[發明專利]用于多電平轉換器的電壓平衡系統和方法

有效

• 申請號: 201410123012.3
• 申請日: 2014-03-28
• 公開（公告）號: CN104079196B
• 公開（公告）日: 2018-04-13
• 發明（設計）人: S.施羅德;Q.陳
• 申請（專利權）人: 通用電氣能源能量變換技術有限公司
• 主分類號: H02M7/483
• 分類號: H02M7/483;H02M1/32
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 易皎鶴,胡莉莉

1.一種用于操作快速電容器多電平轉換器的方法，所述快速電容器多電平轉換器包括一個直流鏈路和多個相支路，每個所述相支路具有多個快速電容器，以及連接在每個所述相支路的相端子上的相端子電容器，所述方法包括：

采用冗余狀態，通過對快速電容器進行充電或放電來平衡快速電容器電壓，其中采用冗余狀態包括：

獲得所述快速電容器多電平轉換器的負載電流；

當負載電流值低于閾值時，利用所述相端子電容器的電容器電流來確定冗余狀態；以及

當所述負載電流值高于所述閾值時，利用負載電流方向來確定冗余狀態。

2.如權利要求1所述的方法，其中所述相端子電容器包括濾波電容器或相端子雜散電容。

3.如權利要求1所述的方法，其中基于包括以下各項的參數來確定所述閾值：所述相端子電容器的電容值、所述快速電容器多電平轉換器的相端子處的電壓變化以及所述快速電容器多電平轉換器的切換頻率和工作周期。

4.如權利要求1所述的方法，其中通過使所述相端子電容器的電荷與由負載電流所產生的電荷相等來確定所述閾值。

5.如權利要求1所述的方法，其中利用所述相端子電容器的所述電容器電流包括：基于所述快速電容器多電平轉換器的相端子處的預期電壓轉變來確定相端子電容器電流方向。

6.如權利要求5所述的方法，其中確定所述相端子電容器電流方向包括：如果所述預期電壓轉變是從高到低，則將所述相端子電容器電流方向標記為流入所述相端子中。

7.如權利要求5所述的方法，其中確定所述相端子電容器電流方向包括：如果所述預期電壓轉變是從低到高，則將所述相端子電容器電流方向標記為流出所述相端子。

8.如權利要求5所述的方法，其中基于參考電壓值來確定所述快速電容器多電平轉換器的相端子處的所述預期電壓轉變。

9.如權利要求1所述的方法，其中冗余狀態包括產生相等電壓的至少兩個切換狀態。

10.如權利要求9所述的方法，其中基于所述快速電容器的充電或放電要求來決定所述冗余狀態的確定。

11.如權利要求1所述的方法，其中所述相端子電容器的時間常數小于載波周期。

12.如權利要求1所述的方法，其中所述相端子電容器在一個切換循環內充電或放電。

13.一種多電平轉換器系統，其包括：

轉換器，其包括一個直流(DC)鏈路和多個相支路，每個所述相支路具有多個快速電容器；以及連接在所述相支路的相端子上的相端子電容器；以及

轉換器控制器，其配置用于：

采用冗余狀態，通過對所述多個快速電容器進行充電或放電來平衡快速電容器電壓，其中所述控制器通過以下方式來采用冗余狀態：

當負載電流值低于閾值時，利用所述相端子電容器的電容器電流來確定冗余狀態；并且

當所述負載電流值高于所述閾值時，利用負載電流方向來確定冗余狀態。

14.如權利要求13所述的多電平轉換器系統，其中所述相端子電容器包括濾波電容器或相端子雜散電容。

15.如權利要求13所述的多電平轉換器系統，其中所述閾值基于包括以下各項的參數來確定：所述相端子電容器的電容值、所述快速電容器多電平轉換器的相端子處的電壓變化以及所述快速電容器多電平轉換器的切換頻率和工作周期。

16.如權利要求13所述的多電平轉換器系統，其中所述閾值通過使所述相端子電容器的電荷與由負載電流所產生的電荷相等來確定。

17.如權利要求13所述的多電平轉換器系統，其中所述控制器配置用于：通過基于所述快速電容器多電平轉換器的相端子處的預期電壓轉變來確定相端子電容器電流方向，來利用所述相端子電容器的所述電容器電流。

18.如權利要求13所述的多電平轉換器系統，其中所述控制器配置用于：基于所述快速電容器的充電或放電要求來確定所述冗余狀態。

19.如權利要求13所述的多電平轉換器系統，其中所述相端子電容器的時間常數小于載波周期。

20.如權利要求13所述的多電平轉換器系統，其中所述相端子電容器在一個切換循環內充電或放電。