用于统一共模电压注入的系统和方法技术方案

一种功率变换器系统包括至少一个多级功率变换器和耦合到至少一个多级功率变换器的控制器。控制器包括第一CMV注入模块和第二CMV注入模块。第一CMV注入模块生成用于修改至少一个电压命令的第一CMV信号，以实现与功率变换系统的操作相关联的第一功能。第二CMV注入模块至少部分基于用于修改至少一个电压命令或用于进一步修改至少一个修改的电压命令的三级CMV限制，生成第二CMV信号以实现与功率变换系统的操作相关联的第二功能。

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
本公开内容的实施例一般涉及统一共模电压注入以实现多个功能的系统和方法。功率变换器，特别是多级功率变换器由于高功率质量波形和高电压能力的优点而越来越多地用于执行在范围广泛的应用中的功率变换。例如，多级功率变换器可用于执行DC到AC功率变换以供应单相或多相AC电压到车辆和/或泵中的电动机。多级变换器也可在诸如风力涡轮发电机和太阳能发电机的发电系统中用于执行DC到AC功率变换以供应用于电网输电和配电的单相或多相AC电压。一般情况下，功率变换器设计成调节或控制与功率变换器的操作相关联的各种特性参数以满足某些要求和/或确保可靠操作。例如，控制在DC链路上至少两个DC电容器之间的中性点电流以最小化在两个DC电容器之间的电压差，避免开关装置的应力和/或形成不期望的谐波信号。中性点电流平衡通过多个控制策略实现，其中一个策略包括在多级变换器中注入共模电压以平衡中性点电流。然而，应用不同控制策略以确定用于不同级变换器的共模电压。例如，用于三级变换器的控制策略不同于用于产生不期望的成本和计算的七级变换器的控制策略。在一个方案中,可应用统一共模电压注入技术以控制在n级变换器中的中性电流。在共模电压的计算期间，可使用对应于不同级变换器的不同负载最佳限制以平衡中性点。而且中性点电流的计算方法对于不同级变换器及由于不同开关功能和不同开关状态而是不同的。此类方案导致复杂的计算，这是因为在每个变换器包括不同开关功能和开关状态时，用于平衡中性点电流的计算方法对于不同级变换器是不同的。因此，需要改进的系统和控制方法以解决上面提及的问题。
技术实现思路
根据本公开内容的一方面，提供了一种功率变换系统。功率变换器系统包括至少一个多级功率变换器和耦合到至少一个多级功率变换器的控制器。控制器包括第一共模电压(CMV)注入模块和第二CMV注入模块。第一CMV注入模块用于生成用于修改至少一个电压命令的第一CMV信号以实现与功率变换系统的操作相关联的第一功能。第二CMV注入模块用于至少部分基于用于修改至少一个电压命令或用于进一步修改至少一个修改的电压命令的三级CMV限制，生成第二CMV信号以实现与功率变换系统的操作相关联的第二功能。根据本公开内容的另一方面，提供了一种用于操作具有多级变换器和耦合到其的控制器的功率变换系统的方法。方法包括：生成第一共模电压(CMV)注入信号；使用第一CMV以修改至少一个电压命令以便实现与功率变换系统的操作相关联的第一功能；至少部分基于三级CMV限制，生成第二CMV信号；以及使用第二CMV信号以修改至少一个电压命令或者进一步修改至少一个修改的电压命令以便实现与功率变换系统的操作相关联的第二控制功能。根据本公开内容的另一方面，提供了另一种功率变换系统。功率变换系统包括直流(DC)链路、至少一个多级功率变换器，以及控制器。DC链路包括至少第一DC部分和第二DC部分，至少第一DC部分和第二DC部分定义在其之间的中性点。至少一个多级功率变换器耦合到DC链路。控制器耦合到至少一个多级功率变换器，并且包括共模电压(CMV)注入模块，CMV注入模块配置用于生成CMV信号，以便修改至少一个电压命令以平衡在第一DC部分和第二DC部分的DC电压。CMV注入模块提供最大和最小CMV限制信号中的至少一个以便至少部分基于三级CMV限制来限制CMV信号的幅度。本专利技术提供以下技术方案：1.一种功率变换系统，包括：至少一个多级功率变换器；以及耦合到所述至少一个多级功率变换器的控制器，所述控制器包括：第一共模电压(CMV)注入模块，用于生成用于修改至少一个电压命令的第一CMV信号以实现与所述功率变换系统的操作相关联的第一功能；第二CMV注入模块，用于至少部分基于用于修改所述至少一个电压命令或用于进一步修改所述至少一个修改的电压命令的三级CMV限制，生成第二CMV信号以实现与所述功率变换系统的操作相关联的第二功能。2.如技术方案1所述的功率变换系统，其中至少部分基于从多个电压命令识别的瞬时最大电压和瞬时最小电压生成所述第一CMV信号。3.如技术方案1所述的功率变换系统，还包括耦合到所述至少一个多级变换器的直流(DC)链路，所述DC链路包括至少两个DC电容器，所述至少两个DC电容器定义在其之间的至少一个DC中性点，其中所述第二CMV信号用于修改所述至少一个电压命令以调节从所述DC链路的所述DC中性点流出或流向其的DC电流分量，以便将两个所述DC电容器之间的电压差基本上降低到零。4.如技术方案3所述的功率变换系统，其中所述第二CMV信号还用于修改所述至少一个电压命令以调节从所述DC链路的所述DC中性点流出或流向其的AC电流分量，以便将所述两个电容器之间的电压差基本上降低到零。5.如技术方案1所述的功率变换系统，其中所述第二CMV注入模块包括用于从三相AC电压命令信号确定瞬时最大和瞬时最小电压的最小-最大分类器。6.如技术方案1所述的功率变换系统，其中所述第二CMV注入模块包括用于至少部分基于所述三级CMV限制，计算最大CMV限制和最小CMV限制的CMV限制计算器。7.如技术方案6所述的功率变换系统，其中所述CMV限制计算器至少部分基于脉冲宽度调制器(PWM)的最小脉冲宽度要求，计算所述最大CMV限制和所述最小CMV限制。8.如技术方案1所述的功率变换系统，其中所述第二CMV注入模块还包括用于至少部分基于最大CMV限制、最小CMV限制和三相AC电流命令，计算最大中性点电流、最小中性点电流、对应于所述最大中性点电流的第一CMV以及对应于所述最小中性点电流的第二CMV。9.如技术方案1所述的功率变换系统，其中所述第二CMV注入模块还包括参考NP电流计算器，所述参考NP电流计算器用于至少部分基于最大中性点电流、最小中性点电流、具有来自所述第二CMV信号的零CMV注入的预计算的中性点电流以及从在所述DC链路的DC电压差的调节生成的增益信号来计算中性点参考电流。10.如技术方案1所述的功率变换系统，其中所述第二CMV注入模块还包括用于至少部分基于最大中性点电流、最小中性点电流、对应于所述最大中性点电流的所述第一CMV、对应于所述最小中性点电流的所述第二CMV以及中性点参考电流来计算所述第二CMV信号的反函数计算器。11.如技术方案1所述的功率变换系统，其中所述第二CMV注入模块还包括用于至少部分基于在所述DC链路的DC电压差信号生成增益信号的DC电压平衡调节器。12.如技术方案1所述的功率变换系统，其中所述第二CMV注入模块还包括至少部分基于瞬时最大、中等和最小电压信号、对应于所述最大、中等和最小电压信号的瞬时电流信号，计算从所述DC中性点流出或流向其的原始中性点电流的NP电流预计算器，并且其中所述原始中性点电流用于生成中性点参考电流。13.一种用于操作具有多级变换器和耦合到其的控制器的功率变换系统的方法，所述方法包括：生成第一共模电压(CMV)注入信号；使用所述第一CMV注入信号以修改至少一个电压命令以便实现与所述功率变换系统的操本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功率变换系统，包括：至少一个多级功率变换器；以及耦合到所述至少一个多级功率变换器的控制器，所述控制器包括：第一共模电压(CMV)注入模块，用于生成用于修改至少一个电压命令的第一CMV信号以实现与所述功率变换系统的操作相关联的第一功能；第二CMV注入模块，用于至少部分基于用于修改所述至少一个电压命令或用于进一步修改所述至少一个修改的电压命令的三级CMV限制，生成第二CMV信号以实现与所述功率变换系统的操作相关联的第二功能。

【技术特征摘要】
2014.11.21 US 14/5502971.一种功率变换系统，包括：
至少一个多级功率变换器；以及
耦合到所述至少一个多级功率变换器的控制器，所述控制器包括：
第一共模电压(CMV)注入模块，用于生成用于修改至少一个电压命令的第一CMV信号以实现与所述功率变换系统的操作相关联的第一功能；
第二CMV注入模块，用于至少部分基于用于修改所述至少一个电压命令或用于进一步修改所述至少一个修改的电压命令的三级CMV限制，生成第二CMV信号以实现与所述功率变换系统的操作相关联的第二功能。
2.如权利要求1所述的功率变换系统，其中至少部分基于从多个电压命令识别的瞬时最大电压和瞬时最小电压生成所述第一CMV信号。
3.如权利要求1所述的功率变换系统，还包括耦合到所述至少一个多级变换器的直流(DC)链路，所述DC链路包括至少两个DC电容器，所述至少两个DC电容器定义在其之间的至少一个DC中性点，其中所述第二CMV信号用于修改所述至少一个电压命令以调节从所述DC链路的所述DC中性点流出或流向其的DC电流分量，以便将两个所述DC电容器之间的电压差基本上降低到零。
4.如权利要求3所述的功率变换系统，其中所述第二CMV信号还用于修改所述至少一个电压命令以调节从所述DC链路的所述DC中性点流出或流向其的AC电流分量，以便将所述两个电容器之间的电压差基本上降低到零。
5.如权利要求1所述的功...

【专利技术属性】
技术研发人员：Q雷，沈捷，S施勒德，
申请(专利权)人：通用电气能源能量变换技术有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB