用于调节在直流电压源上连接的换流器的方法技术

一种用于调节在直流电压源（１２）上连接的换流器（９）的方法，该换流器具有设置用来为配电网（２）提供三相电压的、可断开的功率半导体开关（１０ａ…１０ｆ），其中，在获得由这些功率半导体开关（１０ａ…１０ｆ）所分别对应的电流值条件下对通过各个功率半导体开关（１０ａ…１０ｆ）流动的电流进行测量，对所述电流值进行采样，在获得数字电流值的条件下对采样后的电流值进行数字化，并且由一个在调节单元中实现的逻辑对所述数字电流值检验是否出现了过电流条件，其中，在不满足过电流条件的情况下，借助于额定运行调节接通和断开所述功率半导体开关（１０ａ…１０ｆ），而在出现了过电流条件的情况下，至少断开加载有满足过电流条件的数字电流值的功率半导体开关，在一个脉冲阻塞持续时间结束之后并且在满足过电流条件的数字电流值的条件下，接通所有与正直流端连接的功率半导体开关（１０ａ…１０ｆ）并且断开所有与负直流端连接的功率半导体开关（１０ａ…１０ｆ），或者反之，并且其中，在不满足过电流条件的数字电流值的条件下，再次通过所述额定运行调节实现对所述功率半导体开关（１０ａ…１０ｆ）的调节。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种，该换流器带有被设置用来为配电网提供三相电压的可断开的功率半导体开关。
技术介绍
用于调节直流电压的换流器的方法例如由高压直流传送公开。高压直流传送一方面用于远程传送电能。另一种应用涉及到例如具有不同的三相电压频率的电网的耦合。为了进行高压直流传送两个换流器通过一个直流电路或者直流电压中间电路相互连接。换流器分别与一个三相电压网连接并且基本上由功率半导体开关组成。自引导(selbstgefuehrt)换流器、即带有自引导功率半导体开关的换流器，在电网耦合中被加强地使用。这点尤其适用于将孤立电网连接到供电电网上。孤立电网不具备自身显著的电流生成，从而使得电网建立(换言之无电源起动)以及电网引导的电流换向困难。用于孤立电网的示例性换流器是在分散的轨道供电中的静态的轨道换流器，其中单个的滑接馈电线片段(Fahrdrahtabschnitt)分别由一个唯一换流器供电。在所有供电电网中，有选择的网络保护是可靠的电网运行的基本前提。如果在电源设备中出现短路，则该有故障的电源设备必须由电网保护设备识别出，并且尽可能迅速地断开。在此，重要的是保护断开涉及到尽可能少的用电设备。因此，应该总是仅将尽可能少的运行装置和用电设备与电源断开。例如，保护设备如下地识别出在为其配设的次级电源设备中的故障流入该电源设备中电流在一个预先设定的最小时间段内处于一个预先设定的门限值之上。这种保护类型被称为过电流时间保护。如果出现这种过电流条件，则通过保护设备经由功率开关使得立刻断开次级的有故障的部分电网。在供电电网中为了调高供电的安全性分层地采用保护设备。如果为有故障的电源设备配设的保护设备没有触发断开，则监视更多电源设备的上级保护设备被触发。为此，该过电流时间保护被设计有对应的更长的时间和电流门限参数。这点被称为保护阶梯式接通。不过，一旦上级的保护设备被触发，则将被实际上有故障的更多的电源设备与电源分离。除了过电流时间保护之外，还存在其它的保护类型、例如不平衡负载保护、差分保护、接地故障保护等等，这些保护可以由保护设备同时承担。在大的联合电网中，由发电机将故障断开所需要的短路电流提供到电网中。这些发电机主要是同步机。电气上靠近的旋转机器、例如直接连接到电网上的异步机，也为故障电流做出了贡献。这种电机负载可以提供直到其额定电流的五倍的故障电流量。电网故障通常导致，在故障期间对于在相同的汇流排上的以及在邻近的电源设备中的负载的电网电压降低。根据对如电网电压和电网电流的电测量参数的连续的测量以及分析，换流器的调节和控制单元识别输出这种电压降并且多数情况下自身断开。因此这些电网负载通常不为固定的故障电流做出贡献。如果电网仅仅通过自引导换流器产生，则其必须单独地提供故障电流。自引导的换流器如同受控电压源一样地工作，所述受控电压源的内电阻基本上由耦合扼流圈的电抗所确定。从馈电的换流器流入到电网中的电流，由在换流器连接端子与故障位置之间所产生的电压和所限定的阻抗确定。如果故障位置靠近供电，则耦合扼流圈的作用仅仅是限制电流。因此，为了避免换流器本身的保护断开，设置对换流器的调节，该调节使得及时地对所产生的电压系统进行改变。但是，该短的时间段意味着，保护设备不能通过过电流时间保护识别该故障。为此目的，短路电流要在一个明显更长的时间段上流动。为了不出现对馈电的换流器的保护断开并且同时提供用于选择性保护断开的最大的故障电流，换流器调节必须将馈电的换流器运行在低于换流器断开门限但是高于保护设备的响应门限的电流边界上。DE 4115856A1公开了一种用于在逆变器中断开过电流的方法。为了降低断开的功率半导体的电压要求，建议仅仅断开两个引导过电流的反相设置的功率半导体中的一个。这点按照合适的方式这样进行在检测到过电流之后选择性地断开一个相线半(Phasenhlfte)。换言之，选择性地断开或者所有与正直流端连接的半导体开关或者所有与负直流端连接的半导体开关，而同时保持其它半导体开关的开关状态不变。该公知的方法具有这样的缺点特别是在孤立电网应用中电流由于该干预而极其强烈地变换，并且出现高的电流失真。
技术实现思路
因此，本专利技术要解决的技术问题是，提供一种本文开始部分所述类型的方法，利用该方法可以造价低且在有故障的电网中产生较少的电流失真的条件下运行位于直流电压上的换流器。本专利技术是通过一种来解决上述技术问题的，该换流器具有设置用来为配电网提供三相电压的、可断开的功率半导体开关，其中，在获得由这些功率半导体开关所分别对应的电流值条件下对流过各个功率半导体开关的电流进行测量，对所述电流值进行采样，在获得数字电流值的条件下对采样后的电流值进行数字化，并且由一个在调节单元中实现的逻辑对所述数字电流值检验是否出现了过电流条件，其中，在不满足过电流条件的情况下，借助于额定运行调节接通和断开所述功率半导体开关，而在出现了过电流条件的情况下，至少断开加载有满足过电流条件的数字电流值的功率半导体开关，在一个脉冲阻塞持续时间结束之后并且在满足过电流条件的数字电流值的条件下，接通所有与正直流端连接的功率半导体开关并且断开所有与负直流端连接的功率半导体开关，或者反之，并且其中，在不满足过电流条件的数字电流值的条件下，再次通过所述额定运行调节实现对所述功率半导体开关的调节。按照本专利技术，提供了一种在短路情况下调节换流器的方法。重要的是，按照本专利技术的方法是额定运行调节的一部分，因此可以在现存的调节和控制单元中实现。由此，在本专利技术的范围中省略了提供带有专门的短路调节方法的单独硬件以及将该方法与现存控制单元耦合的必要性。按照本专利技术，首先测量流过功率半导体开关的电流。这点例如在采用电流变换器的条件下实现，这些电流变换器在次级端上提供一个与通过功率半导体的电流成正比的低压信号。电流变换器本身是公知的，因此在此不需要对其构成以及工作原理进行说明。在获得采样值的条件下，利用采样时钟对电流变换器的与流过各个功率半导体的电流成比例的输出信号进行采样，并且借助于模拟数字变换器将采样值转换为数字电流值并送入控制单元以便调节换流器。如果没有确定过电流条件(例如没有出现短路)，则例如通过脉冲宽度调制的脉冲模式(即，借助于额定运行调节)将功率半导体开关接通和断开，从而实现对有效功率和无功功率的所希望的传送。如果过电流例如按照短路的形式出现，则控制单元的逻辑确定出现了过电流条件并且使得至少加载有短路电流的功率半导体开关断开。由此，例如可以仅仅断开加载有过电流的相线的功率半导体开关。不过，与上面不同是，也可以在识别出过电流时断开所有相线的功率半导体开关。功率半导体开关在脉冲阻塞持续时间之内保持断开。然后，接通所有与正直流端连接的功率半导体开关并且断开所有与负直流端连接的功率半导体开关。作为替换，也可以在脉冲阻塞持续时间之后，接通所有与负直流端连接的功率半导体开关并且断开所有与正直流端连接的功率半导体开关。换言之，按照本专利技术实现了零电压矢量。该零电压矢量造成相线电流的柔和下降、特别是在孤立电网中。按照这种方式，实现了短路电流的逐步下降，直到最后过电流条件不再得到满足。如果控制和调节单元确定了过电流条件的这种消失，则将调节转换到通常的额定运行调节。例如，使用对于正常运行调节的脉冲模式。如果重新确定了过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于调节在直流电压源（１２）上连接的换流器（９）的方法，该换流器具有设置用来为配电网（２）提供三相电压的、可断开的功率半导体开关（１０ａ…１０ｆ），其中，在获得由这些功率半导体开关（１０ａ…１０ｆ）所分别对应的电流值条件下对流过各个功率半导体开关（１０ａ…１０ｆ）的电流进行测量，对所述电流值进行采样，在获得数字电流值的条件下对采样后的电流值进行数字化，并且由一个在调节单元中实现的逻辑对所述数字电流值检验是否出现了过电流条件，其中，在不满足过电流条件的情况下，借助于额定运行调节接通和断开所述功率半导体开关（１０ａ…１０ｆ），而在出现了过电流条件的情况下，至少断开加载有满足过电流条件的数字电流值的功率半导体开关，在一个脉冲阻塞持续时间结束之后并且在满足过电流条件的数字电流值的条件下，接通所有与正直流端连接的功率半导体开关（１０ａ…１０ｆ）并且断开所有与负直流端连接的功率半导体开关（１０ａ…１０ｆ），或者反之，并且其中，在不满足过电流条件的数字电流值的条件下，再次通过所述额定运行调节实现对所述功率半导体开关（１０ａ…１０ｆ）的调节。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔尔格弗洛特梅希，迈克尔温霍尔德，雷纳朱罗夫斯基，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]