对变流器的输出电流的调节制造技术

本发明专利技术涉及一种用于调节变流器(1)的输出电流(i、iu、iv、iw)的方法，变流器具有直流电压中间电路(Z)和半导体开关(17)，半导体开关处于桥式电路中以对直流电压中间电路(Z)的直流电压(Uz)进行变流。借助直接滞环电流调节来调节输出电流(i、iu、iv、iw)，其中，输出电流(i、iu、iv、iw)的实际值(iist)被保持在围绕理论值(isoll)的滞环窗之内。此外，调制滞环窗的滞环宽度(W)，以设定输出电流(i、iu、iv、iw)的频谱。

Adjustment of output current of converter

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】对变流器的输出电流的调节
本专利技术涉及对变流器的输出电流的调节，变流器具有直流电压中间电路和半导体开关，半导体开关处于桥式电路中以对直流电压中间电路的直流电压进行变流。
技术介绍
为了调节这种变流器的输出电流，能够使用两种不同的方法。最常用的是使用所谓的间接电流调节。在此，借助电流调节器计算输出电压，其随后借助脉宽调制方法来产生。替选地，使用所谓的直接的电流调节。在此，直接通过评估实际电流确定变流器的下一初始状态，即电流调节的脉冲模式直接从电流误差中导出。
技术实现思路
本专利技术的目的在：提供一种用于调节变流器的输出电流的改进方法和一种实现应用该方法的变流器。根据本专利技术，所述目的在方法方面通过权利要求1的特征实现并且在变流器方面通过权利要求8的特征实现。本专利技术的有利的设计方案是从属权利要求的主题。在根据本专利技术的用于调节变流器的输出电流的方法中，该变流器具有直流电压中间电路和半导体开关，半导体开关处于桥式电路中以对直流电压中间电路的直流电压进行变流，借助直接的滞环电流调节(Hysteresestromreglung)来调节输出电流，其中，输出电流的实际值被保持在围绕理论值的滞环窗之内。在此，调制滞环窗的滞环宽度，以设定输出电流的频谱。将滞环调节理解为如下调节，在该调节中调节变量被保持在围绕理论值的公差范围中。公差范围在此称作为滞环窗，公差范围的宽度称作为滞环宽度。本专利技术将变流器的输出电流的直接滞环电流调节与滞环宽度的调制组合。与基于脉宽调制的间接电流调节相比，直接的电流调节有利地实现了更高的动态和鲁棒性，例如相对于受控系统的参数的变化的动态和鲁棒性，因为在基于脉宽调制的间接电流调节中必须预先计算脉宽调制在脉冲周期之内使用的脉冲模式。本专利技术利用了：在使用输出电流的直接滞环电流调节的情况下，变流器的开关频率能够通过改变滞环电流调节的滞环宽度来影响。通过影响开关频率，又能够改变输出电流的频谱。这实现：通过调制直接滞环电流调节的滞环宽度来设定输出电流的频谱。例如，由此能够有利地避免激发由变流器和负载构成的总系统中的谐振频率。此外，能够将输出电流不期望的谐波分量有针对性地推移到如下频率范围中，在该频率范围中谐波分量被系统更强地衰减，或者在该频率范围中谐波分量是非临界的。如果变流器与例如为马达电感的负载连接，那么还能够通过如下方式抑制通常由这种负载产生的干扰性噪声：即将频谱匹配于人类听觉的声学灵敏度。本专利技术的一个设计方案提出：针对变流器的不同的工作点预先计算滞环宽度的调制，并且在变流器的运行过程中与工作点相关地根据该预先计算来进行设定。本专利技术的该设计方案实现了，以低计算耗费在变流器运行时与工作点相关地调制滞环宽度，因为预先计算了滞环宽度的调制。本专利技术的前述设计方案的替选设计方案提出：在变流器的运行过程中根据变流器的当前的工作点来计算滞环宽度的调制。尽管本专利技术的该设计方案需要在变流器运行中以更高的计算耗费来调制滞环宽度，然而实现了将滞环宽度调制更灵活地也匹配于没有预见进而不可事先计算的工作点。本专利技术的一个替选于上面两个设计方案的设计方案提出：在变流器的运行过程中调节滞环宽度。本专利技术的该设计方案还实现了，在没有精确地了解变流器的当前工作点和其参数的情况下，以期望的方式调制滞环宽度。本专利技术的另一设计方案涉及与电网滤波器连接的变流器。本专利技术的该设计方案提出：根据电网滤波器的振幅特性来调制滞环宽度。例如，调制滞环宽度，使得输出电流的谐波分量从第一频率范围推移到第二频率范围中，在该第二频率范围中电网滤波器具有比在第一频率范围中更高的衰减。本专利技术的该设计方案有利地实现了，将输出电流的匹配于电网滤波器和其振幅响应。例如，新的变流器变体形式能够以最优的方式匹配于现有的电网滤波器，使得能够进一步利用现已可用的电网滤波器。此外，能够最小化由已经存在的变流器和电网滤波器构成的总系统的网络反馈。此外，能够将变流器和电压滤波器的频谱作为一体进行优化。这有利地提高了在设计电网滤波器时的优化可行性。也能够在保持现有的电压滤波器的情况下，有利地用具有直接滞环电流调节的变流器来取代常规的变流器。本专利技术的另一设计方案提出：使用SDHC电流调节作为滞环电流调节。将SDHC电流调节(SDHC＝SwitchedDiamondHysteresisControl切换的菱形滞环控制)理解为如下电流调节方法，其在H.Wieβmann,HochdynamischesdirektesStromregelverfahrenfürPulswechselrichterimVergleichzuPWM-Verfahren(用于脉冲逆变器的高动态直接的电流调节方法与PWM方法的比较),ISBN978-3843904759,VerlagDr.Hut2012中公开。在SDHC方法中，在每个时间点使用四个相邻的空间矢量用于对变流器进行电流调节，这些空间矢量的前端形成菱形。SDHC方法有利地将直接的滞环电流调节的高动态和鲁棒性与空间矢量调制的变流器的突出的静态特性相关联。根据本专利技术的变流器具有直流电压中间电路、半导体开关、滞环调节器和调制单元。直流电压中间电路具有高电势总线和低电势总线，在高电势总线和低电势总线之间施加有直流电压。半导体开关在桥式电路中连接在高电势总线和低电势总线之间以对直流电压进行变流。滞环调节器设计用于对变流器的输出电流进行直接滞环电流调节，其中，输出电流的实际值被保持在围绕理论值的滞环窗之内。调制单元设计用于调制滞环窗的滞环宽度。这种变流器实现了，按照根据本专利技术的方法进行电流调节。因此，变流器的优点从根据本专利技术的方法的上述优点中得到。变流器的设计方案提出：桥式电路具有双电平拓扑或多电平拓扑，和/或变流器设计为单相的或多相的逆变器，或设计为直流电压变换器。该设计方案实现了将根据本专利技术的方法用于不同类型的变流器。变流器的另一设计方案提出：调制单元具有控制单元，该控制单元用于存储预先计算的与工作点相关的调制模式和用于在变流器的运行过程中根据预先计算的与工作点相关的调制模式来控制滞环宽度，其中调制模式用于调制滞环宽度。变流器的替选于上述设计方案的设计方案提出：调制单元具有控制单元，该控制单元用于根据变流器的当前的工作点在运行过程中计算滞环宽度的调制并且用于根据计算的调制来控制滞环宽度。变流器的一个替选于上述两个设计方案的设计方案提出：调制单元具有用于调节滞环宽度的调节单元。变流器的上述彼此替选的设计方案对应于根据本专利技术的方法的上面已经提出的设计方案，它们具有在那里已经提出的优点。附图说明本专利技术的上面描述的特性、特征和优点以及如何实现其的方式和方法结合实施例的下面的示意描述理解上变得更加清晰和明确，实施例结合附图详细阐明。在此示出：图1示出变流器的第一实施的等效电路图；图2示出变流器的输出电流和开关频率的第一变化曲线；图3示出变流器的输出电流和开关频率的第二变化曲线；图4示出变流器的输出电流的第一振幅谱；图5示出变流器的输出电流和开关频率的第三变化曲线，图6示出变流器的输出电流的第二振幅谱；图7示出变流器的输出电流的第四变化曲线；图8示出变流器的输出电流的第三振幅谱；图9示出变流器的第二实施例的等效电路图；图10示出变流器的第二实施例的电路图；图11示出由变流器、电网滤本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于调节变流器(1)的输出电流(i、iu、iv、iw)的方法，所述变流器具有直流电压中间电路(Z)和半导体开关(17)，所述半导体开关处于桥式电路中以对所述直流电压中间电路(Z)的直流电压(Uz)进行变流，其中，‑借助直接滞环电流调节来调节所述输出电流(i、iu、iv、iw)，其中，所述输出电流(i、iu、iv、iw)的实际值(iist)被保持在围绕理论值(isoll)的滞环窗之内，并且‑调制所述滞环窗的滞环宽度(W)，以设定所述输出电流(i、iu、iv、iw)的频谱。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.11.24 EP 16200539.11.一种用于调节变流器(1)的输出电流(i、iu、iv、iw)的方法，所述变流器具有直流电压中间电路(Z)和半导体开关(17)，所述半导体开关处于桥式电路中以对所述直流电压中间电路(Z)的直流电压(Uz)进行变流，其中，-借助直接滞环电流调节来调节所述输出电流(i、iu、iv、iw)，其中，所述输出电流(i、iu、iv、iw)的实际值(iist)被保持在围绕理论值(isoll)的滞环窗之内，并且-调制所述滞环窗的滞环宽度(W)，以设定所述输出电流(i、iu、iv、iw)的频谱。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，针对所述变流器(1)的不同的工作点预先计算所述滞环宽度(W)的调制，并且在所述变流器(1)的运行过程中，根据工作点按照该预先计算来设定所述滞环宽度的调制。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述变流器(1)的运行过程中，根据所述变流器(1)的当前的工作点来计算所述滞环宽度(W)的调制。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述变流器(1)的运行过程中调节所述滞环宽度(W)。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述变流器(1)与电网滤波器(19)连接，其特征在于，根据所述电网滤波器(19)的振幅特性(A1、A2、A3)来调制所述滞环宽度(W)。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，调制所述滞环宽度(W)，使得所述输出电流(i、iu、iv、iw)的谐波分量从第一频率范围推移到第二频率范围中，在所述第二频率范围中所述电网滤波器(19)具有比在所述第一频率范围中更高的衰减。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，使用SDHC电流调节作...

【专利技术属性】
技术研发人员：诺贝特·贝内施，贝恩德·德雷塞尔，马克西米利安·施米特，哈拉尔德·维斯曼，
申请(专利权)人：西门子股份公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE