[發明專利]變換器系統以及用于操作這種變換器系統的方法

有效

• 申請號: 201180036490.5
• 申請日: 2011-07-07
• 公開（公告）號: CN103038997A
• 公開（公告）日: 2013-04-10
• 發明（設計）人: B.奧德加爾德;C.紹布;C.希爾貝格;S.奧貝特
• 申請（專利權）人: ABB技術有限公司
• 主分類號: H02P9/10
• 分類號: H02P9/10;H02P9/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 湯春龍;朱海煜

技術領域

本發明與功率電子器件領域有關。本發明涉及根據獨立權利要求的前序部分的變換器系統以及用于操作這種變換器系統的方法。

背景技術

如今變換器系統已在大量應用中得到使用。典型情況下，變換器系統包括變換器單元，在該變換器單元的直流電壓側連接有直流電壓回路。在該變換器單元的交流電壓側通常可連接交流電網和/或電負載，例如旋轉電機或變壓器，其中可想到每一種電負載。此外，按照應用，在交流電壓側通常也接上短接電路。上述類型的具有短接電路的變換器系統例如在US?2005/0281065?A1和在US?2007/0291426?A1中公開。在超出變換器單元的電流承載能力的情況下，短接電路的開關接通，且變換器單元的交流電壓側通過短接電路的短接電阻被短路。

由于對電流承載能力的高要求并且同時更少的零件成本，有意義的是，將晶閘管用作短接電路的開關，如其示例性地在US?2007/0291426?A1中公開的那樣。然而晶閘管不可主動地關斷或者關閉。晶閘管的關斷僅在要傳輸的電流的過零點是可能的，由此需要高成本的附加“關閉電路”。

作為電負載的雙饋異步機器除了用于傳統的旋轉頻率轉換器中之外，附加地也用在轉數可變的抽水儲能電站中。對于能量產生和輸送的“分類計價(Unbundling)”，在許多地方建立/已建立電網法規(Grid?Code)，其中限定/已限定到供電網的相應連接條件。關于在電網干擾、尤其是電壓突降時的行為，有時要滿足新的、苛刻的條件。連接的發電廠和頻率轉換器設備在短暫的電壓突降期間應保持與供電網連接，且有時應主動地起到穩定電壓的作用。這通過按照相應的電網法規的預先規定的、受控的無功電流的供給來達到。用于對雙饋異步機器的轉子繞組供應交流電的變換器單元在電壓突降時短期地經歷比正常操作時更高的電流。為了保護變換器單元免于過載并同時將轉子電壓限制在對機器的轉子容許的電平，使用上述具有多個晶閘管的短接電路。這種短接電路通過在發生故障時短接轉子繞組來可靠地保護變換器單元和機器。然而，利用這種具有晶閘管的短接電路，在短時間內是不可能實現的：一旦電流已經降低到可承受的數值就立即恢復到由變換器單元調節的正常操作，。

在“Ride?through?of?Wind?Turbines?with?doubly?fed?Induction?Generator?under?symmetrical?Voltage?Dips(在對稱電壓突降時利用雙饋感應發電機的風力渦輪機的穿越)”、IEEE?Transactions?on?Industrial?Electronics、2009中，在WO?2004/091085?A1中，在WO?03/065567?A1中，在?EP?0?970?840?A2中以及在EP?1?780?856?A2中規定了另外的這種類型的現有技術。

發明內容

因此本發明的任務是，說明一種關于現有技術有所發展的變換器系統，該變換器系統具有包括晶閘管的短接電路，在該變換器系統中可非常簡單地關斷短接電路的晶閘管，并且該變換器系統可非常簡單地構建。進一步，本發明的任務是，說明一種方法，通過該方法，變換器系統可以極為簡單的方式運行，且能夠以容易、快速而安全的方式關斷短接電路的晶閘管。

這些任務通過權利要求1和2或者權利要求6和7的特征得到解決。在從屬權利要求中說明本發明的有利擴展方案。

一種用于切換至少三個電壓電平的變換器系統包括變換器單元，在該變換器單元的直流電壓側連接有直流電壓回路，該直流電壓回路具有電壓零點，而在該變換器單元的交流電壓側連接有短接電路，其中該短接電路具有多個晶閘管和至少兩個短接電阻。通過變換器單元的電流關于閾值被監測，并且在超過該閾值時晶閘管通過接通信號的施加而接通，從而使該變換器單元的交流電壓側與至少兩個短接電阻連接。根據本發明，用于限制直流電壓回路的過電壓的電壓限制單元與直流電壓回路連接，其中該電壓限制單元與至少兩個短接電阻連接。在低于該閾值后，該變換器單元將該變換器單元的交流電壓側切換到該直流電壓回路的電壓零點，并且接通信號不再施加。該電壓限制單元在可調節的持續時間將至少兩個短接電阻與直流電壓回路連接，其中，之后變換器單元再次將變換器單元的交流電壓側與直流電壓回路的電壓零點隔離。