[發明專利]具有中間電路電壓的有源阻尼機構的變流器

在審

• 申請號: 202080067388.0
• 申請日: 2020-08-18
• 公開（公告）號: CN114514686A
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 彼得·科倫斯佩格;史蒂芬·諾伊格鮑爾
• 申請（專利權）人: 西門子股份公司
• 主分類號: H02M7/48
• 分類號: H02M7/48;H02M7/06;H02M1/088;H02M1/34;H02P6/08
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 沈敬亭

本發明涉及一種用于運行具有中間電路電容器(2)的可控變流器(1)的方法。為了尤其在調節表現方面改進可控變流器(1)而提出：根據在中間電路電容器(2)處施加的中間電路電壓(U_ZK)，經由可控變流器(1)傳輸附加功率分量(P_add)，從而通過可控變流器(1)使為附加功率分量生成的電流抵消中間電路電壓(U_ZK)的振蕩，其中，借助于可控變流器(1)使附加功率分量(P_add)以脈動附加轉矩的形式傳輸至電機(3)。本發明還涉及一種具有用于執行這種方法的調節單元的可控變流器(1)，其中，可控變流器(1)具有可關斷的半導體以及中間電路電容器(2)，其中，中間電路電容器(2)實施為薄膜電容器。

技術領域

本發明涉及一種用于運行具有中間電路電容器的可控變流器的方法。此外，本發明涉及一種具有用于執行這種方法的調節單元的可控變流器，其中，該可控變流器具有能關斷的半導體以及中間電路電容器。

背景技術

具有中間電路電容器的可控變流器用于將變流器輸入端的直流電壓轉換為具有能預設的幅度和能預設的頻率的交流電壓，該直流電壓被施加在中間電路上進而也施加在中間電路電容器上。為此，可控變流器使用能開關的、尤其能關斷的半導體。

在此，在中間電路電容器上基本施加直流電壓。然而，該直流電壓例如可以由于不對稱的負載或者不對稱的供電網絡而被疊加交流電壓。該交流電壓在由其激發了諧振的情況下尤其具有破壞性，因為這能夠導致組件上出現不允許的負荷或者破壞變流器的調節。兩者都能導致在變流器或由其構成的設備(例如驅動系統)的運行中的組件損壞或故障。

還有與可控變流器不同的不可控變流器，例如B2或B6式二極管橋，其無需任何控制或調節即可將交流電壓轉換為直流電壓。

發明內容

本發明的目的是在運行表現方面改進可控變流器。

該目的通過一種用于運行具有中間電路電容器的可控變流器的方法來實現，其中，根據在中間電路電容器處施加的中間電路電壓經由可控變流器傳輸附加功率分量，從而通過可控變流器使為附加功率分量產生的電流抵消中間電路電壓的振蕩，其中，借助于可控變流器使附加功率分量以脈動附加轉矩的形式傳輸至電機。該目的還通過一種具有調節單元的可控變流器來實現，該調節單元設置用于執行這種方法，其中，該可控變流器具有能關斷的半導體以及中間電路電容器，其中，該中間電路電容器實施為薄膜電容器。

本發明的其他有利設計方案在從屬權利要求中給出。

本發明基于以下認識：通過經由變流器傳輸附加功率分量來抵消變流器的中間電路中的振蕩可以改善變流器運行。例如，這些振蕩可以由例如通過變流器運行而激發的諧振點引起。諧振點通常借助于電阻器被抑制以防止電壓波動過大。然而，這些電阻器增加了變流器的損耗。例如，可以通過中間電路電容器的寄生歐姆損耗將電阻器引入系統。通過使用根據本發明的方法，可以減少變流器中的抑制作用并且因此減少變流器的損耗。由于更高的效率，變流器的運行變得更有利。

通過變流器傳輸的附加功率分量在變流器的中間電路中生成電流。該電流乘以中間電路電壓會產生通過變流器傳輸的附加的瞬時功率。該附加的瞬時功率被稱為附加功率分量。附加功率分量被如下地選定，即生成的電流通過以下已知關系

在電容器處抵消電容器電壓的振蕩。因此，經由變流器的作為有源元件的半導體通過施加相應的瞬時功率來抵消抑制。因此，不需要無源的并且不夠靈活的元件、例如電阻器或具有電阻的導軌元件。

在中間電路處的恒定直流電壓對于變流器的良好調節/控制很重要。中間電路電壓中的振蕩經常導致變流器的不精確調節行為。額定值、例如變流器的交流電壓側接口處的電壓、頻率以及連接到變流器的電機的轉矩或轉速將不再被精確地保持。使用根據本發明的方法，因此可以將變流器或連接到變流器的組件(例如電機或能源供應網絡)上的額定值準確地保持為實際值。只有很小的調節偏差。