ICBT转换器的控制制造技术

本发明专利技术涉及一种电压源转换器以及一种用于控制转换器的方法和计算机程序产品。转换器(10)包括连接在具有第一电压的第一DC端子(DC1)与具有第二电压的第二DC端子(DC2)之间的至少一个相脚，该相脚包括具有单元(Cua1，Cua2，Cua3，Cua4，Cla1，Cla2，Cla3，Cla4)的上臂(ua)和下臂(la)，其中臂之间的交叉点(j)连接到对应AC端子(AC1)。该转换器还包括控制单元(12)，该控制单元(12)被配置为控制单元(Cua1，Cua2，Cua3，Cua4，Cla1，Cla2，Cla3，Cla4)输出梯形脉冲序列，其中用于发起脉冲的两个电平之间的转变的第一单元(Cua1)的第一控制信号的生成与要作出转变的决定相一致。成与要作出转变的决定相一致。成与要作出转变的决定相一致。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】ICBT转换器的控制


[0001]本专利技术涉及电压源转换器以及用于控制电压源转换器的方法和计算机程序产品。

技术介绍

[0002]模块化多电平转换器(MMC)经常用于不同的高压应用。MMC在两个直流(DC)端子之间的相臂中采用子模块，以形成正弦波形，诸如交流(AC)波形。这样的子模块包括与电容器并联的一对开关。
[0003]准两电平(Q2L)转换技术已经被引入各种高压应用，诸如在输配电系统。Q2L转换技术使用类似于MMC子模块的单元。Q2L转换器更具体地使用带有单元的两个转换器臂，该单元与DC链路电容器并联。该单元包括与辅助开关和缓冲电容器并联的主开关。然而，在Q2L技术中，使用单元生成具有在两个电压电平之间的脉冲的单个脉冲序列。这种类型的技术例如在Gowaid等人的“Quasi Two
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Level Operation of Modular Multilevel Converter for Use in a High
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Power DC Transformer With DC Fault Isolation Capability”(IEEE Transactions On Power Electronics,Vol.30,No.1,January 2015)中有描述。这种类型的技术也在Mertens和Kucka的“Quasi Two
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Level PWM Operation of an MMC Phase Leg With Reduced Module Capacitance”(IEEE Transactions On Power Electronics,Vol.31,No.10,October 2016)中有描述。在很多情况下，Q2L转换器也称为集成电容器阻断晶体管(ICBT)转换器。
[0004]ICBT转换器可以被认为是标准两电平(2L)转换器与MMC之间的中间步骤。在2L转换器的相电压波形中存在的两个电压电平之间的转变期间，它会以为t
D
的停留时间进行步进。这样做是为了限制转换器在该转变期间产生的dv/dt。较高的dv/dt值会导致连接到转换器的电抗器上的电磁干扰(EMI)和绝缘应力增加。此外，在ICBT转换器中，由于串联连接依赖有源缓冲器而不是高级栅极单元，因此对串联连接的功率器件的同步开关没有要求。
[0005]与MMC相比，ICBT转换器的优势在于，每个单元所需要的电容远低于每个子模块的对应电容。发生这种电容减少是因为每个单元电容仅在一个相脚的上臂与下臂之间发生转变期间充电或放电。与MMC中的子模块电容器所看到的相比，这种情况的充电/放电时间要短得多。
[0006]因此，与MMC相比，输出波形中的两个电平之间的转变很快，并且这对控制提出了很高的要求。因此，需要对ICBT转换器的控制进行改进。

技术实现思路

[0007]本专利技术旨在改进对作为集成电容器阻断晶体管转换器进行操作的电压源转换器的控制。
[0008]根据第一方面，该目的是通过一种电压源转换器实现的，该电压源转换器包括连接在具有第一电压的第一DC端子与具有第二电压的第二DC端子之间的至少一个相脚，该相脚包括具有单元的上臂和下臂，其中臂之间的交叉点连接到对应AC端子，转换器还包括控
制单元，控制单元被配置为：控制单元输出梯形脉冲序列，其中用于发起脉冲的两个电平之间的转变的第一单元的第一控制信号的生成与要作出转变的决定相一致。
[0009]根据第二方面，该目的是通过一种控制电压源转换器的方法实现的，该电压源转换器包括：连接在具有第一电压的第一DC端子与具有第二电压的第二DC端子之间的至少一个相脚，该相脚包括具有单元的上臂和下臂，其中臂之间的交叉点连接到对应AC端子，该方法包括：
[0010]控制相脚的单元输出梯形脉冲序列，其中用于发起脉冲的两个电平之间的转变的第一单元的第一控制信号的生成与要作出转变的决定相一致。
[0011]根据第三方面，该目的是通过一种用于控制电压源转换器的计算机程序产品实现的，该电压源转换器包括连接在具有第一电压的第一DC端子与具有第二电压的第二DC端子之间的至少一个相脚，每个相脚包括具有单元的上臂和下臂，其中臂之间的交叉点连接到对应AC端子，该计算机程序产品包括具有计算机程序代码的数据载体，该计算机程序代码被配置为当计算机程序代码被加载到控制单元中时引起控制单元：
[0012]控制相脚的单元输出梯形脉冲序列，其中用于发起脉冲的两个电平之间的第一单元的转变的第一控制信号的生成与要作出转变的决定相一致。
[0013]通过第一控制信号的生成与要作出转变的决定相一致，在该转变决定与第一控制信号的生成之间没有延迟。替代地，第一控制信号的生成可以被视为无延迟地跟随转变决定。
[0014]要作出转变的决定可以通过在载波与针对第一单元而执行的参考之间的比较来执行。参考还可以是正弦参考。
[0015]此外，载波或参考可以专用于第一单元，而另一载波或参考可以为所有单元共用。
[0016]因此，为第一单元而生成的、并且用于发起脉冲的两个电平之间的转变的第一控制信号的开始与要发起转变的决定相一致，其中要发起转变的决定可以通过载波与针对第一单元而执行的参考之间的比较来做出。
[0017]从一个电平到另一电平的转变可以由在停留时间内作出的多个阶梯组成。阶梯之间的间隔可以取决于停留时间、在转变中使用的单元数、脉冲数和AC端子处的AC频率。该间隔可以更具体地取决于停留时间与单元数之间的商乘以包括脉冲数和AC频率的乘积，其中脉冲数是AC频率与在转换器中使用的开关频率之间的比率。
[0018]根据第一方面的第一变体，相脚的至少一个单元由对应控制信号控制，该控制信号的起点相对于为相脚中的其他单元中的至少一个其他单元而提供的控制信号被调节，使得第一单元的第一控制信号在第二单元的第二控制信号开始之前开始。
[0019]根据第二方面的对应变体，控制包括利用对应控制信号控制相脚的至少一个单元，该控制信号的起点相对于为相脚中的其他单元中的至少一个其他单元而提供的控制信号被调节，使得第一单元的第一控制信号在第二单元的第二控制信号开始之前开始。
[0020]第一单元的第一控制信号在第二单元的第二控制信号结束之前结束是可能的。在这种情况下，控制信号也有可能具有相等的长度。
[0021]替代地，第一单元的第一控制信号可以在第二单元的第二控制信号结束之后结束。在这种情况下，第一控制信号可以是最长的，并且用于作出转变的控制信号序列中的后续控制信号可以根据序列中的顺序具有递减的长度。
[0022]根据另一变体，控制信号是通过将一组相移载波与参考进行比较来生成的，其中该组中的每个载波与要接收对应控制信号的每个单元相关联。在这种情况下，相移可以取决于停留时间、在转变中使用的单元数、脉冲数和AC端子处的AC频率。间隔可以更具体地取决于停留时间除以单元数减去一乘以包括脉冲数和AC频率的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种电压源转换器(10)，包括：至少一个相脚，连接在具有第一电压的第一DC端子(DC1)与具有第二电压的第二DC端子(DC2)之间，所述相脚包括具有单元(Cua1，Cua2，Cua3，Cua4，Cla1，Cla2，Cla3，Cla4)的上臂(ua)和下臂(la)，其中所述臂之间的交叉点(j)连接到对应AC端子(AC1)，所述转换器还包括控制单元(12；12a，12b，12c)，所述控制单元(12；12a，12b，12c)被配置为：控制所述单元(Cua1，Cua2，Cua3，Cua4，Cla1，Cla2，Cla3，Cla4)输出梯形脉冲序列(WF)，其中用于发起脉冲的两个电平(0，1)之间的转变的第一单元(Cua1)的第一控制信号的生成与要作出转变的决定相一致。2.根据权利要求1所述的电压源转换器(10)，其中要作出转变的所述决定是通过载波与针对所述第一单元而执行的参考之间的比较来执行的。3.根据权利要求2所述的电压源转换器(10)，其中所述参考是正弦参考。4.根据前述权利要求中任一项所述的电压源转换器(10)，其中相脚的至少一个单元由对应控制信号控制，所述对应控制信号的起点相对于为所述相脚的其他单元中的至少一个其他单元而提供的所述控制信号被调节，使得所述第一单元(Cua1)的所述第一控制信号在第二单元(Cua2)的第二控制信号开始之前开始。5.根据权利要求4所述的电压源转换器(10)，其中所述第一单元的所述第一控制信号在所述第二单元的所述第二控制信号结束之前结束。6.根据权利要求4所述的电压源转换器(10)，其中所述第一单元的所述第一控制信号在所述第二单元的所述第二控制信号结束之后结束。7.根据权利要求5所述的电压源转换器(10)，其中所述控制信号是通过将一组相移载波(CA1
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n)与参考(Vref)进行比较来生成的，其中所述组中的每个载波与要接收对应控制信号的每个单元相关联。8.根据权利要求6所述的电压源转换器(10)，其中所述控制信号是通过将载波(CA)与彼此偏移的一组参考(VREF，1
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n)进行比较来生成的，其中所述组中的每个参考与要接收对应控制信号的每个单元相关联。9.根据权利要求1至6中任一项所述的电压源转换器(10)，其中所述控制信号的数据预先存储在表格中并且从所述表格中取出以应用于所述单元。10.根据前述权利要求中任一项所述的电压源转换器(10)，其中用于形成所述脉冲序列的相脚的所述单元各自接收单独的控制信号。11.根据权利要求1至9中任一项所述的电压源转换器，其中用于形成所述脉冲序列的相脚中的至少两个单元接收相同控制信号。12.根据前述权利要求中任一项所述的电压源转换器，其中所述控制单元包括控制模块(12c)，其中针对相...

【专利技术属性】
技术研发人员：亚历山大，
申请(专利权)人：ABB瑞士股份有限公司，
类型：发明
国别省市：