專利名稱：用于運(yùn)行直接變換器電路的方法以及用于執(zhí)行該方法的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及功率電子裝置領(lǐng)域。本發(fā)明以根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求的前序部分所述的用于運(yùn)行直接變換器電路的方法以及用于執(zhí)行該方法的設(shè)備為出發(fā)點(diǎn)。
背景技術(shù)：
直接變換器電路、尤其是矩陣變換器在過去早 就具有學(xué)術(shù)意義。但是目前，直接變換器電路尤其是對(duì)于工業(yè)應(yīng)用變得重要，因?yàn)榻柚谥苯幼儞Q器電路在無昂貴的直流電壓中間回路或直流電流中間回路的情況下可以將第一幅度和第一頻率的輸入電壓或輸入電流直接轉(zhuǎn)換成第二幅度和第二頻率的輸出電壓或輸出電流。這樣的直接變換器電路例如在US 6，900，998 B2中得以說明。在這里，直接變換器電路具有n=3個(gè)輸入相端子和p=3個(gè)輸出相端子，也即US 6，900, 998 B2的直接變換器電路在輸入側(cè)和在輸出側(cè)被構(gòu)造為三相的。US 6，900，998 B2的直接變換器電路此外包括分別具有用于在極之間切換正和負(fù)電壓的兩極式開關(guān)單元的9個(gè)相模塊，其中每個(gè)輸出相端子分別直接地經(jīng)由開關(guān)單元串聯(lián)地與每個(gè)輸入相端子連接。這樣的開關(guān)單元具有帶有受控制的單向電流引導(dǎo)方向的可控制的雙向功率半導(dǎo)體開關(guān)和電容性能量存儲(chǔ)器。在按照US 6，900, 998 B2的直接變換器電路情況下有問題的是，在每個(gè)支路處、也即在每個(gè)相模塊處的電壓不能被調(diào)整為使得能夠通過開關(guān)單元獲得連續(xù)的電流流動(dòng)，由此通過相應(yīng)分支的有效電流調(diào)整是不可能的。由此，利用US 6，900，998 B2的直接變換器電路不能或者僅僅非常受限制地在各個(gè)分支之間交換電能。但是如果直接變換器電路能夠傳輸大的電能量，則US 6，900，998 B2的開關(guān)單元的電容的大小應(yīng)該被確定為相應(yīng)大，由此得出這樣的直接變換器電路的巨大空間需求和顯著的成本。利用這種直接變換器電路構(gòu)建的系統(tǒng)由此同樣將具有相應(yīng)大的空間需求且是相應(yīng)貴的。各個(gè)相模塊處的能量波動(dòng)導(dǎo)致所屬開關(guān)單元中的電容性能量存儲(chǔ)器處的電壓波動(dòng)。但是，為了可靠且穩(wěn)定地運(yùn)行和為了能夠有益地實(shí)現(xiàn)直接變換器電路，相模塊處的該能量波動(dòng)的幅度必須能夠被限制和最小化，以便能夠?qū)⒕哂斜M可能小的電容性能量存儲(chǔ)器的相模塊的所屬開關(guān)單元的每個(gè)單個(gè)電容性能量存儲(chǔ)器處的最大電壓限制到希望的值。在“AMethodology for Developing 'Chainlink' Converters”， EPE 8.September 2009中說明一種直接變換器電路，其中每個(gè)相模塊均具有與開關(guān)單元的串聯(lián)電路串聯(lián)的電感。在WO 2008/067788 Al中說明一種用于運(yùn)行按照WO 2007/023064 Al的變換器電路的方法，所述變換器電路調(diào)節(jié)開關(guān)單元的能量含量。在WO 2008/067788 Al中描述的方法僅適用于按照WO 2007/023064 Al的變換器電路的實(shí)施，其將一個(gè)系統(tǒng)的三相與另一系統(tǒng)的兩相連接，其中在直接變換器電路中的接線柱中的電流總是為零。在“OnDynamics and Voltage Control of Modular Multilevel Converter”，EPE 8. September 2009中說明了一種用于運(yùn)行變換器電路的方法，其中借助于特意為此設(shè)置的調(diào)節(jié)裝置來實(shí)現(xiàn)相模塊的對(duì)稱化。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的任務(wù)是說明一種用于運(yùn)行直接變換器電路的方法，借助于所述方法能夠?qū)崿F(xiàn)相模塊處的小的能量波動(dòng)。另外，本發(fā)明的任務(wù)是說明一種設(shè)備，利用所述設(shè)備可以以特別簡(jiǎn)單的方式來執(zhí)行根據(jù) 本發(fā)明的方法。這些任務(wù)通過權(quán)利要求I和權(quán)利要求5的特征來解決。在從屬權(quán)利要求中說明本發(fā)明的有利的改進(jìn)方案。直接變換器電路具有至少兩個(gè)相模塊并且用于將第一電流或電壓系統(tǒng)的相與第二電流或電壓系統(tǒng)的相相連接。此外，每個(gè)相模塊均包括多個(gè)彼此串聯(lián)的兩極式開關(guān)單元并且每個(gè)開關(guān)單元均具有帶有受控制的單向電流引導(dǎo)方向的可控制的雙向功率半導(dǎo)體開關(guān)和電容性能量存儲(chǔ)器。根據(jù)方法，借助于控制信號(hào)來控制所屬相模塊的開關(guān)單元的功率半導(dǎo)體開關(guān)。按照本發(fā)明，每個(gè)相模塊現(xiàn)在具有與開關(guān)單元的串聯(lián)電路串聯(lián)的電感，并且對(duì)于每個(gè)相模塊而言，控制信號(hào)由與相模塊上的電壓有關(guān)的參考信號(hào)和電感上的電壓信號(hào)之差形成，其中電感上的電壓信號(hào)由與通過相模塊的電流有關(guān)的參考信號(hào)形成。與通過相模塊的電流有關(guān)的參考信號(hào)又由第一電流或電壓系統(tǒng)的連接在相模塊上的相的相功率的平均值或瞬時(shí)值、由第二電流或電壓系統(tǒng)的連接在相模塊上的相的相功率的平均值或瞬時(shí)值、由第一電流或電壓系統(tǒng)的相的相功率的瞬時(shí)值或平均值的總和以及由第二電流或電壓系統(tǒng)的相的相功率的瞬時(shí)值或平均值的總和形成。通過第一電流或電壓系統(tǒng)的連接在相模塊上的相的相功率的平均值或瞬時(shí)值、第二電流或電壓系統(tǒng)的連接在相模塊上的相的相功率的平均值或瞬時(shí)值、第一電流或電壓系統(tǒng)的相的相功率的瞬時(shí)值或平均值的總和以及第二電流或電壓系統(tǒng)的相的相功率的瞬時(shí)值或平均值的總和最終形成控制信號(hào)，可以有利地實(shí)現(xiàn)將所有相電流和電容性能量存儲(chǔ)器的電流分布到相模塊上，使得能夠?qū)崿F(xiàn)相模塊處的能量波動(dòng)的小幅度，由此能夠?qū)崿F(xiàn)直接變換器電路的可靠且穩(wěn)定運(yùn)行并且能夠?qū)㈤_關(guān)單元的電容性能量存儲(chǔ)器的大小確定得小并且從而是節(jié)省空間且成本低的。用于執(zhí)行用于運(yùn)行直接變換器電路的方法的根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備具有針對(duì)每個(gè)相模塊的用于產(chǎn)生控制信號(hào)的控制電路，所述控制電路與相模塊的開關(guān)單元的功率半導(dǎo)體開關(guān)連接。關(guān)于每個(gè)相模塊，與相模塊上的電壓有關(guān)的參考信號(hào)和電感上的電壓信號(hào)之間的差被輸送給控制電路用于形成控制信號(hào)。此外，對(duì)于所有相模塊，設(shè)置共同的第一計(jì)算單元，用于由與通過相模塊的電流有關(guān)的參考信號(hào)形成電感上的電壓信號(hào)。對(duì)于所有相模塊，另外設(shè)置共同的第二計(jì)算單元，用于由第一電流或電壓系統(tǒng)的連接在相模塊上的相的相功率的平均值或瞬時(shí)值、由第二電流或電壓系統(tǒng)的連接在相模塊上的相的相功率的平均值或瞬時(shí)值、由第一電流或電壓系統(tǒng)的相的相功率的瞬時(shí)值或平均值的總和以及由第二電流或電壓系統(tǒng)的相的相功率的瞬時(shí)值或平均值的總和形成與通過相模塊的電流有關(guān)的參考信號(hào)。用于執(zhí)行用于運(yùn)行直接變換器電路的方法的根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備因此可以非常簡(jiǎn)單且成本低地來實(shí)現(xiàn)，這是因?yàn)榭梢詫㈦娐泛馁M(fèi)保持得盡可能小并且此外僅需要少量的器件用于構(gòu)建。因此，借助于該設(shè)備可以特別簡(jiǎn)單地執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法。
本發(fā)明的這些和其他任務(wù)、優(yōu)點(diǎn)和特征從結(jié)合附圖對(duì)下面對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施形式的詳細(xì)描述中變得明顯。


圖I示出用于執(zhí)行用于運(yùn)行直接變換器電路的本發(fā)明方法的本發(fā)明設(shè)備的實(shí)施形式，和
圖2示出直接變換器的實(shí)施形式。在附圖中所使用的附圖標(biāo)記和其含義在附圖標(biāo)記列表中以 概況的方式被列出。原則上在圖中相同的部分配備有相同的附圖標(biāo)記。所述的實(shí)施形式示例性地代表發(fā)明主題并且不具有限制作用。
具體實(shí)施例方式圖I示出用于執(zhí)行用于運(yùn)行直接變換器電路的本發(fā)明方法的本發(fā)明設(shè)備的實(shí)施形式，其中在圖I中為了一目了然性僅示出了直接變換器電路的一個(gè)相模塊I。根據(jù)圖I的直接變換器電路一般地具有至少兩個(gè)相模塊1，其中每個(gè)相模塊I用于將第一電流或電壓系統(tǒng)的相U、V、W與第二電流或電壓系統(tǒng)的相R、S、T連接。關(guān)于圖I假定，第一電流或電壓系統(tǒng)具有三個(gè)相U、V、W并且第二電流或電壓系統(tǒng)同樣具有三個(gè)相R、S、T，其中關(guān)于系統(tǒng)自然可以設(shè)想任意的相數(shù)量。每個(gè)相模塊I均包括多個(gè)彼此串聯(lián)的兩極式開關(guān)單元2，其中每個(gè)開關(guān)單元2均具有帶有受控制的單向電流引導(dǎo)方向的可控制的雙向功率半導(dǎo)體開關(guān)和電容性能量存儲(chǔ)器。相應(yīng)的可控制的功率半導(dǎo)體開關(guān)尤其是被構(gòu)造為可關(guān)斷晶閘管(GTO-Gate Turn-Off Thyristor(門極可關(guān)斷晶閘管))或者被構(gòu)造為具有分別帶有反并聯(lián)的二極管的換向控制電極的集成晶閘管(IGCT-Integrated Gate CommutatedThyristor (集成門極換向晶閘管))。但是也可以設(shè)想，將可控制的功率半導(dǎo)體開關(guān)例如構(gòu)造為具有附加地反并聯(lián)的二極管的功率MOSFET或者構(gòu)造為具有附加地反并聯(lián)的二極管的具有絕緣布置的門電極的雙極晶體管(IGBT)。在圖2中示例性地示出具有前述相模塊的直接變換器的實(shí)施形式。根據(jù)方法，對(duì)于每個(gè)相模塊1，借助于控制信號(hào)SI控制開關(guān)單元2的功率半導(dǎo)體開關(guān)?？刂菩盘?hào)SI對(duì)于每個(gè)開關(guān)單元2來說優(yōu)選地在時(shí)間上偏移，使得每個(gè)開關(guān)單元2有利地可以在時(shí)間上偏移地被控制。根據(jù)本發(fā)明，現(xiàn)在每個(gè)相模塊I均具有與開關(guān)單元的串聯(lián)電路串聯(lián)的電感Lur, Lus, Lut; Lve, Lvs, Lvt; Lwe, Lws, Lwt，并且對(duì)于每個(gè)相I旲塊1，控制信號(hào)SI由與相模塊I上的電壓Uue, Uus, Uut; Uvr’ Uvs, Uvt; UWR’ Uffs, Uwt有關(guān)的參考
Vref，UR, Vref，US， ^ref, UT> ^ref, VR) ^refjVS) ^refjVT) ^ref, WE) ^refjWS) Vref，WT 和電感 Lur, Lus,
Lut，Lvr，Lvsj Lvt， Lwrj Lws，Lwt 上的電壓f曰 5 Vlur，Vlusj Vlutj Vlvrj Vlvsj Vlvtj VlwrjVlwsjVlwt之差形成，其中電感Lur，
Lus，Lut, Lvrj Lvsj Lvt , Lwrj Lwsj Lwt 上的電壓信號(hào)Vujk,Vlus,
Vlut，Vlvr, Vlvs, Vlvt, Vlwe, Vlws,Vlwt 由與通過相豐旲塊 I 的電流 iuR) ius> im; ivE> ivs>ivT;
i , iws, iWT有關(guān)的參考信號(hào) iref, URJ iref，US， iref, UU ^refjVRJ ^ref, VSJ iref, VU ^ref, WEJ ^ref, WSJ
i<WT形成。與相模塊I上的電壓Uue, Uus, Uut; Uve, Uvs, Uvt; U- Uffs, Uwt有關(guān)的參考
信號(hào) ^ref, URJ ^ref, US， ^ref, UU ^ref, VRJ ^ref, VSJ ^refjVU ^ref, WRJ ^ref, WSJ ^ref, WT 優(yōu)選地由用于第一
電流或電壓系統(tǒng)的相U、V、W的相電流的上級(jí)的電流調(diào)節(jié)器以及由用于第二電流或電壓系統(tǒng)的相R、S、T的相電流的上級(jí)的電流調(diào)節(jié)器產(chǎn)生。此外，與通過相模塊I的電流iUK，ius,iui； ivE, ivs, ivi； iwE, iws, iWT 的參考信號(hào) iref, URJ iref, US ^refiUT,^refiVS, IrefjVU
iref,WE, iref, WS, IrefjWT由第一電流或電壓系統(tǒng)的連接在相模塊I上的相U、V、W的相功率的平
均值Pu，R/,Pw或瞬時(shí)值Pu，Py,
Pw、由第二電流或電壓系統(tǒng)的連接在相模塊I上的相R、S、τ的相功率的平均值PR,Ps,Pt或
瞬時(shí)值PK，Ps, Pt、由第一電流或電壓系統(tǒng)的相U、V、W的相功率的瞬時(shí)值Puvw或平均值Puvwm的總和以及由第二電流或電壓系統(tǒng)的相R、S、T的相功率的瞬時(shí)值Pkst或平均值Pkstm的總和形成。通過第一電流或電壓系統(tǒng)的連接在相模塊I上的相U、V、W的相功率的平均值Pu.R/.Rw或瞬時(shí)值Pu, Pv, Pw、第二電流或電壓系統(tǒng)的連接在相模塊I上的相R、S、T的
相功率的平均值PR，PS，PT或瞬時(shí)值PK，Ps, Pt、第一電流或電壓系統(tǒng)的相U、V、W的相功率
的瞬時(shí)值Puvw或平均值Puvwm的總和以及第ニ電流或電壓系統(tǒng)的相R、S、T的相功率的瞬時(shí)值Pkst或平均值Pkstm的總和最終形成控制信號(hào)SI，可以有利地實(shí)現(xiàn)將所有相電流和電容性能量存儲(chǔ)器的電流分布到相模塊I上，使得能夠?qū)崿F(xiàn)相模塊I處的能量波動(dòng)的希望的小幅度，由此能夠?qū)崿F(xiàn)直接變換器電路的可靠且穩(wěn)定的運(yùn)行并且能夠?qū)㈤_關(guān)單元2的電容性能量存儲(chǔ)器的大小確定得小并且從而是節(jié)省空間的且成本低的。一般地，為了形成所屬相模塊I的電感Lxy上的電壓信號(hào)Vra使用下面的公式
▽lxy = Lxy ■[I]，
其中下標(biāo)一般地說明第一電流或電壓系統(tǒng)的相X與第二電流或電壓系統(tǒng)的相Y的連接?？商娲?，也可以例如通過反饋形成所屬相模塊I的電感Lxy上的電壓信號(hào)Vra
VtXY = K(ireI,XY ■ χγ)[13]，
其中K是可選的因子。 根據(jù)圖1，按照橋電路的類型來連接每個(gè)開關(guān)単元2的功率半導(dǎo)體開關(guān)，其中電容性能量存儲(chǔ)器與橋電路并聯(lián)?？商娲匾部梢栽O(shè)想，按照半橋電路的類型連接每個(gè)開關(guān)單元2的功率半導(dǎo)體開關(guān)，其中電容性能量存儲(chǔ)器于是與半橋電路并聯(lián)。對(duì)于每個(gè)相模塊I，與通過相模塊I的電流iUK，ius, iUT; iVE, ivs, iVT; iffE, iffS,
iwx有關(guān)的參考信號(hào) iref, URJ iref, US， ^ref, UU ^refjVRJ ^ref, VS ^ref, VU ^ref, WRJ ^ref, WS ^refjWT 附
加地由第一電流或電壓系統(tǒng)的連接在相模塊I上的相U、V、W的相電流‘ iv, iff以及由第二電流或電壓系統(tǒng)的連接在相模塊I上的相R、S、T的相電流iK，is, iT形成。一般地，與通過相模塊I的電流iXY有關(guān)的參考信號(hào)iMf，XY因此通過以下公式形成
UfXY = p^' 'y + P^' ^[2a],
其中一般地，下標(biāo)X是第ー電流或電壓系統(tǒng)的相，下標(biāo)Y是第ニ電流或電壓系統(tǒng)的相，Px , Pr是相功率px，Py的平均值，并且Pim是第一電流或電壓系統(tǒng)的相功率的平均值的總和而P2m是第二電流或電壓系統(tǒng)的相功率的平均值的總和?？商娲匾部梢栽O(shè)想，與通過相模塊I的電流iXY有關(guān)的參考信號(hào)iMf，XY通過以下公式形成
~ 'Y + p^~' ^ [2b],
其中一般地再一次，下標(biāo)X是第一電流或電壓系統(tǒng)的相，下標(biāo)Y是第二電流或電壓系統(tǒng)的相，Px，Py是相功率的瞬時(shí)值，并且P1是第一電流或電壓系統(tǒng)的相功率的瞬時(shí)值的總和以及P2是第二電流或電壓系統(tǒng)的相功率的瞬時(shí)值的總和。優(yōu)選地，第一電流或電壓系統(tǒng)的連接在相模塊I上的相U、V、W的相應(yīng)的相電流Iu,iv，iff以及第二電流或電壓系統(tǒng)的連接在相模塊I上的相R、S、T的相應(yīng)的相電流iK，is,iT是瞬時(shí)值，其例如通過測(cè)量來確定。對(duì)于每個(gè)相模塊I，第一電流或電壓系統(tǒng)的連接在相模塊I上的相U、V、W的相功 率Pu, Pv, Pw的瞬時(shí)值例如由與第一電流或電壓系統(tǒng)的連接在相模塊I上的相U、V、W的相電流iu，iv,、有關(guān)的參考信號(hào)Iref, Iref,v, IrefjW以及由與第一電流或電壓系統(tǒng)的連接在相模塊I上的相U、V、W的相電壓Uu, uv, Uw有關(guān)的參考信號(hào)Vref, Vref；V, VMf，w形成?？商娲匾部梢栽O(shè)想，第一電流或電壓系統(tǒng)的連接在相模塊I上的相U、V、W的相功率Pu,Pv, Pff的瞬時(shí)值例如由第一電流或電壓系統(tǒng)的連接在相模塊I上的相U、V、W的相電流Uiv, iw(例如由測(cè)量值)以及由第一電流或電壓系統(tǒng)的連接在相模塊I上的相U、V、W的相電壓Uu, uv, Uw (例如由測(cè)量值)形成。此外，第二電流或電壓系統(tǒng)的連接在相模塊I上的相R、S、T的相功率PK，Ps, Pt的瞬時(shí)值例如由與第二電流或電壓系統(tǒng)的連接在相模塊I上的相R、S、T的相電流iK，is,、有關(guān)的參考信號(hào)IMf，K，Iref；s, IrefjT以及由與第二電流或電壓系統(tǒng)的連接在相模塊I上的相R、S、T的相電壓UK，Us, Ut有關(guān)的參考信號(hào)VMf，K，Vref；s, Vref；T形成?？商娲匾部梢栽O(shè)想，第二電流或電壓系統(tǒng)的連接在相模塊I上的相R、S、T的相功率PK，Ps, Pt的瞬時(shí)值例如由第二電流或電壓系統(tǒng)的連接在相模塊I上的相R、S、T的相電流iK，is, iT(例如由測(cè)量值)以及由第二電流或電壓系統(tǒng)的連接在相模塊I上的相R、S、T的相電壓uK，us,uT(例如由測(cè)量值)形成。第一電流或電壓系統(tǒng)的連接在相模塊I上的相U、V、W的相功率Pu, Pv, Pff的相應(yīng)的瞬時(shí)值和第二電流或電壓系統(tǒng)的連接在相模塊I上的相R、S、T的相功率PK，Ps, Pt的相應(yīng)的瞬時(shí)值尤其是按照公式[3a]來計(jì)算
Px = \efX ' UfX
P-V I[3a]，
「Y — vref,Y ' 'raf.Y
其中再一次一般地，下標(biāo)X是第一電流或電壓系統(tǒng)的相，下標(biāo)Y是第二電流或電壓系統(tǒng)的相。分別可以預(yù)先給定與第一電流或電壓系統(tǒng)的連接在相模塊I上的相U、V、W的相電流‘ iV,、有關(guān)的參考信號(hào)Iref,V, 或者一般地(、與第一電流或電壓系統(tǒng)的連接在相模塊I上的相U、V、W的相電壓Uu, uv, Uw有關(guān)的參考信號(hào)Vref, Vref；V, Vrefjff或者一般地、與第二電流或電壓系統(tǒng)的連接在相模塊I上的相R、S、T的相電流iK，is,iT有關(guān)的參考信號(hào)しf，K，Iref, s, IrefjT或者一般地しf，Y以及與第二電流或電壓系統(tǒng)的連接在相模塊I上的相R、S、T的相電壓uK，us, uT有關(guān)的參考信號(hào)VMf，K，Vref；s, Vref；τ或者一般地 Iref；Yo可替代地也可能的是，第一電流或電壓系統(tǒng)的連接在相模塊I上的相U、V、W的相功率Pu, Pv, Pw的相應(yīng)的瞬時(shí)值和第二電流或電壓系統(tǒng)的連接在相模塊I上的相R、S、τ的相功率PK，Ps, Pt的相應(yīng)的瞬時(shí)值按照公式[3b]從所述的測(cè)量值中來計(jì)算
其中再一次一般地，下標(biāo)X是第一電流或電壓系統(tǒng)的相，下標(biāo)Y是第二電流或電壓系統(tǒng)的相。明確地提及的是，也可以以其他方式來實(shí)現(xiàn)對(duì)相功率的前述瞬時(shí)值Pu, Pv, Pff,Pr, Ps, Pt的所提及的形成。根據(jù)圖1，對(duì)于每個(gè)相模塊1，用于執(zhí)行用于運(yùn)行直接變換器電路的方法的本發(fā)明設(shè)備具有用于產(chǎn)生控制信號(hào)SI的控制電路3，所述控制電路3與相模塊I的開關(guān)單元2的功率半導(dǎo)體開關(guān)連接。按照本發(fā)明，關(guān)于每個(gè)相模塊1，與相模塊I上的電壓UUK，Uus, Uut;Uvrj」vs，Uvt, Uwrj Uwsj Uwt 有關(guān)的參考信號(hào) ^ref, URJ Vref，US， 1^ref, UT ^ref, VRJ ^refjVS ^refjVT Vref’WE，Vref’WS，^ref, WT 和電感 LUR，Lugj Lut , LyR，LyS Lvt，Lwrj Lws, Lwt 上的電壓イ曰·^* VlurjVlusj Vlutj Vlvej Vlvsj Vlvtj Vlwej Vlwsj Vlm之間的差被輸送給控制電路3用于形成控制信號(hào)SI。此外，對(duì)于所有相模塊1，設(shè)置共同的第一計(jì)算單元4，用于由與通過相模塊I的電
幺丨し Iurj 1USJ 1UT，1VRj 1VSi 1VT，1WRj 1WS iwx有關(guān)的參考信號(hào) 1Tef, URJ iref, US, 1Tef, UT 1Tef, VRJ1Tef, VS 1TefjVT 1TefjWRJ 1TefjWS 1Tef, WT 尤其是按照公式[I]形成電感 Lurj Lus，Lut ,しVR，Lvsj
Lvt; Lwej Lwsj Lwt上的電壓信號(hào)
Vlur，な us，'lut，Vlvr，な vs，'lvt， Vlwe，Vlws，Vlwt。力外，
對(duì)于所有相模塊1，設(shè)置共同的第二計(jì)算單元5，用于由第一電流或電壓系統(tǒng)的連接在相模塊I上的相U、V、w的相功率的平均值Pu,Pv,Rlft.或瞬時(shí)值Pu, pv, Pw、由第二電流或電壓
系統(tǒng)的連接在相模塊I上的相R、s、T的相功率的平均值PR,Ps,Pt或瞬時(shí)值PK，Ps, Pt、由
第一電流或電壓系統(tǒng)的相U、V、W的相功率的瞬時(shí)值Puvw或平均值Pu胃的總和以及由第二電流或電壓系統(tǒng)的相R、S、T的相功率的瞬時(shí)值Pkst或平均值Pkstm的總和尤其是按照公式[2a]或者[2b]形成與通過相模塊 I 的電流 iUK, ius, iUT; iVE, ivs, iVT; iffE, iffS, iWT 有
關(guān)的參考信號(hào) 1Tef, URJ 1Tef, US 1Tef, UT 1TefjVRJ 1Tef, VS 1TefjVU 1TefjWRJ 1Tef, WS 1TefjWT0共同的第二計(jì)算單元5附加地由第一電流或電壓系統(tǒng)的連接在相模塊I上的相U、V、w的相電流‘ iv,、以及由第二電流或電壓系統(tǒng)的連接在相模塊I上的相R、S、T的相電流iK, is, “尤其是按照公式[2a]或者[2b]形成與通過相模塊I的電流iUK, ius, iUT;
1VRJ 1VSJ 1VT, 1WRJ 1WSJ iwx有關(guān)的參考信號(hào) 1Tef, URJ iref, US, 1Tef, UU 1Tef, VRJ 1Tef, VS 1TefjVU1Tef, WRJ 1TefjWSJ 1Tef, WT0此外，對(duì)于所有相模塊1，設(shè)置共同的第三計(jì)算單元6，用于由與第一電流或電壓系統(tǒng)的連接在相模塊I上的相U、V、W的相電流‘ iv, iff有關(guān)的參考信號(hào)Ird，Iref,v,IrefjW以及由與第一電流或電壓系統(tǒng)的連接在相模塊I上的相U、V、W的相電壓Uu, uv, Uff有關(guān)的參考信號(hào)Vm, Vref,v, Vretff尤其是按照公式[3a]形成第一電流或電壓系統(tǒng)的連接在相模塊I上的相U、V、W的相功率Pu, Pv, Pw的瞬時(shí)值和用于由與第二電流或電壓系統(tǒng)的連接在相模塊I上的相R、S、T的相電流iK，iE, iT有關(guān)的參考信號(hào)IMf，K，Iref,s, IrefjT以及由與第二電流或電壓系統(tǒng)的連接在相模塊I上的相R、S、T的相電壓uK，Us, Ut有關(guān)的參考信號(hào)Vref,S) Vref,τ尤其是按照公式[3a]形成第二電流或電壓系統(tǒng)的連接在相模塊I上的相R、S、T的相功率PK，Ps, Pt的瞬時(shí)值。對(duì)此可替代地，對(duì)于所有相模塊1，設(shè)置共同的第三計(jì)算單元6，用于由第一電流或電壓系統(tǒng)的連接在相模塊I上的相U、V、W的相電流‘ iv, iw以及由第一電流或電壓系統(tǒng)的連接在相模塊I上的相U、V、W的相電壓Uu，uv, uw尤其是按照公式[3b]形成第一電流或電壓系統(tǒng)的連接在相模塊I上的相U、V、W的相功率Pu, Pv, Pw的瞬時(shí)值以及用于由第二電流或電壓系統(tǒng)的連接在相模塊I上的相R、S、T的相電流iK ，is, “以及由第二電流或電壓系統(tǒng)的連接在相模塊I上的相R、S、T的相電壓uK，us, uT尤其是按照公式[3b]形成第二電流或電壓系統(tǒng)的連接在相模塊I上的相R、S、T的相功率PK，Ps, Pt的瞬時(shí)值?？傊軌蚴境觯绕涫前凑?qǐng)DI的用于執(zhí)行用于運(yùn)行直接變換器電路的本發(fā)明方法的本發(fā)明設(shè)備能夠非常簡(jiǎn)單地和成本低地來實(shí)現(xiàn)，這是因?yàn)殡娐泛馁M(fèi)盡可能小并且此外僅需要少量器件用于構(gòu)建。因此，利用所述設(shè)備能夠特別簡(jiǎn)單地執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法。附圖標(biāo)記列表 I相模塊
2開關(guān)單元 3控制電路 4第一計(jì)算單元 5第二計(jì)算單元 6第三計(jì)算單元。
權(quán)利要求
1.用于運(yùn)行直接變換器電路的方法，其中所述直接變換器電路具有至少兩個(gè)相模塊(I)并且用于將第一電流或電壓系統(tǒng)的相(U、v、w)與第二電流或電壓系統(tǒng)的相(R、S、T)連接，每個(gè)相模塊(I)均包括多個(gè)彼此串聯(lián)的兩極式開關(guān)單元(2)并且每個(gè)開關(guān)單元(2)均具有帶有受控制的單向電流引導(dǎo)方向的可控制的雙向功率半導(dǎo)體開關(guān)和電容性能量存儲(chǔ)器， 其中借助于控制信號(hào)(SI)來控制所屬相模塊(I)的開關(guān)單元(2)的功率半導(dǎo)體開關(guān)并且每個(gè)相I旲塊(I)具有與開關(guān)單兀的串聯(lián)電路串聯(lián)的電感(Lur，Lusj Lut; Lvrj Lvsj Lvt;Lwrj Lws, Lwt)其特征在于，對(duì)于每個(gè)相模塊(I)，所述控制信號(hào)(SI)由與所述相模塊(I)上的電壓(UUE, Uusj Uut > Uvrj Uvsj Uvt , Uwe, Uws, Uwt)有關(guān)的參考信號(hào)(V_UK，Vref，US， Vref，UT， ^ref, VRJVref，VS， Vref，VT， ^refjWRJ ^refjWSJ ^ref, WT )和所述電感(Lur，Lusj Lut, Lvrj Lvsj Lvt, Lwrj LwsjLwt)上的電壓信號(hào)(Vluej Vlusj Vlutj Vlvej Vlvsj Vlvtj Vlwrj Vlwsj Vlwt)之差形成，以及所述電感(Lur，Lusj Lut ; Lvrj Lvsj Lvt ; Lwrj Lwsj Lwt)上的電壓f曰 7 (Vlurj Vlusj Vlutj^LVRJ VlVS，VlVT，VlWE，^LWSj ^LWT )由與通過所述相模塊(1)的電流(iUK，i s, iUT； iVE, ivs,ivx； iw, iws, iwx)有關(guān)的參考信號(hào)(iref，UK， iref, USJ iref, UU iref, VRJ ^ref, VSJ ^ref, VU ^ref, WEJiref, WSJ iref, WT)形成，以及 與通過所述相模塊⑴的電流(iUK, ius, iUT； iVR. ivs. iVT； Iwe, iws. iWT)有關(guān)的參考信號(hào)(i<UK， iref, USJ iref, UU ^refjVRJ ^refjVSJ ^ref, VU ^refjWRJ ^ref, WSJ ^ref, WT)由第一電流或電壓系統(tǒng)的連接在相模塊⑴上的相(u、v、w)的相功率的平均值(Rj,)或瞬時(shí)值(p ，Pv, Pw)、由第二電流或電壓系統(tǒng)的連接在所述相模塊⑴上的相(R、S、T)的相功率的平均值()或瞬時(shí)值(PK，Ps, Pt )、由第一電流或電壓系統(tǒng)的相(U、V、W)的相功率的瞬時(shí)值(Puvw)或平均值(Puvwm)的總和以及由第二電流或電壓系統(tǒng)的相(R、S、T)的相功率的瞬時(shí)值(Pkst)或平均值(Pkstm)的總和形成。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，對(duì)于每個(gè)相模塊(I)，與通過相模塊(I)的電流(iUR, iUS> iuT； ivE> ivs，ivT； iwE> iws，iwT)有關(guān)的參考"f 目號(hào)(iref，UR， iref, USJ iref, UUref, VRJ ref, VS J ref, VTJ ref, WEJ ref, WSJ ref, WT )附加地由第一電流或電壓系統(tǒng)的連接在相模塊⑴上的相(u、v、w)的相電流(iu，iv, iff)以及由第二電流或電壓系統(tǒng)的連接在相模塊⑴上的相(R、S、T)的相電流(iK，is, iT)形成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法,其特征在于,對(duì)于每個(gè)相模塊(I),第一電流或電壓系統(tǒng)的連接在相模塊⑴上的相(U、v、w)的相功率(Pu, Pv, Pff)的瞬時(shí)值由與第一電流或電壓系統(tǒng)的連接在相模塊⑴上的相(u、v、w)的相電流(iu，iv, iff)有關(guān)的參考信號(hào)(Iref,IrefjV, Iref, w)以及由與第一電流或電壓系統(tǒng)的連接在相模塊(I)上的相(U、V、W)的相電壓(Uu, uv，Uw)有關(guān)的參考信號(hào)(vMf，u，Vrefjv, U形成，以及 第二電流或電壓系統(tǒng)的連接在相模塊⑴上的相(R、S、T)的相功率(PK，Ps, Pt )的瞬時(shí)值由與第二電流或電壓系統(tǒng)的連接在相模塊⑴上的相(R、S、T)的相電流(iK，is,iT)有關(guān)的參考信號(hào)Iref,s, Iref,x)以及由與第二電流或電壓系統(tǒng)的連接在相模塊(I)上的相(R、S、T)的相電壓(UK，Us, Ut)有關(guān)的參考信號(hào)(Vref，K，Vref；s, Vref；T)形成。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法,其特征在于,對(duì)于每個(gè)相模塊(I),第一電流或電壓系統(tǒng)的連接在相模塊⑴上的相(U、V、W)的相功率(Pu, Pv, Pff )的瞬時(shí)值由第一電流或電壓系統(tǒng)的連接在相模塊(I)上的相(u、v、w)的相電流(iu，iv, iff)以及由第一電流或電壓系統(tǒng)的連接在相模塊⑴上的相(U、v、w)的相電壓(Uu，uv, Uff)形成，以及 第二電流或電壓系統(tǒng)的連接在相模塊⑴上的相(R、S、T)的相功率(PK，Ps, Pt )的瞬時(shí)值由第二電流或電壓系統(tǒng)的連接在相模塊(I)上的相(R、S、T)的相電流(iK，is, iT)以及由第二電流或電壓系統(tǒng)的連接在相模塊(I)上的相(R、S、T)的相電壓(uK，us, uT)形成。
5.用于執(zhí)行用于運(yùn)行直接變換器電路的方法的設(shè)備，其中所述直接變換器電路具有至少兩個(gè)相模塊(I)并且用于將第一電流或電壓系統(tǒng)的相(U、v、w)與第二電流或電壓系統(tǒng)的相(R、S、T)連接，每個(gè)相模塊(I)均包括多個(gè)彼此串聯(lián)的兩極式開關(guān)單元(2)并且每個(gè)開關(guān)單元(2)均具有帶有受控制的單向電流引導(dǎo)方向的可控制的雙向功率半導(dǎo)體開關(guān)和電容性能量存儲(chǔ)器， 對(duì)于每個(gè)相模塊(I)具有用于產(chǎn)生控制信號(hào)(SI)的控制電路(3)，所述控制電路(3)與所述相模塊(I)的開關(guān)單元(2)的功率半導(dǎo)體開關(guān)連接并且每個(gè)相模塊(I)具有與開關(guān)單兀的串聯(lián)電路串聯(lián)的電感(Lur, Lus, Lut ; Lve, Lvs, Lvt; Lwr, Lws, Lwt), 其特征在于， 關(guān)于每個(gè)相模塊(I)，將與相模塊⑴上的電壓(UUK, Uus, Uut; Uvr, Uvs, Uvt; U冊(cè)，Uffs,Uwt)有關(guān)的參考信號(hào)(V_UK，Vref，US， Vref，UT， ^ref, VRJ ^ref, VSJ ^ref, VU ^ref, WRJ ^ref, WSJ ^ref, WT)和電感(Lur，Lusj Lut ; Lvrj Lvsj Lvt ; Lwrj Lwsj Lwt)上的電壓f曰 7 (Vlurj Vlusj Vlutj VlvrjVlvsj Vlvtj Vlwej Vlwsj Vlm)之間的差輸送給所述控制電路(3)用于形成控制信號(hào)(SI)， 對(duì)于所有相模塊(I)，設(shè)置共同的第一計(jì)算單元(4)，用于由與通過相模塊(I)的電流(iuRJ ius，iuT，iyRJ ivs，ivT，iwRJ iws， iwx)有關(guān)的參考信號(hào)(U, iref, US， ref, UTJ ^-ref, VRJiref, VS) iref, VT) ^ref, WE) ^ref, WS) ^ref, WT)形成所述電感(LUR, Lus, Lut , Lvr, Lvs, Lvt, Lwe, Lffs,Lwt)上的電壓信號(hào)(VLUK，Vlus, Vlut, Vlve, Vlvs, Vlvt, Vlwe, Vlws, Vlwt)，以及 對(duì)于所有相模塊(I)，設(shè)置共同的第二計(jì)算單元，用于由第一電流或電壓系統(tǒng)的連接在相模塊⑴上的相(U、V、W)的相功率的平均值(Pu, Pv,Pw )或瞬時(shí)值(Pu, Pv, Pw)、由第二電流或電壓系統(tǒng)的連接在相模塊⑴上的相(R、S、T)的相功率的平均值(PR,Ps,Pt )或瞬時(shí)值(PK，Ps, Pt )、由第一電流或電壓系統(tǒng)的相(U、V、W)的相功率的瞬時(shí)值(Puvw)或平均值(PotJ的總和以及由第二電流或電壓系統(tǒng)的相(R、S、T)的相功率的瞬時(shí)值(Pkst)或平均值(Prstm)的總和形成與通過相模塊⑴的電流(iUR, ius, iUT； iVR. ivs. iVT； Iwe, iws.iWT)有關(guān)的參考信號(hào)(i_UK， iref, USJ iref, UU ^ref, VEJ ^refjVSJ ^ref, VU ^ref, WRJ ^refjWSJ ^ref, WT) °
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其特征在于，所述共同的第二計(jì)算單元附加地由第一電流或電壓系統(tǒng)的連接在相模塊(I)上的相(u、v、w)的相電流(iu，iv, iff)以及由第二電流或電壓系統(tǒng)的連接在相模塊(I)上的相(R、S、T)的相電流(iK，is, iT)形成與通過所述相模塊(I)的電流(iUK，ius，iUT； iVE, ivs, iVT； 4，iws, iWT)有關(guān)的參考信號(hào)(iref，UK，iref, US) iref, UT) ^ref, VR) ^ref, VS) ^ref, VT> ^ref, WE) ^ref, WS) ^ref, WT)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其特征在于，對(duì)于所有相模塊(1)，設(shè)置共同的第三計(jì)算單元(6)，用于由與第一電流或電壓系統(tǒng)的連接在相模塊⑴上的相(U、V、W)的相電流(iu, iv, iW)有關(guān)的參考信號(hào)(Ird，Iref,V,以及由與第一電流或電壓系統(tǒng)的連接在相模塊⑴上的相(u、v、w)的相電壓(Uu, Uv, Uw)有關(guān)的參考信號(hào)VrefjV, Vrefjff)形成第一電流或電壓系統(tǒng)的連接在相模塊⑴上的相(U、V、W)的相功率(Pu, Pv, Pff )的瞬時(shí)值以及用于由與第二電流或電壓系統(tǒng)的連接在相模塊⑴上的相(R、S、T)的相電流(iE, is, iT)有關(guān)的參考信號(hào)(Ir6f，K，IrefjS,以及由與第二電流或電壓系統(tǒng)的連接在相模塊⑴上的相(R、S、T)的相電壓(UK，Us, Ut)有關(guān)的參考信號(hào)Vref；s, Vref；T)形成第二電流或電壓系統(tǒng)的連接在相模塊⑴上的相(R、S、T)的相功率(PK，Ps, Pt)的瞬時(shí)值。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其特征在于，對(duì)于所有相模塊(1)，設(shè)置共同的第三計(jì)算單元(6)，用于由第一電流或電壓系統(tǒng)的連接在相模塊(I)上的相(U、V、W)的相電流Qu,iv, iw)以及由第一電流或電壓系統(tǒng)的連接在相模塊⑴上的相(U、V、W)的相電壓(Uu，uv,uff)形成第一電流或的連接在相模塊⑴上的相(U、V、W)的相功率(Pu, Pv, Pff )的瞬時(shí)值以及用于由第二電流或電壓系統(tǒng)的連接在相模塊(I)上的相(R、S、T)的相電流(iK，is,iT)以及由第二電流或電壓系統(tǒng)的連接在相模塊(I)上的相(R、S、T)的相電壓(uK，us, uT)形成第二電流或電壓系統(tǒng)的連接在相模塊(I)上的相(R、S、T)的相功率(PK，Ps, Pt)的瞬時(shí)值。
全文摘要
本發(fā)明說明用于運(yùn)行直接變換器電路的方法，其中借助于控制信號(hào)(S1)來控制所屬相模塊(1)的開關(guān)單元(2)的功率半導(dǎo)體開關(guān)。為了減少相模塊(1)處的不希望的能量波動(dòng)，對(duì)于每個(gè)相模塊(1)，控制信號(hào)(S1)由與相模塊(1)上的電壓(UUR,UUS,UUT;UVR,UVS,UVT;UWR,UWS,UWT)有關(guān)的參考信號(hào)(Vref,UR,Vref,US,Vref,UT,Vref,VR,Vref,VS,Vref,VT,Vref,WR,Vref,WS,Vref,WT)和電感(LUR,LUS,LUT;LVR,LVS,LVT;LWR,LWS,LWT)上的電壓信號(hào)(VLUR,VLUS,VLUT,VLVR,VLVS,VLVT,VLWR,VLWS,VLWT)之差形成，其中電感(LUR,LUS,LUT;LVR,LVS,LVT;LWR,LWS,LWT)上的電壓信號(hào)(VLUR,VLUS,VLUT,VLVR,VLVS,VLVT,VLWR,VLWS,VLWT)由與通過相模塊(1)的電流(iUR,iUS,iUT;iVR,iVS,iVT;iWR,iWS,iWT)有關(guān)的參考信號(hào)(iref,UR,iref,US,iref,UT,iref,VR,iref,VS,iref,VT,iref,WR,iref,WS,iref,WT)形成。此外，與通過相模塊(1)的電流(iUR,iUS,iUT;iVR,iVS,iVT;iWR,iWS,iWT)有關(guān)的參考信號(hào)(iref,UR,iref,US,iref,UT,iref,VR,iref,VS,iref,VT,iref,WR,iref,WS,iref,WT)由第一電流或電壓系統(tǒng)的連接在相模塊(1)上的相(U、V、W)的相功率的平均值(I)或瞬時(shí)值(PU,PV,PW)、由第二電流或電壓系統(tǒng)的連接在相模塊(1)上的相(R、S、T)的相功率的平均值(II)或瞬時(shí)值(PR,PS,PT)、由第一電流或電壓系統(tǒng)的相(U、V、W)的相功率的瞬時(shí)值(PUVW)或平均值(PUVWM)的總和以及由第二電流或電壓系統(tǒng)的相(R、S、T)的相功率的瞬時(shí)值(PRST)或平均值(PRSTM)的總和形成。此外，說明用于執(zhí)行該方法的設(shè)備。
文檔編號(hào)H02M7/483GK102754323SQ201080064152
公開日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2010年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月17日
發(fā)明者A.科恩, M.溫克恩肯佩爾 申請(qǐng)人:Abb 瑞士有限公司