功率转换器制造技术

本发明专利技术提供用于将例如供在具有发电机（206）的用于再生能量的功率装置（204）中使用的主变换器（200）连接至电网（212）的方法，主变换器（200）包含：电网断路器（214），提供在主变换器（200）的电网侧（210）处；和至少两个变换器路径（216），各自包含中心DC链路（218）、电网侧变换器（220）以及发电机侧变换器（222），电网侧变换器（220）和发电机侧变换器（222）两者都连接至DC链路（218）；以及预充电单元（232），连接至电网（212），且连接到至少两个变换器路径（216）中的至少一个，该方法包含以下的步骤：将来自预充电单元（232）的能量提供给至少两个变换器路径（216）中的至少一个；使用从预充电单元（232）提供的能量来对至少一个变换器路径（216）进行预充电；通过至少一个变换器路径（216）的电网侧变换器（220）和至少一个其它变换器路径（218）的电网侧变换器（220），经由至少一个变换器路径（216），使用从预充电单元（232）提供的能量来对至少两个变换器路径（216）中的至少一个其它变换器路径（216）进行预充电；以及通过将电网断路器（214）闭合来将主变换器（200）连接至电网（212）。本发明专利技术还提供适应于执行上面的方法的相应的主变换器（200）和用于对主变换器（200）进行升级以执行上面的方法的软件包。

Power converter

The invention provides for example for the generator (206) for renewable energy power device (204) used in the main converter (200) connected to the power grid (212) method, the main converter (200) includes: power circuit breaker (214), provided in the main converter (200) the grid side (210); and at least two converter path (216), each contains a DC link (218), grid side converter (220) and (222) the generator side converter, grid side converter (220) and the generator side converter (222) are connected to the DC link (218); and a precharge unit (232), connected to the power grid (212), and is connected to at least two converter path (216) at least one of the method comprises the following steps: from the pre charging unit (232) to provide energy to Two path converter (216) at least one of the charging unit; from the use of pre (232) to provide energy to at least one converter path (216) pre charging; through at least one converter path (216) of the grid side converter (220) and at least one other converter path (218) of the grid side converter (220), via at least one converter path (216), from the pre charging unit (232) to provide energy to at least two converter path (216) at least one other converter in the path (216) pre charging; and by the power circuit breaker (214) closed to the main converter (200) connected to the power grid (212). The invention also provides a corresponding main transformer suitable for executing the above method (200) and a software package for upgrading the main converter (200) to perform the above method.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】功率转换器
本专利技术涉及至功率电网的例如供在具有发电机的用于再生能量的功率装置中使用的主转换器的领域，主转换器包含：电网断路器，提供在主转换器的功率电网侧处；和至少一个转换器路径，包含中心DC链路、电网侧转换器以及发电机侧转换器，电网侧转换器和发电机侧转换器两者都连接至DC链路。具体地，本专利技术涉及这样的主转换器的操作的领域。还更具体地，本专利技术涉及对这样的主转换器进行预充电的领域。
技术介绍
用于再生能量的功率装置通常经由主转换器而连接至功率电网。用于再生能量的功率装置可以包含使用发电机以用于生成电能的风力涡轮装置（WTP）或潮汐式涡轮装置（TTP）。主转换器包含如下的设备：用于适配从功率装置提供的功率，使得能够将该功率引入到功率电网中。因此，主转换器能够执行功率装置的电压电平、频率和/或相位到功率电网的适配。用于将用于再生能量的功率装置连接至功率电网的典型的主转换器包含：电网断路器，用于连接至功率电网和从功率电网断开；和至少一个转换器路径，包含中心DC链路。取决于主转换器的设计，能够并联地提供另外的转换器路径，由此，转换器路径可能具有类似或完全相同的设计。至少一个转换器路径中的每个路径包含中心DC链路、电网侧转换器以及发电机侧转换器，电网侧转换器和发电机侧转换器两者都连接至DC链路。在一些实施例中，主转换器还包含主变压器，主变压器用于将所提供的能量的电压电平适配于功率电网的电压电平。在一些实施例中，主变压器与主转换器分离地提供。电网断路器（GRB）能够用来将主转换器与变压器一起从功率电网断开。当主变压器与主转换器分离地提供时，通过GRB而仅将具有转换器路径的主转换器断开。因此，如果应当将主转换器连接至电网，则必须对主转换器的DC链路进行充电。当主转换器包含主变压器时，在将主变压器连接至功率电网之前，也必须使主变压器磁化，因为主变压器是在连接至功率电网时的涌入电流的主要源。预充电将可能损害主转换器的涌入电流降低至最小值。此外，通过连接预充电的主转换器，而不是未充电的主转换器，也使涌入电流对功率电网电压电平的影响最小化。预充电还可以包括主转换器的任选的组件，例如，提供在电网侧转换器的功率电网侧处的高频电网滤波器。现有技术的WTP或TTP可以具有拓扑结构，其中，当转换器断开时，在任何时候主变压器都不从电网断开。主变压器始终保持磁化。如果主转换器随后连接至电网，则所得到的涌入电流较小，因为该涌入电流仅起源于主转换器的DC链路的充电和另外的任选的组件（例如，高频电网滤波器）的磁化。该拓扑结构意味着，GRB定位于主变压器的次级侧处。另一个所建立的解决方案是使用预充电单元（PCU）以用于通常经由辅助变压器而从功率电网对主转换器馈电。只要电网侧转换器使主变压器和例如任选的高频电网滤波器磁化，该PCU就以标称DC电压对主转换器的DC链路加载。直到将磁化结束，才将GRB闭合，即，意味着GRB的初级侧和次级侧上的电压振幅和相位是相同的。因此，避免或至少高度地降低涌入电流。通常，对所使用的PCU定尺寸，以便仅递送使主转换器磁化所需要的能量。这意味着，PCU的功率等级比WTP或TTP的功率等级低得多。第三个所建立的解决方案是相位选择开关设备，在各相位电压振幅处于其最大值的时刻，该开关设备将GRB的单个相位闭合。这种类型的相位选择开关设备比普通的开关设备贵得多。WO2013/007268A2公开了用于将尤其是供在具有发电机的用于再生能量的功率装置中使用的主转换器连接至功率电网的方法，主转换器包含：电网断路器，提供在主转换器的功率电网侧处；和至少一个转换器路径，各转换器路径包含DC链路、电网侧转换器以及发电机侧转换器，电网侧转换器和发电机侧转换器两者都连接至DC链路。在2009年9月22日的美国新泽西州皮斯卡塔韦镇的电气与电子工程师协会的2009年CERMA'09的电子学、机器人学及汽车机械学会议的由R.GalindodelValle等人发表的“OntheEmulationofanIsolatedWindEnergyConversionSystem:ExperimentalResults”中，公开了隔离式风能转换系统，该系统由双馈感应发电机、背对背式转换器组成，背对背式转换器连接至其转子和LC滤波器。DE102007021930A1示出用于接通转换器装置中的功率半导体的众所周知的并且通用方法。WO2012/163398A1示出一种系统，该系统用于将电功率分配至电气网，由此，该系统包含：DC/AC逆变器，布置成将来自电功率发电机的DC电压输出转变成AC电压；变压器，布置成接收所述AC电压，对所述AC电压进行变换，并且，将所变换的AC电压递送至电网；以及连接器，布置成选择性地将变压器与电网断开和连接。专利技术公开本专利技术的目标是要提供用于将例如供在具有发电机的用于再生能量的功率装置中使用的主转换器连接至功率电网的方法和用于应用该方法的主转换器，其以简单并且用来减少预充电所要求的附加硬件的量的方式实现主转换器的预充电。由独立权利要求实现该目标。在从属权利要求中，给出有利的实施例。通过用于将例如供在具有发电机的用于再生能量的功率装置中使用的主转换器连接至功率电网的方法而解决该目标，主转换器包含：电网断路器，提供在主转换器的功率电网侧处；和至少两个转换器路径，各自包含中心DC链路、电网侧转换器以及发电机侧转换器，电网侧转换器和发电机侧转换器两者都连接至DC链路；以及预充电单元，连接至功率电网，且连接到至少两个转换器路径中的至少一个，该方法包含以下的步骤：将来自预充电单元的能量提供给至少两个转换器路径中的至少一个；使用从预充电单元提供的能量来对至少一个转换器路径进行预充电；通过至少一个转换器路径的电网侧转换器和至少一个另外的转换器路径的电网侧转换器，经由至少一个转换器路径，使用从预充电单元提供的能量来对至少两个转换器路径中的至少一个另外的转换器路径进行预充电；以及通过将电网断路器闭合来将主转换器连接至功率电网。因此，一个或多个预充电单元用来对相应的数量的转换器路径进行预充电。仅仅通过来自由预充电单元预充电的那些转换器路径的能量而对剩余的转换器路径进行预充电。优选地，仅提供一个预充电单元来直接地对一个转换器路径进行预充电，并且，经由该单个预充电单元而对全部剩余的转换器路径和附加组件（例如，主变压器、高频电网滤波器或其他组件）进行充电。根据该实施例，通过仅仅提供至少一个预充电单元而降低硬件要求。本专利技术还提供例如供在具有发电机的用于再生能量的功率装置中使用的主转换器，该主转换器连接至功率电网，主转换器包含：电网断路器，提供在主转换器的功率电网侧处；和至少一个转换器路径，包含DC链路、电网侧转换器以及发电机侧转换器，电网侧转换器和发电机侧转换器两者都连接至DC链路，由此，主转换器适应于执行上面的方法。本专利技术还提供软件包，该软件包用于对连接至功率电网的例如供在具有发电机的用于再生能量的功率装置中使用的主转换器进行升级，主转换器包含：电网断路器，提供在主转换器的功率电网侧处；和至少一个转换器路径，包含DC链路、电网侧转换器以及发电机侧转换器，电网侧转换器和发电机侧转换器两者都连接至DC链路，由此，软件包含有用于控制主转换器来执行上面的方法的指令本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于将例如供在具有发电机（206）的用于再生能量的功率装置（204）中使用的主转换器（200）连接至功率电网（212）的方法，所述主转换器（200）包含：电网断路器（214），提供在所述主转换器（200）的功率电网侧（210）处；和至少两个转换器路径（216），各自包含中心DC链路（218）、电网侧转换器（220）以及发电机侧转换器（222），所述电网侧转换器（220）和所述发电机侧转换器（222）两者都连接至所述DC链路（218）；以及预充电单元（232），连接至所述功率电网（212），且连接到所述至少两个转换器路径（216）中的至少一个，所述方法包含以下的步骤：将来自所述预充电单元（232）的能量提供给所述至少两个转换器路径（216）中的至少一个，使用从所述预充电单元（232）提供的能量来对所述至少一个转换器路径（216）进行预充电，通过所述至少一个转换器路径（216）的所述电网侧转换器（220）和所述至少一个另外的转换器路径（218）的所述电网侧转换器（220），经由所述至少一个转换器路径（216），使用从所述预充电单元（232）提供的能量来对所述至少两个转换器路径（216）中的至少一个另外的转换器路径（216）进行预充电；以及通过将所述电网断路器（214）闭合来将所述主转换器（200）连接至所述功率电网（212）。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.03.16 EP 15159211.01.一种用于将例如供在具有发电机（206）的用于再生能量的功率装置（204）中使用的主转换器（200）连接至功率电网（212）的方法，所述主转换器（200）包含：电网断路器（214），提供在所述主转换器（200）的功率电网侧（210）处；和至少两个转换器路径（216），各自包含中心DC链路（218）、电网侧转换器（220）以及发电机侧转换器（222），所述电网侧转换器（220）和所述发电机侧转换器（222）两者都连接至所述DC链路（218）；以及预充电单元（232），连接至所述功率电网（212），且连接到所述至少两个转换器路径（216）中的至少一个，所述方法包含以下的步骤：将来自所述预充电单元（232）的能量提供给所述至少两个转换器路径（216）中的至少一个，使用从所述预充电单元（232）提供的能量来对所述至少一个转换器路径（216）进行预充电，通过所述至少一个转换器路径（216）的所述电网侧转换器（220）和所述至少一个另外的转换器路径（218）的所述电网侧转换器（220），经由所述至少一个转换器路径（216），使用从所述预充电单元（232）提供的能量来对所述至少两个转换器路径（216）中的至少一个另外的转换器路径（216）进行预充电；以及通过将所述电...

【专利技术属性】
技术研发人员：M舒尔特，C施勒格，D弗鲁姆，J埃克勒，
申请(专利权)人：ABB技术有限公司，
类型：发明
国别省市：芬兰,FI