[發(fā)明專利]用于三相橋式電路的相分離過(guò)流保護(hù)的方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202180008902.8
• 申請(qǐng)日: 2021-01-12
• 公開（公告）號(hào): CN114946112A
• 公開（公告）日: 2022-08-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 約爾格·克雷奇曼;斯特凡·恩格爾哈特
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 轉(zhuǎn)換器科技德國(guó)有限公司
• 主分類號(hào): H02M1/32
• 分類號(hào): H02M1/32
• 代理公司: 北京天昊聯(lián)合知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11112
• 代理人: 張凱;張杰

本發(fā)明涉及一種用于在三相負(fù)載，尤其是電網(wǎng)上運(yùn)行三相轉(zhuǎn)換器的方法，其中該三相轉(zhuǎn)換器包括直流鏈路、至少一個(gè)三相橋式電路(1)和至少一個(gè)用于控制橋式電路(1)的控制單元(4)；其中在該至少一個(gè)的橋式電路(1)中，為每一個(gè)相(L1、L2、L3)設(shè)置至少兩個(gè)功率開關(guān)(sw1、sw2、sw3、sw1'、sw2'、sw3')，其以串聯(lián)連接的方式并聯(lián)到直流鏈路(VDC)，其中在該方法中，根據(jù)轉(zhuǎn)換器三相的額定電壓值(v1、v2、v3)，每個(gè)單獨(dú)相(L1、L2、L3)的功率開關(guān)(sw1、sw2、sw3、sw1'、sw2'、sw3')通過(guò)控制單元(4)控制觸發(fā)，使得通過(guò)功率開關(guān)(sw1、sw2、sw3、sw1'、sw2'、sw3')的開關(guān)過(guò)程在三相負(fù)載上產(chǎn)生三相交流電壓。本發(fā)明的目的在于提供一種用于在三相負(fù)載、尤其在電網(wǎng)上運(yùn)行三相轉(zhuǎn)換器的方法，利用該方法，盡管三相橋式電路的IGBT功率開關(guān)的尺寸構(gòu)建成本低廉，但依舊實(shí)現(xiàn)了非常好的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)行為，該目的通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于在三相負(fù)載，尤其是電網(wǎng)上運(yùn)行三相轉(zhuǎn)換器的方法，其中該三相轉(zhuǎn)換器包括直流鏈路、至少一個(gè)三相橋式電路和至少一個(gè)用于控制橋式電路的控制單元，其中在該至少一個(gè)的橋式電路中，為每一個(gè)相設(shè)置至少兩個(gè)功率開關(guān)，其與直流鏈路串聯(lián)連接，其中在該方法中，根據(jù)轉(zhuǎn)換器三相的額定電壓值，每個(gè)單獨(dú)相的功率開關(guān)通過(guò)控制單元控制觸發(fā)，使得通過(guò)功率開關(guān)的開關(guān)過(guò)程在三相負(fù)載上產(chǎn)生三相交流電壓。此外，本發(fā)明涉及一種用于在三相負(fù)載或電網(wǎng)上產(chǎn)生三相交流電壓的設(shè)備，該設(shè)備具有至少一個(gè)三相轉(zhuǎn)換器和一個(gè)直流鏈路，其中該轉(zhuǎn)換器具有至少一個(gè)三相橋式電路和至少一個(gè)用于控制該橋式電路的控制單元，其中在該至少一個(gè)的橋式電路中，為每一個(gè)相設(shè)置至少兩個(gè)功率開關(guān)，其與直流鏈路串聯(lián)連接，其中該裝置形成用于，根據(jù)為轉(zhuǎn)換器的所有三個(gè)相設(shè)定的額定電壓值，每個(gè)單獨(dú)相的功率開關(guān)通過(guò)控制單元控制觸發(fā)，使得通過(guò)功率開關(guān)的開關(guān)過(guò)程產(chǎn)生交流電壓。

背景技術(shù)

三相轉(zhuǎn)換器用于從直流電壓產(chǎn)生特定的交流電壓，該直流電壓用于運(yùn)行電氣負(fù)載，例如馬達(dá)，或用于將電能饋送到三相電網(wǎng)中。轉(zhuǎn)換器中使用的橋式電路通常每相有兩個(gè)功率開關(guān)，因此通常使用6個(gè)功率開關(guān)來(lái)產(chǎn)生具有三個(gè)相的交流電壓。功率開關(guān)可以通過(guò)IGBT功率開關(guān)實(shí)現(xiàn)，其選擇性地具有一個(gè)反并聯(lián)的續(xù)流二極管。但是，這里也可以使用其他功率開關(guān)。相應(yīng)從現(xiàn)有技術(shù)已知的橋式電路在圖1中示出。

三相轉(zhuǎn)換器的成本，尤其是在更高功率等級(jí)下，主要是由于必要的功率電子設(shè)備，即，例如，由所需的IGBT或IGBT模塊確定。IGBT是特別快速的功率開關(guān)，并且對(duì)于用于轉(zhuǎn)換器而言具有非常好的動(dòng)態(tài)特性。功率開關(guān)的尺寸基于在不損壞IGBT的情況下可以切換的最大電流而確定，即IGBT設(shè)計(jì)用于相應(yīng)的最大電流。如果要切換的電流持續(xù)或短暫地超過(guò)最大電流，則相應(yīng)的功率開關(guān)或IGBT將被斷開，以防止IGBT因過(guò)載而損壞或破壞。

但是，三相轉(zhuǎn)換器的功率開關(guān)的選擇不僅要考慮轉(zhuǎn)換器的連續(xù)運(yùn)行，還要考慮短期的功率峰值，其也必須通過(guò)三相轉(zhuǎn)換器定期提供。在電網(wǎng)電壓故障的情況下，在電網(wǎng)上運(yùn)行的三相轉(zhuǎn)換器中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)非常高的電流，這可能導(dǎo)致各個(gè)IGBT過(guò)載。從現(xiàn)有技術(shù)已知，在這種情況下，一旦在電源開關(guān)的一個(gè)中出現(xiàn)過(guò)載情況，例如超IGBT的斷開極限的過(guò)電流，就完全阻斷轉(zhuǎn)換器的橋式電路的IGBT。然后電流僅流過(guò)與IGBT反并聯(lián)連接的續(xù)流二極管，其在當(dāng)今常用的功率開關(guān)中可以短暫地引導(dǎo)比IGBT更高的電流。這是保護(hù)轉(zhuǎn)換器橋式電路中的所有功率開關(guān)免受損壞的保護(hù)概念方案的一部分。

從歐洲專利申請(qǐng)EP 2 830 175A2已知一種轉(zhuǎn)換器，其橋式電路在故障情況下完全關(guān)閉。與此相對(duì)，歐洲專利申請(qǐng)EP 1 152 520A2涉及根據(jù)輸入直流電流控制三相轉(zhuǎn)換器。

例如由US 2007/0086226 A1已知一種用于運(yùn)行轉(zhuǎn)換器的方法，其中如果在三個(gè)相的功率開關(guān)中檢測(cè)到故障，則接入附加的功率開關(guān)。