本发明专利技术涉及一种用于在直流电压(U)与交流电压电网(1)之间将功率转换器(7)作为逆变器运行的方法，其中，功率转换器(7)对于交流电压电网(1)的每个交流电压相具有至少一个与该交流电压相连接的半桥(B1，B2，B3)，半桥具有两个半导体开关(SP1，SP2，SP3，SN1，SN2，SN3)并且每个半导体开关(SP1，SP2，SP3，SN1，SN2，SN3)反并联连接于二极管(DP1，DP2，DP3，DN1，DN2，DN3)。在该方法中，在一个角度周期内为每个半导体开关(SP1，SP2，SP3，SN1，SN2，SN3)确定激活角度区间(A12，A13，A23，A21，A31，A32，A1，A2)，该激活角度区间的下区间边界通过从开关角度范围(W12，W13，W23，W21，W31，W32，W1，W2)的下范围边界减去预燃角度(α)形成，并且该激活角度区间的上区间边界通过从开关角度范围(W12，W13，W23，W21，W31，W32，W1，W2)的上范围边界减去预熄角度(β)形成。熄角度(β)形成。熄角度(β)形成。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】功率转换器和用于运行功率转换器的方法
[0001]本专利技术涉及一种功率转换器和一种用于将功率转换器作为具有高电势和低电势的直流电压和交流电压电网之间的逆变器运行的方法。对于交流电压电网的每个交流电压相，功率转换器具有至少一个与交流电压相连接的半桥，所述半桥具有高电势侧的半导体开关和低电势侧的半导体开关，其中，每个半导体开关反并联连接于二极管。
技术介绍
[0002]特别地，本专利技术涉及转换器的电网侧的这种功率转换器，转换器在正常运行中从交流电压电网中对电动马达供应能量。在所述运行方式中，电网侧的功率转换器作为整流器运行，整流器通过二级管对交流电压电网的交流电压进行整流，其中，半导体开关未被驱控。然后，转换器的负载侧的功率转换器为电动马达产生交流电压。
[0003]然而，这种转换器也能够以反馈运行来运行，以将由电动马达在发电机运行中产生的电能反馈到交流电压电网中。在这种运行方式中，转换器的负载侧的功率转换器作为整流器运行，以对由电动马达以发电机方式产生的交流电压进行整流，并且转换器的电网侧的功率转换器作为逆变器运行，以产生具有交流电压电网的电网频率的反馈到交流电压电网中的交流电流。在此，根据交流电压电网的交流电压相的相位来驱控电网侧的功率转换器的半导体开关。例如，在三相交流电压电网的情况下，分别在如下时间区间期间接通高电势侧的半导体开关，在该时间区间内与半导体开关连接的交流电压相具有比两个其他的交流电压相更高的电压或者位于比两个其他的交流电压相更高的电势。
[0004]然而，在电网侧的功率转换器的这种运行中，在较低的发电机负载的情况下的转换器的部分负荷运行中，在功率转换器中形成高的高无功功率。无功功率主要由于从中产生的附加的欧姆损失因而是不期望的，并且毕竟还降低转换器的部分负载效率。其原因最终是经由电网侧的功率转换器的反并联的二极管的电网电流的续流路径，经由该二极管能够形成不受阻碍的振荡。此外，由于半导体开关的硬关断，电流必须在短时间内首先换向到配属的续流二极管，并且然后换向到另一交流电压相的半导体开关上。这导致电网电流的高电流陡度，通过高电流陡度又会在交流电压电网中激发电网滤波器和共振。此外，由于此原因二极管无法设计为导通优化的电网二极管，而是必须设计为适合快速开关过程的开关二极管。与电网二极管相比，开关二极管又具有更高的传导损失和更低的浪涌电流能力的缺点。
技术实现思路
[0005]本专利技术所基于的目的是：在上述类型的功率转换器作为逆变器运行时，降低在功率转换器中产生的无功功率和电流陡度。
[0006]根据本专利技术，该目的通过具有权利要求1的特征的方法、具有权利要求12的特征的功率转换器、具有权利要求13的特征的计算机程序以及具有权利要求14的特征的功率转换器应用来实现。
[0007]本专利技术的有利的设计方案是从属权利要求的主题。
[0008]借助根据本专利技术的方法，功率转换器作为具有高电势和低电势的直流电压与交流电压电网之间的逆变器运行，其中，功率转换器对于交流电压电网的每个交流电压相具有至少一个与交流电压相连接的半桥，半桥具有高电势侧的半导体开关和低电势侧的半导体开关，并且每个半导体开关反并联连接于二极管。
[0009]在该方法中
[0010]‑
在交流电压的相位角的一个角度周期内为每个半导体开关通过下范围边界和上范围边界预设至少一个开关角度范围，
[0011]‑
对于每个开关角度范围确定预燃角度和预熄角度，
[0012]‑
对于每个开关角度范围确定激活角度区间，该激活角度区间的下区间边界通过从开关角度范围的下范围边界减去预燃角度来形成，并且激活角度区间的上区间边界通过从开关角度范围的上范围边界减去预熄角度来形成，并且
[0013]‑
每个半导体开关在每个针对其所确定的激活角度区间期间接通。
[0014]因此，根据本专利技术，在功率转换器作为逆变器运行时，功率转换器的各个半导体开关接通的激活角度区间不固定地预设，而是为每个激活角度区间都预设开关角度范围，该开关角度范围粗略地确定激活角度区间的位置，然而其中，激活角度区间的区间界限通过预燃角度和预熄角度相对于开关角度范围的范围界限移动。由此，能够有利地确定激活角度区间的区间界限，使得在功率转换器作为逆变器运行时能够减小无功功率和电流上升率。此外，从功率转换器待传输到交流电压电网中的功率的激活角度区间的区间界限能够进行调整。例如，激活角度区间能够随待传输的功率增加而增加。
[0015]在本专利技术的一个设计方案中，半导体开关的开关角度范围的预燃角度和预熄角度分别作为预控制值和校正值之和来确定。根据能够从功率转换器传递到交流电压电网中的电功率确定预控制值，并且通过校正值对在其中布置有半导体开关的半桥的桥臂中流动的电流进行再调节。
[0016]本专利技术的前述设计方案一方面能够实现：通过预燃角度和预熄角度的预控制值来将半导体开关的激活角度区间的区间界限匹配于待从功率转换器传输到交流电压电网中的电功率。另一方面，本专利技术的设计方案能够实现：还动态地根据半桥的桥臂中相应流动的电流来调节区间界限，以便在功率转换器作为逆变器运行时最小化电流的电流上升率和无功功率。
[0017]在本专利技术的另一设计方案中，确定半导体开关的开关角度范围的预燃角度和预熄角度，使得激活角度区间对应于二极管导通角度区间，在该二极管导通角度区间中，反并联连接到半导体开关的二极管在功率转换器作为具有与功率转换器作为与逆变器的运行能参比的负载条件的整流器的运行中来电流通流。在此，激活角度区间的区间界限优选基本上通过对应的二极管导通角度区间的区间界限在开关角度范围的中点处的镜像来得出。
[0018]因此，本专利技术的上述设计方案将半导体开关的激活角度区间匹配于二极管导通角度区间，在该二极管导通角度区域中，在能参比的负载条件下在功率转换器作为整流器运行中，将反并联连接于半导体开关的二管电流通流。由此，有利地实现经过半导体开关的电流的电流曲线，该电流曲线对应于在功率转换器的整流器运行中经过二极管的电流的自然电流曲线。由此，在功率转换器的逆变器运行中，电流上升率能够匹配于整流器运行中的电
流上升率并且基本上减小到该电流上升率。
[0019]在本专利技术的另一设计方案中，激活角度区间的中点相对于配属的开关角度范围的中点朝向开关角度范围的下范围边界移动。
[0020]本专利技术前述设计方案还将功率转换器的逆变器运行匹配于整流器运行，以降低逆变器运行中的电流上升率。在此，激活角度区间的中点相对于配属的开关角度范围的中点朝向开关角度范围的下范围边界的移动对应于二极管导通角度区间的中点的相反移动，在该二极管导通角度区间中，反并联连接于半导体开关的二极管在功率转换器的整流器运行中被电流通流。
[0021]在交流电压电网是多相的情况下，本专利技术的另一设计方案提出：在交流电压的相位角的一个角度周期内对于每个半导体开关分别通过下范围边界和上范围边界预设至少两个开关角度范围。由此，尤其能够在交流电压的周期期间减少本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于在具有高电势和低电势的直流电压(U)与交流电压电网(1)之间将功率转换器(7)作为逆变器运行的方法，其中，所述功率转换器(7)对于所述交流电压电网(1)的每个交流电压相具有至少一个与该交流电压相连接的半桥(B1，B2，B3)，所述半桥具有高电势侧的半导体开关(SP1，SP2，SP3)和低电势侧的半导体开关(SN1，SN2，SN3)，并且每个半导体开关(SP1，SP2，SP3，SN1，SN2，SN3)反并联连接于二极管(DP1，DP2，DP3，DN1，DN2，DN3)，其中
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在交流电压的相位角的一个角度周期内为每个半导体开关(SP1，SP2，SP3，SN1，SN2，SN3)通过下范围边界和上范围边界预设至少一个开关角度范围(W12，W13，W23，W21，W31，W32，W1，W2)，
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对于每个开关角度范围(W12，W13，W23，W21，W31，W32，W1，W2)确定预燃角度(α)和预熄角度(β)，
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对于每个开关角度范围(W12，W13，W23，W21，W31，W32，W1，W2)确定激活角度区间(A12，A13，A23，A21，A31，A32，A1，A2)，所述激活角度区间的下区间边界通过从所述开关角度范围(W12，W13，W23，W21，W31，W32，W1，W2)的所述下范围边界减去所述预燃角度(α)形成，并且所述激活角度区间的所述上区间边界通过从所述开关角度范围(W12，W13，W23，W21，W31，W32，W1，W2)的上范围边界减去所述预熄角度(β)形成，并且
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每个半导体开关(SP1，SP2，SP3，SN1，SN2，SN3)在每个针对每个半导体开关所确定的激活角度区间(A12，A13，A23，A21，A31，A32，A1，A2)期间被接通。2.根据权利要求1所述的方法，其中，半导体开关(SP1，SP2，SP3，SN1，SN2，SN3)的开关角度范围(W12，W13，W23，W21，W31，W32，W1，W2)的所述预燃角度(α)和所述预熄角度(β)分别作为预控制值和校正值之和来确定，其中，根据待从所述功率转换器(7)传递到所述交流电压电网(1)中的电功率确定所述预控制值，并且通过所述校正值对在半桥中布置有所述半导体开关(SP1，SP2，SP3，SN1，SN2，SN3)的半桥(Bl，B2，B3)的桥臂中流动的电流进行再调节。3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，确定半导体开关(SP1，SP2，SP3，SN1，SN2，SN3)的开关角度范围(W12，W13，W23，W21，W31，W32，W1，W2)的所述预燃角度(α)和所述预熄角度(β)，使得所述激活角度区间(A12，A13，A23，A21，A31，A32，A1，A2)对应于二极管导通角度区间(D12，D13)，在所述二极管导通角度区间中，反并联于所述半导体开关(SP1，SP2，SP3，SN1，SN2，SN3)连接的所述二极管(DPI，DP2，DP3，DN1，DN2，DN3)在所述功率转换器(7)作为具有与所述功率转换器(7)作为逆变器运行能参比的负载条件的整流器的运行中来电流通流。4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述激活角度区间(A12，A13，A23，A21，A31，A32，A1，A2)的区间边界基本上通过对应的所述二极管导通角度区间(D12，D13)的区间界限在所述开关角度范围(W12，W13，W23，W21，W31，W32，W1，W2)的中点处的镜像来得出。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，激活角度区间(A12，A13，A23，A21，A31，A32，A1，A2)的中点相对于配属的所述开关角度范围(W12，W13，W23，W21，W31，W32，W1，W2)的中点朝向该开关角度范围(W12，W13，W23，W21，W31，W32，W1，W2)的下范围边界移动。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述交流电压电网(1)是多相的，并
且在交流电压的相位角的一个角度周期内对于每个半导体开关(SP1，S...
【专利技术属性】
技术研发人员：勒内，
申请(专利权)人：西门子股份公司，
类型：发明
国别省市：
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