按照三角形配置的变流器制造技术

本发明专利技术主要涉及一种用于三相电压的变流器(10)，其具有：三个按照三角形电连接的串联电路(R1、R2、R3)，其中，每个串联电路分别包括至少两个串联连接的开关模块(SM)；以及与开关模块(SM)连接的控制装置(30)，其能够如下地控制开关模块(SM)，使得在串联电路(R1、R2、R3)中流过具有三相电压的基频并具有至少一个附加的电流谐波的支路电流，其中，如下地设定附加的电流谐波，使得其在变流器(10)的串联电路(R1、R2、R3)中循环流动并且保留在变流器内部。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】按照三角形配置的变流器
本专利技术涉及一种按照三角形配置的用于三相电压的变流器。具有三角形配置的变流器例如可以用于无功功率补偿、谐波补偿和闪变补偿。
技术介绍
例如在出版物“SVCPLUS:An MMC STATCOM for Network and Grid AccessApplications”(M.Pereira等，2011 IEEE Trondheim Power Tech)中描述了用于三相电压的变流器。该先前公知的变流器被用作补偿器。在运行具有三角形配置的变流器期间，在当今公知的控制和调节方法下在变流器的变流器支路中产生能量脉动。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，给出一种具有三角形配置的变流器，其能够相对于常规的变流器降低该能量脉动的能量升降量。根据本专利技术通过具有按照权利要求1的特征的变流器解决了该技术问题。在从属权利要求中给出了根据本专利技术的变流器的优选的技术方案。以下根据本专利技术给变流器设置了:三个按照三角形电连接的串联电路，其中每个串联电路分别包括至少两个串联连接的开关模块；以及与开关模块连接的控制装置，其能够如下地控制开关模块，使得在串联电路中流过具有三相电压的基频并具有至少一个附加的电流谐波的支路电流，其中，如下地设定附加的电流谐波，使得其在变流器的串联电路中循环流动并且保留在变流器内部。根据本专利技术的变流器的主要优点在于，在该变流器中(不同于先前公知的变流器)，通过馈入附加的电流谐波可以降低能量升降量。对此简短详细解释为:在准稳态的状态下，在每个支路的电容器中存储的能量的总和脉动以由变流器的设计以及调节/控制引起的平均的支路能量脉动。在每个周期中，变流器的每个支路因此具有如下的时间点，在该时间点上在支路中存储的能量的总和最大并且大于其时间上的平均值。同样，在网络电压的每个周期中产生如下的时间点，对应该时间点在支路中存储的能量最小并且小于其时间上的平均值。在最大的支路能量与最小的支路能量之间的差(即能量升降量)在准稳态并对称的考虑下由变流器的工作点预先给出。根据本专利技术设置的附加的电流谐波能够以简单并有利的方式降低能量升降量，而在此不会对外部显露或干扰，因为其根据本专利技术循环流动，从而其在变流器的外部接口处不能离开变流器。相对于其它按照桥式配置的变流器，具有三角形配置的变流器通常不能在稳态运行中传输或转换有功功率(除了其自身的损耗功率外)。因此，被视为有利的是，将变流器用于无功功率补偿、谐波补偿和闪变补偿。换言之，变流器优选是补偿器，特别是无功功率补偿器、谐波补偿器或闪变补偿器，或者是这样的补偿器的组成部分。 变流器特别优选是级联的全桥变流器。关于变流器的结构被视为有利的是，变流器具有谐波确定模块，其根据各自的变流器运行状态确定至少一个附加的电流谐波，其中，如下地设定附加的电流谐波，使得其在变流器的串联电路中循环流动并且保留在变流器内部，并且其中，控制装置如下地控制开关模块，使得由谐波确定模块确定的至少一个附加的电流谐波在串联电路中循环流动。附加的电流谐波优选关于其大小和相位如下地进行设定，使得在每个串联电路中的能量升降量小于没有附加的电流谐波的情况。每个开关模块优选分别包括至少四个晶体管和一个电容器。本专利技术还给出了一种运行用于三相电压的变流器的方法，该变流器具有三个按照三角形电连接的串联电路，其中每个串联电路分别包括至少两个串联连接的开关模块。根据本专利技术将关于这样的方法设计为如下地控制开关模块，使得在串联电路中流过具有三相电压的基频和预设值和/或预设的时间走向的支路电流，根据各自的变流器运行状态确定至少一个附加的电流谐波，其中，如下地设定附加的电流谐波，使得其在变流器的串联电路中循环流动并且保留在变流器内部，并且如下地控制开关模块，使得分别确定的至少一个附加的电流谐波在串联电路中循环流动。关于根据本专利技术的方法的优点参照以上描述的根据本专利技术的变流器的优点，因为根据本专利技术的变流器的优点基本对应于根据本专利技术的方法的优点。被视为有利的是，附加的电流谐波关于其大小和相位被如下地设定，使得在每个串联电路中的能量升降量小于没有附加的电流谐波的情况。优选将一个或多个谐波电流外加到串联电路(Rl、R2、R3)的支路电流，该谐波电流的频率对应于三相电压的基频或网络频率的可被三除尽的倍数。也被视为有利的是，向变流器外加一个或多个谐波电压，其频率对应于三相电压的基频或网络频率的可被三除尽的谐波。特别优选是利用变流器执行补偿，特别是无功功率补偿、谐波补偿或闪变补偿。【附图说明】以下结合实施例详细解释本专利技术，其中:图1示出了根据本专利技术的变流器的第一实施例，具有控制装置以及与控制装置连接的谐波确定模块；图2图解示例性示出了在按照图1的变流器中循环流动的电流谐波；图3示出了在运行没有谐波确定模块的变流器下在按照图1的变流器中流动的电流和施加的电压；图4示出了在运行谐波确定模块期间，即附加的电流谐波循环流动的情况下，在按照图1的变流器中流动的电流和施加的电压；图5示出了用于按照图1的变流器的开关模块的实施例；图6示出了根据本专利技术的变流器的第二实施例，其中谐波确定模块被实施在控制装置中；图7示出了根据本专利技术的变流器的第三实施例，其中由软件编程模块构成谐波确定模块；以及图8示出了根据本专利技术的变流器的第四实施例，其中谐波确定模块直接处理测量信号或测量数据。在附图中出于清晰起见，对于相同或相近的部件始终使用同样的附图标记。【具体实施方式】图1示出了用于三相电压的三相的变流器10。在图1中以附图标记Ul(t)、U2(t)和U3(t)表示三相电压的相电压。以附图标记Il(t)、12 (t)和I3(t)表示由于相电压Ul (t)、U2 (t)和U3 (t)而流动的相电流。变流器10包括三个按照三角形电连接的串联电路Rl、R2、R3，其中每个串联电路分别包括至少两个串联连接的开关模块SM和一个电感L。控制装置30与开关模块SM连接，前者可以借助开关模块独自的控制信号ST (SM)如下地控制开关模块SM，使得在串联电路Rl、R2、R3中流过具有三相电压的基频和附加的电流谐波的支路电流Izl2(t)、Iz31(t)和Iz23(t)。如以下还将详细描述的那样，可以如下地设定附加的电流谐波，使得其在变流器10的串联电路R1、R2、R3中循环流动并且保留在变流器10内部，并且不会流入到相电流Il (t)、12⑴和I3(t)中。为了形成附加的电流谐波，变流器10具有谐波确定模块40，其根据各自的变流器运行状态为每个串联电路Rl、R2、R3分别确定至少一个附加的电流谐波。控制装置30通过独自的控制线路分别与三个串联电路R1、R2和R3的每个开关模块SM相连。为了清晰起见，在图1中未示出连接线。为了控制开关模块SM，控制装置30产生控制信号ST(SM)，其通过未示出的控制线被传输到开关模块。为了确定最优的控制信号ST(SM)，控制装置30在输入端被施加了多个测量信号和/或测量数据。例如是说明了施加在变流器上的交流电压Ul(t)、U2(t)和U3(t)、流过的相电流Il(t)、I2(t)和I3(t)和/或支路电流Izl2(t)、Iz23(t)和Iz31(t)的测量信号和/或测量数据。另外，控制装置30例如通过已经提到的控制线路或通本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于三相电压的变流器(10)，具有：‑三个按照三角形电连接的串联电路(R1、R2、R3)，其中，每个串联电路分别包括至少两个串联连接的开关模块(SM)；以及‑与所述开关模块(SM)连接的控制装置(30)，其能够如下地控制所述开关模块(SM)，使得在所述串联电路(R1、R2、R3)中流过具有三相电压的基频并具有至少一个附加的电流谐波的支路电流，其中，如下地设定所述附加的电流谐波，使得其在所述变流器(10)的串联电路(R1、R2、R3)中循环流动并且保留在所述变流器内部。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于三相电压的变流器(10)，具有: -三个按照三角形电连接的串联电路(Rl、R2、R3)，其中，每个串联电路分别包括至少两个串联连接的开关模块(SM);以及 -与所述开关模块(SM)连接的控制装置(30)，其能够如下地控制所述开关模块(SM)，使得在所述串联电路(R1、R2、R3)中流过具有三相电压的基频并具有至少一个附加的电流谐波的支路电流，其中，如下地设定所述附加的电流谐波，使得其在所述变流器(10)的串联电路(R1、R2、R3)中循环流动并且保留在所述变流器内部。2.按照权利要求1所述的变流器，其特征在于，所述变流器(10)构成了补偿器，特别是无功功率补偿器、谐波补偿器或闪变补偿器。3.按照权利要求1或2所述的变流器，其特征在于: -所述变流器(10)具有谐波确定模块(40)，其根据各自的变流器运行状态确定至少一个附加的电流谐波，其中，如下地设定所述附加的电流谐波，使得其在变流器(10)的串联电路(R1、R2、R3)中循环流动并且保留在变流器内部；并且 -其中，所述控制装置(30)如下地控制所述开关模块(SM)，使得由所述谐波确定模块(40)确定的至少一个附加的电流谐波在所述串联电路(R1、R2、R3)中流动。4.按照上述权利要求中任一项所述的变流器，其特征在于，所述附加的电流谐波关于其大小和相位如下地进行设定，使得在每个串联电路(R1、R2、R3)中的能量升降量(AW)小于没有所述附加的电流谐 波的情况。5.按照上述权利要求中任一项所述的变流器，其特征在于，每个所述开关模块(SM)分...

【专利技术属性】
技术研发人员：D舒斯特，H甘巴赫，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE