[發明專利]變流器相模塊的有功功率平衡的產生

有效

• 申請號: 200680056563.6
• 申請日: 2006-12-08
• 公開（公告）號: CN101548459A
• 公開（公告）日: 2009-09-30
• 發明（設計）人: 邁克·多馬?？?/a>;喬格·多恩;英戈·尤勒;夸克-布·圖;克勞斯·沃爾夫林格;喬格·蘭
• 申請（專利權）人: 西門子公司
• 主分類號: H02M7/483
• 分類號: H02M7/483
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所
• 代理人: 時永紅

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每個交 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；具有用于采 集降落在儲能器上的能量的子模塊傳感器以獲得儲能器能量值，以及具有用于 根據該儲能器能量值和預先給定的額定值來調節所述裝置的調節裝置。

本發明還涉及一種用于借助變流器轉換電流的方法，該變流器具有至少一 個相模塊，該相模塊具有至少一個直流電壓接頭和交流電壓接頭，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，該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。

背景技術

這樣的裝置和方法例如在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。在每個直流電 壓接頭和交流電壓接頭之間形成一個相模塊支路，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 接了反向續流二極管的可關斷功率半導體組成?？申P斷功率半導體和續流二極 管串聯連接，在此與所說的串聯電路并聯設置一個電容器。所說的子模塊的組 件這樣互相連接，使得在每個子模塊的兩極的輸出端上降落或者電容器電壓或 者零電壓。

可關斷功率半導體的控制借助所謂的脈寬調制來進行。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。電流值被傳輸到 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，也就是軟件例程。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各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(在該截止狀態經過該可關斷功率半 導體的電流中斷)。在此每個子模塊具有用于采集降落在電容器上的電壓的子 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，和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。每個相模塊由兩個相模塊支路組成，這些相模 塊支路在交流電壓接頭和直流電壓接頭中的一個之間延伸。每個相模塊又包括 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 連接的續流二極管組成。此外每個子模塊還具有一個單極電容器。調節裝置用 于調節功率半導體，這些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具有較小輸出頻率的 運行點。此外可以均衡所有的可關斷半導體開關的負載并使極不對稱的電壓對 稱。