專利名稱：：變流器相模塊的有功功率平衡的產(chǎn)生的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種用于轉(zhuǎn)換電流的裝置，具有至少一個相模塊，該相模塊具有交流電壓接頭和至少一個直流電壓接頭，其中在每個直流電壓接頭和每個交流電壓接頭之間形成相模塊支路，并且其中每個相模塊支路具有由子模塊組成的串聯(lián)電路，這些子模塊分別具有儲能器和至少一個功率半導(dǎo)體；具有用于釆集降落在儲能器上的能量的子模塊傳感器以獲得儲能器能量值，以及具有用于根據(jù)該儲能器能量值和預(yù)先給定的額定值來調(diào)節(jié)所述裝置的調(diào)節(jié)裝置。本發(fā)明還涉及一種用于借助變流器轉(zhuǎn)換電流的方法，該變流器具有至少一個相模塊，該相模塊具有至少一個直流電壓接頭和交流電壓接頭，其中在每個直流電壓接頭和交流電壓接頭之間形成相模塊支路，該相模塊支路具有由子模塊組成的串聯(lián)電路，這些子模塊分別具有儲能器和至少一個功率半導(dǎo)體。
背景技術(shù)：
：這樣的裝置和方法例如在A丄esnicar和R.Marquardt在Powertech2003上發(fā)表的文章"AnInnovativeModularMultilevelConverterTopologySuitableforaWidePowerRange"中已經(jīng)7>開。在那里公開了一種用于連接到交流電網(wǎng)而設(shè)置的變流器。該變流器對于要與其相連的交流電網(wǎng)的每一相具有一個相模塊，其中每個相模塊具有一個交流電壓接頭以及兩個直流電壓接頭。在每個直流電壓接頭和交流電壓接頭之間形成一個相模塊支路，從而提供所謂的6脈波橋式電路。模塊支路由子模塊的串聯(lián)電路組成，這些子模塊分別由兩個分別并聯(lián)連接了反向續(xù)流二極管的可關(guān)斷功率半導(dǎo)體組成?？申P(guān)斷功率半導(dǎo)體和續(xù)流二極管串聯(lián)連接，在此與所說的串聯(lián)電路并聯(lián)設(shè)置一個電容器。所說的子模塊的組件這樣互相連接，使得在每個子模塊的兩極的輸出端上降落或者電容器電壓或者零電壓?？申P(guān)斷功率半導(dǎo)體的控制借助所謂的脈寬調(diào)制來進(jìn)行。用于控制功率半導(dǎo)體的調(diào)節(jié)裝置具有用于釆集電流以獲得電流值的測量傳感器。電流值被傳輸?shù)骄哂休斎虢涌诤洼敵鼋涌诘闹醒肟刂茊卧?。在輸入接口和輸出接口之間設(shè)置了調(diào)制器，也就是軟件例程。調(diào)制器除了別的之外還具有選擇單元以及脈沖寬度發(fā)生器。脈沖寬度發(fā)生器產(chǎn)生用于各個子模塊的控制信號?？申P(guān)斷功率半導(dǎo)體通過由脈沖寬度發(fā)生器產(chǎn)生的控制信號從導(dǎo)通狀態(tài)(在該導(dǎo)通狀態(tài)中電流可以流經(jīng)可關(guān)斷功率半導(dǎo)體)轉(zhuǎn)換到截止?fàn)顟B(tài)(在該截止?fàn)顟B(tài)經(jīng)過該可關(guān)斷功率半導(dǎo)體的電流中斷)。在此每個子模塊具有用于采集降落在電容器上的電壓的子模塊傳感器。用于所謂的多級變流器拓樸結(jié)構(gòu)的控制方法的其它文章在R.Marquardt,A.Lesnicar,J.Hildinger發(fā)表于ETG-FachtagunginBadNauenheim,Deutschland2002的"ModularesStromrichterkonzeptfiirNetzkupplungsanwendungbeihohenSpannimgen",A.Lesnicar,R.Marquarde的"Anewmodularvoltagesourceinvertertopology"，EPE，03Toulouse,Frankreich2003，和R.Marquardt,A.Lesnicar的"NewConceptforHighVoltage-ModularMultilevelConverter"，PESC2004ConferenceinAachen，Deutschland中公開。在目前尚未公布的德國專利申請102005045090.3中公開了一種用于控制具有分布的儲能器的多相變流器的方法。公開的裝置同樣具有帶有相模塊的多級變流器拓樸結(jié)構(gòu)，這些相模塊具有一個在每個相模塊的中間對稱設(shè)置的交流電壓接頭和兩個直流電壓接頭。每個相模塊由兩個相模塊支路組成，這些相模塊支路在交流電壓接頭和直流電壓接頭中的一個之間延伸。每個相模塊又包括由子模塊組成的串聯(lián)電路，其中每個子模塊由可關(guān)斷功率半導(dǎo)體和與之反并聯(lián)連接的續(xù)流二極管組成。此外每個子模塊還具有一個單極電容器。調(diào)節(jié)裝置用于調(diào)節(jié)功率半導(dǎo)體，這些調(diào)節(jié)裝置也被用來調(diào)整在相模塊之間流過的支路電流。通過控制支路電流例如可以主動地衰減電流波動并且避免具有較小輸出頻率的稱?？?'口、"、、、、'"、......本文開頭部分提到的裝置具有如下缺陷相模塊支路的有功功率消耗并不總是精確地等于損耗。以這種方式會導(dǎo)致存儲在相模塊支路中的相應(yīng)能量的不對稱分布。由此使子模塊的電容器被不同強(qiáng)度地加載，導(dǎo)致不期望的伴隨現(xiàn)象。
發(fā)明內(nèi)容由此本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供一種本文開頭部分提到種類的裝置，利用該裝置能夠避免子模塊儲能器的不對稱加載。從本文開頭提到的裝置出發(fā)本發(fā)明通過如下解決上述技術(shù)問題，所述調(diào)節(jié)裝置具有用于將儲能器能量值相加以獲得支路能量實(shí)際值的求和單元，和用于根據(jù)支路能量實(shí)際值計算回路電流額定值Dvb,Dhgl,Dhge的裝置，其中所述調(diào)節(jié)裝置用于根據(jù)回路電流額定值Dvb,Dhgl,Dhge均衡支路能量實(shí)際值中的不對稱。從本文開頭提到的方法出發(fā)本發(fā)明通過如下解決上述技術(shù)問題，采集在每個儲能器中存儲的能量以獲得儲能器能量值，將相模塊支路的所有的儲能器能量值相加以獲得支路能量實(shí)際值并且根據(jù)支路能量實(shí)際值確定回路電流額定值，其中根據(jù)回路電流額定值產(chǎn)生相模塊中的回路電流用以均衡不對稱。在本發(fā)明的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)裝置用于均衡在子模塊中存儲的電能的不對稱。為此首先對每個相模塊支路確定在所有儲能器中存儲的能量。這通過將分別等于在子模塊的儲能器中存儲的能量的儲能器能量值相加來進(jìn)行。從儲能器能量值的和產(chǎn)生支路能量實(shí)際值，其等于相模塊支路的所有儲能器的能量之和。通過比較支路能量實(shí)際值在本發(fā)明的范圍內(nèi)確定不對稱。為了均衡該不對稱，最后借助調(diào)節(jié)來產(chǎn)生回路電流。根據(jù)支路能量實(shí)際值的差別確定的回路電流額定值Dvb，Dhgl，Dhge用于此。回路電流額定值最后被傳輸?shù)秸{(diào)節(jié)裝置，該調(diào)節(jié)裝置根據(jù)回路電流額定值Dvb，Dhgl,Dhge產(chǎn)生用于均4釺所述不對稱所需要的回路電流。以這種方式提供了子模塊的對稱加載。例如將通過測量降落在儲能器上的電壓而獲得的儲能器電壓值用作為子模塊的儲能器能量值。與此不同的是，儲能器電壓值的平方被用作儲能器能量值。在本發(fā)明的范圍內(nèi)原則上可以使用作為用于在各個儲能器中存儲的能量的度量的一切值。在本發(fā)明的范圍內(nèi)子模塊的儲能器還可以由多個子儲能器組成。于是儲能器能量值是子儲能器能量值之和。合適地，調(diào)節(jié)裝置包括調(diào)節(jié)器，在其輸入端施加回路電流額定值Dvb，Dhgl,Dhge并且在其輸出端量取回路電壓額定值。調(diào)節(jié)器例如是比例調(diào)節(jié)器。調(diào)節(jié)裝置還包括電流調(diào)節(jié)單元，其將包括回路電壓額定值的不同的電壓額定值線性地、也就是通過相加和相減來互相組合。電壓額定值的該線性組合的結(jié)果是分別對應(yīng)于相模塊支路的支路電壓額定值。支路電壓額定值被傳輸?shù)酵瑯訉?yīng)于相模塊支路的控制單元。按照本發(fā)明的裝置優(yōu)選具有正的和負(fù)的直流電壓接頭，求和裝置將與正的直流電壓接頭相連的相模塊支路的支路能量實(shí)際值相加得到正的支路和，將與負(fù)的直流電壓接頭相連的相模塊支路的支路能量實(shí)際值相加得到負(fù)的支路和，求差裝置形成正的與負(fù)的支路和的差以獲得用于均衡垂直不對稱的垂直回路電流額定值Dvb。當(dāng)與正的直流電壓接頭相連的相模塊支路比與負(fù)的直流電壓接頭相連的相模塊支路吸收的能量多或少時，存在垂直不對稱。由此可以通過比較支路能量實(shí)際值來確定垂直不對稱，其中，用與正的直流電壓接頭相連的相模塊支路的支路和減去與負(fù)的直流電壓接頭相連的相模塊支路的支路和。得到的差表示對于垂直不對稱的度量，從而以這種方式可以導(dǎo)出用于調(diào)節(jié)的額定值，該調(diào)節(jié)是為了均衡垂直不對稱。按照與此相關(guān)的合適擴(kuò)展，按照本發(fā)明的裝置具有用于根據(jù)用來均衡垂直不對稱的垂直回路電流額定值Dvb產(chǎn)生電網(wǎng)頻率的順相序系統(tǒng)額定電壓Uvb1、2、3的裝置。電網(wǎng)頻率的順相序系統(tǒng)額定電壓Uvbl、2、3與所連接的電網(wǎng)的多相交流電壓的相位有關(guān)。在電網(wǎng)頻率的順相序系統(tǒng)中產(chǎn)生的電壓在相量圖中以與所連接的電網(wǎng)的交流電壓的相量相同的旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)。如以前描述的，順相序系統(tǒng)額定電壓通過調(diào)節(jié)裝置應(yīng)用于其它電壓額定值。與此不同的是，可以設(shè)置用于根據(jù)用來均衡垂直的不對稱的回路電流額定值Dvb產(chǎn)生不對稱電壓Uasym的裝置。這樣的用于產(chǎn)生不對稱電壓的裝置例如是簡單的調(diào)節(jié)器，在其輸入端施加回路電流額定值，在該調(diào)節(jié)器的輸出端獲得不對稱電壓Uasym。調(diào)節(jié)器例如是簡單的比例調(diào)節(jié)器。優(yōu)選設(shè)置用于探測同方向水平不對稱的裝置，在此該裝置根據(jù)探測的同方向水平不對稱產(chǎn)生回路電流額定值Dhgl。除了垂直不對稱外，還可能有水平的不對稱并且具體來說就是當(dāng)與正的直流電壓接頭相連的相模塊支路的支路能量實(shí)際值不相同時。對于與負(fù)的直流電壓接頭相連的相模塊支路的支路能量實(shí)際值來說相應(yīng)地也是這樣。當(dāng)在正的相模塊支路之間的不對稱與在負(fù)的相模塊支路之間的不對稱相同時，出現(xiàn)同方向的水平不對稱。相反當(dāng)在正的相模塊支路之間的不對稱與在負(fù)的相模塊支路之間的不對稱相反時，出現(xiàn)反向的水平不對稱。由此按照本發(fā)明的裝置優(yōu)選具有用于探測同方向的水平不對稱的裝置，在此該裝置根據(jù)所探測的同方向的水平不對稱產(chǎn)生回路電流額定值Dhgl。按照與此相關(guān)的合適擴(kuò)展，設(shè)置用于產(chǎn)生回路電壓額定值uhgl的裝置，它們分別對應(yīng)于相模塊?；芈冯妷侯~定值uhgl由調(diào)節(jié)裝置應(yīng)用于(aufschalten)其它電壓額定值。在本發(fā)明的范圍內(nèi)優(yōu)選設(shè)置用于探測反方向水平不對稱的裝置，在此所說的裝置根據(jù)探測的反方向水平不對稱產(chǎn)生回路電流額定值Dhge。按照與此相關(guān)的合適擴(kuò)展，設(shè)置用于根據(jù)探測的反方向水平不對稱產(chǎn)生電網(wǎng)頻率的逆相序電壓系統(tǒng)ughe的裝置。電網(wǎng)頻率的逆相序電壓系統(tǒng)通過如下的電壓表示在相量圖中該電壓的相量與交流電網(wǎng)的方向相反地旋轉(zhuǎn)。按照另一個實(shí)施例，設(shè)置用于同時補(bǔ)償垂直和水平的反方向不對稱的裝置。根據(jù)按照本發(fā)明的方法的一種合適的擴(kuò)展，將與正的直流電壓接頭相連的所有相模塊的支路能量實(shí)際值相加以獲得正的總和，將與負(fù)的直流電壓接頭相連的所有相模塊的支路能量實(shí)際值相加以獲得負(fù)的總和，在此形成正的和負(fù)的總和之間的差以獲得垂直回路電流額定值Dvb。以這種方式可以確定垂直不對稱并借助回路電流額定值來量化。優(yōu)選才艮據(jù)垂直回路電流額定值產(chǎn)生順相序額定電壓。在此優(yōu)選將直流電流額定值作為周期函數(shù)的振幅。與此不同的是，根據(jù)垂直回路電流額定值Dvb借助比例調(diào)節(jié)器產(chǎn)生不對稱額定電壓。同方向水平不對稱的確定例如通過形成相模塊的所有相模塊支路的支路能量實(shí)際值以獲得相模塊能量總和值、通過形成所有相模塊能量總和值的平均值和通過形成所說的平均值和每個相模塊能量總和值的差以獲得同方向的水平不對稱電流額定值來進(jìn)行。按照與此相關(guān)的合適擴(kuò)展，由同方向的水平不對稱電流額定值Dhgl借助調(diào)節(jié)器形成回路電壓額定值，其作為額定電壓由調(diào)節(jié)裝置應(yīng)用于其它電壓額定值。按照本發(fā)明的另一種實(shí)施方式，將相模塊的所有相模塊支路的支路能量實(shí)際值相減以獲得分別對應(yīng)于一相的相模塊能量差值。然后關(guān)于所有相計算相模塊能量差值的平均值并且對于每一相確定所說的平均值和各個相模塊能量差值的差以獲得反方向水平不對稱電流額定值Dhgel、Dhge2、Dhge3。按照與此相關(guān)的擴(kuò)展，由反方向水平不對稱電流額定值Dhgel、Dhge2、Dhge3確定電網(wǎng)頻率的逆相序電壓系統(tǒng)uhge1、uhge2、uhge3。優(yōu)選將同一相模塊的與負(fù)的直流電壓接頭相連的相模塊支路的支路能量實(shí)際值減去與正的直流電壓接頭相連的相模塊支路的支路能量實(shí)際值以獲得相支路模差(Phasenzweigmoduldifferenz),將該相支路模差用作隨電網(wǎng)頻率波動并且對應(yīng)于該相模塊的周期函數(shù)的振幅，其它相模塊的周期函數(shù)分別進(jìn)行相移，從而形成順相序額定電壓。順相序額定電壓又被應(yīng)用于所述調(diào)節(jié)的其它額定值。本發(fā)明的其它合適的實(shí)施方式和優(yōu)點(diǎn)是以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施例的描述的內(nèi)容，其中起相同作用的組件使用相同的附圖標(biāo)記并且其中圖1以示意圖示出了按照本發(fā)明的裝置的一種實(shí)施例，圖2示出了按照圖1的裝置的子模塊的等效電路圖，圖3解釋了用于確定垂直不對稱的方法，圖4解釋了電網(wǎng)頻率的順相序電壓的產(chǎn)生，圖5示出了不對稱電壓的產(chǎn)生，圖6示出了對同方向水平不對稱的探測，圖7示出了對反方向垂直不對稱的探測，圖8示出了用于產(chǎn)生不對稱電壓的方法，圖9示出了用于產(chǎn)生電網(wǎng)頻率的逆相序系統(tǒng)電壓的方法，圖IO示出了用于同時補(bǔ)償垂直和水平反方向不對稱的裝置，圖11示出了按照圖1的裝置的調(diào)節(jié)裝置的結(jié)構(gòu)，圖12示出了回路電壓額定值應(yīng)用于調(diào)節(jié)裝置的其它額定值。具體實(shí)施例方式圖1示出了由三個相模塊2a、2b和2c組成的按照本發(fā)明的裝置1的實(shí)施例。每個相模塊2a、2b和2c與正直流電壓導(dǎo)線p以及與負(fù)直流電壓導(dǎo)線n相連，從而每個相^^莫塊2a、2b和2c具有兩個直流電壓4^頭。此外對于每個相才莫塊2a、2b和2c分別設(shè)置了一個交流電壓接頭3p32和33。交流電壓接頭3,、32和33經(jīng)過變壓器4與三相交流電網(wǎng)5相連。在交流電網(wǎng)5的相上降落相電壓Ul、U2和U3，在此流過電網(wǎng)電流Inl、In2和In3。每個相模塊的交流電壓側(cè)的相電流用II、12和I3表示。直流電流是Id。相才莫塊支路6pl、6p2和6p3在每個交流電壓接頭3"32和33和正的直流電壓導(dǎo)線p之間延伸。在每個交流電壓接頭3,、32和33和負(fù)的直流電壓導(dǎo)線n之間形成相才莫塊支路6nl、6n2和6n3。每條相模塊支路6pl、6p2、6p3、6nl、6n2和6n3由在圖1中未詳細(xì)示出的子模塊的串聯(lián)電路和在圖1中用LKr表示的電感組成。在圖2中通過等效電路圖詳細(xì)示出了子模塊7的串聯(lián)電路特別是子模塊的結(jié)構(gòu)，在此在圖2中僅示出相模塊支路6pl。但是其余的相模塊支路是相同構(gòu)建的?？梢钥闯?，每個子模塊7具有兩個串聯(lián)連接的可關(guān)斷功率半導(dǎo)體Tl和T2?？申P(guān)斷功率半導(dǎo)體例如是所謂的IGBT、GTO、IGCT等。它們對于專業(yè)人員來說本身是公知的，從而在此不需詳細(xì)示出。與每個可關(guān)斷功率半導(dǎo)體T1、T2反并聯(lián)連接一個續(xù)流二極管Dl、D2。與可關(guān)斷功率半導(dǎo)體T1、T2或者說續(xù)流二極管Dl和D2的串聯(lián)電路并聯(lián)連接了一個作為儲能器的電容器8。每個電容器8是單向地充電。在每個子模塊7的二極的接線柱XI和X2上此時可以產(chǎn)生兩個電壓狀態(tài)。如果控制單元9例如產(chǎn)生用來將可關(guān)斷功率半導(dǎo)體T2轉(zhuǎn)換到其導(dǎo)通狀態(tài)的控制信號，在該導(dǎo)通狀態(tài)下電流可以流過功率半導(dǎo)體T2，則在子模塊7的接線柱X1、X2上降落零電壓。在此可關(guān)斷功率半導(dǎo)體T1處于其截止?fàn)顟B(tài)，在該截止?fàn)顟B(tài)中經(jīng)過可關(guān)斷功率半導(dǎo)體Tl的電流中斷。這防止了電容器8的放電。如果相反可關(guān)斷功率半導(dǎo)體Tl被轉(zhuǎn)換到其導(dǎo)通狀態(tài)，而可關(guān)斷功率半導(dǎo)體T2被轉(zhuǎn)換到其截止?fàn)顟B(tài)，則在子模塊7的接線柱X1、X2上施加全電容器電壓Uc。根據(jù)圖1和2的按照本發(fā)明的裝置的實(shí)施例也被稱為所謂的多級變流器。這樣的多級變流器例如適合于驅(qū)動電機(jī)，例如馬達(dá)等。此外這樣的多級變流器還適用于在能量分配和傳輸領(lǐng)域中的應(yīng)用。按照本發(fā)明的裝置例如用作由兩個直流電壓側(cè)互相連接的變流器組成的近耦合，其中變流器分別與交流電網(wǎng)相連。這樣的近耦合被應(yīng)用于在兩個能量分配網(wǎng)之間的能量交換，其中能量分配網(wǎng)例如具有不同的頻率、相位、中性點(diǎn)聯(lián)結(jié)等等。此外考慮在無功功率補(bǔ)償、也就是所謂的FACT(FlexibleACTransmissionSystem,柔性交流傳輸系統(tǒng))領(lǐng)域中的應(yīng)用。也可以考慮用這樣的多級變流器進(jìn)行經(jīng)過長距離的高壓直流傳輸。為了避免在子模塊7上、也就是在子模塊7的電容器8上的能量的不對稱分布，在本發(fā)明的范圍內(nèi)首先確定是否存在不對稱。圖3示意性示出用于探測垂直不對稱的方法。為此首先從每個相模塊支路6pl,...，6n3確定支路能量實(shí)際值UcZpl，...，Uc^>3。這通過對每個子模塊7測量降落在電容器8上的電壓Uc來進(jìn)行。如在圖2中通過向右的箭頭表示的，由電壓傳感器采集的電容器電壓值Uc被傳輸?shù)椒治鰡卧?。分析單元9將相模塊支^各6pl，...，6n3的所有電容器電壓值Uc相加得到UcZpl，...，Ucl>3。在此串聯(lián)電路的子模塊是是否接通并且提供份額是不重要的。為了得到對于存儲的能量的度量還可以對降落在電容器上的電壓Uc求平方得到U一并且然后將Uc^相加得到支路能量實(shí)際值。因此支路能量實(shí)際值在此等于支路電壓實(shí)際值Uci:pl,Ucl>3。它們分別通過比例調(diào)節(jié)器10轉(zhuǎn)換為中間值并且將與正的直流電壓接頭p相連的相模塊支路6pl、6p2、6p3的中間值互相相加。對于與負(fù)的直流電壓接頭n相連的相模塊支路6n1、6n2、6n3的中間值也相應(yīng)地進(jìn)行。以這種方式產(chǎn)生正的支路和以及負(fù)的支路和，它們借助求差器ll相減，由此形成用于均衡垂直不對稱的回路電流額定值。圖4解釋了電網(wǎng)頻率的順相序系統(tǒng)額定電壓的產(chǎn)生。首先形成具有幅角t加上相移5的正弦函數(shù)和余弦函數(shù)。在此co等于連接的電網(wǎng)的電壓頻率。分別將余弦函數(shù)以及正弦函數(shù)乘以采用比例調(diào)節(jié)器10由回路電流額定值Dvb形成的振幅。通過隨后的從二維矢量空間到三維矢量空間的轉(zhuǎn)換產(chǎn)生電網(wǎng)頻率的順相序系統(tǒng)額定電壓uvbl、uvb2和uvb3。它們在電流調(diào)節(jié)單元中^皮應(yīng)用于其它額定電壓。從按照圖3形成的回路電流額定值Dvb出發(fā)，替代產(chǎn)生電網(wǎng)頻率的順相序系統(tǒng)額定電壓，還可以產(chǎn)生不對稱電壓Uasym。為此如在圖5中示出的，將回路電流額定值Dvb施加到調(diào)節(jié)器10的輸入端，該調(diào)節(jié)器IO例如是比例調(diào)節(jié)器。在調(diào)節(jié)器10的輸出端可以量取不對稱電壓Uasym。圖6解釋了對水平同方向不對稱的探測。為此將同一相^^莫塊2a、2b、2c的相模塊支路6pl，...，6n3的支路能量實(shí)際值UcZpl，...，UcZn3相加分別得到相模塊能量總和值，其中支路能量實(shí)際值事先通過調(diào)節(jié)器IO成比例地放大為中間值。加法器12用于相加。平均值形成器13由加法器12的輸出端上的相模塊能量總和值形成平均值，而求差器11從一相的每個相模塊能量總和值中減去該平均值。在每個求差器11的輸出端上可以對每一相量取垂直回路電流額定值Dhgll、Dhgl2、Dhgl3。圖7解釋可以如何探測反方向水平不對稱。為此首先仍通過調(diào)節(jié)器10放大支路能量實(shí)際值UcZpl,…，UcZn3。然后與在圖6中示出的方法相反，計算相一相模塊2a、2b、2c的相模塊支路的支路能量實(shí)際值UcZpl、Uc2>l之間的差。從該差中又形成關(guān)于所有三相的平均值，在此將該平均值從所說的差中減去。最后在第二求差器11的輸出端上可以對每一相量取反方向水平不對稱電流額定4直Dhgel、Dhge2、Dhge3。圖8解釋，如何從回路電流額定值Dhgll、Dhgl2、Dhgl3通過比例調(diào)節(jié)器lO產(chǎn)生回路電壓額定值uhgll、uhgl2、uhgl3。如以上描述的，這些回路電壓額定值被用于調(diào)節(jié)，從而設(shè)置期望的用于均衡對稱的回路電流。圖9解釋根據(jù)反方向水平不對稱電流額定值Dhg11、Dhgl2、Dhgl3來產(chǎn)生電網(wǎng)頻率的逆相序系統(tǒng)電壓uhgel、uhge2、uhge3。所說的不對稱電流額定值首先被轉(zhuǎn)換到二維的矢量空間并且然后通過調(diào)節(jié)器10成比例地放大。放大了的不對稱額定值用作具有幅角cot和相移S的余弦函數(shù)和負(fù)的正弦函數(shù)的振幅。在轉(zhuǎn)換到三維空間之后獲得電網(wǎng)頻率的逆相序系統(tǒng)額定電壓uhgel、uhge2、uhge3用以饋入到電流調(diào)節(jié)單元并且用以應(yīng)用于所述調(diào)節(jié)的其它額定值。圖10解釋用于同時補(bǔ)償垂直不對稱和水平反方向不對稱的裝置。如結(jié)合圖7描述的，首先將共同的相模塊的相模塊支路6pl，...，6n3的支路能量實(shí)際值UcZpl,UcZn3通過調(diào)節(jié)器10成比例地放大并且4^著在求差器11中形成差。與此并4亍地形成耳又決于電網(wǎng)頻率和相位S的余弦函lt。逐相地形成的余弦函數(shù)互相相移2兀/3。將移相的余弦函數(shù)與在求差器11的輸出端上產(chǎn)生的作為振幅的相支路模差相乘，從而得到順相序額定電壓uvbl、uvb2和uvb3。圖ll說明了調(diào)節(jié)裝置的結(jié)構(gòu)。調(diào)節(jié)裝置包括電流調(diào)節(jié)單元IO以及控制單元9pl、9p2、9p3和9nl、9n2和9n3。每個控制單元分別對應(yīng)于一個相4莫塊支路6pl、6p2、6p3、6nl、6n2以及6n3。控制單元9pl例如與相模塊支路6pl的每個子模塊7相連并且產(chǎn)生用于可關(guān)斷功率半導(dǎo)體T1、T2的控制信號。在每個子模塊7中設(shè)置一個未圖形示出的子模塊電壓傳感器。子模塊電壓傳感器用于采集在作為子模塊7的能量存儲器的電容器8上降落的電容器電壓以獲得電容器電壓值Uc。電容器電壓值Uc被提供給各個控制單元，此處為9pl?？刂茊卧?pl由此獲得與其對應(yīng)的相模塊支路6pl的所有子沖莫塊7的電容器電壓值并且將其相加以獲得支路能量實(shí)際值或者此處是支路電壓實(shí)際值f/cZpl，其同樣對應(yīng)于相模塊支路6pl。該支路能量實(shí)際值t/cj]/7l被傳輸?shù)诫娏髡{(diào)節(jié)單元10。此外電流調(diào)節(jié)單元10與不同的未圖形示出的測量傳感器相連。在相模塊2a、2b、2c的交流電壓側(cè)設(shè)置的電流互感器用于產(chǎn)生和傳輸相電流測量值I1、12、13,在每個相模塊上設(shè)置的電流互感器用于產(chǎn)生和傳輸相模塊支路電流Izwg以及在變流器的直流電壓回路中設(shè)置的電流互感器用于提供直流電流測量值Id。交流電網(wǎng)的電壓互感器提供電網(wǎng)電壓測量值Ul、U2、U3，直流電壓互感器提供正的直流電壓測量值Udp和負(fù)的直流電壓測量值Udn，在此正的直流電壓測量值Udp等于施加在正的直流電壓"l妻頭p和地之間的直流電壓，負(fù)的直流電壓測量值Udn等于施加在負(fù)的直流電壓接頭p和地之間的電壓。此外還將額定值傳輸?shù)诫娏髡{(diào)節(jié)單元10。在圖11中示出的實(shí)施例中有功電流額定值Ipref以及無功電流額定值Iqref被傳輸?shù)秸{(diào)節(jié)單元10。此外直流電壓額定值Udref施加在電流調(diào)節(jié)單元10的輸入端上。替代直流電壓額定值Udref，在本發(fā)明的范圍內(nèi)對于進(jìn)一步的調(diào)節(jié)還可以-使用直流電流額定值Idref。額定值Ipref、Iqref和Udref以及所說的測量值在采用不同的調(diào)節(jié)器的條件下互相作用，其中對于每個控制單元9pl、9p2、9p3和9nl、9n2和9n3產(chǎn)生一個支路電壓額定值Uplref、Up2ref、Up3ref、Unlref、Un2ref、Un3ref。每個控制單元9產(chǎn)生用于與其對應(yīng)的子模塊7的控制信號，從而在子模塊的串聯(lián)電路上降落的電壓Upl、Up2、Up3、Unl、Un2、Un3盡可能等于各個支路電壓額定值Uplref、Up2ref、Up3ref、Unlref、Un2ref、Un3ref。電流調(diào)節(jié)單元10從其輸入值形成合適的支路電壓額定值Uplref、Up2ref、Up3ref、Unlref、Un2ref、Un3ref。圖12示出，例如通過電網(wǎng)相電壓額定值Unetzl、支^各電壓中間額定值Uzwgpl、直流電壓額定^直Udc、對稱電壓額定^f直Uasym和平4軒電壓額定4直Ubalpl的線性組合計算支路電壓額定值Upref。對于每一個相模塊支路6pl、6p2、6p3、6nl、6n2、6n3互相獨(dú)立地進(jìn)行該計算。用支路電壓中間額定值Uzwg可以結(jié)合設(shè)置的支路電感有針對地調(diào)整回路電流。平tf電壓額定值Ubal用于均衡在相模塊支路6pl、6p2、6p3、6nl、6n2、6n3中存儲的能量的不對稱。權(quán)利要求1.一種用于轉(zhuǎn)換電流的裝置(1)，具有至少一個相模塊(2a，2b，2c)，該相模塊具有交流電壓接頭(31，32，33)和至少一個直流電壓接頭(p，n)，其中在每個直流電壓接頭(p，n)和每個交流電壓接頭(31，32，33)之間形成相模塊支路(6p1，6p2，6p3，6n1，6n2，6n3)，以及其中每個相模塊支路(6p1，6p2，6p3，6n1，6n2，6n3)具有由子模塊(7)組成的串聯(lián)電路，這些子模塊分別具有儲能器(8)和至少一個功率半導(dǎo)體(T1、T2)；具有用于采集在儲能器(8)中存儲的能量以獲得儲能器能量值的子模塊傳感器；以及具有用于根據(jù)儲能器能量值和預(yù)先給定的額定值來調(diào)節(jié)該用于轉(zhuǎn)換電流的裝置(1)的調(diào)節(jié)裝置(9)，其特征在于，所述調(diào)節(jié)裝置(9)具有用于將儲能器能量值(Uc)相加以獲得支路能量實(shí)際值(Uc∑p1，...，Uc∑n3)的求和單元，以及用于根據(jù)該支路能量實(shí)際值(Uc∑p1，...，Uc∑n3)計算回路電流額定值(Dvb，Dhgl，Dhge)的裝置，其中所述調(diào)節(jié)裝置(9)用于根據(jù)所述回路電流額定值(Dvb，Dhgl，Dhge)來均衡支路能量實(shí)際值(Uc∑p1，...，Uc∑n3)中的不對稱。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置(1),其特征在于，具有正的和負(fù)的直流電壓接頭(p,n)，其中，求和單元將與正的直流電壓接頭(p)相連的相模塊支路的支路能量實(shí)際值相加以獲得正的支路和，以及將與負(fù)的直流電壓接頭(n)相連的相模塊支路的支路能量實(shí)際值相加以獲得負(fù)的支路和，并且具有求差裝置(11)，其形成正的支路和與負(fù)的支路和的差以獲得用于均衡垂直不對稱的垂直回^各電;危額定<直Dvb。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置(1),其特征在于，具有用于根據(jù)用來均衡垂直不對稱的垂直回if各額定電流Dvb來產(chǎn)生電網(wǎng)頻率的順相序額定電壓Uvbl，Uvb2,Uvb3的裝置。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置(1)，其特征在于，具有用于根據(jù)用來均衡垂直不對稱的垂直回路電流額定值Dvb來產(chǎn)生不對稱電壓Uasym的裝置。5.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置(1)，其特征在于，具有用于探測同方向水平不對稱的裝置，其中所述裝置根據(jù)所探測的同方向水平不對稱產(chǎn)生回路電流額定值Dhgl1，Dhgl2,Dhgl3。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置(1),其特征在于，具有用于產(chǎn)生分別對應(yīng)于一個相模塊(2a,2b,2c)的回路電壓額定值uhgll,uhgl2,uhg13的裝置。7.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置(1)，其特征在于，具有用于探測反方向水平不對稱的裝置，其中所述裝置根據(jù)所探測的反方向水平不對稱產(chǎn)生回路電流額定值Dhge1，Dhge2,Dhge3。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置(1),其特征在于，具有用于根據(jù)所述回路電流額定值Dhge1,Dhge2,Dhge3產(chǎn)生電網(wǎng)頻率的逆相序系統(tǒng)回路電壓uhge1,uhge2，uhge3的裝置。9.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置(1)，其特征在于，具有用于同時補(bǔ)償垂直和水平的反方向不對稱的裝置。10.—種用于借助變流器(1)轉(zhuǎn)換電流的方法，該變流器(1)具有至少一個相模塊(2a，2b,2c),該相模塊具有至少一個直流電壓接頭(p，n)和交流電壓接頭(3,，32，33)，其中在每個直流電壓接頭(p,n)和交流電壓接頭(3。32,33)之間形成相模塊支路(6pl，6p2，6p3，6nl，6n2，6n3),該相模塊支路(6pl，6p2,6p3,6nl，6n2，6n3)具有由子模塊(7)組成的串聯(lián)電路，這些子模塊分別具有儲能器(8)和至少一個功率半導(dǎo)體(Tl、T2)，其中采集在每個儲能器(8)中存儲的能量以獲得儲能器能量值(Uc),將相沖莫塊支路的所有儲能器能量值(Uc)相加以獲得支路能量實(shí)際值(UcZpl,…，UcZn3)并且根據(jù)所述支路能量實(shí)際值(UcZpl，...，Ucl>3)確定回路電流額定值，其中根據(jù)該回路電流額定值產(chǎn)生用于均衡不對稱的、相模塊(2a,2b,2c)中的回3各電流。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，將與正的直流電壓接頭(p)相連的所有相模塊的支路能量實(shí)際值(UcZpl，UcZp2，UcZp3)相加以獲得正的總和，以及將與負(fù)的直流電壓接頭(n)相連的所有相模塊的支路能量實(shí)際值(UcZnl，Uc2>2,Uc2>3)相加以獲得負(fù)的總和，其中，形成正的和負(fù)的總和之間的差以獲得垂直回路電流額定值Dvb。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，根據(jù)所述垂直回路電流額定值Dvb產(chǎn)生電網(wǎng)頻率的順相序額定電壓Uvb1,Uvb2，Uvb3。13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，根據(jù)所述垂直回路電流額定值Dvb借助比例調(diào)節(jié)器(10)產(chǎn)生不對稱額定電壓Uasym。14.根據(jù)權(quán)利要求10至13中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，將相模塊(2a，2b，2c)的所有相模塊支路的支路能量實(shí)際值(UcZpl，Ucfnl)相加以獲得分別對應(yīng)于一相的相模塊能量總和值，對所有相計算相模塊能量總和值的平均值，并對每一相計算所述平均值和各個相模塊能量總和值的差以獲得同方向水平不對稱電流額定值Dhgl1，Dhgl2,Dhgl3。15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，根據(jù)所述同方向水平不對稱電流額定值Dhgll，Dhgl2,Dhgl3借助調(diào)節(jié)器形成回路電壓額定值Uhgll,Uhgl2,Uhgl3,這些回路電壓額定值在所述調(diào)節(jié)中作為額定電壓。16.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置(1),其特征在于，將相模塊(2a，2b,2c)的所有相模塊支路的支路能量實(shí)際值(UcZpl,Uc2>l)相減以獲得分別對應(yīng)于一相的相模塊能量差值，對所有相計算所述相模塊能量差值的平均值并對每一相計算該平均值與各個相模塊能量差值的差以獲得反方向水平不對稱電流額定值Dhge1，Dhge2,Dhge3。17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的裝置(1)，其特征在于，根據(jù)所述反方向水平不對稱電流額定值Dhge1，Dhge2,Dhge3產(chǎn)生電網(wǎng)頻率的逆相序電壓系統(tǒng)uhge1,uhge2,uhge3。18.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，將相一相模塊(2a)的與負(fù)的直流電壓接頭(n)相連的相模塊支路(6nl)的支路能量實(shí)際值UcZpl減去與正的直流電壓接頭(p)相連的相模塊支路(6pl)的支路能量實(shí)際值UcZnl以獲得相支路模差，該相支路模差用作隨電網(wǎng)頻率波動并對應(yīng)于一個相模塊的周期函數(shù)的振幅，其它相模塊的周期函數(shù)分別移相，從而形成順相序系統(tǒng)額定電壓。全文摘要一種變流器(1)，具有至少一個相模塊(2a，2b，2c)，該相模塊具有交流電壓接頭(3/1，3/2，3/3)和至少一個直流電壓接頭(p，n)，其中在每個直流電壓接頭和每個交流電壓接頭之間形成相模塊支路(6p1，6p2，6p3，6n1，6n2，6n3)，每個相模塊支路具有由子模塊(7)組成的串聯(lián)電路，這些子模塊分別具有儲能器(8)和至少一個功率半導(dǎo)體(T1、T2)，具有用于采集在儲能器(8)中存儲的能量以獲得儲能器能量值的子模塊傳感器和具有用于根據(jù)儲能器能量值和預(yù)定的額定值調(diào)節(jié)該裝置(1)的調(diào)節(jié)裝置(9)。在此避免了子模塊(7)的儲能器(8)的不對稱加載。調(diào)節(jié)裝置(9)具有用于將儲能器能量值(Uc)相加以獲得支路能量實(shí)際值(Ucsump1，…，Ucsumn3)的求和單元和用于根據(jù)支路能量實(shí)際值計算回路電流額定值的裝置，調(diào)節(jié)裝置(9)用于根據(jù)回路電流額定值均衡支路能量實(shí)際值中的不對稱。文檔編號H02M7/483GK101548459SQ200680056563公開日2009年9月30日申請日期2006年12月8日優(yōu)先權(quán)日2006年12月8日發(fā)明者喬格·蘭,喬格·多恩,克勞斯·沃爾夫林格,夸克-布·圖,英戈·尤勒,邁克·多馬希克申請人:西門子公司