[發(fā)明專利]故障情況下用于實(shí)現(xiàn)帶有分布儲(chǔ)能器的多相變換器的冗余工作模式的控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200980129243.2
• 申請(qǐng)日: 2009-05-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102106075A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-06-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬克·希勒;迪特馬爾·克魯格
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西門子公司
• 主分類號(hào): H02M7/49
• 分類號(hào): H02M7/49;H02H7/12
• 代理公司: 北京康信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11240
• 代理人: 李慧

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1前序部分所述的對(duì)帶有分布儲(chǔ)能器的變換器進(jìn)行控制的方法。

背景技術(shù)

DE?101?03?031?A1揭示一種帶有分布儲(chǔ)能器的變換器。圖1展示的是這種變換器的等效電路圖。如這個(gè)等效電路圖所示，這種已知的變換器具有三個(gè)都用100表示的相位模塊。這些相位模塊100的直流電壓端分別與正、負(fù)極直流電壓母線P₀和N₀導(dǎo)電相連。如果是電壓中間電路變換器，那么這兩根直流電壓母線P₀和N₀之間連接的是兩個(gè)串聯(lián)的電容器C1和C2，在這兩個(gè)電容器上發(fā)生的壓降為直流電壓U_d。這兩個(gè)電性串聯(lián)的電容器C1和C2之間的連接點(diǎn)構(gòu)成一個(gè)虛擬中性點(diǎn)O。每個(gè)構(gòu)成多相變換器的橋接臂的相位模塊100均具有上部橋接臂和下部橋接臂，因?yàn)檫@些分橋接臂分別構(gòu)成帶有分布儲(chǔ)能器的多相變換器的一個(gè)換流閥，下文中將這些分橋接臂稱為閥臂T1、T3、T5和T2、T4、T6。這些閥臂T1至T6中的每一個(gè)都具有一定數(shù)量的彼此電性串聯(lián)的兩極子系統(tǒng)10。這個(gè)等效電路圖對(duì)其中的四個(gè)子系統(tǒng)10進(jìn)行了圖示。但每個(gè)閥臂T1、…、T6所能設(shè)置的子系統(tǒng)10的數(shù)量并不限于圖示的數(shù)量。每個(gè)相位模塊100的兩個(gè)閥臂T1和T2、T3和T4、T5和T6之間的連接點(diǎn)都構(gòu)成這個(gè)相位模塊100的交流電壓端接點(diǎn)L1、L2、L3。由于這個(gè)示意圖中的變換器具有三個(gè)相位模塊100，因而可在這些相位模塊的交流電壓端接點(diǎn)L1、L2和L3(又稱“負(fù)載連接端子”)上連接一個(gè)三相負(fù)載，例如三相電動(dòng)機(jī)。

圖2對(duì)兩極子系統(tǒng)10的已知實(shí)施方式的等效電路圖進(jìn)行了詳細(xì)圖示。圖3所示的電路布置圖是一種就功能而言完全等效的實(shí)施方案的變型。兩極子系統(tǒng)10的這兩種實(shí)施方式均公開(kāi)自DE?101?03?031?A1。這些已知的兩極子系統(tǒng)10各具有兩個(gè)可斷半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)1和3、兩個(gè)二極管2和4以及一個(gè)單極儲(chǔ)能電容器9。兩個(gè)可斷半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)1和3電性串聯(lián)，這一串聯(lián)連接又與儲(chǔ)能電容器9電性并聯(lián)。每個(gè)可斷半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)1和3分別與兩個(gè)二極管2和4中的一個(gè)電性并聯(lián)，且其連接方式使得該二極管與對(duì)應(yīng)的可斷半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)1或3反向并聯(lián)。子系統(tǒng)10的單極儲(chǔ)能電容器9或者由一個(gè)電容器構(gòu)成，或者由多個(gè)這種電容器構(gòu)成的一個(gè)總電容為C₀的電容器組構(gòu)成。可斷半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)1的發(fā)射極與二極管2的陽(yáng)極之間的連接點(diǎn)構(gòu)成子系統(tǒng)10的接線端子X(jué)1。兩個(gè)可斷半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)1和3與兩個(gè)二極管2和4之間的連接點(diǎn)構(gòu)成子系統(tǒng)10的第二接線端子X(jué)2。

在兩極子系統(tǒng)10如圖3所示的實(shí)施方式中，這個(gè)連接點(diǎn)構(gòu)成第一接線端子X(jué)1。可斷半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)1的集電極與二極管2的陰極之間的連接點(diǎn)構(gòu)成子系統(tǒng)10的第二接線端子X(jué)2。

在附圖所示的兩極子系統(tǒng)10的兩種實(shí)施方式中，可斷半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)1和3用的是如圖2和圖3所示的絕緣柵雙極晶體管(IGBT)。也可采用MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管，亦稱“MOSFET”。此外還可采用門極可關(guān)斷晶閘管(又稱“GTO晶閘管”)或集成門極換向晶閘管(IGCT)。

根據(jù)DE?101?03?031?A1所述，可將圖1所示變換器的任何一個(gè)相位模塊100的子系統(tǒng)10控制在操作狀態(tài)I、II和III。在操作狀態(tài)I下，可斷半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)1接通，可斷半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)3斷開(kāi)。在此情況下，兩極子系統(tǒng)10的接線端子X(jué)1和X2上的端電壓U_X21等于零。在操作狀態(tài)II下，可斷半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)1斷開(kāi)，可斷半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)3接通。在此操作狀態(tài)II下，所呈現(xiàn)的端電壓U_X21等于儲(chǔ)能電容器9上的電容器電壓U_C。在操作狀態(tài)III下，兩個(gè)可斷半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)1和3都斷開(kāi)，儲(chǔ)能電容器9上的電容器電壓U_C恒定不變。

為能使圖1所示的帶有分布儲(chǔ)能器9的變換器以冗余方式工作，必須確保子系統(tǒng)10在發(fā)生故障的情況下，其接線端子X(jué)1和X2保持持續(xù)短接的狀態(tài)。也就是說(shuō)，無(wú)論接線端子X(jué)1和X2中的電流方向如何，故障子系統(tǒng)10的端電壓U_X21均為零。

當(dāng)子系統(tǒng)10中的其中一個(gè)可斷半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)1或3或者相應(yīng)的控制電路發(fā)生故障時(shí)，這個(gè)子系統(tǒng)10將無(wú)法正常工作。此外，當(dāng)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的相關(guān)控制電路、控制電路的供電裝置、通訊系統(tǒng)和測(cè)量值檢測(cè)裝置發(fā)生故障時(shí)，也會(huì)使子系統(tǒng)10出現(xiàn)功能失常現(xiàn)象。亦即，再也無(wú)法將子系統(tǒng)10轉(zhuǎn)換到所需的可能操作狀態(tài)I、II或III。如果將子系統(tǒng)10的接線端子X(jué)1和X2短接，就無(wú)法再向這個(gè)子系統(tǒng)輸送能量。通過(guò)這一措施能夠可靠地排除因變換器的進(jìn)一步工作而引發(fā)的后續(xù)損害(例如過(guò)熱和火災(zāi))。