用于控制三角形连接级联多电平变换器的装置和方法制造方法及图纸

一种用于控制三角形连接级联多电平变换器的装置和方法，用于控制三角形连接级联多电平变换器(110)的装置(100)包括：变换器控制器(102)被配置为：接收电流信号，该电流信号指示流经变换器(110)的相应相臂的相电流；从该电流信号确定指示变换器(110)的循环电流的谐波电流信号；以及基于所确定的谐波电流信号和参考电流信号，生成谐波电压信号，以使得流经变换器(110)的相臂的循环电流的幅值为预定幅值。值。值。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于控制三角形连接级联多电平变换器的装置和方法


[0001]本公开实施例总体上涉及级联多电平变换器领域，并且特别地涉及用于控制三角形连接级联多电平变换器的装置和方法。

技术介绍

[0002]级联多电平变换器是用于驱动和配电系统解决方案的有前途的候选。级联多电平变换器可以基于串联连接的功率模块或单元而容易地在中高电压下操作。三角形连接级联多电平变换器已经有利地应用于控制功率负载不平衡。然而，三角形连接级联多电平变换器的缺点在于，存在流经三相臂的循环电流。循环电流可能导致诸如变换器效率降低等问题。
[0003]为了解决这个问题，可以有两种替代解决方案。一些变换器拓扑，诸如Y连接级联多电平变换器的拓扑，可以自然地限制流经三相臂的循环电流，因为在这些变换器拓扑中没有用于循环电流的电路路径。然而，在相同的电压电平和功率尺度下，Y连接级联多电平变换器中每个变换器单元的额定电流远大于三角形连接级联多电平变换器的额定电流。为了避免半导体器件的并联操作，可以推荐将三角形连接级联多电平变换器的拓扑用于大尺度功率应用。
[0004]对于三角形连接级联多电平变换器的拓扑，已经提出了一些传统的解决方案来限制循环电流。然而，传统解决方案中的控制方法都是针对静态同步补偿器(STATCOM)，并且不能直接应用于电压驱动。
[0005]期望提供一种用于控制电压驱动应用中的三角形连接级联多电平变换器的循环电流的改进解决方案。

技术实现思路

[0006]本公开实施例针对用于控制三角形连接级联多电平变换器的装置和方法，其能够提高电压驱动器中的功率容量。
[0007]在第一方面，本公开实施例提供了一种用于控制三角形连接级联多电平变换器的装置。该装置包括变换器控制器，该变换器控制器被配置为：接收电流信号，该电流信号指示流经变换器的相应相臂的相电流；从电流信号确定指示变换器的循环电流的谐波电流信号；并且基于所确定的谐波电流信号和参考电流信号，生成谐波电压信号，以使得流经变换器的相臂的循环电流的幅值为预定幅值。
[0008]与传统的解决方案相比，根据本公开实施例的装置在对变换器的硬件系统进行少量改动甚至不改动的情况下，控制将具有期望幅值的循环电流注入相臂中，以扩展变换器的额定功率范围。这样，以变换器的最小材料成本扩展了功率范围。
[0009]在一些实施例中，变换器控制器被配置为：从电流信号确定指示变换器的三阶谐波循环电流的谐波电流信号；并且生成谐波电压信号，以使得三阶谐波循环电流的幅值是变换器的额定电流幅值的0.167倍。
[0010]在一些实施例中，变换器控制器还被配置为：接收与电耦接至变换器的负载相关联的相电压参考信号；并且通过将谐波电压信号与相电压参考信号进行组合，生成用于控制变换器的控制信号，以使得相电流的峰值幅值为第一幅值，其中第一幅值与相电流中的循环电流的第二幅值相关联。
[0011]在一些实施例中，变换器控制器被配置为基于谐波电流信号和参考电流信号的比较来生成谐波电压信号。
[0012]在一些实施例中，变换器控制器被配置为：从电流信号确定谐波电流信号的第一DC分量；将第一DC分量与参考电流信号的第一参考DC分量进行比较，以生成第一DC差；从电流信号确定谐波电流信号的第二DC分量；将第二DC分量与参考电流信号的第二参考DC分量进行比较，以生成第二DC差；并且基于第一DC差和第二DC差，生成谐波电压信号。
[0013]在一些实施例中，参考电流的第一参考DC分量被设定为变换器的额定电流幅值的0.167倍，并且参考电流的第二参考DC分量被设定为零。
[0014]在一些实施例中，变换器控制器被配置为：从电流信号确定谐波电流信号的第一AC分量；将第一AC分量与参考电流信号的第一参考AC分量进行比较，以生成第一AC差；从电流信号确定谐波电流信号的第二AC分量；将第二AC分量与参考电流信号的第二参考AC分量进行比较，以生成第二AC差；并且基于第一AC差和第二AC差，生成谐波电压信号。
[0015]在一些实施例中，装置还包括：单元控制器，单元控制器被配置为基于从控制信号生成的单元控制信号，控制相臂中的多个变换器单元中的一个变换器单元，使得循环电流的幅值为预定幅值。
[0016]在一些实施例中，单元控制器还被配置为：接收DC电压值，该DC电压值指示多个变换器单元中的一个变换器单元的电容器两端的DC电压；将DC电压值与标称值进行比较，以生成补偿因数；并且基于所生成的补偿因数和单元控制信号，控制多个变换器单元中的一个变换器单元。
[0017]在一些实施例中，单元控制器被配置为通过将DC电压值除以标称值来生成补偿因数。
[0018]在一些实施例中，单元控制器被配置为：通过将单元控制信号的电平除以补偿因数来确定补偿控制信号；并且基于补偿控制信号控制多个变换器单元中的一个变换器单元。
[0019]在第二方面，本公开实施例提供了一种用于控制三角形连接级联多电平变换器的方法。该方法包括：接收电流信号，该电流信号指示流经变换器的相应相臂的相电流；从电流信号确定指示变换器的循环电流的谐波电流信号；以及基于所确定的谐波电流信号和参考电流信号，生成谐波电压信号，以使得流经变换器的相臂的循环电流的幅值为预定幅值。
[0020]在一些实施例中，确定指示循环电流的谐波电流信号包括确定指示三阶谐波循环电流的谐波电流信号，并且生成谐波电压信号，使得循环电流的幅值为预定幅值包括生成谐波电压信号，使得三阶谐波循环电流的幅值是变换器的额定电流幅值的0.167倍。
[0021]在一些实施例中，该方法还包括：接收与电耦接至变换器的负载相关联的相电压参考信号；以及通过将谐波电压信号与相电压参考信号进行组合，生成用于控制变换器的控制信号，以使得相电流的峰值幅值为第一幅值，其中第一幅值与相电流中的循环电流的第二幅值相关联。
[0022]在一些实施例中，生成谐波电压信号包括基于谐波电流信号和参考电流信号的比较来生成谐波电压信号。
[0023]在一些实施例中，基于比较生成谐波电压信号包括：从电流信号确定谐波电流信号的第一DC分量；将第一DC分量与参考电流信号的第一参考DC分量进行比较，以生成第一DC差；从电流信号确定谐波电流信号的第二DC分量；将第二DC分量与参考电流信号的第二参考DC分量进行比较，以生成第二DC差；以及基于第一DC差和第二DC差，生成谐波电压信号。
[0024]在一些实施例中，将第一DC分量与第一参考DC分量进行比较包括将第一DC分量与变换器额定电流幅值的0.167倍进行比较，并且其中将第二DC分量与第二参考DC分量进行比较包括将第二DC分量与零进行比较。
[0025]在一些实施例中，基于比较生成谐波电压信号包括：从电流信号确定谐波电流信号的第一AC分量；将第一AC分量与参考电流信号的第一参考AC分量进行比较，以生成第一AC差；从电流信号确定谐波电流信号的第二AC分量；将第二AC分量与参考电流信号的第二参考AC分量进行比较，以生成第二AC差；以及本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于控制三角形连接级联多电平变换器(110)的装置(100)，包括：变换器控制器(102)，所述变换器控制器(102)被配置为：接收电流信号，所述电流信号指示流经所述变换器(110)的相应相臂的相电流；从所述电流信号确定指示所述变换器(110)的循环电流的谐波电流信号；并且基于所确定的谐波电流信号和参考电流信号，生成谐波电压信号，以使得流经所述变换器(110)的相臂的循环电流的幅值为预定幅值。2.根据权利要求1所述的装置(100)，其中所述变换器控制器(102)被配置为：从所述电流信号确定所述谐波电流信号，所述谐波电流信号指示变换器(110)的三阶谐波循环电流；并且生成所述谐波电压信号，以使得所述三阶谐波循环电流的幅值是所述变换器(110)的额定电流的幅值的0.167倍。3.根据权利要求1所述的装置(100)，其中所述变换器控制器(102)还被配置为：接收所述变换器(110)的负载相关联的相电压参考信号，所述负载电耦接至所述变换器(110)；并且通过将所述谐波电压信号与所述相电压参考信号进行组合，生成用于控制所述变换器(110)的控制信号，以使得所述相电流的峰值幅值为第一幅值，其中所述第一幅值与所述相电流中的所述循环电流的第二幅值相关联。4.根据权利要求1所述的装置(100)，其中所述变换器控制器(102)被配置为基于所述谐波电流信号和所述参考电流信号的比较来生成所述谐波电压信号。5.根据权利要求4所述的装置(100)，其中所述变换器控制器(102)被配置为：从所述电流信号确定所述谐波电流信号的第一DC分量；将所述第一DC分量与所述参考电流信号的第一参考DC分量进行比较，以生成第一DC差；从所述电流信号确定所述谐波电流信号的第二DC分量；将所述第二DC分量与所述参考电流信号的第二参考DC分量进行比较，以生成第二DC差；并且基于所述第一DC差和所述第二DC差，生成所述谐波电压信号。6.根据权利要求5所述的装置(100)，其中所述参考电流的第一参考DC分量被设定为所述变换器(110)的额定电流的幅值的0.167倍，并且所述参考电流的第二参考DC分量被设定为零。7.根据权利要求4所述的装置(100)，其中所述变换器控制器(102)被配置为：从所述电流信号确定所述谐波电流信号的第一AC分量；将所述第一AC分量与所述参考电流信号的第一参考AC分量进行比较，以生成第一AC差；从所述电流信号确定所述谐波电流信号的第二AC分量；将所述第二AC分量与所述参考电流信号的第二参考AC分量进行比较，以生成第二AC差；并且基于所述第一AC差和所述第二AC差，生成所述谐波电压信号。8.根据权利要求3所述的装置(100)，还包括:
单元控制器(104)，所述单元控制器(104)被配置为基于从所述控制信号生成的单元控制信号，控制所述相臂中的多个变换器单元(202)中的一个变换器单元，使得所述循环电流的幅值为所述预定幅值。9.根据权利要求8所述的装置(100)，其中所述单元控制器(104)还被配置为：接收DC电压值，所述DC电压值指示所述多个变换器单元(202)中的一个变换器单元中的电容器(306)两端的DC电压；将所述DC电压值与标称值进行比较，以生成补偿因数；并且基于所生成的补偿因数和所述单元控制信号，控制所述多个变换器单元(202)中的一个变换器单元。10.根据权利要求9所述的装置(100)，其中所述单元控制器(104)被配置为通过用所述DC电压值除以所述标称值来生成所述补偿因数。11.根据权利要求10所述的装置(100)，其中所述单元控制器(104)被配置为：通过用所述单元控制信号的电平除以所述补偿因数来确定补偿控制信号；并且基于所述补偿控制信号控制所述多个变换器单元(202)中的一个变换器单元。12.一种用于控制三角形连接级联多电平变换器(110)的方法，包括：接收电流信号，所述电流信号指示流经变换器(110)的相应相臂的相电流；从所述电流信号确定指示变换器(110)的循环电流的谐波电流信号；以及基于所确定的谐波电...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄杏，谢海莲，裴光明，魏华，李敏，
申请(专利权)人：ABB瑞士股份有限公司，
类型：发明
国别省市：