在基频调制中具有重叠角的再生式多单元驱动系统技术方案

一种再生式驱动系统，其包括：多个功率单元，其从电源接收功率并且向一个或多个输出相供应功率，其中，每个功率单元能够在多种运行模式下运行，每个功率单元包括多个开关器件，所述多个开关器件包括有源前端开关器件；以及中央控制系统，其控制所述多个功率单元的运行，其中，所述中央控制系统被配置为用于，在所述多种运行模式下以可变导通角控制每个功率单元的有源前端开关器件

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】在基频调制中具有重叠角的再生式多单元驱动系统


[0001]本公开的各方面一般地涉及一种驱动系统，具体地涉及一种再生式驱动系统和一种用于控制再生式驱动系统的方法
。
这样的驱动系统例如可以是中压变频驱动器
。
在整个说明书中，术语“驱动器”、“驱动系统”、“多电平功率转换器”、“转换器”、“电源”和“变频驱动器
(variable frequency drive
，
VFD)”可以互换使用
。

技术介绍

[0002]中压
(medium voltage
，
MV)
变频驱动器，例如多电平功率转换器，被用于中压交流
(alternating current
，
AC)
驱动器
、
柔性
AC
传输系统
(flexible AC transmission systems
，
FACTS)
和高压
DC(High Voltage DC
，
HVDC)
传输系统的应用中，因为单个功率半导体器件不能应对高压
。
多电平功率转换器通常包括多个功率单元用于每一相，每个功率单元包括具有半导体开关的逆变器电路，该半导体开关可以改变各个单元的电压输出
。
多电平功率转换器的一个示例是具有多个
H
桥单元的级联
H
桥转换器系统，例如如在授予
Hammond
的美国专利第
5,625,545
号中所述，其全部内容通过引用包含于此
。
[0003]功率转换器从交流电源接收三相功率，并将输出功率输送到负载
、
例如三相交流电机
。
这种运行模式称为电动模式
(motoring mode)。
然而，存在需要降低负载
、
例如三相交流电机的速度的应用或场景，因此需要由驱动系统
、
具体地由逆变器电路吸收来自电机的功率
。
这种运行模式称为再生模式
。
本公开的目的是，提供一种再生式驱动系统和一种用于控制再生式驱动系统的方法，其满足例如由
IEEE
‑
519
指南设置的再生模式期间的特定输入电流谐波限制
。

技术实现思路

[0004]简单来说，本公开的各方面一般地涉及一种驱动系统，具体地涉及一种再生式驱动系统和一种用于控制再生式驱动系统的方法
。
[0005]本公开的第一方面提供一种再生式驱动系统，其包括：多个功率单元，其从电源接收功率并且向一个或多个输出相供应功率，其中，每个功率单元能够在多种运行模式下运行，每个功率单元包括多个开关器件，所述多个开关器件包括有源前端开关器件；以及中央控制系统，其控制多个功率单元的运行，其中，中央控制系统被配置为用于，在多种运行模式下以可变导通角控制每个功率单元的有源前端开关器件
。
[0006]本公开的第二方面提供一种用于控制再生式驱动系统的方法，其包括：针对多种运行模式确定驱动系统的多个功率单元的有源前端开关器件的导通角；以及在多种运行模式期间，以导通角控制多个功率单元的有源前端开关器件，其中，导通角根据运行模式而变化
。
[0007]本公开的第三方面提供一种非暂时性计算机可读介质，其编码有处理器可执行指令，该处理器可执行指令在由至少一个处理器执行时，使得该至少一个处理器执行这里描述的用于确定再生功率单元的有源前端开关器件的导通角的方法
。
附图说明
[0008]图1示出了根据这里公开的示例性实施例的级联
H
桥转换器系统的已知基本配置的示意图
。
[0009]图2示出了根据本公开的一个方面的具有再生能力的已知功率单元的示意图
。
[0010]图3示出了根据本公开的示例性实施例的具有再生能力的多个功率单元的布置的示意图
。
[0011]图4示出了根据本公开的示例性实施例的没有角度控制的驱动系统的产生的初级电流的仿真的图形表示，并且图5示出了图4所示的初级电流的
THD。
[0012]图6示出了根据本公开的示例性实施例的再生期间的单独的
RC
的输入电流波形以及有源前端开关器件的控制信号的仿真的图形表示
。
[0013]图7和图8示出了再生期间的单独的
RC
的输入电流的仿真的图形表示，其中，图7示出了没有角度超前的输入电流，并且图8示出了根据本公开的示例性实施例的具有角度超前的输入电流
。
[0014]图9示出了根据本公开的示例性实施例的再生期间的单独的
RC
的输入电流
、
包括直流链路
(DC link)
电流的仿真的图形表示
。
[0015]图
10
示出了根据本公开的示例性实施例的因数
k
的图形表示
。
[0016]图
11
示出了根据本公开的示例性实施例的再生期间的单独的
RC
的输入电流
、
包括超前角和直流链路电流的仿真的图形表示
。
[0017]图
12
示出了根据本公开的示例性实施例的六步整流器的等效电路的图，并且图
13
示出了六步整流器的仅交流等效电路的图
。
[0018]图
14
示出了根据本公开的示例性实施例的再生期间的并且具有超前角的多个
RC
的初级输入电流的仿真的图形表示，其中，
RC
被建模为电流源
。
[0019]图
15
示出了根据本公开的示例性实施例的图
14
所示的初级输入电流的
THD。
[0020]图
16
示出了根据本公开的示例性实施例的驱动系统中的运行期间的
RC
的输入电流和电压的图形表示，并且图
17
示出了驱动系统的输出电流和电压
。
[0021]图
18
示出了根据本公开的示例性实施例的在如图
16
所示的再生模式下满负载时的输入电流的
THD。
具体实施方式
[0022]为了便于理解本公开的实施例
、
原理和特征，下面将参考说明性实施例中的实现来解释它们
。
特别是，在作为驱动系统
、
特别是包括多单元电源的中压
(MV)
变频驱动器
、
例如模块化多电平转换器系统和级联
H
桥转换器系统的上下文中描述它们
。
然而，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.
一种再生式驱动系统，所述再生式驱动系统包括：多个功率单元，所述多个功率单元从电源接收功率并且向一个或多个输出相供应功率，其中，每个功率单元能够在多种运行模式下运行，每个功率单元包括多个开关器件，所述多个开关器件包括有源前端开关器件，以及中央控制系统，所述中央控制系统控制所述多个功率单元的运行，其中，所述中央控制系统被配置为用于，在所述多种运行模式下以可变导通角控制每个功率单元的有源前端开关器件
。2.
根据权利要求1所述的再生式驱动系统，其中，可变导通角包括标称导通角和除了所述标称导通角之外的角度超前
。3.
根据权利要求2所述的再生式驱动系统，其中，所述多种运行模式包括再生模式，其中，在所述再生模式下，除了所述标称导通角之外，还以大于
0(
零
)
度的角度超前来控制有源前端开关器件
。4.
根据权利要求
1、2
或3所述的再生式驱动系统，其中，所述控制系统被配置为以可变导通角来运行有源前端开关器件，使得总谐波畸变
(THD)
减小，并且所述驱动系统在所述多种运行模式下在输入电流畸变方面按照
IEEE
‑
519
标准运行
。5.
根据权利要求1至4中任一项所述的再生式驱动系统，其中，所述控制系统被配置为，在所述多种运行模式下，基于每个功率单元的输出电流和阻抗，来改变有源前端开关器件的导通角
。6.
根据权利要求5所述的再生式驱动系统，所述再生式驱动系统还包括用于所述多个功率单元的输入电流传感器，并且其中，所述中央控制系统被配置为，在所述多种运行模式下，基于在所述驱动系统运行期间由所述输入电流传感器提供的每个功率单元的输入电流的测量值，来确定每个功率单元的阻抗
。7.
根据权利要求5所述的再生式驱动系统，其中，每个功率单元的阻抗在所述驱动系统运行之前被确定，并且作为所述中央控制系统的参数被输入
。8.
根据权利要求1至7中任一项所述的再生式驱动系统，其中，有源前端开关器件包括绝缘栅双极晶体管
(IGBT)(312
‑
317)。9.
...

【专利技术属性】
技术研发人员：L，
申请(专利权)人：茵梦达有限责任公司，
类型：发明
国别省市：