电源转换器中的谐波干扰的减轻制造技术

本公开涉及一种双向电源转换器，该双向电源转换器包括：多个输入节点，每个输入节点均被配置为电连接至多相AC电力分配网络的一个相；以及电气网络，该电气网络被配置为将交流电(AC)转换为直流电(DC)并且将DC电流转换为AC电流，该电气网络包括多个电子开关。该双向电源转换器还包括控制系统，该控制系统被配置为：基于所测量的电量来估计该双向电源转换器中的三个中间节点处的谐波电压含量；以及控制该电子开关以补偿所估计的谐波电压含量。该电子开关以补偿所估计的谐波电压含量。该电子开关以补偿所估计的谐波电压含量。

【技术实现步骤摘要】
电源转换器中的谐波干扰的减轻


[0001]本公开涉及电源转换器(例如，双向电源转换器)中的谐波干扰的减轻、减少和/或消除。

技术介绍

[0002]电气装置，诸如可变速驱动器、可调速驱动器或不间断电源，可连接至交流电(AC)高功率配电系统，诸如电力网。电气装置驱动机器或非机器型负载，为机器或非机器型负载供电，和/或控制机器或非机器型负载。电气装置包括将AC功率转换为直流电(DC)功率的电气网络。

技术实现思路

[0003]在一个方面，一种双向电源转换器，包括：多个输入节点，每个输入节点均被配置为电连接至多相AC电力分配网络的一个相；以及电气网络，该电气网络被配置为将交流电(AC)转换为直流电(DC)并且将DC电流转换为AC电流，该电气网络包括多个电子开关。该双向电源转换器还包括控制系统，该控制系统被配置为：基于所测量的电量来估计该双向电源转换器中的三个中间节点处的谐波电压含量；以及控制该电子开关以补偿所估计的谐波电压含量。
[0004]实施方式可包括下列特征中的一个或多个特征。
[0005]双向电源转换器还可以包括在输入节点和电气网络之间的滤波器系统。中间节点可以位于滤波器系统和电气网络之间。所测量的电量可以包括对在三个中间节点中的每个中间节点中流动的AC电流的指示。滤波器系统可以包括：第一滤波器，该第一滤波器电连接至输入节点中的第一输入节点和三个中间节点中的第一中间节点，第一滤波器系统包括：第一电网侧电感器、第一转换器侧电感器以及第一电容器；第二滤波器，该第二滤波器电连接至输入节点中的第二输入节点和三个中间节点中的第二中间节点，第二滤波器系统包括：第二电网侧电感器、第二转换器侧电感器以及第二电容器；以及第三滤波器，该第三滤波器电连接至输入节点中的第三输入节点和三个中间节点中的第三中间节点，第三滤波器系统包括：第三电网侧电感器、第三转换器侧电感器以及第三电容器。
[0006]所测量的电量可以包括在每个中间节点处的所测量的AC电流。
[0007]所测量的电量可以包括对在中间节点中的至少两个中间节点中流动的AC电流的指示。
[0008]在一些实施方式中，为了补偿所估计的谐波电压含量，控制系统控制电子开关以减少多个输入节点处的谐波电流含量。
[0009]在一些实施方式中，为了补偿所估计的谐波电压含量，控制器被配置为：基于所估计的谐波电压含量生成控制信号；以及将控制信号施加到电子开关以生成补偿所估计的谐波电压含量的波形，使得多个输入节点处的谐波电流含量减少。
[0010]多相AC电力分配网络可以包括：第一相、第二相和第三相；控制系统可以包括：第
一控制块，该第一控制块包括被配置为估计第一中间节点处的谐波电压含量的第一谐波补偿器；第二控制块，该第二控制块包括被配置为估计第二中间节点处的谐波电压含量的第二谐波补偿器；以及第三控制块，该第三控制块包括被配置为估计第三中间节点处的谐波电压含量的第三谐波补偿器。
[0011]多个电子开关中的每个电子开关可以是晶体管。
[0012]电气网络可以包括整流器和反相器，并且反相器可以被配置为产生用于马达负载的AC驱动器信号。
[0013]电气网络可以是有源前端(AFE)整流器。
[0014]在另一个方面中，一种控制系统包括：电压调节块，该电压调节块被配置为基于电源转换器的DC电量来确定AC参考电流值；和电流调节块，该电流调节块被配置为接收AC参考电流值，电流调节块包括：谐波补偿块，该谐波补偿块被配置为基于电源转换器的中间节点处的AC电流来估计该中间节点处的谐波电压含量；以及控制块，该控制块被配置为基于所估计的谐波电压含量生成电压控制信号，并且向电源转换器提供电压控制信号以减少电源转换器的输入节点处的谐波电流含量。电源转换器的输入节点电连接至交流电(AC)电力网。
[0015]实施方式可包括下列特征中的一个或多个。电源转换器可以包括双向电源转换器。
[0016]在另一个方面，基于在电源转换器的至少两个中间节点处的所测量的AC电流来估计在该至少两个中间节点处的谐波电压含量；基于所估计的谐波电压含量生成用于电源转换器的电压控制信号；以及将电压控制信号提供给电源转换器，从而减少电源转换器的输入节点处的总谐波失真。每个输入节点电连接至三相交流电(AC)电力网的一个相。
[0017]实施方式可包括下列特征中的一个或多个。
[0018]可以基于在电源转换器的三个中间节点中的每个中间节点处的所测量的AC电流来估计用于三个中间节点中的每个中间节点的谐波电压含量，并且可以为电源转换器的三个相中的每个相生成电压控制信号。可以将电压控制信号提供给电源转换器的有源前端的每个相。
[0019]本文描述的任何技术的实施方式可以包括装置、设备、系统和/或方法。一个或多个实施方式的细节在附图和以下说明书中列出。根据说明书和附图以及权利要求书，其他特征将显而易见。
附图说明
[0020]图1是电力系统的示例的框图。
[0021]图2A是系统的示例的示意图。
[0022]图2B是三相AC电力分配网络的示意图。
[0023]图3是控制方案的示例的框图。
[0024]图4A是角度确定块的示例的框图。
[0025]图4B是谐波补偿块、控制块、设备块和输出块的框图。
[0026]图5A是基于模拟数据的电流振幅随时间变化的绘图，其中没有应用图3的控制方案。
[0027]图5B是针对模拟数据的电流振幅随时间变化的绘图，其中没有应用图3的控制方案。
[0028]图6A是基于模拟数据的电流振幅随时间变化的绘图，其中应用了图3的控制方案。
[0029]图6B是针对模拟数据的电流振幅随时间变化的绘图，其中应用了图3的控制方案。
具体实施方式
[0030]图1是电力系统100的示例的框图。电力系统100包括经由输入节点111电连接至公共耦接点(PCC)106的双向电源转换器110。PCC 106是客户拥有或客户供应的设备连接到交流电(AC)电力分配网络101的点。双向电源转换器110允许功率在两个方向上流动：从PCC 106到负载102a以及从负载102a到PCC 106。双向电源转换器110还被配置为将AC功率转换为DC功率以及将DC功率转换为AC功率。双向电源转换器110包括可控电子开关的电气网络112和控制可控电子开关的状态的控制系统130。控制系统130控制电气网络112以将来自PCC 106的AC功率转换为DC功率。在一些实施方式中，电气网络112还从DC功率产生用于负载102a的AC驱动器信号104。例如，在负载102a是马达型负载的实施方式中，电气网络112将来自PCC 106的AC功率转换为DC功率，并且从DC功率产生AC驱动器信号104以驱动马达型负载。
[0031]如下文更详细论述，控制系统130还实施观测器控制方案，该观测器控制方案估计中间节点114处的谐波电压含量的量并且控制电气网络112以补偿所估计的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双向电源转换器，包括：多个输入节点，每个输入节点均被配置为电连接至多相AC电力分配网络的一个相；电气网络，所述电气网络被配置为将交流电(AC)转换为直流电(DC)并且将DC电流转换为AC电流，所述电气网络包括多个电子开关；和控制系统，所述控制系统被配置为：基于所测量的电量估计所述双向电源转换器中的三个中间节点处的谐波电压含量；以及控制所述电子开关以补偿所估计的谐波电压含量。2.根据权利要求1所述的双向电源转换器，还包括：在所述输入节点和所述电气网络之间的滤波器系统；并且其中所述中间节点位于所述滤波器系统和所述电气网络之间。3.根据权利要求2所述的双向电源转换器，其中所测量的电量包括对在所述三个中间节点中的每一个中间节点中流动的AC电流的指示。4.根据权利要求2所述的双向电源转换器，其中所述滤波器系统包括：第一滤波器，所述第一滤波器电连接至所述输入节点中的第一输入节点和所述三个中间节点中的第一中间节点，第一滤波器系统包括：第一电网侧电感器、第一转换器侧电感器以及第一电容器；第二滤波器，所述第二滤波器电连接至所述输入节点中的第二输入节点和所述三个中间节点中的第二中间节点，第二滤波器系统包括：第二电网侧电感器、第二转换器侧电感器以及第二电容器；和第三滤波器，所述第三滤波器电连接至所述输入节点中的第三输入节点和所述三个中间节点中的第三中间节点，第三滤波器系统包括：第三电网侧电感器、第三转换器侧电感器以及第三电容器。5.根据权利要求1所述的双向电源转换器，其中所测量的电量包括在每个中间节点处的所测量的AC电流。6.根据权利要求1所述的双向电源转换器，其中所测量的电量包括对在所述中间节点中的至少两个中间节点中流动的AC电流的指示。7.根据权利要求1所述的双向电源转换器，其中为了补偿所估计的谐波电压含量，所述控制系统控制所述电子开关以减少所述多个输入节点处的谐波电流含量。8.根据权利要求1所述的双向电源转换器，其中为了补偿所估计的谐波电压含量，所述控制器被配置为：基于所估计的谐波电压含量生成控制信号；以及将所述控制信号施加到所述电子开关以生成补偿所估计的谐波电压含量的波形，使得所述多个输入节点处的谐波电流含量被减少。9.根据权利要求1所述的双向电源转换器，其中所述多相AC电力分配网络包括：第一相、第二相和第三相；并且其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：李华强，
申请(专利权)人：伊顿智能动力有限公司，
类型：发明
国别省市：