[发明专利]用于三电平整流器的开关分支以及三相三电平整流器

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于三电平整流器的开关分支，并且涉及一种三相、三电平整流器。

背景技术

三电平整流器是包括三个直流电压电极的整流器。它们不仅具有正直流电压电极和负直流电压电极，而且还包括中性直流电压电极。在如下出版物中公开了三电平整流器的示例：Y.Zhao、Y.Li和T.A.Lipo在1995年1月/2月的IEEE transactions on industry applications的Vol.31，No.1，″Force commutated three level boost type rectifier″；以及J.W.Kolar和F.C.Zach在1997年8月的IEEE transactions on industrial electronics的Vol.44,No.4，″A novel three-phase utility interface minimizing line current harmonics of high-power telecommunications rectifier modules″。

图1示出了三相三电平整流器的主电路的电路图。所述整流器包括三个开关分支，每个开关分支具有一个交流电压输入电极AC1、AC2、AC3。进而，直流电压输出包括三个电极：正直流电压电极Udc+、负直流电压电极Udc-和中性直流电压电极NP。进而，整流器的直流电压中间电路包括以如下方式串联连接在正直流电压电极Udc+和负直流电压电极Udc-之间的电容器C1和C2：中性直流电压电极NP形成在电容器的连接点上。整流器的每个开关分支还包括串联连接在正直流电压电极和负直流电压电极之间的四个二极管以及按照给定调制方法调制输入电压的两个可控开关。可能的调制方法包括例如矢量调制和滞环调制。按照调制方案，每个开关分支中的上开关与串联连接的最上二极管换向，下开关与串联连接的最下二极管换向。在该图的示例中，二极管还并联连接到每个受控开关。

通常，整流器的直流电压中间电路中的电容器在整流器的正常使用之前要充电。例如，可以通过接触器和充电电阻器以如下方式执行电容器的充电：在充电阶段，电容器充电电流通过接触器连接以经由限制充电电流的充电电阻器环流。该解决方案存在的问题例如是它需要单独的接触器。

发明内容

本发明的一个目的是开发设备以便解决或至少减轻上述问题。本发明的目的是通过一种用于三电平整流器的开关分支以及通过一种三相三电平整流器实现的。

根据本发明的一个方面，提出了一种用于三电平整流器的开关分支，包括：第一二极管（D1；D11，D12，D13）和第一半导体开关（S1；S11，S12，S13），串联连接在正直流电压电极（Udc+）和中性直流电压电极（NP）之间；第二二极管（D2；D21，D22，D23）和第二半导体开关（S2；S21，S22，S23），串联连接在负直流电压电极（Udc-）和中性直流电压电极（NP）之间；以及晶闸管（T；T1，T2，T3）和第三二极管（D3；D31，D32，D33），串联连接在所述第一二极管和所述第一半导体开关之间的连接点与所述第二二极管和所述第二半导体开关之间的连接点之间，其中，所述晶闸管（T；T1，T2，T3）和所述第三二极管（D3；D31，D32，D33）之间的连接点连接至所述开关分支的交流电压电极（AC；AC1，AC2，AC3），其特征在于：所述第一二极管（D1；D11，D12，D13）和所述第一半导体开关（S1；S11，S12，S13）属于特定于第一开关分支的半导体模块（10）；以及所述第二二极管（D2；D21，D22，D23）和所述第二半导体开关（S2；S21，S22，S23）属于特定于第二开关分支的半导体模块（20）。

优选地，所述晶闸管（T；T1，T2，T3）连接在所述第一二极管和所述第一半导体开关之间的所述连接点与所述开关分支的所述交流电压电极（AC；AC1，AC2，AC3）之间；以及所述第三二极管（D3；D31，D32，D33）连接在所述第二二极管和所述第二半导体开关之间的所述连接点与所述开关分支的所述交流电压电极（AC；AC1，AC2，AC3）之间。

优选地，所述晶闸管（T；T1，T2，T3）连接在所述第二二极管和所述第二半导体开关之间的所述连接点与所述开关分支的所述交流电压电极（AC；AC1，AC2，AC3）之间；以及所述第三二极管（D3；D31，D32，D33）连接在所述第一二极管和所述第一半导体开关之间的所述连接点与所述开关分支的所述交流电压电极（AC；AC1，AC2，AC3）之间。