[發明專利]對于模塊化多級AC/DC轉換器中轉換器單元的PWM的過調制型脈沖下降

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• 申請號: 201280077882.0
• 申請日: 2012-12-21
• 公開（公告）號: CN104995830A
• 公開（公告）日: 2015-10-21
• 發明（設計）人: Y.江-赫夫納
• 申請（專利權）人: ABB技術有限公司
• 主分類號: H02M7/483
• 分類號: H02M7/483;H02M7/5395
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 徐予紅;姜甜

技術領域

本發明大體上涉及多級轉換器。更特定地，本發明涉及用于控制多級轉換器的相腳中的單元的方法和計算機程序產品、對于多級轉換器的控制設備和多級轉換器。

背景技術

關注多級轉換器在許多不同的輸電環境中使用。它們可例如用作直流輸電系統中的電壓源轉換器。它們然后通常用于在直流電（DC）與三相交流電（AC）之間轉換。多級轉換器然后典型地基于許多轉換器單元，其中單元基本上提供電壓貢獻，其是零或基于單元的能量存儲元件的電壓，例如跨單元電容器的電壓。

單元此外通常置于相腳中，其中每個相存在一個相腳。

控制相腳的單元的一個方法是對每個相腳的每個單元提供載波，其中相腳的載波具有典型地與鋸齒波形相同的一致形狀，但在時間上彼此以一定時間延遲地移位。每個這樣的載波然后與成型為正弦波的電壓參考比較。如果對應的載體越過電壓參考則開關單元。該類型的控制在WO?2009/097063中示意示出和描述。

在這樣的控制中，可以出現載波的峰值略微超過電壓參考峰值的情形。如果載波峰值的出現在電壓參考峰值附近的區間中出現（該區間可以是在峰值附近的±30度），則對應的單元可接通、之后幾乎立即切斷或反之亦然。該類型的開關通常不是必需的，但只導致不必要的開關損耗。因為單元的數量可是高的，多級轉換器中不必要開關的數量可是明顯的。

因此存在限制開關的需要。

WO?96/18234描述在峰值處限制開關所采用的一個方法，其通過所謂的死區脈寬調制（DBPWM）。

在死區PWM中，開關模式通過引入共模電壓來實現，該共模電壓基本上是具有不同頻率的許多零序分量，例如三次、五次、九次等。共模意指全部三個相位具有相同的波形整形器。在DBPWM中，零序從而添加到許多相位所共有的電壓參考。該零序添加使某些區域中的電壓提升，例如在峰值電壓附近，這可用于避免在峰值水平附近的開關。

JP?2000-69760和JP?09-149660似乎也描述DBPWM的變化。

DBPWM此外由V.G.?Agelidis、P.D.?Ziogas、G.Joos在Conf.?Rec.?IEEE?PESC?1992、頁427-432的“Dead-band?PWM?switching?patterns（死區PWM開關模式）”中描述。

A.M?Massoud等人也在2003年6月15-19日第34屆電力電子專家會議、卷I、頁171-176的“Control?techniques?for?Multilevel?Voltage?Source?Inverters（對于多級電壓源逆變器的控制技術）”中描述DPBWM。

然而，這樣引入零序將改變除峰值區域以外的區域中的共同電壓參考的形狀，例如在電壓參考具有最陡斜坡的區域。這將導致不必要的開關，這不是可取的。在多級轉換器中，載體的頻率通常比2級轉換器的載體頻率低得多。這意指對于多級轉換器的載波的較低斜率可導致在該區域中具有與電壓參考的若干交叉。

常規DBPWM在基于單元的轉換器中的應用可導致許多額外開關。Massoud還提到另一個調制方法：修改正弦PWM，其中修改載體。Massoud還提到該類型的調制導致復雜的硬件實現。如果應用于具有若干時移載體的情形（如在上文關于WO?2009/097063描述的）則該硬件實現將變得甚至更復雜。

因此在電壓源轉換器中的單元控制領域中仍然存在改進尤其以便減少開關損耗的需要。

發明內容

本發明針對使在多級轉換器中進行的開關的量減少。

該目標根據本發明的第一方面通過控制多級轉換器（其操作成在交流電與直流電之間轉換）的相腳中的單元的方法來實現，該方法由轉換器的單元控制部件執行并且包括：使用抽頭變換器控制來將轉換器的調制指數調節到0.8以上，

對相腳提供載波組，其中相腳的載波一致但在時間上彼此以一定時間延遲地移位，

對相腳提供電壓參考，其與為轉換器的其他相腳提供的電壓參考分開，

在輸電轉換器波形的波形值檢測為在輸電轉換器波形的峰值附近的選擇區間中時停止單元的開關，以及

在輸電轉換器波形的波形值檢測為在所述選擇區間外時基于相應載波與電壓參考的比較來控制部件的開關。

根據本發明的第二方面該目標通過對于操作成在交流電與直流電之間轉換的多級轉換器的控制設備實現，該轉換器連接到可經由抽頭變換器控制的變壓器并且包括具有單元的三個相腳，該控制設備包括：

中央控制元件，其配置成