本发明专利技术涉及一种用于操作用于电力转换系统的电力电子转换器设备(36)的方法，该转换器设备(36)包括转换器电路(10)和控制设备(40)，转换器电路(10)包括具有输入端子(14)的输入侧(12)、具有输出端子(18)的输出侧(16)、具有半导体器件(26)的第一转换器(20)和与第一转换器(20)串联连接的至少一个第二转换器(22)，所述第二转换器(22)包括具有DC中间电路(32)和半导体器件(30)的浮动单元(28)，或多个具有DC中间电路(32)和半导体器件(30)的浮动单元(28)的串联连接，浮动单元(28)以及控制设备(40)，用于经由脉冲状信号驱动转换器(20，22)中的至少一个转换器的半导体器件(26，30)，其中两个转换器(20，22)生成具有阶跃电压变化的电压(42，44)，并且电力电子转换器设备(36)的输出电压(46)由于两个转换器(20，22)的电压(42，44)的叠加而产生，其中第一转换器(20)的电压(42)是输出电压(46)的基波分量。控制设备(40)驱动至少一个浮动单元(28)的半导体器件(30)，以这样的方式使得第二转换器(22)的电压(44)具有临时电压特性(56)，如果第一转换器(20)的电压(42)处的步长超过步长限制，则与第一转换器(20)的电压(42)处的步长相比，临时电压特性(56)减小输出电压(46)处的步长。本发明专利技术还涉及一种用于电力转换系统的对应的计算机程序产品和对应的电力电子转换器设备(36)。程序产品和对应的电力电子转换器设备(36)。程序产品和对应的电力电子转换器设备(36)。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于操作具有浮动单元的电力电子转换器设备的方法
[0001]本专利技术涉及一种用于操作用于电力转换系统的电力电子转换器设备的方法、计算机程序产品和计算机可读介质。此外，本专利技术涉及一种电力电子转换器设备。
技术介绍
[0002]文献EP 1 253 706 B1示出了一种具有电力电子转换器设备的电力转换系统，该电力电子转换器设备包括：(i)转换器电路，该转换器电路包括具有输入端子的输入侧、具有输出端子的三相输出侧、第一转换器和三个第二转换器，第二转换器中的每个第二转换器相对于相应相与第一转换器串联连接，所述第二转换器中的每个第二转换器包括在DC中间电路和半导体器件中具有电容元件的浮动单元，以及(ii)控制设备，该控制设备用于经由脉冲状信号驱动至少一个转换器的半导体器件。两个转换器被布置为生成具有阶跃电压变化的电压，并且电力电子转换器设备的输出电压由于两个转换器的电压叠加而产生，其中第一转换器的电压是输出端子处的输出电压的基波分量。详细地，转换器电路由作为主转换器的第一转换器和三个辅助浮动单元组成，每相有一个辅助浮动单元。在这样的转换器电路中，每相的浮动单元的数目不是固定的，并且更多的浮动单元可以被容纳。因此，完整的dc到ac转换电路采用由第一转换器、第二转换器的辅助切换单元和无源滤波电路提供的主功率转换器的形式。主转换器被示出为使用IGCT的3电平中性点钳位转换器，但其他拓扑和半导体类型也是可能的。借助于浮动单元，可以在半导体器件的帮助下将DC电压添加到第一转换器的DC电压或从第一转换器的DC电压中减去。
[0003]文献RU 2 269 196 C1和US 7 825 540 B2中的每个文献描述了具有电力电子转换器设备的非常相似的电力转换系统。
[0004]使用最先进的混合多级和通用OPP调制方案的这样的电力电子转换器设备的主要困难是出现输出电压的大电压步长。电力电子转换器设备的电压阶跃应当尽可能小，以尽量减少负载端子处和对应的EMC滤波器(EMC：电磁兼容性)的电阻器中的过电压。
[0005]US 2019/190397 A1描述了一种转换器系统，其具有主转换器和被连接到主转换器的输出的浮动转换器单元。每个浮动转换器单元通过量化输出电压误差和单元电容器电压并且从由量化输出电压误差和量化电容器电压索引的查找表中选择浮动转换器单元的切换命令来控制。主转换器和浮动单元被分别调制。
[0006]US 6 009 002 A)描述了一种电力电子电路，其具有NPC转换器和被连接到NPC转换器的AC输出的浮动单元。浮动单元的dc链路经由专用整流器和变压器被供电。三次谐波与电力电子电路的参考振荡混合，以确保单元的有功功率在任何操作点都不会变为负值。这是必要的，因为单元由二极管整流器供电。可以避免来自浮动单元的能量反馈，从而提高整个系统的效率。因此可以将切换损耗保持在极低水平。
[0007]RUFER A等人的：“Control of a Hybrid Asymmetric Multilevel Inverter for Competitive Medium
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Voltage Industrial Drives”(IEEE工业应用汇刊,IEEE服务中心,皮斯卡塔韦,新泽西，美国,第41卷,第2号,2005年3月1日,第655
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664页)描述了一个由NPC
转换器和被连接到NPC转换器的AC输出的浮动单元组成的转换器系统。NPC转换器和浮动单元的dc链路电压之间的比率是整数，在这种情况下为三，这样就产生了一个九电平变换器系统。这个变换器系统是用一个基于载波的PWM级调制的。此外，这种方法并不能保证浮动单元的基波电压分量为零，基波电压分量为零是保持平均电容器电压恒定并且避免在没有电压源供电时对单元进行不希望的电容器充电/放电所必要的。
[0008]EP 3 142 236 A1涉及具有离线计算的优化脉冲模式的转换器控制，其中优化脉冲模式被在线调节，使得转换器通量参考与转换器通量估计之间的差异最小化。
[0009]WO 2018/072 837 A1)描述了一种具有由串联转换器单元制成的星形连接分支的模块化多电平转换器。转换器通过离线计算的优化脉冲模式被控制，该脉冲模式通过模型预测控制被进一步在线优化。
技术实现思路
[0010]因此，本专利技术的一个目的是提供克服上述困难的手段。本专利技术的另一目的是提供用于以简单的计算要求不高的方式和低谐波失真来控制具有被连接到主转换器的AC输出的浮动单元的转换器的手段。
[0011]该目的通过独立权利要求的主题来实现。有利的实施例在从属权利要求、进一步描述以及附图中给出，其中所描述的实施例可以单独或以各个实施例的任何组合提供本专利技术的特征，除非明确排除。
[0012]描述了一种用于操作用于电力转换系统的转换器设备的方法，该电力电子转换器设备包括转换器电路，该转换器电路包括具有输入端子的输入侧、具有至少一个AC输出端子的输出侧(诸如三个AC输出端子)、具有半导体器件的第一转换器(其中第一转换器被连接到输入端子)、以及连接在第一转换器的AC输出与AC输出端子之间的至少一个第二转换器。第二转换器包括具有DC中间电路和半导体器件的浮动单元或多个浮动单元的串联连接，每个浮动单元具有DC中间电路和半导体器件。
[0013]电力电子转换器设备可以包括用于驱动至少一个转换器的半导体器件的控制设备，例如经由脉冲状信号。该方法可以由控制设备执行。
[0014]第一转换器和第二转换器以切换模式被切换，切换模式包括用于第一转换器的半导体器件的第一切换瞬时和用于第二转换器的半导体器件的第二切换瞬时，使得两个转换器生成具有阶跃电压变化的电压，并且电力电子转换器设备的输出电压由于两个转换器的电压的叠加而产生。
[0015]切换模式的切换瞬时被选择，使得如果第一转换器的第一切换瞬时的步长超过步长限制，则用于第二转换器的补偿切换瞬时被包括在切换模式中，补偿切换瞬时导致第二转换器的电压，与第一转换器的电压处的步长相比，电压减小了输出电压处的步长。这可以减少转换器与负载之间可能存在的无源滤波器的负载压力和损耗。
[0016]切换模式包括用于第二转换器的切换瞬时，切换瞬时与补偿切换瞬时相邻，并且切换瞬时的方向和切换时间被选择，使得第二转换器的电压保持第一转换器的电压的基波电压分量不变。第二转换器和/或浮动单元被控制，使得它们不生成输出电压的基波分量。这可以简单地控制和/或简化优化脉冲模式的优化。
[0017]第一转换器的电压提供输出电压的基波分量。根据本专利技术的若干实施例，控制设
备驱动至少一个浮动单元的半导体器件以使得第二转换器的电压具有临时电压特性，如果第一转换器的电压处的步长超过步长限制，则与第一转换器的电压处的步长相比，该临时电压特性减小输出电压处的步长。通过这种措施，可以降低电力电子转换器设备的电压阶跃的高度，以使负载端子和对应的EMC滤波器(EMC：电磁兼容性)的电阻器中的过电压最小化。第二转本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于操作用于电力转换系统的电力电子转换器设备(36)的方法，所述电力电子转换器设备(36)包括转换器电路(10)，所述转换器电路(10)包括具有输入端子(14)的输入侧(12)、具有至少一个AC输出端子(18)的输出侧(16)、被连接到输入端子(14)的具有半导体器件(26)的第一转换器(20)、以及被连接在所述第一转换器(20)的AC输出与所述AC输出端子之间的至少一个第二转换器(22)，所述第二转换器(22)包括具有DC中间电路(32)和半导体器件(30)的至少一个浮动单元(28)；其中所述第一转换器和所述第二转换器以切换模式被切换，所述切换模式包括用于所述第一转换器(20)的所述半导体器件(26)的第一切换瞬时、以及用于所述第二转换器(22)的所述半导体器件(30)的第二切换瞬时，使得所述两个转换器(20，22)生成具有阶跃电压变化的电压(42，44)，并且所述电力电子转换器设备(36)的输出电压(46)由于所述两个转换器(20，22)的所述电压(42，44)的叠加而产生；其中所述切换模式的所述第一切换瞬时被选择，使得所述第一转换器(20)的所述电压(42)提供所述输出电压(46)的基波电压分量；其中所述切换模式的所述切换瞬时被选择，使得如果所述第一转换器(20)的第一切换瞬时的步长超过步长限制，则用于所述第二转换器(22)的补偿切换瞬时被包括在所述切换模式中，所述补偿切换瞬时引起所述第二转换器(22)的电压(44)，与所述第一转换器(20)的所述电压(42)处的步长相比，所述第二转换器(22)的所述电压(44)减小了所述输出电压(46)处的步长；其中所述切换模式包括用于所述第二转换器(22)的切换瞬时，所述切换瞬时与所述补偿切换瞬时相邻，并且所述切换瞬时的方向和切换时间被选择，使得所述第二转换器(22)的所述电压(44)保持所述第一转换器(20)的所述电压(42)的所述基波电压分量不变。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述切换模式被存储在预先计算的优化脉冲模式的表中；和/或其中所述切换模式已经被离线优化，使得所述第一切换瞬时生成所述基波电压分量，并且使得所述第二切换瞬时保持所述基波电压分量不变。3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述切换模式通过将所述补偿切换瞬时和所述相邻切换瞬时包括到预先计算的优化脉冲模式中来被在线修改。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所包括的相邻切换瞬时的所述切换时间被在线优化，使得所述第二转换器(22)的所述电压(44)保持所述第一转换器(20)的所述电压(42)的所述基波电压分量不变。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述补偿切换瞬时引起浮动单元(28)的正电压与负电压之间的双阶跃电压变化；其中相邻切换瞬时引起所述正电压与...
【专利技术属性】
技术研发人员：拉尔夫，
申请(专利权)人：ABB瑞士股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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