【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电压源变流器，包括：·至少两个半桥，各个半桥具有两个电流阀，所述两个电流阀串联连接并且被配置成连接到所述变流器的第一侧的dc源/负载的相反极，各个所述电流阀包括关断型半导体器件和与所述关断型半导体器件反并联连接的整流二极管，所述半桥的在所述两个电流阀之间的中点被配置成连接到a)ac负载/源以及b)所述变流器的第二侧的dc负载/源其中之一；·用于各个半桥的栅极驱动单元，所述栅极驱动单元具有两个栅极驱动构件，各个栅极驱动构件包括逻辑装置和栅极驱动级，该逻辑装置和栅极驱动级被配置成根据来自变流器控制装置的控制信号来控制电流阀的半导体器件各自的导通和关断；以及·所述变流器控制装置，其被配置成向所述栅极驱动构件发送控制信号以根据脉宽调制模式来控制所述变流器的操作，从而a)在所述第二侧产生ac基波电压和电流并且b)在所述第二侧产生dc电压和电流，各个栅极驱动单元包括被配置成执行电压测量以提供所述相反极之间的dc电压的值的布置，所述dc电压的值要被所述变流器控制装置用于计算要发送到所述栅极驱动单元的控制信号，各个所述布置包括跨相应半桥的所述两个电流阀而连接的分压器以测量所述相反极之间的整体dc电压，各个分压器具有连接到处理部的输出，所述处理部传递用于表示所述相反极之间的dc电压的值的数字信号。本专利技术不限于这样的变流器的任意特定用途，但是在本公开的一些部分中，将解释变流器在诸如铁路运载工具等的有轨运载工具中的使用以说明本专利技术，但是因此不将本专利技术限制于该应用。这样的变流器用于将所述第一侧的直流电压转换成交流电压或者反之以用于不同的目的，或者
技术介绍
1、已知具有连接到所述两个极的两个物理dc电压传感器以获得所测量的dc电压值的期望冗余和可靠性。然而，各个这样的传感器的成本、空间需求和重量是期望尽可能避免的相当大的因素。
2、此外，wo 2020/104204 a1(根据引言)公开了电压源变流器，在该电压源变流器中，各个栅极驱动单元包括被配置成执行电压测量以提供dc源/负载的相反极之间的dc电压的值的布置。在这样的电压源变流器中，可以通过这样的布置来传递dc电压值，因此无需使用物理电压传感器。然而，在该已知的电压源变流器中通过这样的布置所提供的dc电压值的准确性并不总是与恰当运行的所述物理电压传感器的dc电压值一样高。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供在引言中所定义的类型的电压源变流器，该电压源变流器针对已知的这样的变流器以及用于操作这样的电压源变流器的方法至少在一些方面有所改进。
2、该目的是针对通过提供具有所附权利要求1的特征部分中所列出的特征的这样的变流器而获得的电压源变流器。
3、因而，通过提供具有计算单元的电压源变流器(该计算单元从变流器的至少两个栅极驱动单元接收用于表示所述相反极之间的dc电压的值的数字信号)、以及如下的事实(即，计算单元被配置成执行从这些至少两个栅极驱动单元接收的数字信号的质量估计以向其赋予个体质量值，并且在向各个信号赋予与其所附的质量值相对应的权重并且然后形成加权平均值的情况下，根据这些信号来计算变流器控制装置所要使用的所述dc电压值)，可以通过电压源变流器获得可靠的dc电压值，而无需任意物理电压传感器。这意味着可以通过将物理电压传感器与所公开的电压测量相结合来获得冗余。这意味着可以监测物理电压传感器，并且可以进行保护的动作，以在系统中不具有更多组件的情况下避免诸如电容器爆炸等的故障。因此，购买、安装和维护组件的成本可以保持较低。此外，可以降低系统的故障率、重量和空间包络。省略物理电压传感器并且仅使用利用来自栅极驱动单元的所述数字信号的dc电压测量也在本专利技术内，尽管所述冗余将通常是关键的。
4、通过使用来自至少两个栅极驱动单元的数字信号并向其赋予个体质量值，可以获得所传递的dc电压值的可接受的可靠性。电压源变流器中的寄生电感的存在可能是不可避免的，并且由于当半导体器件导通和关断时电流的快速变化，在所述布置所测量的电压中将出现不需要的“凸起(bump)”。在根据本专利技术的电压源变流器中，可以使“凸起”对所传递的dc电压值的影响最小化。通过质量估计来估计数字信号表示真实电压值的准确性，并且假设质量值越高，估计的这样的准确性越高。当计算电压值时，这样的质量值越高，质量值对结果的影响将越大。在信号的质量值高并且当确定电压值时给予充分考虑的情况下，可以向信号赋予权重1，以及在信号的质量值低而根本不需要考虑的情况下，可以向信号赋予权重0赋。
5、根据本专利技术的实施例，计算单元被配置成通过形成各个个体的所述数字信号的时间微分变量并向该数字信号赋予质量值来执行所述质量估计，其中，该微分变量的绝对值越高，该质量值越低。这可以是去除所述凸块的高效方式，其中凸块的存在将导致所述微分变量的绝对值增加，这是因为这样的凸块将增加在半导体器件导通时所测量的电压值并且降低在半导体器件关断时的该值。然而，如果测量发生在凸起的顶部或底部处，则微分变量将为零并且本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种电压源变流器，包括：
2.根据权利要求1所述的电压源变流器，其特征在于，所述计算单元(54)被配置成通过形成各个个体的所述数字信号的时间微分变量并向该数字信号赋予质量值来执行所述质量估计，其中，该微分变量的绝对值越高，该质量值越低。
3.根据权利要求2所述的电压源变流器，其特征在于，所述计算单元(54)被配置成将各个所述绝对值与预定值进行比较，并且当所述绝对值超过所述预定值时，向与该绝对值相关联的数字信号赋予零权重，然后在计算所述DC电压值时不考虑该数字信号。
4.根据前述权利要求中任一项所述的电压源变流器，其特征在于，所述电压源变流器包括至少三个所述半桥(13-16)，该半桥具有栅极驱动单元(32)，所述栅极驱动单元(32)被配置成将用于表示所述相反极(6、7)之间的DC电压的值的所述数字信号发送到所述计算单元(54)，并且所述计算单元被配置成通过首先形成来自这些至少三个栅极驱动单元(32)的所述数字信号的均值来执行所述质量估计，然后将各个信号的值与所述均值进行比较，并且最后向各个信号赋予质量值并由此在根据该信号的值和所述均值的差的幅
5.根据前述权利要求中任一项所述的电压源变流器，其特征在于，所述第二侧是AC侧，并且所述变流器包括三个所述半桥(13-15)，各个所述半桥具有被配置成在所述AC侧产生三相AC基波电压和电流的所述栅极驱动单元(32)。
6.根据权利要求1或5所述的电压源变流器，其特征在于，所述计算单元(54’)包括神经网络，其中，在所述变流器的操作之前的所述变流器的训练阶段期间，在将来自所述栅极驱动单元(32)的所述数字信号与在所述相反极之间测量的真实DC电压进行比较的情况下利用所述数字信号训练所述神经网络，并且所述计算单元(54’)被配置成使用经训练网络的算法来确定各个所述数字信号的所述个体质量值，以通过组合所述数字信号来计算所述DC电压值。
7.根据前述权利要求中任一项所述的电压源变流器，其特征在于，所述电压源变流器包括所述半桥(16)，该半桥具有与其中一个阀(24)并联连接以充当制动斩波器的电阻器(39)，并且所述计算单元(54)被配置成在计算所述DC电压值时需要该半桥(16)的所述栅极驱动单元(32)所传递的数字信号。
8.根据前述权利要求中任一项所述的电压源变流器，其特征在于，所述电压源变流器包括DC电压传感器(40)，该DC电压传感器连接到所述DC源/负载的两个极(6、7)以测量这些极之间的DC电压，并且所述变流器包括构件(55)，该构件被配置成将所述计算单元(54)所计算出的DC电压值与所述DC电压传感器的数据进行比较以检测所述传感器的故障。
9.根据前述权利要求中任一项所述的电压源变流器，其特征在于，所述计算单元(54)被包括在所述变流器控制装置(35)中。
10.根据前述权利要求中任一项所述的电压源变流器，其特征在于，所述电流阀(17-24)的半导体器件(25、26)是IGBT即绝缘栅双极晶体管或MOSFET即金属氧化物半导体场效应晶体管。
11.一种操作电压源变流器(12)的方法，所述电压源变流器包括：
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述方法是对包括DC电压传感器(40)的电压源变流器(12)来执行的，所述DC电压传感器被配置成连接到所述DC源/负载的两个极以测量这些极之间的DC电压，并且所述方法还包括步骤e)，该步骤e)用于将步骤d)中计算出的DC电压值与所述DC电压传感器(40)的数据进行比较，并且由此确定所述传感器的功能性以检测所述传感器的故障。
13.一种固件产品或计算机程序产品，所述固件产品适于存储在非暂态数据存储介质中，其中，所述非暂态数据存储介质能够被现场可编程门阵列即FPGA读取并且使得所述FPGA实现根据权利要求11和12中任一项所述的方法，所述计算机程序产品包括非暂态数据存储介质，所述非暂态数据存储介质能够被计算机读取并且存储有计算机程序，所述计算机程序包括计算机程序代码，当所述计算机程序被计算机执行时，所述计算机程序代码用于使得计算机实现根据权利要求11和12中任一项所述的方法。
14.一种电子变流器控制单元，包括执行部件(61)、存储器(62)和非暂态数据存储介质(64)，所述存储器连接到所述执行部件，所述非暂态数据存储介质连接到所述执行部件(61)并且存储有根据权利要求13所述的计算机程序的计算机程序代码。
15.一种有轨运载工具(1)，具有至少一个根据权利要求1至10中任一项所述的变流器。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种电压源变流器，包括：
2.根据权利要求1所述的电压源变流器，其特征在于，所述计算单元(54)被配置成通过形成各个个体的所述数字信号的时间微分变量并向该数字信号赋予质量值来执行所述质量估计，其中，该微分变量的绝对值越高，该质量值越低。
3.根据权利要求2所述的电压源变流器，其特征在于，所述计算单元(54)被配置成将各个所述绝对值与预定值进行比较，并且当所述绝对值超过所述预定值时，向与该绝对值相关联的数字信号赋予零权重，然后在计算所述dc电压值时不考虑该数字信号。
4.根据前述权利要求中任一项所述的电压源变流器，其特征在于，所述电压源变流器包括至少三个所述半桥(13-16)，该半桥具有栅极驱动单元(32)，所述栅极驱动单元(32)被配置成将用于表示所述相反极(6、7)之间的dc电压的值的所述数字信号发送到所述计算单元(54)，并且所述计算单元被配置成通过首先形成来自这些至少三个栅极驱动单元(32)的所述数字信号的均值来执行所述质量估计，然后将各个信号的值与所述均值进行比较，并且最后向各个信号赋予质量值并由此在根据该信号的值和所述均值的差的幅度来组合信号时赋予权重。
5.根据前述权利要求中任一项所述的电压源变流器，其特征在于，所述第二侧是ac侧，并且所述变流器包括三个所述半桥(13-15)，各个所述半桥具有被配置成在所述ac侧产生三相ac基波电压和电流的所述栅极驱动单元(32)。
6.根据权利要求1或5所述的电压源变流器，其特征在于，所述计算单元(54’)包括神经网络，其中，在所述变流器的操作之前的所述变流器的训练阶段期间，在将来自所述栅极驱动单元(32)的所述数字信号与在所述相反极之间测量的真实dc电压进行比较的情况下利用所述数字信号训练所述神经网络，并且所述计算单元(54’)被配置成使用经训练网络的算法来确定各个所述数字信号的所述个体质量值，以通过组合所述数字信号来计算所述dc电压值。
7.根据前述权利要求中任一项所述的电压源变流器，其特征在于，所述电压源变流器包括所述半桥(16)，该半桥具有与其中一个阀(24)并联连接以充当制动斩波器的电阻器(39)，并且所述计算单元(54)被配置成在计算所述dc电压值时需要该半桥(16)的所述栅极驱动单元(32)所传递的...
【专利技术属性】
技术研发人员：E·维兰德，M·扬松，J·霍姆伯格，
申请(专利权)人：阿尔斯通控股公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。