用于操作功率变换器的系统和方法技术方案

本发明专利技术题为用于操作功率变换器的系统和方法。一种用于功率变换器的电路，包括最接近交流(AC)电源的所述导电元件的第一开关装置。所述电路还包括最接近直流(DC)链路的电压测量装置，并且在所述AC电源和所述直流链路之间延伸。所述电路进一步包括DC电压源和第一电容装置。所述第一电容装置定位在所述第一开关装置和所述电压测量装置之间。所述电路进一步包括定位在所述第一电容装置和所述电压测量装置之间的第二开关装置。所述电路还包括操作地耦合到所述DC电压源、所述电压测量装置、所述第一开关装置和所述第二开关装置的控制器。所述控制器配置成当由所述电压测量装置生成的所测量电压信号基本上表示参考电压值时，断开所述第二开关装置。

【技术实现步骤摘要】

本公开的
一般涉及功率变换器设备，并且，更特别地，涉及用于操作多电平变换器的系统和方法。
技术介绍
许多已知的多电平功率变换器在遍及各种工业中使用，以及用于多种电力变换的多种目的。具体地，术语“多电平变换器”指的是变换器，其能够工作在逆变器模式和整流器模式。其中已知使用多电平功率变换器的一个
是中压(MV)变速驱动(VSD)行业，其中MVVSD通常部署在许多不同的处理设施中，例如诸如发电工业的工业。MVVSD设施在较低能量消耗的情况下快速准确地处理控制，通过诸如恒速驱动马达的装置通常是不可实现两种结果。其中使用已知多电平功率变换器的另一
是电力传输和分配工业。已知电力传输和配电设施物理上定位在偏远地理区域中或者其中物理访问是困难的地区中。一个示例包括地理上位于在崎岖和/或偏远地区(例如，多山的山坡、从电力网的延伸距离、以及淹没例如海上油气开采和恢复安装)的电力传输和分配设施。这些已知的电力传输和配电设施中许多包括独立的功率变换组合件或系统，其电耦合到交流(AC)电源，例如公用电网。这种已知的独立功率变换器组合件包括将由公用发电网传输的AC变换为直流(AC)的整流器部分，和将DC变换为预定频率和电压幅值AC的逆变器部分。整流器部分和逆变器部分使用可在操作为整流器和操作为逆变器之间转变的多电平功率变换器。大多数已知的多电平变换器包括基于半导体的开关元件，例如包括绝缘栅双极晶体管(IGBT)的晶闸管。整流器部分和逆变器部分通常经由中压直流(MVDC)或高压直流(HYDC)链路电耦合。各种已知的多电平变换器拓扑结构在使用中或已可用于服务。用于已知多电平变换器的许多直流链路包括电容器，以便促进调平DC链路内的直流电压，来稳定多电平变换器之间的功率传输。这些电容器在本文称为“飞跨电容器”(flyingcapacitor)。随着变换器中的开关元件的操作改变，飞跨电容器的电压遍及相关联多电平变换器的操作改变。而且，每个开关装置的输出电压图和阻断电压是由飞跨电容器的电压来确定。为了得到具有低谐波失真的适当多电平输出，并且防止装置获得过压情况，飞跨电容器电压保持在或接近某些电压电平，其通常限定为通过多电平变换器的所有操作模式(包含启动)中用于飞跨电容器的参考或参考电压。然而，在多电平变换器投入服务之前，飞跨电容器的电压值与工作电压相比比较低，并且可低至零伏特。同样，在多电平变换器开始进行切换之前，飞跨电容器电压首先被预充电到参考或接近于参考。另外，开关装置的服务寿命可通过暴露于过电压情况而缩短。传统上，预充电过程需要每个飞跨电容的电压传感器。当与多电平变换器开关装置相关联的电压电平的额定随着变换器的功率额定增加时，飞跨电容器的数量也适当增加。因此，需要更多的电压传感器，这增加了装配和维持多电平变换器的成本，以及与控制器相关联的附加输入通道资源进一步抬高成本。
技术实现思路
在一个方面，提供了一种用于功率变换的电路。所述电路包括导电元件和耦合到最接近交流(AC)电源的所述导电元件的第一开关装置。所述电路还包括耦合到最接近直流(DC)链路的所述导电元件的电压测量装置。所述电路在所述AC电源和所述直流链路之间延伸。所述电路还包括耦合到所述导电元件的DC电压源。所述电路还包括耦合到所述导电元件的第一电容装置。所述第一电容装置定位在所述第一开关装置和所述电压测量装置之间。所述电路还包括耦合到所述导电元件的第二开关装置。所述第二开关装置定位在所述第一电容装置和所述电压测量装置之间。所述电路还包括操作地耦合到所述DC电压源、所述电压测量装置、所述第一开关装置和所述第二开关装置的控制器。所述控制器配置成当由所述电压测量装置生成的所测量电压信号基本上表示参考电压值时，断开所述第二开关装置。在又一方面，提供了一种操作包括电路的功率变换器的方法。所述电路包括最接近交流(AC)电源的第一部分和最接近直流(DC)链路的第二部分。所述方法包括断开最接近所述第一部分的第一开关装置，由此基本上使所述电路与所述AC电源电气隔离。所述方法还包括感应最接近所述第二部分的DC电压，以及将所述第一电容装置充电到第一预定电压值。所述第一电容装置定位在所述第一开关装置和所述第二开关装置之间。所述方法还包括测量最接近所述第二部分的所述电压，以及当在所述第二部分感应的所测量电压基本上等于第一参考电压值时，断开所述第二开关装置。在另一方面，提供一种电力系统。所述电力系统包括交流(AC)电源、直流(DC)链路和第一功率变换器，所述第一功率变换器包括在所述AC电源和所述DC链路之间延伸的电路。所述电路包括导电元件和耦合到最接近所述AC电源的所述导电元件的第一开关装置。所述电路还包括耦合到最接近所述DC链路的所述导电元件的电压测量装置。所述电路在所述AC电源和所述DC链路之间延伸。所述电路还包括耦合到所述导电元件的DC电压源和耦合到所述导电元件的第一电容装置。所述第一电容装置定位在所述第一开关装置和所述电压测量装置之间。所述电路还包括耦合到所述导电元件的第二开关装置。所述第二开关装置定位在所述第一电容装置和所述电压测量装置之间。所述电路还包括操作地耦合到所述DC电压源、所述电压测量装置、所述第一开关装置和所述第二开关装置的控制器。所述控制器配置成当由所述电压测量装置生成的所测量电压信号基本上表示参考电压值时，断开所述第二开关装置。技术方案1：一种用于功率变换器的电路，所述电路包括：导电元件；耦合到最接近交流(AC)电源的所述导电元件的第一开关装置；耦合到最接近直流(DC)链路的所述导电元件的电压测量装置，其中所述电路在所述交流电源和所述直流链路之间延伸；耦合到所述导电元件的DC电压源；耦合到所述导电元件的第一电容装置，所述第一电容装置定位在所述第一开关装置和所述电压测量装置之间；耦合到所述导电元件的第二开关装置，所述第二开关装置定位在所述第一电容装置和所述电压测量装置之间；和操作地耦合到所述DC电压源、所述电压测量装置、所述第一开关装置和所述第二开关装置的控制器，所述控制器配置成当由所述电压测量装置生成的所测量电压信号基本上表示参考电压值时，断开所述第二开关装置。技术方案2：根据技术方案1所述的电路，其中所述导电元件包括耦合到至少正DC汇流条的第一导电元件和耦合到至少负DC汇流条的第二导电元件，所述电压测量装置配置成测量在所述正DC汇流条和所述负DC汇流条本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于功率变换器(106；108；110)的电路(160；300；500)，所述电路包括：导电元件(162，164；362，364，374，376，378，380；574，576，578)；耦合到最接近交流(AC)电源(104)的所述导电元件的第一开关装置(132，582)；耦合到最接近直流(DC)链路(112；312)的所述导电元件的电压测量装置(154)，其中所述电路在所述交流电源和所述直流链路之间延伸；耦合到所述导电元件的DC电压源(152)；耦合到所述导电元件的第一电容装置(134；584)，所述第一电容装置定位在所述第一开关装置和所述电压测量装置之间；耦合到所述导电元件的第二开关装置(132；582)，所述第二开关装置定位在所述第一电容装置和所述电压测量装置之间；和操作地耦合到所述DC电压源、所述电压测量装置、所述第一开关装置和所述第二开关装置的控制器(120)，所述控制器配置成当由所述电压测量装置生成的所测量电压信号基本上表示参考电压值时，断开所述第二开关装置。

【技术特征摘要】
2014.11.28 US 14/5559561.一种用于功率变换器(106；108；110)的电路(160；300；500)，所述
电路包括：
导电元件(162，164；362，364，374，376，378，380；574，576，578)；
耦合到最接近交流(AC)电源(104)的所述导电元件的第一开关装置(132，
582)；
耦合到最接近直流(DC)链路(112；312)的所述导电元件的电压测量装
置(154)，其中所述电路在所述交流电源和所述直流链路之间延伸；
耦合到所述导电元件的DC电压源(152)；
耦合到所述导电元件的第一电容装置(134；584)，所述第一电容装置定位
在所述第一开关装置和所述电压测量装置之间；
耦合到所述导电元件的第二开关装置(132；582)，所述第二开关装置定位
在所述第一电容装置和所述电压测量装置之间；和
操作地耦合到所述DC电压源、所述电压测量装置、所述第一开关装置和
所述第二开关装置的控制器(120)，所述控制器配置成当由所述电压测量装置
生成的所测量电压信号基本上表示参考电压值时，断开所述第二开关装置。
2.根据权利要求1所述的电路(160；300；500)，其中所述导电元件(162，
164；362，364，374，376，378，380；574，576，578)包括耦合到至少正DC
汇流条(129，329)的第一导电元件(162；362；574)和耦合到至少负DC汇
流条(131，331)的第二导电元件(164；364；576)，所述电压测量装置配置
成测量在所述正DC汇流条和所述负DC汇流条之间延伸的至少一个DC链路装
置上的电压。
3.根据权利要求1所述的电路(160；300；500)，其中所述第一开关装置
(132，582)配置成使所述电路与AC电源(104)隔离。
4.根据权利要求1所述的电路(160；300；500)，其中所述DC电压源(152)
是配置成使用预定电压值对所述电路供电的DC预充电器(152)。
5.根据权利要求1所述的电路(160；300；500)，还包括：
耦合到所述导电元件(162，164；362，364，374，376，378，380；574，

\t576，578)的第二电容装置(134；584)；和
耦合到所述导电元件的第三开关装置(132；382；386；582)，所述
第二电容装置(134；...

【专利技术属性】
技术研发人员：苑志辉，Q·陈，S·施罗伊德，沈捷，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US