[发明专利]用于多电平转换器的模块

说明书

本发明涉及一种模块，所述模块被构造为多电平转换器的组件并且具有多个基本单元(46，48)以及电能量源，其中，每个基本单元(46，48)具有至少一个半桥，其中，所述至少一个半桥包括至少一个高侧开关(46a，48a)和至少一个低侧开关(46b，48b)，其中，对于在所述模块内直接并排相邻地布置的两个基本单元(46，48)来设置，使得在两个基本单元(46，48)的第一基本单元(46，48)中，所述至少一个高侧开关(46a，48a)与第一能量源的正极连接并且所述至少一个低侧开关(46b，48b)与第二能量源的负极连接，其中在两个基本单元(46，48)的第二基本单元(46，48)中，所述至少一个高侧开关(46a，48a)与第二能量源的正极连接并且所述至少一个低侧开关(46b，48b)与第一能量源的负极连接，其中两个极之间的电流通过至少一个电流路径(53)输送。

本发明涉及一种模块、其被构造为多电平转换器的组件、一种多电平转换器和一种用于运行多电平转换器的方法。

多电平转换器是一种电设备，其包括多个相同类型地构造的模块，其中为每个模块分配其自身的电压源。在多电平转换器的运行时，多个模块彼此组合，其中，由电压源组合而成的模块能够产生分别所需的所得的电压。

文献US 2013 0033 912 A1中描述了一种五电平变换器，其具有由两个电容器和两个二极管、开关和全桥电路构成的电容器组。因此，在此可以产生具有恰好五个电压水平的交流电压。

文献US 2015 0009 734 A1中描述了一种用于控制多电平半桥的方法。多电平半桥在此由两个相对于中心抽头对称布置的具有任意数量开关的分支组成。这些开关分别通过电容器与另一个分支的相应开关连接。

文献US 2015 0280 474A1中描述了一种用于由三个相位交流电源对能量存储器进行充电的方法。交流电源的每个相位与低侧致动器、二极管和转换器连接。

文献US 2015 0372 611 A1描述了一种具有多个子模块的模块化高频逆变器，每个子模块包含半桥和全桥，其中它们通过直流电压中间电路连接。通过在每个直流电压中间电路中存在的电容的电压测量，可以有目的地接通或断开各个子模块。

文献WO 2015/131931 A1中描述了一种具有多个由半桥构成的子模块的多电平变换器，其或者连接为半桥或者为全桥。

在此背景下，本发明的目的是提供一种包括多个模块的多电平转换器及对其进行运行的方法，其中，应当减少在接通和断开各个模块时引起的磁场。

该目的通过根据权利要求1所述的模块、根据独立权利要求7所述的多电平转换器以及根据独立权利要求11所述的方法实现。自从属权利要求和说明书中得出该模块、该多电平转换器和该方法的多个构型。

根据本发明的模块被构造为多电平转换器的组件并且具有多个基本单元和电能量源，其中每个基本单元具有至少一个半桥。至少一个半桥包括至少一个高侧(highside)开关和至少一个低侧(lowside)开关。在此，设置两个基本单元，其在模块内直接并排相邻地布置，在第一基本单元中，至少一个高侧开关与第一能量源的正极连接，并且至少一个低侧开关与第二能量源的负极连接，其中，在第二基本单元中，至少一个高侧开关与第二能量源的正极连接，并且至少一个低侧开关与第一能量源的负极连接。在模块运行中，需要通过至少一个电流路径在两个极之间输送电流。

通常，至少一个电流路径能够连接在至少两个直接相邻的开关之间。

在一种设计方案中，用于输送电流的至少一个电流路径直接连接在至少一个半桥的至少一个高侧开关和至少一个低侧开关之间，其中，电流通过至少一个电流路径从第一或第二能量源的正极通过至少一个高侧开关和至少一个低侧开关被输送至第二或第一能量源的负极。