【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及电流测量装置，其被配置成测量电力转换器中的电流，该转换器包括：·半桥，其具有串联连接的两个电流阀，各个电流阀包括整流二极管，并且阀中的至少第一阀具有与其反并联连接的关断型半导体器件，该半桥的两个电流阀之间的中点连接到该半桥的相对侧中的第一侧，并且串联连接的阀的相对端连接到该半桥的相对侧中的第二侧，以及·栅极驱动单元，其具有栅极驱动部，该栅极驱动部被配置成控制电流阀中的至少第一电流阀的半导体器件接通和断开，以在该半桥的第一侧和第二侧之间传送电力。本专利技术不限于进行利用这种装置的电流测量的电力转换器的任何特定位置，但是在本公开的一些部分中，将解释其在有轨运载工具(诸如铁路运载工具)中的使用，以阐明本专利技术，但因此不将本专利技术限制于该应用。在该特定应用中，所述测量装置中的半桥可以存在于包括在图1所示的有轨运载工具1中的任何电压源转换器中，其中示意性地示出了电力如何从ac供电线路2馈送到运载工具1并在运载工具中使用。运载工具被配置成沿着ac供电线路2移动，ac供电线路2在向运载工具传送电力时充当ac源，并且在运载工具制动时从运载工具接收电力时充当ac负载。ac供电线路2可以例如承载15kv和16 2/3hz(瑞典、德国等)或25kv和50hz(丹麦、中国、印度等)的单相交变电压。运载工具具有用于将来自供电线路2的电压转换到合适电平的变压器3。变压器的次级绕组4连接到线路转换器模块5，以供在其输出端传递例如0.8-3kv的直流电压。该直流电压链路的两个极6、7连接到机器转换器模块8，该模块包括电压源转换器，该电压源转换器被控制以在其输出上将三
技术介绍
1、对于如图1中示意性示出的电力转换器的控制，知道与电力转换器中包括的和上面提到的各种半桥相关地流动的电流的值是至关重要的。为此，已知在要测量这些电流的地方布置有昂贵且笨重的电流传感器。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供上述定义的类型的、能够在不使用昂贵且笨重的电流传感器的情况下传递可靠的电流测量值的电流测量装置，与该装置一起提供了涉及该装置的根据所附独立权利要求的前序部分的电压源转换器，以及用于操作这种电压源转换器的方法。
2、该目的涉及通过提供具有所附专利权利要求1的特征部分中所列的特征的电流测量装置而获得的这种装置。
3、因此，通过在半桥的电流阀之一的整流二极管正导通时并且栅极驱动部正控制另一电流阀的半导体器件关断时测量该整流二极管两端的压降，和/或通过测量由栅极驱动部控制为接通而正导通的半导体器件两端的压降，可以利用的是，这样的压降值取决于流过电流阀的电流的值，并且通过知道所关注的整流二极管或半导体器件的温度，可以计算所述电流的可靠值。压降测量可以例如ep 3 236 567 a1或wo 2020/104204 a1中所公开的那样进行。温度测量可以例如通过布置在安装有电流阀的面板或板上的温度传感器来执行，或者甚至更好地通过结合在半导体器件和二极管模块中的温度传感器来执行。本公开中使用的表述“测量电流阀附近的温度”包括测量电流阀外部且靠近电流阀的温度以及电流阀内部的温度。
4、根据本专利技术的实施例，该装置被配置成测量电力转换器中的电流，该电力转换器还包括电池充电器，该电池充电器具有作为升压电池斩波器工作的所述半桥以及连接到半桥的所述第二侧的要充电的电池，其中dc源连接到半桥的所述中点，dc源的dc电压施加在所述第一电流阀两端，并且所述计算单元被配置成计算并传递流过被执行压降测量的电流阀的电流的值，并且由此传递从所述dc源流入电池充电器的电池斩波器输入电流的值。由这种装置实现的电池斩波器输入电流测量用于保护电池充电器免受高电流的影响，并且还用于估计连接到电池充电器的输入的变压器的温度，以保护器免于过热。可以在不需要任何昂贵且笨重的电池斩波器输入电流传感器的情况下实现这一点。
5、在根据本专利技术的电压源转换器中，可以具有根据本专利技术的电流测量装置，以省略昂贵且笨重的电流传感器，但是也可以使用该装置来检查在这种电压源转换器中使用的电流传感器的功能。
6、根据本专利技术的实施例，电压源转换器包括：电流传感器，其被配置成测量半桥的所述中点和所述ac负载/源之间的电流；以及构件，其被配置成将由所述计算单元传递的电流值和由电流传感器测量的电流值进行比较，并且利用该比较的结果传递对所述传感器的状态的判断。用于相电流测量的传统的这种电流传感器可能出现故障，使得它们仅能够在一个方向上测量电流，并且可以在根据本专利技术的该实施例的电压源转换器中检测到这种故障。
7、根据本专利技术的另一实施例，电压源转换器包括三个所述半桥，各个半桥具有所述栅极驱动单元，所述栅极驱动单元具有所述第一栅极驱动部和第二栅极驱动部，以在所述ac侧产生三相ac基波电压和电流，然后可以在所述三个半桥中的至少两个中具有单独的电流传感器，以测量半桥的所述中点和所述ac负载/源之间的电流。
8、根据本专利技术的另一实施例，所述三个半桥包括：所述压降测量构件；以及比较构件，其被配置成将由所述计算单元针对半桥传递的电流值和由相应电流传感器测量的电流值进行比较，并且利用该比较的结果传递传感器的状态的判断。由此可以检查至少两个相的至少两个电流传感器的状态。
9、根据本专利技术的另一实施例，电压源转换器包括另一半桥，该另一半桥具有：串联连接的两个电流阀，并且这两个电流阀被配置成连接到dc源/负载的所述相对极，所述电流阀中的第一电流阀包括关断型半导体器件和与关断型半导体器件反并联连接的整流二极管，而另一电流阀包括至少一个整流二极管，在所述串联连接的方向看去该至少一个整流二极管具有与第一电流阀中的整流二极管相同的导电方向，并且该另一半桥还具有与所述另一电流阀并联连接的电阻器，所述转换器包括栅极驱动单元，该栅极驱动单元具有栅极驱动部，该栅极驱动部被配置成控制所述第一阀的半导体器件接通和关断，使得该半桥本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种电流测量装置，其被配置成测量电力转换器中的电流，所述转换器包括：
2.根据权利要求1所述的电流测量装置，其特征在于，其被配置成测量还包括电池充电器的电力转换器中的电流，所述电池充电器具有：作为升压电池斩波器工作的所述半桥(50)，其中DC源(54)连接到所述半桥的所述中点(55)，所述DC源的DC电压施加在所述第一电流阀(58)两端；以及要充电的电池(51)，其连接到所述半桥的所述第二侧，以及所述计算单元被配置成计算并传递流过被执行压降测量的电流阀的电流的值，并且由此传递从所述DC源(54)流入所述电池充电器中的电池斩波器输入电流的值。
3.一种电压源转换器，包括：
4.根据权利要求3所述的电压源转换器，其特征在于，所述电压源转换器包括：电流传感器(39-41)和构件(45)，所述电流传感器被配置成测量所述半桥的所述中点和所述AC负载/源(9)之间的电流，并且所述构件被配置成将由所述计算单元(43)传递的电流值和由所述电流传感器测量的电流值进行比较，并利用该比较的结果来传递对所述传感器(39-41)的状态的判断。
5.根据权
6.根据权利要求5所述的电压源转换器，其特征在于，所述三个半桥(31-33)中的至少两个半桥具有电流传感器(39-41)，所述电流传感器被配置成测量所述半桥的所述中点和所述AC负载/源(9)之间的电流。
7.根据权利要求6所述的电压源转换器，其特征在于，所述三个半桥(31-33)包括所述压降测量构件(22、23)和构件(38)，所述构件(38)被配置成将由所述计算单元(43)针对所述半桥传递的电流值和由相应的电流传感器(39-41)测量的电流值进行比较，并且利用该比较的结果来传递对该传感器的状态的判断。
8.根据权利要求6或7所述的电压源转换器，其特征在于，所述电压源转换器包括另一半桥(34)，该另一半桥具有串联连接并且被配置成连接到DC源/负载的所述相对极(6、7)的两个电流阀(35、36)，所述电流阀中的第一电流阀(35)包括关断型半导体器件和与所述半导体器件反并联连接的整流二极管，并且另一电流阀(36)包括至少一个整流二极管，其中在所述串联连接的方向上看该至少一个整流二极管具有与所述第一电流阀中的整流二极管相同的导通方向，并且该另一半桥具有与另一电流阀(36)并联连接的电阻器(37)，所述转换器包括具有栅极驱动部的栅极驱动单元(21)，该栅极驱动部被配置成控制所述第一阀(35)的半导体器件接通和关断，使得该另一半桥(34)在所述第一阀的半导体器件接通时在所述电阻器(37)中消耗电力的同时用作制动斩波器，所述电流测量装置具有应用于所述另一半桥的压降测量构件，以及所述计算单元(43)被配置成使用关于由该构件测量的压降和与所关注的电流阀相关联的温度的信息来计算和传递流过所述电阻器的电流的值。
9.根据权利要求8所述的电压源转换器，其特征在于，所述电压源转换器包括构件(38)，该构件被配置成将流过所述电阻器(37)的电流的所传递的值与预期的电阻器电流值进行比较，并且利用该比较的结果来传递对所述电阻器的状态的判断。
10.根据权利要求8或9所述的电压源转换器，其特征在于，所述电压源转换器被配置成使该电压源转换器的所述半桥连接到DC供电线路形式的DC源/负载(6、7)，以及所述电压源转换器包括单元(42)，该单元被配置成通过将由所述三个半桥的所述电流传感器(39-41)传递的电流值的结果和所计算的电阻器电流值的结果组合来确定在所述DC供电线路和所述电压源转换器之间流动的线电流。
11.根据权利要求3至10中任一项所述的电压源转换器，其特征在于，所述电流阀(12、13、35、36、56)的半导体器件(15、16、58)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。
12.一种用于测量电力转换器中的电流的方法，所述转换器包括：
13.一种固件产品或者计算机程序产品，其适于存储在非暂态数据存储介质中，该非暂态数据存储介质能够由现场可编程门阵列即FPGA读取，并且使所述FPGA实现根据权利要求12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，该非暂态数据存储介质能够由计算机读取并且存储有计算机程序，该计算机程序包括计算机程序代码，该计算机程序代码用于在由计算机执行所述计算机程序时使所...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种电流测量装置，其被配置成测量电力转换器中的电流，所述转换器包括：
2.根据权利要求1所述的电流测量装置，其特征在于，其被配置成测量还包括电池充电器的电力转换器中的电流，所述电池充电器具有：作为升压电池斩波器工作的所述半桥(50)，其中dc源(54)连接到所述半桥的所述中点(55)，所述dc源的dc电压施加在所述第一电流阀(58)两端；以及要充电的电池(51)，其连接到所述半桥的所述第二侧，以及所述计算单元被配置成计算并传递流过被执行压降测量的电流阀的电流的值，并且由此传递从所述dc源(54)流入所述电池充电器中的电池斩波器输入电流的值。
3.一种电压源转换器，包括：
4.根据权利要求3所述的电压源转换器，其特征在于，所述电压源转换器包括：电流传感器(39-41)和构件(45)，所述电流传感器被配置成测量所述半桥的所述中点和所述ac负载/源(9)之间的电流，并且所述构件被配置成将由所述计算单元(43)传递的电流值和由所述电流传感器测量的电流值进行比较，并利用该比较的结果来传递对所述传感器(39-41)的状态的判断。
5.根据权利要求3或4所述的电压源转换器，其特征在于，所述电压源转换器包括三个半桥(31-33)，所述半桥各自具有所述栅极驱动单元(21)，所述栅极驱动单元具有所述第一栅极驱动部(19)和所述第二栅极驱动部(20)以用于在所述ac侧创建三相ac基波电压和电流。
6.根据权利要求5所述的电压源转换器，其特征在于，所述三个半桥(31-33)中的至少两个半桥具有电流传感器(39-41)，所述电流传感器被配置成测量所述半桥的所述中点和所述ac负载/源(9)之间的电流。
7.根据权利要求6所述的电压源转换器，其特征在于，所述三个半桥(31-33)包括所述压降测量构件(22、23)和构件(38)，所述构件(38)被配置成将由所述计算单元(43)针对所述半桥传递的电流值和由相应的电流传感器(39-41)测量的电流值进行比较，并且利用该比较的结果来传递对该传感器的状态的判断。
8.根据权利要求6或7所述的电压源转换器，其特征在于，所述电压源转换器包括另一半桥(34)，该另一半桥具有串联连接并且被配置成连接到dc源/负载的所述相对极(6、7)的两个电流阀(35、36)，所述电流阀中的第一电流阀(35)包括关断型半导体器件和与所述半导体器件反并联连接的整流二极管，并且另一电流阀(36)包括至少一个整流二极管，其中在所述串联连接的方向上看该至少一个整流二极管具有与所述第一电...
【专利技术属性】
技术研发人员：E·维兰德，M·扬松，T·特罗斯腾，K·阿肖克，
申请(专利权)人：阿尔斯通控股公司，
类型：发明
国别省市：
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