[發明專利]用于轉換電流的裝置

有效

• 申請號: 200680056561.7
• 申請日: 2006-12-08
• 公開（公告）號: CN101553977A
• 公開（公告）日: 2009-10-07
• 發明（設計）人: 邁克·多馬希克;喬格·多恩;英戈·尤勒;喬格·蘭;達格·索蘭格爾;夸克-布·圖;克勞斯·沃爾夫林格
• 申請（專利權）人: 西門子公司
• 主分類號: H02M7/49
• 分類號: H02M7/49
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所
• 代理人: 謝 強

技術領域

本發明涉及一種用于轉換電流的裝置，具有至少一個相模塊，該相模塊具 有交流電壓接頭和至少一個直流電壓接頭，其中，在每個直流電壓接頭和交流 電壓接頭之間形成相模塊支路，并且其中，每個相模塊支路具有由子模塊組成 的串聯電路，這些子模塊分別具有儲能器和至少一個功率半導體，并且具有用 于調節所述裝置的調節裝置。

背景技術

這樣的裝置例如在A.Lesnicar和R.Marquardt在Powertech?2003上發表的 文章“An?Innovative?Modular?Multilevel?Converter?Topology?Suitable?for?a?Wide Power?Range”中已經公開。在那里公開了一種用于連接到交流電網而設置的 變流器。該變流器對于要與其相連的交流電網的每一相具有一個相模塊，其中 每個相模塊具有一個交流電壓接頭以及兩個直流電壓接頭。相模塊支路在每個 直流電壓接頭和交流電壓接頭之間延伸，從而提供所謂的6脈波橋式電路。模 塊支路由子模塊的串聯電路組成，這些子模塊分別由兩個分別并聯連接了反向 空程二極管的可關斷功率半導體組成。可關斷功率半導體和空程二極管串聯連 接，其中與所述串聯電路并聯設置一個電容器。子模塊的所述組件這樣互相連 接，使得在每個子模塊的二極的輸出端上降落或者電容器電壓或者零電壓。

借助所謂的脈寬調制來進行對可關斷功率半導體的控制。用于控制功率半 導體的調節裝置具有用于采集電流以獲得電流值的測量傳感器。電流值被提供 到具有輸入接口和輸出接口的中央控制單元。在輸入接口和輸出接口之間設置 了調制器，也就是軟件程序。調制器除了別的之外還具有選擇單元以及脈沖寬 度發生器。脈沖寬度發生器產生用于單個子模塊的控制信號。可關斷功率半導 體通過由脈沖寬度發生器產生的控制信號從導通狀態(在該導通狀態中電流可 以流經可關斷功率半導體)轉換到截止狀態(在該截止狀態流經過可關斷功率 半導體的電流被中斷)。在此，每個子模塊具有用于采集在電容器上降落的電 壓的子模塊傳感器。

用于所謂的多級變流器拓撲結構的控制方法的其它文章在R.Marquardt，A. Lesnicar，J.Hildinger發表于ETG-Fachtagung?in?Bad?Nauenheim，Deutschland 2002的“Modulares?Stromrichterkonzept?für?Netzkupplungsanwendung?bei?hohen Spannungen”，A.Lesnicar，R.Marquarde的“A?new?modular?voltage?source inverter?topology”，EPE’03?Toulouse，Frankreich?2003，以及R.Marquardt，A. Lesnicar的“New?Concept?for?High?Voltage-Modular?Multilevel?Converter”，PESC 2004?Conference?in?Aachen，Deutschland中公開。

在目前尚未公布的德國專利申請102005045090.3中公開了一種用于控制 具有分布的儲能器的多相變流器的方法。公開的裝置同樣具有帶有相模塊的多 級變流器拓撲結構，這些相模塊具有一個在每個相模塊的中間對稱設置的交流 電壓接頭和兩個直流電壓接頭。每個相模塊由兩個在所述交流電壓接頭和所述 直流電壓接頭中的一個之間延伸的相模塊支路組成。每個相模塊支路又包括由 子模塊組成的串聯電路，其中每個子模塊由可關斷功率半導體和與之反并聯連 接的空程二極管組成。此外每個子模塊還具有一個單極的電容器。調節裝置用 于調節功率半導體，該調節裝置也被用來調整在相模塊之間流過的支路電流。 通過控制支路電流例如可以主動地衰減電流波動并且避免較小輸出頻率的運行 點。此外可以均衡所有的可關斷半導體開關的負載以及使得很不對稱的電壓對 稱。

相模塊的子模塊分別產生離散的輸出電壓，從而在相模塊之間不相同的電 壓比例情況下會引起單個相模塊之間的回路電流。該回路電流除了取決于接通 頻率(功率半導體以該接通頻率接通)之外，還取決于施加的電壓相對于電流 路徑內部的電感的比。在低于200Hz的低的接通頻率情況下回路電流在小的電 感情況下在調節技術上幾乎是不可控制的并且不能避免。

發明內容