[發明專利]具有控制裝置和無源頻率濾波器的多相多級變流器以及用于控制多相多級裝置變流器的方法

在審

• 申請號: 201880097008.0
• 申請日: 2018-08-27
• 公開（公告）號: CN112640280A
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發明（設計）人: M.皮希爾
• 申請（專利權）人: 西門子能源全球有限公司
• 主分類號: H02M1/12
• 分類號: H02M1/12;H02M7/483;H02M1/00
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 侯宇

具有控制裝置和無源頻率濾波器的多相多級變流器以及用于控制多相多級裝置變流器的方法。本發明涉及一種多相多級變流器(MMC)，其具有相模塊(210)，相模塊由多個子模塊(610)形成，子模塊具有儲能器(1020)，其中，能夠作為兩個子模塊極(ACP1，ACP2)之間的子模塊電壓(UDC)來接通和斷開儲能器電壓(Uzk)，并且其中，為了衰減連接電壓(21)的高頻分量，每個相模塊(210)設置有無源頻率濾波器(F)，其諧振頻率(fr)高于數字調節器(15a)的采樣頻率(ft)，調節器在相應地連續的采樣時間點(ti)，接通斷開的子模塊電壓(UDC)，并且斷開接通的子模塊電壓(UDC)。為了不引起頻率濾波器(F)的諧振點的激勵，提出，控制裝置(15)具有控制器(15b)，其在調節器(15a)的采樣間隔(Ti)內，相應地相對于由調節器(15a)接通的子模塊電壓(UDC)，短時間地接通斷開的子模塊電壓(UDC)中的至少一個至少一次，并且再次將其斷開。此外，本發明涉及一種用于控制多相多級變流器(MMC)的方法。

技術領域

本發明涉及根據權利要求1和權利要求10的前序部分的具有控制裝置和無源頻率濾波器的多相多級變流器以及用于控制多相多級變流器的方法。

背景技術

多相多級變流器是已知的，并且例如與三相交流供電網連接。

每個多級變流器具有多個相模塊，相模塊由多個串聯電連接的雙極子模塊構成。子模塊具有多個半導體開關和單極可充電的儲能器，其中，半導體開關可以作為子模塊電壓，來接通和斷開與儲能器的充電程度有關的儲能器電壓，子模塊電壓相應地存在于兩個子模塊極之間。

借助電流傳感器來測量流過多級變流器、因此流過相模塊的總電流，并且借助測量互感器來測量連接電壓。將所測量的電流和電壓測量值傳輸到控制裝置，控制裝置包括數字調節器，數字調節器以預先給定的采樣頻率在各個連續的采樣時間點采集連接電壓與預先給定的額定電壓的偏差，額定電壓以額定值的形式預先給定，根據額定值來計算用于子模塊的半導體開關的控制信號，并且借助控制信號來調節偏差。控制信號相應地接通和斷開子模塊的電壓。也就是說，子模塊的一部分、因此子模塊電壓的一部分相應地接通，并且子模塊的一部分、因此子模塊電壓的一部分相應地不接通(或者換句話說，斷開)。接通的子模塊電壓的總和相應地形成連接電壓，即多級變流器的輸出電壓，多級變流器的輸出電壓受調節限制而在采樣間隔內、即在兩個直接連續的采樣時間點之間的時間段內不明顯地變化。在此，接通的子模塊電壓特別是也可以在多個采樣間隔內保持接通。

為了衰減連接電壓的高頻分量，特別是作為LCL無源濾波器為每個相模塊設置了無源頻率濾波器。這種頻率濾波器具有有利地高于采樣頻率的諧振頻率。

已知無源頻率濾波器可以使在開關多相多級變流器時可能出現的高頻干擾極大地衰減。該優點與被非常弱地衰減的諧振點對立，該諧振點由于基于開關決策的各個子模塊的開關而每次以跳變的形式被激勵。例如借助脈沖寬度調制或者從WO 2008086760中已知的開關試探法來做出開關決策。如果諧振點的頻率明顯低于開關頻率，則可以借助采樣調節使諧振點的激勵充分衰減。諧振點的減小需要非常大、因此非常昂貴的濾波器元件。如果諧振點位于采樣頻率以上，則由于混疊效應，甚至可能導致諧振點的進一步激勵。

發明內容

本發明要解決的技術問題是，在采樣頻率附近控制具有無源頻率濾波器的多相多級變流器，使得不發生頻率濾波器、特別是LCL無源濾波器的諧振點的激勵。

上述技術問題通過權利要求1的特征來解決。從屬權利要求是有利的設計方案。

解決方案在多級變流器方面設置為，控制裝置具有控制器，控制器在調節器的采樣間隔內，相應地相對于由調節器接通的子模塊電壓UDC，在第一持續時間T1、T2內，至少一次(短時間地)接通斷開的子模塊電壓UDC中的至少一個，并且再次將其斷開。

特別是提出，控制器相對于由調節器接通的子模塊電壓UDC，以在時間上間隔開的方式依次(短時間地)接通多個相應地斷開的子模塊電壓，并再次將其斷開。