[發明專利]用于操作具有浮動單元的電力電子轉換器設備的方法

在審

• 申請號: 202080090527.1
• 申請日: 2020-12-16
• 公開（公告）號: CN114902544A
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發明（設計）人: 拉爾夫·馬里奧·布卡特;揚尼斯·特索馬斯;弗雷德里克·基費恩多夫;托比亞斯·蓋爾
• 申請（專利權）人: ABB瑞士股份有限公司
• 主分類號: H02M1/12
• 分類號: H02M1/12;H02M1/15;H02M7/487;H02M7/49;H02M1/00
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 李輝

本發明涉及一種用于操作用于電力轉換系統的電力電子轉換器設備(36)的方法，該轉換器設備(36)包括轉換器電路(10)和控制設備(40)，轉換器電路(10)包括具有輸入端子(14)的輸入側(12)、具有輸出端子(18)的輸出側(16)、具有半導體器件(26)的第一轉換器(20)和與第一轉換器(20)串聯連接的至少一個第二轉換器(22)，所述第二轉換器(22)包括具有DC中間電路(32)和半導體器件(30)的浮動單元(28)，或多個具有DC中間電路(32)和半導體器件(30)的浮動單元(28)的串聯連接，浮動單元(28)以及控制設備(40)，用于經由脈沖狀信號驅動轉換器(20，22)中的至少一個轉換器的半導體器件(26，30)，其中兩個轉換器(20，22)生成具有階躍電壓變化的電壓(42，44)，并且電力電子轉換器設備(36)的輸出電壓(46)由于兩個轉換器(20，22)的電壓(42，44)的疊加而產生，其中第一轉換器(20)的電壓(42)是輸出電壓(46)的基波分量。控制設備(40)驅動至少一個浮動單元(28)的半導體器件(30)，以這樣的方式使得第二轉換器(22)的電壓(44)具有臨時電壓特性(56)，如果第一轉換器(20)的電壓(42)處的步長超過步長限制，則與第一轉換器(20)的電壓(42)處的步長相比，臨時電壓特性(56)減小輸出電壓(46)處的步長。本發明還涉及一種用于電力轉換系統的對應的計算機程序產品和對應的電力電子轉換器設備(36)。

技術領域

本發明涉及一種用于操作用于電力轉換系統的電力電子轉換器設備的方法、計算機程序產品和計算機可讀介質。此外，本發明涉及一種電力電子轉換器設備。

背景技術

文獻EP 1 253 706 B1示出了一種具有電力電子轉換器設備的電力轉換系統，該電力電子轉換器設備包括：(i)轉換器電路，該轉換器電路包括具有輸入端子的輸入側、具有輸出端子的三相輸出側、第一轉換器和三個第二轉換器，第二轉換器中的每個第二轉換器相對于相應相與第一轉換器串聯連接，所述第二轉換器中的每個第二轉換器包括在DC中間電路和半導體器件中具有電容元件的浮動單元，以及(ii)控制設備，該控制設備用于經由脈沖狀信號驅動至少一個轉換器的半導體器件。兩個轉換器被布置為生成具有階躍電壓變化的電壓，并且電力電子轉換器設備的輸出電壓由于兩個轉換器的電壓疊加而產生，其中第一轉換器的電壓是輸出端子處的輸出電壓的基波分量。詳細地，轉換器電路由作為主轉換器的第一轉換器和三個輔助浮動單元組成，每相有一個輔助浮動單元。在這樣的轉換器電路中，每相的浮動單元的數目不是固定的，并且更多的浮動單元可以被容納。因此，完整的dc到ac轉換電路采用由第一轉換器、第二轉換器的輔助切換單元和無源濾波電路提供的主功率轉換器的形式。主轉換器被示出為使用IGCT的3電平中性點鉗位轉換器，但其他拓撲和半導體類型也是可能的。借助于浮動單元，可以在半導體器件的幫助下將DC電壓添加到第一轉換器的DC電壓或從第一轉換器的DC電壓中減去。

文獻RU 2 269 196 C1和US 7 825 540 B2中的每個文獻描述了具有電力電子轉換器設備的非常相似的電力轉換系統。

使用最先進的混合多級和通用OPP調制方案的這樣的電力電子轉換器設備的主要困難是出現輸出電壓的大電壓步長。電力電子轉換器設備的電壓階躍應當盡可能小，以盡量減少負載端子處和對應的EMC濾波器(EMC：電磁兼容性)的電阻器中的過電壓。

US 2019/190397 A1描述了一種轉換器系統，其具有主轉換器和被連接到主轉換器的輸出的浮動轉換器單元。每個浮動轉換器單元通過量化輸出電壓誤差和單元電容器電壓并且從由量化輸出電壓誤差和量化電容器電壓索引的查找表中選擇浮動轉換器單元的切換命令來控制。主轉換器和浮動單元被分別調制。

US 6 009 002 A)描述了一種電力電子電路，其具有NPC轉換器和被連接到NPC轉換器的AC輸出的浮動單元。浮動單元的dc鏈路經由專用整流器和變壓器被供電。三次諧波與電力電子電路的參考振蕩混合，以確保單元的有功功率在任何操作點都不會變為負值。這是必要的，因為單元由二極管整流器供電。可以避免來自浮動單元的能量反饋，從而提高整個系統的效率。因此可以將切換損耗保持在極低水平。