[发明专利]使NPC转换器中的DC链路电容器放电

说明书

技术领域

本发明涉及用于使电转换器的DC链路电容器放电的方法和控制器。

背景技术

一些类型的AC-AC频率转换器可包括多个中性点钳位转换器单元。这些转换器单元可并联连接用于提供转换器的相和/或串联连接用于使输出电压和相的电压水平数量增加。

对于这类转换器的示例可在CN 202197222 U和WO2006/000111 A1中找到。

转换器的每个转换器单元可具有DC链路，其具有DC（直流）电容器来累积能量，其用于通过使DC链路与相应相输出互连的逆变器的切换状态来产生输出电压。由于安全原因，DC电容器通常必须在维护期间或在转换器被停止时放电。

一个可能的放电方法经由高压继电器和放电电阻器的布置来进行。然而，该方法要求附加硬件元件，其可使转换器的生产和维护成本增加。

对于不同转换器拓扑的一些其他方法在WO2012/013245 A1和US2008/0278117 A1中呈现。

EP 2 541 746 A2示出DC链路电容器可向电网中放电，其可经由扼流圈与转换器互连。在EP 2 541 746 A2中提及NPC转换器。

US 2005/0231171 A1、JP 2009 017750 A和DE 42 35 138 A1示出两级转换器，其具有可向滤波器或负载中放电的DC链路电容器。

发明内容

本发明的目标是要降低电转换器的成本。

该目标由独立权利要求的主题实现。另外的示范性实施例根据从属权利要求和下列描述是显而易见的。

本发明的第一方面涉及用于使电转换器的DC链路电容器放电的方法。该电转换器可以是AC-AC转换器，其使电网与电机或另外的电网互连。转换器可以是功率或中压转换器，即可适于切换超过1.000V的电压和/或超过100A和电流。

根据本发明的实施例，转换器包括至少两个转换器单元。每个转换器单元包括具有中性点的中性点钳位半桥、AC输出、正DC输出和负DC输出，并且每个转换器单元包括DC链路，其具有使正DC输出和负DC输出与中性点互连的至少两个DC链路电容器。

转换器单元可并联连接用于提供多于一个输出相。在该情况下，转换器可包括三个转换器单元，用于生成三相电压。备选地或另外地，转换器单元可串联连接。

根据本发明的实施例，转换器单元的半桥经由它的中性点、经由第一连接并且经由它的AC输出、经由第二连接互连，并且第一连接和第二连接中的至少一个包括电滤波器。例如，并联连接的转换器单元可包括经由公共链路而与它们的AC输出直接互连的半桥和/或串联连接的转换器单元可包括经由串联连接而与它们的AC输出直接互连的半桥。必须理解，直接连接可未包括另外的元件，例如电容器、感应器或电阻器。

此外，半桥可经由中性点滤波器与它们的中性点互连和/或经由EMC滤波器与它们的AC输出互连。

根据本发明的实施例，方法包括：使第一转换器单元的第一半桥切换到正状态，其中它的AC输出与它的正DC输出连接，并且同时使第二转换器单元的第二半桥切换到负状态，其中它的AC输出与它的负DC输出连接，使得第一转换器单元的DC链路电容器和第二转换器单元的DC链路电容器彼此相对互连并且经由电滤波器放电。

换言之，经由直接连接以及经由电滤波器的连接互连的两个半桥采用生成经由电滤波器使两个DC链路电容器放电的电流回路这种方式切换，该电滤波器通常包括可用于耗散电能的电阻器。

方法可在转换器中已经存在的控制器中实现并且因而可降低生产成本，因为可省略其他放电硬件（例如附加电阻器、高压继电器、FO转换器和监管）。方法可仅使用转换器的主要组件，其无论如何可为了转换器的主要功能而存在，例如以通过施加不同电压来控制电机中的速度和/或转矩。

根据本发明的实施例，电滤波器包括串联连接的滤波电阻器和滤波电容器。通常，电滤波器可包括每个相的分支并且每个滤波分支可包括串联连接的电阻器和电容器。

根据本发明的实施例，方法进一步包括：使第一半桥和第二半桥同时切换到中性状态，其中它们的AC输出与中性点连接，使得在第一和第二半桥处于正和负状态时通过DC链路电容器充电的滤波电容器使DC链路电容器放电。在半桥在两个相对状态切换后，它们可在中性状态中切换。