[发明专利]使用多状态死区时间操作多电平功率转换器的系统和方法

权利要求书

1.一种用于操作连接到功率电网的电功率系统的多电平桥功率转换器的方法，所述功率转换器具有经由DC链路耦合到第二转换器的第一转换器，所述方法包括：

以中性点箝位拓扑或有源中性点箝位拓扑中的一个拓扑提供所述功率转换器的多个开关装置，所述多个开关装置包括第一组开关装置和第二组开关装置；

提供用于所述功率转换器的所述第一组开关装置和所述第二组开关装置的基于所述功率转换器的不同的状态转变而改变的多状态死区时间；以及

根据所述多状态死区时间操作所述第一组开关装置和所述第二组开关装置，以允许所述第一组开关装置在所述不同的状态转变期间与所述第二组开关装置不同地开关，由此在所述不同的状态转变中的一个或多个状态转变期间减少所述第一组开关装置上的电压过冲，并且提供所述功率转换器的换向状态之间的安全转换。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述多个开关装置至少包括多个绝缘栅双极晶体管（IGBT）模块，其中所述多个IGBT模块中的每个IGBT模块包括至少一个IGBT开关和至少一个反并联二极管。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述多个IGBT模块包括：第一IGBT模块，其包括耦合到第一反并联二极管的第一IGBT开关；第二IGBT模块，其包括耦合到第二反并联二极管的第二IGBT开关；第三IGBT模块，其包括耦合到第三反并联二极管的第三IGBT开关；第四IGBT模块，其包括耦合到第四反并联二极管的第四IGBT开关；第五IGBT模块，其包括耦合到第五反并联二极管的第五IGBT开关；以及第六IGBT模块，包括耦合到第六反并联二极管的第六IGBT开关。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述多个开关装置的所述第一组包括所述多个开关装置的内部开关装置，并且所述多个开关装置的所述第二组包括外部开关装置，其中所述第二IGBT模块、所述第三IGBT模块、所述第五IGBT模块和所述第六IGBT模块是所述内部开关装置，并且其中所述第一IGBT模块和所述第四IGBT模块是所述外部开关装置。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，根据所述多状态死区时间操作所述第一组和所述第二组开关装置以允许所述第一组开关装置在不同的状态转变期间与所述第二组开关装置不同地开关进一步包括：

当从中点电压状态转变到正电压状态或负电压状态时，关断所述第二IGBT模块和所述第三IGBT模块，同时保持通过所述第五IGBT模块和所述第六IGBT模块的交替电流路径，由此有效地减少在关断期间在所述第二IGBT模块和所述第三IGBT模块上耗散的能量的量。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，根据所述多状态死区时间操作所述第一组和所述第二组开关装置以允许所述第一组开关装置在不同的状态转变期间与所述第二组开关装置不同地开关进一步包括：

当从所述中点电压状态转变到所述正电压状态或所述负电压状态时并且一旦所述第二IGBT模块和所述第三IGBT模块被关断，就关断所述第五IGBT模块和所述第六IGBT模块，由此有效地中断相模块电流。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，不管所述第五IGBT模块和所述第六IGBT模块的电流方向如何，都发生从所述中点电压状态到所述正电压状态或所述负电压状态的转变。

8.根据权利要求6所述的方法，其中，根据所述多状态死区时间操作所述第一组和所述第二组开关装置以允许所述第一组开关装置在不同的状态转变期间与所述第二组开关装置不同地开关进一步包括：

当从所述正电压状态或所述负电压状态转变到所述中点电压状态时，同时接通所述第二IGBT模块和所述第三IGBT模块以及所述第五IGBT模块和所述第六IGBT模块。

9.根据权利要求1所述的方法，进一步包括经由多个栅极驱动器以所述多状态死区时间操作所述多个开关装置。

10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述多电平桥功率转换器是三电平桥功率转换器，并且其中所述电功率系统包括风力涡轮功率系统、太阳能功率系统、能量存储功率系统或其组合。