用于接地电流减小的零序电流补偿的方法和控制系统技术方案

本申请涉及用于接地电流减小的零序电流补偿的方法和控制系统。转换器包含耦合到DC链路的整流器，所述DC链路具有耦合到电气接地且将所述DC链路划分成两半的中点。所述控制系统经配置以生成用于控制所述整流器的输出的参考电流命令，所述参考电流命令基于所要DC链路电压值和经测量DC链路电压值之间的差而生成。所述系统还经配置以确定被供应给所述多电平电力转换器的输入电流的零序电流分量，其中所述零序电流分量与所述多电平电力转换器中致使接地电流通过所述整流器注入到所述输入电流中的非线性相关联。所述系统经进一步配置以从所述参考电流命令中减去所述所确定的零序电流分量，以减小通过所述整流器注入到所述输入电流中的所述接地电流。

【技术实现步骤摘要】
用于接地电流减小的零序电流补偿的方法和控制系统
本专利
大体上涉及不间断电源，且更具体地说，涉及用于不间断电源系统中的接地电流减小的零序电流补偿的方法和控制系统。
技术介绍
三相三电平电力转换器的常见问题涉及共模电压(CMV)的生成。由于非转置配电线路和不平衡负载，电力转换器固有地不平衡。另外，如果相位经不相等地负载，那么它们会产生非所要的负和零序分量。零序电流分量可导致N-线中的电力损耗过多，并使电路保护性能下降。CMV可显示为相对于接地的零序电压波动。三电平电力转换器中的常见布置涉及将DC链路分割成两半。一种已知的针对CMV问题的解决方案涉及将DC链路的中点连接到输入和输出AC滤波器的中点以形成公共中点，然后使其连接到接地。将中点与地面结合使得系统保持接地，并且将呈环形架构形式的故障电流控制在电路的负载侧。然而，当电力转换器用于不间断电源(UPS)应用时，标准将来自UPS的接地电流限制在UPS的最大输入电流的5％，因此任一非线性在DC链路的中点上注入电流。已确定，接地电流的最大部分是来自电网侧电力转换器。因为DC链路的负载侧具有其自身的保护，所以只需要补偿来自整流器的接地电流的部分。
技术实现思路
一方面，提供一种用于多电平电力转换器的控制系统。电力转换器包含耦合到DC链路的整流器，所述DC链路包含耦合到电气接地且将DC链路划分成两半的中点。控制系统包含处理器，所述处理器耦合到存储器装置且经配置以生成用于控制整流器的输出的参考电流命令，所述参考电流命令基于所要DC链路电压值和经测量DC链路电压值之间的差而生成。系统还经配置以确定被供应给多电平电力转换器的输入电流的零序电流分量，其中零序电流分量与所述多电平电力转换器中致使接地电流通过整流器注入到输入电流中的非线性相关联。系统经进一步配置以从参考电流命令中减去所确定的零序电流分量，以减小通过整流器注入到输入电流中的接地电流。另一方面，提供一种控制多电平电力转换器的方法。电力转换器包含耦合到DC链路的整流器，所述DC链路包含耦合到电气接地且将DC链路划分成两半的中点。所述方法由耦合到存储器装置的处理器实施，且包含通过所述处理器生成用于控制整流器的输出的参考电流命令，所述参考电流命令基于所要DC链路电压值和经测量DC链路电压值之间的差而生成。所述方法还包含通过所述处理器确定被供应给多电平电力转换器的输入电流的零序电流分量，其中零序电流分量与所述多电平电力转换器中致使接地电流通过整流器注入到输入电流中的非线性相关联。所述方法进一步包含通过所述处理器从参考电流命令中减去所确定的零序电流分量，以减小通过整流器注入到输入电流中的接地电流。附图说明图1是包含UPS的示例性电力系统的示意图。图2是包含UPS的示例性电力系统的电路图。图3是用于提供图2中所示的UPS中的接地电流减小的零序电流补偿的电流控制算法的框图。图4是示例性环形总线架构的电路图。具体实施方式图1是示例性电力转换器100的示意图，电力转换器100包含设施102、不间断电源(UPS)104和至少一个负载106。UPS104有助于将电力从设施102递送到负载106。在示例性实施例中，UPS104不包含变换器(即，UPS104是无变换器的)。可替代地，UPS104可包含变换器。在示例性实施例中，电力转换器100包含一个UPS104。可替代地，电力转换器100可包含并联耦合的多个多模UPS104。如图1所示，UPS104包含双转换路径，所述双转换路径连续包含第一开关110、输入滤波器112、交流电(AC)到直流电(DC)整流器114、DC-AC逆变器116、输出滤波器118和第二开关120。DC-DC转换器122和电池124与逆变器116并联耦合。第三开关126有助于将负载106选择性地连接到UPS104。在示例性实施例中，整流器114和逆变器116是三电平转换器。可替代地，整流器114和逆变器116可以是支持电力转换器100如本文中所描述地运行的任何转换器。因为UPS104包含整流器114和逆变器116，所以UPS104还可被称作双转换UPS。控制系统142以通信方式耦合到UPS104并控制UPS104的操作，如本文中所描述。控制系统142可包含其自身的电力系统(未示出)，例如专用能量源(例如，电池)。在一些实施例中，控制系统142耦合到替代控制器(未示出)，替代控制器可在控制系统142出现故障的情况下使用。控制系统142可控制相对较大的地理区域内的电力转换器100的配电和管理。在示例性实施例中，控制系统142由处理器144实施，所述处理器144以通信方式耦合到用于执行指令的存储器装置146。在一些实施例中，可执行指令存储在存储器装置146中。可替代地，控制系统142可使用使得控制系统142能够如本文中所描述地控制UPS104的操作的任何电路系统来实施。例如，控制系统142可确定输入电流中的零序电流分量并通过减小由整流器114产生的接地电流来补偿零序电流分量。另外，控制系统142可动态地确定所需要的电力资源以及那些电力资源操作所需要的性能水平和环境条件(例如，温度、湿度、日时间等)。控制系统142可执行动态监测以确定所递送的电力是否满足负载106，以及所递送的电力是否不含谐波、瞬变等。在一些实施例中，动态监测可包含跟踪资源使用以确定应该递送的电流或电压量。控制系统142还可监测和/或控制快速性(即，带宽)和逆变器能力(例如，过载、无功功率、有功功率)，以便确保电力转换器100的可靠性并使UPS104的性能下降最小化。在示例性实施例中，控制系统142通过对处理器144进行编程来执行本文中所描述的一或多个操作。例如，处理器144可通过将操作编码为一或多个可执行指令并通过在存储器装置146中提供所述可执行指令来编程。处理器144可包含一或多个处理单元(例如，呈多核配置形式)。另外，处理器144可使用一或多个不均匀处理器系统来实施，其中主处理器在单芯片上存在次级处理器。作为另一说明性实例，处理器144可以是含有相同类型的多个处理器的对称多处理器系统。另外，处理器144可使用任何合适的可编程电路来实施，所述可编程电路包含一或多个系统和微控制器、微处理器、精简指令集电路(RISC)、专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑电路、现场可编程门阵列(FPGA)和任何其它能够执行本文中所描述的功能的电路。在示例性实施例中，处理器144使控制系统142操作UPS104，如本文中所描述。在示例性实施例中，存储器装置146是使得信息(例如可执行指令和/或其它数据)能够存储和检索的一或多个装置。存储器装置146可包含一或多个计算机可读媒体，例如但不限于动态随机存取存储器(DRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、固态磁盘和/或硬盘。存储器装置146可经配置以存储(不限于)应用程序源代码、应用程序对象代码、所关注的源代码部分、所关注的对象代码部分、配置数据、执行事件和/或任何其它类型的数据。尽管图1以单线图形式描绘电力转换器100，但是应注意，在某些实施例中，电力转换器100可具有多个相位，例如三个相位。例如，提供到负载106的输出AC电力可包含任何数目个相位(例如，u1、u2、u3)。因而，本文中对一个相位中的电流或电压本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于具有耦合到直流电DC链路的整流器的多电平电力转换器的控制系统，所述DC链路包含耦合到电气接地且将所述DC链路划分成两半的中点，所述控制系统包括耦合到存储器装置的处理器，所述控制系统经配置以：生成用于控制所述整流器的输出的参考电流命令，所述参考电流命令基于所要DC链路电压值和经测量DC链路电压值之间的差而生成；确定被供应给所述多电平电力转换器的输入电流的零序电流分量，其中所述零序电流分量与所述多电平电力转换器中致使接地电流通过所述整流器注入到所述输入电流中的非线性相关联；以及从所述参考电流命令中减去所述所确定的零序电流分量，以减小通过所述整流器注入到所述输入电流中的所述接地电流。

【技术特征摘要】
2018.04.17 US 15/955,1541.一种用于具有耦合到直流电DC链路的整流器的多电平电力转换器的控制系统，所述DC链路包含耦合到电气接地且将所述DC链路划分成两半的中点，所述控制系统包括耦合到存储器装置的处理器，所述控制系统经配置以：生成用于控制所述整流器的输出的参考电流命令，所述参考电流命令基于所要DC链路电压值和经测量DC链路电压值之间的差而生成；确定被供应给所述多电平电力转换器的输入电流的零序电流分量，其中所述零序电流分量与所述多电平电力转换器中致使接地电流通过所述整流器注入到所述输入电流中的非线性相关联；以及从所述参考电流命令中减去所述所确定的零序电流分量，以减小通过所述整流器注入到所述输入电流中的所述接地电流。2.根据权利要求1所述的控制系统，其中为了确定输入电流的所述零序电流分量，所述控制系统经配置以：对形成所述输入电流的多个线路电流进行求和；以及将增益添加到所述求和的多个线路电流。3.根据权利要求1所述的控制系统，其中所述零序电流分量表示所述输入电流的三个输入电流相量的中线电流值。4.根据权利要求1所述的控制系统，其中为了从所述参考电流命令中减去所述所确定的零序电流分量，所述控制系统经配置以缓解所述电力转换器中的接地电流畸变。5.根据权利要求1所述的控制系统，其中所述所确定的零序电流分量与通过所述整流器注入的所述接地电流直接相关。6.根据权利要求1所述的控制系统，其中所述控制系统经配置以减小通过三相三电平整流器注入的接地电流。7.根据权利要求1所述的控制系统，其中所述控制系统可用于控制T型中性点箝位型NPC转换器。8.根据权利要求1所述的控制系统，其中所述控制系统可用于控制不间断电源UPS。9.根据权利要求8所述的控制系统，其中所述控制系统经配置以将所述注入的接地电流限制在所述UPS的最大输入电流的5％内。10.根据权利要求8所述的控制系统，其中多个UPS耦合在电源和环形总线之间，并且其中所述控制系统耦合到所述多个UPS中的至少一个。11.根据权利要求1所述的控制系统，其中为了确定输入电流的所述零序电流分量，所述控制系统经配置以实施比例积分PI控制、无差拍控制、重复...

【专利技术属性】
技术研发人员：L·琼蒂尼，A·曼努奇尼，
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