件V1、V2，在第二能量供給網絡62上存在的具有第一頻率的交流電壓被轉換成直流電壓并且通過線路71,72傳輸，以便隨后轉換成在第一能量供給網絡61上存在的具有可預給定的第二頻率的交流電壓。圖6的電網耦合轉換器60是五點變流器。對三點變流器而言，與圖6的不同在整流器63和逆變器64的串聯電路65的每個中只需兩個模塊開關10。此外，要指出的是，也可以在沒有電線路71、72的情況下設置圖6的電網耦合轉換器60。在此情況下，電網耦合轉換器60是所謂的緊耦合。
權利要求
1.一種用于將電能量供給網絡(21)與電驅動裝置(22)耦合的電變頻器(20)，具有:第一變流器(23)和第二變流器(23)，其中第一變流器(23)與能量供給網絡(21)連接而第二變流器(24)與驅動裝置(22)連接，其中這兩個變流器(23，24)的每個都具有至少兩個串聯電路(25)，其中所述串聯電路(25)的每個都具有至少兩個模塊開關(10)，其中所述模塊開關(10)的每個都具有第一串聯電路，該第一串聯電路由第一可控功率半導體器件(Vl)和第一二極管(Dl)構成，以及具有第二串聯電路，該第二串聯電路由第二二極管(D2)和第二可控功率半導體器件(V2)構成，其中第一功率半導體器件(Vl)和第一二極管(Dl)的連接點形成所述模塊開關(10)的第一端子(11 )，而第二二極管(D2)和第二功率半導體器件(V2)的連接點形成所述模塊開關(10)的第二端子(12)，其中所述模塊開關(10)具有電容器(C)，并且其中所述第一串聯電路和所述第二串聯電路和電容器(C)彼此并聯連接。
2.根據權利要求1所述的變頻器(20)，其中所述第一變流器(23)具有數目對應于能量供給網絡(21)的相的數目的串聯電路(25)，并且其中所述第二變流器(24)具有數目對應于驅動裝置(22)的相的數目的串聯電路(25)。
3.根據權利要求1或2之一所述的變頻器(20)，其中在所述能量供給網絡(21)上存在具有第一頻率的交流電壓，而在電驅動裝置(22)上存在具有第二頻率的交流電壓。
4.根據權利要求1至3之一所述的變頻器(20)，其中所述第一變流器(23)和第二變流器(24)通過至少一個中間回路電感器(26，27 )彼此連接。
5.根據權利要求1或4之一所述的變頻器(20)，其中所述第一變流器(23)通過電感器(28)與所述能量供給網絡(21)連接。
6.一種用于將電變壓器(31)與電驅動裝置(32)耦合的電變頻器(30)，至少具有整流器(37 )和逆變器(33 )，其中整流器(37 )與變壓器(31)連接而逆變器(33 )與驅動裝置(32 )連接，其中逆變器(24 )具有至少兩個串聯電路(34 )，其中所述串聯電路(34 )的每個都具有至少兩個模塊開關(10)，其中所述模塊開關(10)的每個具有第一串聯電路，第一串聯電路由第一可控功率半導體器件(Vl)和第一二極管(Dl)構成；以及具有第二串聯電路，該第二串聯電路由第二二極管(D2)和第二可控功率半導體器件(V2)構成，其中第一功率半導體器件(Vl)和第一二極管(Dl)的連接點形成所述模塊開關(10)的第一端子(11)，而第二二極管(D2)和第二功率半導體器件(V2)的連接點形成所述模塊開關(10)的第二端子(12)，其中所述模塊開關(10)具有電容器(C)，并且其中所述第一串聯電路和所述第二串聯電路和電容器(C)彼此并聯連接。
7.根據權利要求1所述的變頻器(30)，其中串聯電路(34)的數目對應于驅動裝置(32)的相的數目。
8.根據權利要求6或7之一所述的變頻器(30)，其中所述變壓器(31)和逆變器(33)通過至少一個中間回路電感器(35，36 )彼此連接。
9.根據權利要求6至8之一所述的變頻器(30)，其中在所述變壓器(31)上存在具有第一頻率的交流電壓，而在電驅動裝置(32)上存在具有第二頻率的交流電壓。
10.一種用于將電能量供給網絡(41)與電補償部耦合的電轉換器(40)，具有整流器(43)，其與能量供給網絡(41)連接，以及具有電感器(45)，其與整流器(43)連接，其中整流器(43)具有數目對應于所述能量供給網絡(41)的相的數目的串聯電路(44)，其中所述串聯電路(44)的每個具有至少兩個模塊開關(10)，其中所述模塊開關(10)的每個具有第一串聯電路，第一串聯電路由第一可控功率半導體器件(Vl)和第一二極管(Dl)構成；以及具有第二串聯電路，該第二串聯電路由第二二極管(D2)和第二可控功率半導體器件(V2)構成，其中第一功率半導體器件(Vl)和第一二極管(Dl)的連接點形成所述模塊開關(10)的第一端子(11 )，而第二二極管(D2)和第二功率半導體器件(V2)的連接點形成所述模塊開關(10)的第二端子(12)，其中所述模塊開關(10)具有電容器(C)，并且其中所述第一串聯電路和所述第二串聯電路和電容器(C)彼此并聯連接。
11.根據權利要求10所述的轉換器(40)，其中所述整流器(43)通過電感器(46)與所述能量供給網絡(41)連接。
12.一種用于將第一電能量供給網絡(51，61)與第二能量供給網絡(52，62)耦合的電網耦合轉換器(50，60)，具有:第一變流器(53，63)和第二變流器(54，64)，其中第一變流器(53)與第一能量供給網絡(51，61)連接而第二變流器(54，64)與第二能量供給網絡(52，62)連接，其中這兩個變流器(53，54，63，64)的每個都具有至少兩個串聯電路(55，65)，其中所述串聯電路(55，65)的每個都具有至少兩個模塊開關(10)，其中所述模塊開關(10)的每個都具有第一串聯電路，該第一串聯電路由第一可控功率半導體器件(Vl)和第一二極管(Dl)構成，以及具有第二串聯電路，該第二串聯電路由第二二極管(D2)和第二可控功率半導體器件(V2)構成，其中第一功率半導體器件(Vl)和第一二極管(Dl)的連接點形成所述模塊開關(10)的第一端子(11)，而第二二極管(D2)和第二功率半導體器件(V2)的連接點形成所述模塊開關(10)的第二端子(12)，其中所述模塊開關(10)具有電容器(C)，并且其中所述第一串聯電路和所述第二串聯電路和電容器(C)彼此并聯連接。
13.根據權利要求12所述的電網耦合轉換器(50，60)，其中所述第一變流器(53，63)具有數目對應于第一能量供給網絡(51，62)的相的數目的串聯電路(55，65)，并且其中所述第二變流器(54，64)具有數目對應于第二能量供給網絡(52，62)的相的數目的串聯電路(55，65)。
14.根據權利要求12或13之一所述的電網耦合轉換器(50)，其中所述第一變流器`(53)和第二變流器(54)通過至少一個電感器(56，57)彼此連接。
15.根據權利要求12或13之一所述的電網耦合轉換器(60)，其中所述第一變流器(63)和第二變流器(64)通過電線路(71，72)彼此連接。
16.根據權利要求15所述的電網耦合轉換器(60)，其中線路(71，72)關聯有至少一個電感器(66，67，68，69)。
全文摘要
描述了一種用于將電能量供給網絡(21)與電驅動裝置(22)耦合的電變頻器(20)、電轉換器和電網耦合轉換器。設置有整流器(23)和逆變器(24)，其中整流器(23)與能量供給網絡(21)連接而逆變器(24)與驅動裝置(22)連接。整流器(23)和逆變器(24)分別具有至少兩個串聯電路(25)，并且串聯電路(25)的每個都具有至少兩個模塊開關(10)。
文檔編號H02M5/45GK103107712SQ20121044731
公開日2013年5月15日 申請日期2012年11月9日 優先權日2011年11月10日
發明者約爾格·詹寧 申請人:Ge能源電力轉換有限公司