基于优化脉冲图案的电转换器的控制制造技术

一种操作电转换器（12）的方法包括：从用于电转换器（12）的基波电压参考（II）中确定优化脉冲图案（I），其中优化脉冲图案（I）从第一查找表（30）中确定，并且包括在预定义的切换时刻（24）改变的离散电压振幅值；基于第二查找表（34），从基波电压参考（II）中确定谐波含量参考（III），其中谐波含量参考是从电转换器（12）的电流的频谱中确定的谐波电流参考（IV），或者谐波含量参考是通过应用一阶频率滤波器到电压而确定的滤波电压参考（V），在优化脉冲图案被应用到电转换器（12）时，所述电流或电压被生成；通过从谐波含量参考（III）减去电转换器（12）的估计的输出电压

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】基于优化脉冲图案的电转换器的控制
本专利技术涉及高功率转换器的控制的领域。特别地，本专利技术涉及用于基于优化脉冲图案而操作电转换器的方法和控制器。此外，本专利技术涉及由此种方法和/或控制器控制的转换器系统。
技术介绍
高功率电转换器用于将不同振幅和频率的电压(例如AC和DC电压)转换成另一电压。在此类转换器中，半导体开关根据由控制器确定的特定图案进行切换以实现电压转换。用来控制此种转换器的一个可能性是预计算的优化脉冲图案(optimizedpulsepattern)(OPP)，其可用来对转换器的电流和电压的谱进行整形。传统基于OPP的方法依赖外部控制环来提供用来读取离线计算的切换角的调制指数参考。这些切换角随后被直接应用到半导体开关。此种方法可具有若干缺陷。例如，由于慢的调制指数控制环，动态性能可以是差的。而且，在改变调制指数时，OPP角可不得不慢慢改变，即，几乎是连续的。平滑OPP角的必要性大大限制了在操作范围内可实现的电流和电压谱。因此，在EP2469692A1中，基于模型预测控制，修改了优化脉冲图案。预计算的OPP切换角被在线修改以便遵循磁链轨迹(fluxtrajectory)。此模型预测控制方法可解决上面提及的两个问题，并且可很好地适合用于机器侧应用。然而，对于电网侧应用，可以优选的是可直接控制电流。在用于电网侧的基于磁链的方法中，电流参考可必须被变换成电压参考，并且随后随着时间的过去被积分以生成磁链参考。以这样的方式，生成电压参考可要求很好地了解电网电压和阻抗及在电网与转换器之间互连的变压器的参数。与在电网侧上基于磁链的控制有关的另一问题可以是通过对电压参考进行积分来生成磁链参考能够在发生电压振幅的突然改变时造成持续偏离中心的磁链轨迹。例如，对于电网电压骤降，情况便是如此。EP0504449A1涉及用于电转换器的控制方法，其中基于电压参考来修改OPP。LacynskyT.等人所著“ModulationErrorControlforMediumVoltageDriveswithLC-FiltersandSyn-chronousOptimalPulseWidthModula-tion”(INDUSTRYAPPLICATIONSSOCIETYANNUALMEETING,2008.IAS'08.IEEE,IEEE,PISCATAWAY,NJ,USA,2008年10月5日)涉及了一种模拟，并且描述了通过消除不合需要的谐波，可优化预计算的优化脉冲图案(在第3页上的“DefinitionandCalculationofModulationError”章节)。调制误差可基于优化问题的分析解决方案(在第4页上的“ModulationErrorControlbytheLQRController””)被校正，或者直接通过最小化能量函数(在第4页上的“ModulationErrorcontrolbytheLjapunowController”)被校正。
技术实现思路
本专利技术的目的是要提供用于电转换器的简单、快速和可靠的控制方法。本专利技术的另外目的是要提供特别适合用于电网侧控制器的控制方法。这些目的通过独立权利要求的主题而得以实现。根据从属权利要求和下面的描述，另外示范实施例是显而易见的。本专利技术的方面涉及用于操作电转换器的方法。方法可在控制器中的硬件和/或软件中实现。根据本专利技术的实施例，方法包括：从用于电转换器的基波电压参考中确定优化脉冲图案，其中优化脉冲图案从第一查找表中确定，并且包括在预定义的切换时刻改变的离散电压振幅值；基于第二查找表，从基波电压参考中确定谐波含量参考，其中谐波含量参考是从电转换器的电流的频谱确定的谐波电流参考，或者谐波含量参考是通过应用一阶频率滤波器到电压而确定的滤波电压参考，在优化脉冲图案被应用到电转换器时，所述电流或电压被生成；通过从谐波含量参考减去电转换器的估计和/或滤波输出电压和/或估计的输出电流来从谐波含量参考中确定谐波含量误差；通过对切换时刻进行时移来修改优化脉冲图案，使得基波电压参考和/或电流参考(根据其可确定基波电压参考)被跟踪，并且谐波含量误差通过时移的切换时刻被校正；以及应用修改的优化脉冲图案到电转换器的半导体开关。方法基于两个查找表。在第一查找表中，存储优化脉冲图案。可已离线计算这些优化脉冲图案(其可被视为参考电压图案)。基于例如可作为电压幅值和频率提供的基波电压参考，选择一个电压参考图案。在第二查找表中，存储谐波含量参考。这些谐波含量参考在特定优化脉冲图案被应用到转换器时为电转换器的行为建模。而且，可已离线计算谐波含量参考。例如，转换器的模型可已被用来为特定优化脉冲图案计算谐波含量参考。以这样的方式，没有必要在线评估转换器的模型以确定转换器中特定量(例如输出/输入电压/电流)的谐波含量。谐波含量参考可作为在查找表中的时间点/值对被存储在查找表中。谐波含量参考的轨迹的中间点可以通过内插从此时间点/值对中确定。根据谐波含量参考，通过比较谐波含量参考和转换器的估计的输出值(例如估计和/或滤波输出电压和/或电流)来确定谐波含量误差。估计的输出值可从在电气系统中的测量直接或间接计算。不得不注意的是，谐波含量参考和/或谐波含量误差可以是离散时间轨迹，即，可提供为在离散时间点的值。此外，这两个量可取决于(upto)预测时域来提供，其例如可以是在将来的时刻的具体数量。此外，谐波含量参考可指基波频率和指从优化脉冲图案中确定的电压信号的更高阶谐波的频率。也可以有可能的是，基波频率不是谐波含量参考的一部分。通常，在本上下文中的谐波含量可指可由转换器实现的信号。信号的基波分量可由要求的基波电压/电流参考提供，并且剩余分量(和/或谐波)可基于优化脉冲图案来确定。随后，谐波含量误差用来以这样的方式修改电压参考图案，以致于校正谐波含量误差。换而言之，电压参考图案被修改，使得受控的滤波电压和/或电流的基波分量的误差被最小化，并且由转换器生成的实际谐波含量根据优化脉冲图案被整形。电压参考图案以这样的方式被修改，以致于在时间上移动指示何时输出电压不得不切换到另一电平的时刻。通过该方法，可确保通过保持变量集在给定范围内，转换器安全且可靠地操作，它紧密地跟进与有功和无功功率有关的任意电参考，并且它根据预计算的电压参考图案，产生确定性的电压和电流谱。此外，可简单地安装和调试此种方法。即，只不太多的工作是必需的以便定制方法或对应控制器到具体电气系统。根据本专利技术的实施例，通过最小化成本函数，校正谐波含量误差，成本函数包括在谐波含量误差中的二次项和在切换时刻的时移中的二次项。与处罚变得太大的时移的项一起，可最小化也间接取决于来自时移的估计的值的谐波含量误差。根据本专利技术的实施例，在预测时域结束的时间窗口中应用时移。为最小化谐波含量误差，控制器可只对取决于预定义的预测时域的时移进行修改。成本函数可基于在预测时域结束时的谐波含量误差，即，可在预测时域结束时被评估。根据本专利技术的实施例，受制于切换时刻的顺序不改变的约束，最小化成本函数。电压参考图案(优化脉冲图案)可已相对于诸如损失的其它目的被优化。为保持电压参考图案的这些属性，也可有益的是保持切换时刻的顺序。电压参考图案不应在修改后失去其通式。根据本专利技术的实施例，通过解二次规划来本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于操作电转换器（12）的方法，所述方法包括：从用于所述电转换器（12）的基波电压参考

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.07.09 EP 15176085.71.一种用于操作电转换器（12）的方法，所述方法包括：从用于所述电转换器（12）的基波电压参考中确定优化脉冲图案，其中所述优化脉冲图案从第一查找表（30）中确定，并且包括在预定义的切换时刻（24）改变的离散电压振幅值；基于第二查找表（34），从所述基波电压参考中确定谐波含量参考，其中所述谐波含量参考是从所述电转换器（12）的电流的频谱中确定的谐波电流参考，或者所述谐波含量参考是通过应用一阶频率滤波器到电压而确定的滤波电压参考，在所述优化脉冲图案被应用到所述电转换器（12）时，所述电流或电压被生成；通过从所述谐波含量参考减去所述电转换器（12）的估计的输出电压和/或估计的输出电流来从所述谐波含量参考中确定谐波含量误差；通过对切换时刻（24）进行时移来修改所述优化脉冲图案，使得所述基波电压参考被跟踪，并且所述谐波含量误差通过时移的切换时刻（24）被校正；应用修改的优化脉冲图案到所述电转换器（12）的半导体开关。2.如权利要求1所述的方法，其中所述谐波含量误差通过最小化成本函数被校正，所述成本函数包括在所述谐波含量误差中的二次项和/或在所述切换时刻的时移中的二次项。3.如权利要求2所述的方法，其中在预测时域结束的时间窗口中应用时移；和/或其中所述成本函数基于在所述预测时域结束时的所述谐波含...

【专利技术属性】
技术研发人员：E罗尔，P阿霍卡耶姆，T格耶，
申请(专利权)人：ABB瑞士股份有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH