Многоуровневое силовое преобразовательное устройство

Многоуровневое силовое преобразовательное устройство

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0001] Настоящее изобретение относится к многофазному многоуровневому силовому преобразовательному устройству, а более конкретно к многоуровневому силовому преобразовательному устройству, в котором используется навесной конденсатор, общий для соответствующих фаз.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] На Фиг. 29 изображена принципиальная схема, показывающая многоуровневое силовое преобразовательное устройство в Патентном Документе 1. Путем установки точки привязки фазного напряжения на клемму 0, установки источников DCC1 и DCC2 постоянного напряжения на уровень 2Е, и установки напряжений навесных конденсаторов FC1 и FC2 на уровень Е, с выходных клемм U, V и W можно вывести пять уровней фазного напряжения: 2Е, Е, 0, -Е и -2Е.

[0003] Кроме того, на Фиг. 29 максимальные напряжения, приложенные к коммутационным элементам Su1-Su8, Sv1-Sv8 и Sw1-Sw8 и к диодным элементам Su9-Su12, Sv9-Sv12 и Sw9-Sw12, в стационарном состоянии имеют значение Е. Для выравнивания этих максимальных приложенных напряжений на всех коммутационных элементах и диодных элементах, Su6b и Su8 соединены последовательно друг с другом. Это также относится к коммутационным элементам Su7 и Su5b, Sv6b и Sv8, Sv7 и Sv5b, Sw6b и Sw8, Sw7 и Sw5b, Su9 и Su10, Su11 и Su12, Sv9 и Sv10, Sv11 и Sv12, Sw9 и Sw10, и Sw11 и Sw12.

[0004] Кроме того, также предложено многоуровневое силовое преобразовательное устройство, изображенное на Фиг. 30. На схемах, показанных на Фиг. 29 и Фиг. 30, используемые источники DCC1 и DCC2 постоянного напряжения и навесные конденсаторы FC1 и FC2 являются общими для трех фаз. При этом число конденсаторов снижено, а размер устройства уменьшен.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Патентный документ

[0005] Патентный Документ 1: японская патентная заявка публикация №2013-132261

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0006] Схема, показанная на Фиг. 29, может выводить 5 уровней фазного напряжения. Одна фаза образуется десятью коммутационными элементами и четырьмя диодными элементами. Когда на Фиг. 29 использован трехфазный преобразователь постоянного напряжения в переменное, количество используемых коммутационных элементов равно 30. Число диодных элементов равно 12. Всего 42 элемента. Таким образом, в обычном многоуровневом силовом преобразовательном устройстве количество используемых элементов очень большое. Стоимость устройства высока. Размер устройства также большой.

[0007] Многоуровневое силовое преобразовательное устройство, показанное на Фиг. 30, может произвольно выбирать режимы зарядки и разрядки общих навесных конденсаторов, независимо от выводимых уровней фазного напряжения. Тем не менее разве что кроме источников постоянного напряжения DCC1 и DCC2 и навесных конденсаторов FC1 и FC2, другие элементы используются в соответствующих фазах независимо. Соответственно, количество коммутационных элементов очень большое. Стоимость устройства высока. Размер устройства также является большим. Например, 5-уровневое трехфазное силовое преобразовательное устройство требует использования 48 коммутационных элементов в указанных трех фазах.

[0008] Кроме того, за счет использования коммутационных элементов S1 и S2, которые являются общими для фаз М, как показано на Фиг. 31, можно уменьшить общее количество используемых коммутационных элементов. Тем не менее не предоставляется возможным произвольно выбирать режимы зарядки и разрядки навесных конденсаторов FC1 и FC2, которые являются общими для соответствующих фаз.

[0009] На Фиг. 32 изображены режимы коммутации уровней Е и -Е выходного фазного напряжения. На Фиг. 33 изображен пример режима зарядки и разрядки, который не может быть произвольно выбран для навесного конденсатора FC2. В этом случае знак «О» на чертеже представляет собой коммутационный элемент, который проводит ток (т.е. включен).

[0010] Как показано на Фиг. 32, уровни Е и -Е выходного фазного напряжения имеют, соответственно, два режима вывода. В режиме Е можно заряжать и разряжать навесной конденсатор FC2. В режиме -Е можно заряжать и разряжать навесной конденсатор FC1.

[0011] Тем не менее в случае, когда режимы, показанные на Фиг. 32(b) и (d), используются одновременно, когда напряжение фазы U равно Е, напряжение фазы V равно 0, а напряжение фазы W равно -Е, как показано на Фиг. 33, коммутационные элементы Su4, Su14 и S1 одновременно являются взаимно проводящими. Соответственно, источник DCC2 питания постоянного тока и навесной конденсатор FC2 являются короткозамкнутыми.

[0012] Соответственно, для вывода значения Е, чтобы избежать короткого замыкания источника DCC2 постоянного напряжения и навесного конденсатора FC2, может быть применена выходная схема, показанная на Фиг. 32(b). Она ограничена выходной схемой, показанной на Фиг. 32(а). Таким образом, в случае, когда режимы зарядки и разрядки ограничены, не представляется возможным произвольно коммутировать зарядку и разрядку навесных конденсаторов FC1 и FC2. Способ управления является сложным.

[0013] Поэтому задачей настоящего изобретения является создание многофазного многоуровневого силового преобразовательного устройства, разработанного для уменьшения количества используемых элементов и снижения стоимости и размеров устройства.

[0014] Настоящее изобретение было разработано с учетом описанных выше традиционных проблем. В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения, многоуровневое силовое преобразовательное устройство выполнено с возможностью генерирования переменного выходного сигнала, который преобразуется в несколько уровней напряжения от напряжений источника постоянного напряжения, навесного конденсатора и конденсатора, причем многоуровневое силовое преобразовательное устройство содержит:

N (N≥2) источников постоянного напряжения, которые соединены последовательно друг с другом и которые являются общими для соответствующих фаз;

первый навесной конденсатор, один конец которого соединен с отрицательным электродным выводом каждого из источников постоянного напряжения, и который является общим для соответствующих фаз;

второй навесной конденсатор, один конец которого соединен с положительным электродным выводом каждого из источников постоянного напряжения и который является общим для соответствующих фаз; а также

фазовый модуль с М фазами (М≥2), в котором

положительный электродный вывод и отрицательный электродный вывод первого навесного конденсатора и положительный электродный вывод и отрицательный электродный вывод второго навесного конденсатора установлены на входную клемму;

один конец каждого коммутационного элемента подсоединен к каждой входной клемме,

другие концы соседних двух коммутационных элементов соединены друг с другом, причем это повторяется до последнего каскада, в котором количество коммутационных элементов равно двум,

причем два коммутационных элемента выходного каскада соединены последовательно между другими концами двух коммутационных элементов из коммутационных элементов последнего каскада,

конденсатор, соединенный параллельно с двумя коммутационными элементами выходного каскада,

общей точкой соединения коммутационных элементов выходного каскада является выходная клемма,

при этом фазовый модуль с М фазами (М≥2) выполнен с возможностью вывода, с выходной клеммы, потенциала одной из входных клемм, или потенциала, полученного путем сложения с или вычитания из напряжения конденсатора потенциала одной из входных клемм, путем выборочного управления соответствующими коммутационными элементами путем включения /выключения.

[0015] В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения, многоуровневое силовое преобразовательное устройство выполнено с возможностью генерирования переменного выходного сигнала, который преобразуется в несколько уровней напряжения от напряжений источника постоянного напряжения, навесного конденсатора и конденсатора, причем многоуровневое силовое преобразовательное устройство содержит:

N (N≥2) источников постоянного напряжения, которые соединены последовательно друг с другом и являются общими для соответствующих фаз;

первый навесной конденсатор, положительный электродный вывод которого соединен с общей точкой соединения между N-м источником постоянного напряжения (N: нечетное число) и (N+1)-м источником постоянного напряжения (N+1: четное число);

второй навесной конденсатор, отрицательный электродный вывод которого соединен с общей точкой соединения между N-м источником постоянного напряжения и (N+1)-м источником постоянного напряжения; а также

фазовый модуль с М фазами (М≥2), в котором

отрицательный электродный вывод N-ого источника постоянного напряжения, отрицательный электродный вывод первого навесного конденсатора, положительный электродный вывод N-го источника постоянного напряжения и положительный электродный вывод второго навесного конденсатора установлены на входные клеммы,

один конец каждого коммутационного элемента подсоединен к одной из входных клемм,

другие концы соседних двух коммутационных элементов соединены друг с другом,

указанный один конец коммутационного элемента соединен с общей точкой соединения между коммутационными элементами, которые имеют другие концы, соединенные друг с другом,

причем это повторяется до последнего каскада, в котором количество коммутационных элементов равно двум,

причем два коммутационных элемента выходного каскада соединены последовательно друг с другом между другими концами двух коммутационных элементов последнего каскада,

конденсатор, соединенный параллельно с двумя коммутационными элементами выходного каскада,

общей точкой соединения коммутационных элементов выходного каскада является выходная клемма,

при этом фазовый модуль с М фазами (М≥2) выполнен с возможностью вывода потенциала одной из входных клемм, или потенциала, полученного путем сложения с или вычитания из напряжения конденсатора потенциала одной из входных клемм, путем выборочного управления соответствующими коммутационными элементами путем включения/выключения.

[0016] В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения, многоуровневое силовое преобразовательное устройство выполнено с возможностью генерирования переменного выходного сигнала, который преобразуется в несколько уровней напряжения из напряжений от источника постоянного напряжения, навесного конденсатора и конденсатора, причем многоуровневое силовое преобразовательное устройство содержит:

два источника постоянного напряжения, которые соединены последовательно друг с другом и являются общими для соответствующих фаз;

N навесных конденсаторов из первого по N-й навесной конденсатор, отрицательные электродные выводы которых соединены по порядку последовательно с отрицательным электродным выводом первого источника постоянного напряжения, и которые являются общими для соответствующих фаз;

N навесных конденсаторов из 2N-го по (N+1)-й навесной конденсатор, отрицательные электродные выводы которых соединены по порядку последовательно с общей точкой соединения между первым источником постоянного напряжения и вторым источником постоянного напряжения, и которые являются общими для соответствующих фаз;

N навесных конденсаторов из (2N+1)-го по 3N-й навесной конденсатор, отрицательные электродные выводы которых соединены по порядку последовательно с общей точкой соединения между первым источником постоянного напряжения и вторым источником постоянного напряжения, и которые являются общими для соответствующих фаз;

N навесных конденсаторов из 4N-го по (3N+1)-й навесной конденсатор, положительные электродные выводы которых соединены по порядку последовательно с положительным электродным выводом второго источника постоянного напряжения, и которые являются общими для соответствующих фаз; а также

фазовый модуль с М фазами (М≥2), в котором

положительный электродный вывод и отрицательный электродный вывод первого навесного конденсатора, положительный электродный вывод от второго по N-й навесных конденсаторов, отрицательный электродный вывод от (N+1)-го по 2N-й навесных конденсаторов, положительный электродный вывод от (2N+1)-го по 3N-й навесных конденсаторов, отрицательный электродный вывод от (3N+1)-го по (4N-1)-й навесных конденсаторов, и положительный электродный вывод и отрицательный электродный вывод 4N-го навесного конденсатора установлены на входные клеммы,

один конец коммутационных элементов подсоединен к одной из входных клемм,

другие концы соседних двух коммутационных элементов соединены друг с другом,

указанный один конец коммутационного элемента соединен с общей точкой соединения между коммутационными элементами, которые имеют другие концы, соединенные друг с другом,

это повторяется до последнего каскада, в котором количество коммутационных элементов равно двум,

причем два коммутационных элемента выходного каскада соединены последовательно друг с другом между другими концами двух коммутационных элементов последнего каскада,

конденсатор, соединенный параллельно с двумя коммутационными элементами выходного каскада,

общей точкой соединения коммутационных элементов выходного каскада является выходная клемма,

при этом фазовый модуль с М фазами (М≥2) выполнен с возможностью вывода потенциала одной из входных клемм, или потенциала, полученного путем сложения с или вычитания из напряжения конденсатора потенциала одной из входных клемм, путем выборочного управления соответствующими коммутационными элементами путем включения/выключения.

[0017] В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения, многоуровневое силовое преобразовательное устройство выполнено с возможностью генерирования переменного выходного сигнала, который преобразуется в несколько уровней напряжения из напряжений от источника постоянного напряжения, навесного конденсатора и конденсатора, причем многоуровневое силовое преобразовательное устройство содержит:

два источника постоянного напряжения, соединенные последовательно друг с другом, и которые являются общими для соответствующих фаз;

N навесных конденсаторов из первого по N-й навесной конденсатор, отрицательные электродные выводы которых соединены по порядку последовательно с отрицательным электродным выводом первых источников постоянного напряжения, и которые являются общими для соответствующих фаз;

N навесных конденсаторов из (N+1)-го по 2N-й навесной конденсатор, положительные электродные выводы которых соединены по порядку последовательно с положительным электродным выводом второго источника постоянного напряжения, и которые являются общими для соответствующих фаз;

фазовый модуль с М фазами (М≥2), в котором

положительные и отрицательные электродные выводы первого навесного конденсатора, положительные электродные выводы от второго по N-й навесных конденсаторов, отрицательные электродные выводы от (N+1)-го по (2N+1)-й навесных конденсаторов, и положительные и отрицательные электродные выводы 2N-го навесного конденсатора установлены на входные клеммы,

один конец коммутационных элементов подсоединен к соответствующим входным клеммам,

другие концы соседних двух коммутационных элементов соединены друг с другом,

указанный один конец коммутационного элемента соединен с общей точкой соединения между коммутационными элементами, которые имеют другие концы, соединенные друг с другом,

это повторяется до последнего каскада, в котором количество коммутационных элементов равно двум,

причем два коммутационных элемента выходного каскада соединены последовательно друг с другом между другими концами двух коммутационных элементов последнего каскада,

конденсатор, соединенный параллельно с двумя коммутационными элементами выходного каскада,

при этом фазовый модуль с М фазами (М≥2) выполнен с возможностью вывода потенциала одной из входных клемм, или потенциала, полученного путем сложения напряжения конденсатора с потенциалом или вычитания из потенциала одной из входных клемм, путем выборочного управления соответствующими коммутационными элементами путем включения/выключения.

[0018] Кроме того, первый источник постоянного напряжения и второй источник постоянного напряжения интегрированы в один источник постоянного напряжения.

[0019] В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения, многоуровневое силовое преобразовательное устройство выполнено с возможностью генерирования переменного выходного сигнала, который преобразуется в несколько уровней напряжения из напряжений от источника постоянного напряжения, навесного конденсатора и конденсатора, причем многоуровневое силовое преобразовательное устройство содержит:

2N+2 источников постоянного напряжения (N≥1), которые соединены последовательно друг с другом, и которые являются общими для соответствующих фаз;

фазовый модуль с М фазами (М≥2), в котором

положительные электродные выводы и отрицательные электродные выводы первого навесного конденсатора, положительные электродные выводы от первого и 2N+2-го источника постоянного напряжения, положительные электродные выводы от второго по N-й источников постоянного напряжения, и отрицательные электродные выводы от (N+3)-го по (2N+1)-й источников постоянного напряжения установлены на входные клеммы,

один конец коммутационных элементов подсоединен к соответствующим входным клеммам,

другие концы соседних двух коммутационных элементов соединены друг с другом,

указанный один конец коммутационного элемента соединен с общей точкой соединения между коммутационными элементами, которые имеют другие концы, соединенные друг с другом,

это повторяется до последнего каскада, в котором количество коммутационных элементов равно двум,

причем два коммутационных элемента выходного каскада соединены последовательно друг с другом между другими концами двух коммутационных элементов последнего каскада,

конденсатор, соединенный параллельно с двумя коммутационными элементами выходного каскада,

общая точка соединения между коммутационными элементами выходного каскада установлена на выходной клемме,

при этом фазовый модуль с М фазами (М≥2) выполнен с возможностью вывода потенциала одной из входных клемм, или потенциала, полученного путем сложения напряжения конденсатора с потенциалом или вычитания из потенциала одной из входных клемм, путем выборочного управления соответствующими коммутационными элементами путем включения /выключения.

[0020] Кроме того, (N+1)-й источник постоянного напряжения и (N+2)-й источник постоянного напряжения интегрированы в один источник постоянного напряжения.

[0021] В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения, многоуровневое силовое преобразовательное устройство выполнено с возможностью генерирования переменного выходного сигнала, который преобразуется в несколько уровней напряжения из напряжений от источника постоянного напряжения, навесного конденсатора и конденсатора, причем многоуровневое силовое преобразовательное устройство содержит:

N источников постоянного напряжения (N≥2), которые соединены последовательно друг с другом, и которые являются общими для соответствующих фаз;

базовую ячейку, содержащую первый полупроводниковый элемент, один конец которого соединен с положительными электродными выводами соответствующих источников постоянного напряжения, второй полупроводниковый элемент, один конец которого соединен с отрицательными электродными выводами второго источника постоянного напряжения, навесной конденсатор, подсоединенный между указанным другим концом первого полупроводникового элемента и указанным другим концом полупроводникового элемента, и третий и четвертый полупроводниковые элементы, соединенные последовательно между общей точкой соединения первого полупроводникового элемента и навесного конденсатора, и общей точкой соединения второго полупроводникового элемента и навесного конденсатор; и

фазовый модуль с М фазами (M≥3), в котором:

по меньшей мере один из указанного одного конца первого полупроводникового элемента и указанного одного конца второго полупроводникового элемента, и общая точка соединения третьего и четвертого полупроводниковых элементов установлены на входные клеммы,

коммутационный элемент расположен между соответствующими входными клеммами и выходной клеммой,

фазовый модуль выполнен с возможностью выборочного управления соответствующими коммутационными элементами путем включения /выключения.

[0022] В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения, в фазовом модуле один конец коммутационного элемента соединен с соответствующими входными клеммами,

указанные другие концы соседних двух коммутационных элементов соединены друг с другом,

один конец коммутационного элемента соединен с общей точкой соединения между коммутационными элементами, которые имеют указанные другие концы, которые соединены друг с другом,

это повторяется до последнего каскада, в котором количество коммутационных элементов равно двум,

причем два коммутационных элемента выходного каскада соединены последовательно друг с другом между другими концами двух коммутационных элементов последнего каскада,

конденсатор, соединенный параллельно с двумя коммутационными элементами выходного каскада,

общая точка соединения между коммутационными элементами выходного каскада установлена на выходной клемме; и

при этом фазовый модуль выполнен с возможностью вывода потенциала одной из входных клемм, или потенциала, полученного путем сложения напряжения конденсатора с потенциалом или вычитания из потенциала одной из входных клемм.

[0023] В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения, в фазовом модуле:

один конец первого коммутационного элемента соединен с одним концом первого полупроводникового элемента и с одним концом второго полупроводникового элемента,

один конец второго коммутационного элемента соединен с общей точкой соединения между третьим и четвертым полупроводниковыми элементами,

указанные другие концы первого и второго коммутационных элементов соединены друг с другом,

один конец третьего коммутационного элемента соединен с общей точкой соединения между первым и вторым коммутационными элементами,

один конец цепи постоянного тока, в котором четвертый коммутационный элемент и пятый коммутационный элемент соединены последовательно друг с другом,

причем катод первого диода и анод второго диода соединены с другой общей точкой соединения между одним концом первого полупроводникового элемента и одним концом второго полупроводникового элемента,

цепь постоянного тока, в которой четвертый коммутационный элемент и пятый коммутационный элемент соединены последовательно друг с другом, параллельно соединена с первым диодом и вторым диодом,

общая точка соединения между четвертым и пятым коммутационными элементами установлена на выходную клемму, или указанный один конец коммутационного элемента соединен с общей точкой соединения между четвертым и пятым коммутационными элементами,

указанные другие концы соседних двух коммутационных элементов соединены друг с другом,

коммутационный элемент соединен с общей точкой соединения между коммутационными элементами, имеющими другие концы, которые соединены друг с другом,

это повторяется до выходного каскада, в котором количество коммутационных элементов равно двум,

причем общая точка соединения двух коммутационных элементов выходного каскада установлена на выходную клемму;

при этом фазовый модуль выполнен с возможностью вывода из выходной клеммы потенциала одной из входных клемм, путем выборочного управления соответствующими коммутационными элементами путем включения/выключения.

[0024] В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения, в фазовом модуле:

один конец первого коммутационного элемента соединен с одним концом первого полупроводникового элемента и с одним концом второго полупроводникового элемента,

один конец второго коммутационного элемента соединен с общей точкой соединения между третьим и четвертым полупроводниковыми элементами,

другие концы первого и второго коммутационных элементов соединены друг с другом,

один конец третьего коммутационного элемента соединен с общей точкой соединения между первым и вторым коммутационными элементами,

один конец двунаправленного переключателя соединен с общей точкой соединения указанного другого из одного конца первого полупроводникового элемента и одного конца второго полупроводникового элемента,

общая точка соединения между третьим коммутационным элементом и двунаправленным переключателем соединена с выходной клеммой,

при этом фазовый модуль выполнен с возможностью вывода из выходной клеммы потенциала одной из входных клемм, путем выборочного управления соответствующими коммутационными элементами.

[0025] В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения, два коммутационных элемента соединены последовательно между указанными другими концами любых соседних двух коммутационных элементов, кроме коммутационных элементов последнего каскада,

конденсатор соединен параллельно с двумя коммутационными элементами, которые соединены последовательно друг с другом,

один конец коммутационного элемента последующего каскада соединен с общей точкой соединения двух коммутационных элементов, соединенных последовательно друг с другом;

из выходной клеммы выводится потенциал одной из входных клемм, или потенциал, полученный путем сложения или вычитания напряжения конденсатора, соединенного параллельно с коммутационным элементом выходного каскада, и напряжения конденсатора, соединенного параллельно с коммутационным элементом, соединенным последовательно между соседними двумя коммутационными элементами, кроме коммутационных элементов последнего каскада, путем выборочного управления соответствующими коммутационными элементами путем включения /выключения.

[0026] Кроме того, соответствующие источники постоянного напряжения делятся на два или большее количество соединений постоянного тока.

[0027] Кроме того, часть или все коммутационные элементы и полупроводниковые элементы делятся на два или большее количество соединений постоянного тока. Часть или все коммутационные элементы и полупроводниковые элементы делятся на два или большее количество параллельных токовых соединений.

[0028] В многофазном многоуровневом силовом преобразовательном устройстве, в соответствии с настоящим изобретением, можно уменьшить количество используемых элементов и снизить стоимость и размер устройства.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0029] Фиг. 1 представляет собой схематические виды, показывающие схему на выводе 0 в традиционной схеме.

Фиг. 2 представляет собой вид, показывающий принципиальную схему многоуровневого силового преобразовательного устройства, в соответствии с первым вариантом выполнения.

Фиг. 3 представляют собой схематические виды, показывающие примеры работы при каждом выходном напряжении в первом варианте выполнения.

Фиг. 4 представляет собой вид, показывающий принципиальную схему многоуровневого силового преобразовательного устройства, в соответствии со вторым вариантом выполнения.

Фиг. 5 представляют собой схематические изображения, показывающие примеры работы при каждом выходном напряжении во втором варианте выполнения.

Фиг. 6 представляет собой вид, показывающий принципиальную схему многоуровневого силового преобразовательного устройства, в соответствии с третьим вариантом выполнения.

Фиг. 7 представляет собой вид, показывающий принципиальную схему многоуровневого силового преобразовательного устройства, в соответствии с четвертым вариантом выполнения.

Фиг. 8 представляет собой вид, показывающий принципиальную схему многоуровневого силового преобразовательного устройства, в соответствии с пятым вариантом выполнения.

Фиг. 9 представляет собой вид, показывающий принципиальную схему многоуровневого силового преобразовательного устройства, в соответствии с шестым вариантом выполнения.

Фиг. 10 представляет собой вид, показывающий принципиальную схему многоуровневого силового преобразовательного устройства, в соответствии с седьмым вариантом выполнения.

Фиг. 11 представляет собой вид, показывающий принципиальную схему многоуровневого силового преобразовательного устройства, в соответствии с восьмым вариантом выполнения.

Фиг. 12 представляет собой вид, показывающий принципиальную схему многоуровневого силового преобразовательного устройства, в соответствии с девятым вариантом выполнения.

Фиг. 13 представляют собой схематические виды, показывающие фазовые модули.

Фиг. 14 представляет собой вид, показывающий принципиальную схему многоуровневого силового преобразовательного устройства, в соответствии с десятым вариантом выполнения.

Фиг. 15 представляет собой вид, показывающий принципиальную схему многоуровневого силового преобразовательного устройства, в соответствии с одиннадцатым вариантом выполнения.

Фиг. 16 представляет собой вид, показывающий принципиальную схему многоуровневого силового преобразовательного устройства, в соответствии с двенадцатым вариантом выполнения.

Фиг. 17 представляет собой вид, показывающий принципиальную схему многоуровневого силового преобразовательного устройства, в соответствии с тринадцатым вариантом выполнения.

Фиг. 18 представляет собой схему, показывающую схему базовой ячейки.

Фиг. 19 представляет собой схему, в которой базовые ячейки соединены последовательно друг с другом.

Фиг. 20 представляет собой вид, показывающий принципиальную схему многоуровневого силового преобразовательного устройства, в соответствии с четырнадцатым вариантом выполнения.

Фиг. 21 представляют собой схематические виды, показывающие коммутационные схемы базовой ячейки.

Фиг. 22 представляют собой схематические виды, показывающие коммутационные схемы при соответствующих напряжениях многоуровневого силового преобразовательного устройства, в соответствии с четырнадцатым вариантом выполнения.

Фиг. 23 представляет собой вид, показывающий принципиальную схему многоуровневого силового преобразовательного устройства, в соответствии с пятнадцатым вариантом выполнения.

Фиг. 24 представляют собой схематические виды, показывающие коммутационные схемы при соответствующих напряжениях многоуровневого силового преобразовательного устройства, в соответствии с пятнадцатым вариантом выполнения.

Фиг. 25 представляет собой вид, показывающий принципиальную схему многоуровневого силового преобразовательного устройства, в соответствии с шестнадцатым вариантом выполнения.

Фиг. 26 представляют собой схематические виды, показывающие коммутационные схемы при соответствующих напряжениях многоуровневого силового преобразовательного устройства, в соответствии с шестнадцатым вариантом выполнения изобретения.

Фиг. 27 представляет собой блок-схему, показывающую многоуровневое силовое преобразовательное устройство, в соответствии с шестнадцатым вариантом выполнения.

Фиг. 28 представляют собой принципиальные схемы, показывающие фазовый модуль.

Фиг. 29 представляет собой принципиальную схему, показывающую один пример традиционного многоуровневого силового преобразовательного устройства.

Фиг. 30 представляет собой вид конфигурации схемы, показывающий другой пример традиционного многоуровневого силового преобразовательного устройства.

Фиг. 31 представляет собой принципиальную схему, показывающую еще один пример традиционного многоуровневого силового преобразовательного устройства.

Фиг. 32 представляют собой схематические виды, показывающие коммутационные схемы выходных фазовых напряжений Е и -Е традиционного многоуровневого силового преобразовательного устройства.

Фиг. 33 представляет собой схематический вид, показывающий коммутационную схему, которая не может быть выбрана.

ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0030] Далее, со ссылкой на Фиг. 1-28, будут более подробно проиллюстрированы с первого по семнадцатый варианты выполнения многоуровневых силовых преобразовательных устройств, выполненных в соответствии с настоящим изобретением.

[0031] [Первый вариант выполнения]

Фиг. 1 показывает пример схемы, в которой в известном уровне техники, показанном на Фиг. 29, выводится фазное напряжение 0. В известном уровне техники, показанном на Фиг. 29, фазное напряжение 0 выводится с помощью диодных элементов Su9-Su12. Тем не менее, эти диодные элементы Su9-Su12 могут быть опущены, если это возможно, чтобы вывести фазное напряжение 0 с помощью других средств.

[0032] В этом первом варианте выполнения, как показано на Фиг. 2, диодные элементы Su9-Su12, Sv9-Sv12 и Sw9-Sw12 опущены путем подсоединения новых (вновь добавленных) навесных конденсаторов FC1u, FC1v и FC1w для соответствующих фаз. При этом количество элементов уменьшается.

[0033] Далее, принципиальная схема многоуровневого силового преобразовательного устройства, в соответствии с первым вариантом выполнения, проиллюстрирована со ссылкой на Фиг. 2. Многоуровневое силовое преобразовательное устройство, выполненное в соответствии с первым вариантом выполнения, содержит источники DCC1 и DCC2 постоянного напряжения, и навесные конденсаторы FC1 и FC2, которые являются общими для соответствующих фаз. С помощью фазовых модулей, предусмотренных для соответствующих фаз, напряжение выбирают и выводят из выходных клемм U, V и W. Фазовый модуль содержит коммутационные элементы Su1-Su8 и конденсатор FC1u в фазе U.

[0034] Далее в качестве примера приведена принципиальная схема фазы U. Источник DCC1 и DCC2 постоянного напряжения (конденсатор постоянного тока или источник питания постоянного тока) соединены последовательно друг с другом. Общая точка соединения (нейтраль) между источниками DCC1 и DCC2 постоянного напряжения установлена на клемме 0.

[0035] Отрицательный электродный вывод навесного конденсатора FC1, который является общим для соответствующих фаз, соединен с отрицательным электродным выводом источника DCC1 постоянного напряжения. Положительный электродный вывод навесного конденсатора FC2 соединен с положительным электродным выводом источника DCC2 постоянного напряжения.

[0036] Положительный электродный вывод и отрицательный электродный вывод навесного конденсатора FC1 и положительный электродный вывод и отрицательный электродный вывод навесного конденсатора FC2 соединены с фазовыми модулями соответствующих фаз, в качестве входных клемм.

[0037] Одни концы коммутационных элементов Su1-Su4 соединены с входными клеммами. Другие концы соседних коммутационных элементов Su1 и Su2 соединены друг с другом. Другие концы соседних коммутационных элементов Su3 и Su4 соединены друг с другом. Один конец коммутационных элементов Su5a соединен с общей точкой соединения между смежными коммутационными элементами Su1 и Su2. Один конец коммутационного элемента Su6a соединен с общей точкой соединения между смежными коммутационными элементами Su3 и Su4. Коммутационные элементы Su7 и Su8 выходного каскада последовательно по порядку соединены друг с другом между другими концами коммутационных элементов Su5a и Su6a последнего каскада через коммутационные элементы Su5b и Su6b. Конденсатор FC1u соединен параллельно с коммутационными элементами Su7 и Su8 выходного каскада. Общая точка соединения между коммутационными элементами Su7 и Su8 выходного каскада является выходной клеммой U. Кроме того, коммутационные элементы Su5b и Su6b соединены последовательно с коммутационными элементами Su5a и Su6a, чтобы выдерживать напряжение.

[0038] Путем выборочного управления соответствующими коммутационными элементами этого фазового модуля путем включения /выключения, с выходной клеммы U можно вывести потенциал одной из входных клемм, или потенциал, полученный путем сложения напряжения конденсатора FC1u с потенциалом или вычитания из потенциала одной из входных клемм.

[0039] Кроме того, фаза V и W фазы выполнены аналогично.

[0040] В этой принципиальной схеме путем установки напряжений источников DCC1 и DCC2 постоянного напряжения на 2Е, и путем установки напряжений