并联模块化多级转换器和保护系统的制作方法_2

文档序号:9769930阅读:来源:国知局
,并 且第二模块化多级转换器连接到变压器的第二二级绕组。作为备选方案,电流分开可用包 括两个二级绕组(以及一个一级绕组,其可布置在公共芯体上)的变压器实现。
[0028] 大体上,诸如模块化多级转换器的高功率转换器通常需要可靠的保护系统。例如 通过将转换器基元切换至零电压输出状态进行的保护触发可开始在半导体的极限下工作, 并且不可获得后备系统。
[0029] 本公开的另外的方面涉及具有模块化多级转换器的转换器组件,其中模块化多级 转换器包括至少两个相,各个相包括具有多个串联连接的转换器基元的至少一个转换器分 支,各个转换器基元包括基元电容器和用于将基元电容器连接到转换器分支的半导体开 关;其中各个相的转换器分支通过各个相的相连接点连接到负载或功率源;并且其中转换 器组件包括保护系统。下文描述的保护系统可提供来不仅用于上面所描述的具有两个并联 模块化多级转换器的转换器组件,而且大体上用于具有仅一个模块化多级转换器的转换器 组件。
[0030] 但是,根据本发明的实施例,第一和第二模块化多级转换器中的至少一个包括这 种保护系统。
[0031] 根据本发明的实施例,保护系统包括:故障检测装置;机械或对位电子 (paraelectronic)开关,其用于在相关联的模块化多级转换器的分支连接点处互连至少两 个相;以及控制器,其适于在接收到来自故障检测装置的故障信号时,将相关联的模块化多 级转换器的转换器基元切换至零输出电压,并且闭合开关。保护系统可适于可靠地处理所 有特殊的故障情况。可覆盖和/或可通过故障检测装置检测的故障为电弧故障、双接地故障 和内部转换器故障。
[0032] 本公开的另外的方面涉及用于保护转换器组件的方法,其例如可通过控制器实 施。
[0033] 根据本发明的实施例,方法包括以下步骤:接收来自故障检测装置的故障信号;将 相关联的模块化多级转换器的转换器基元切换至零输出电压,以及闭合开关。
[0034] 本公开的另外的方面涉及计算机程序,其在被处理器执行时,适于执行这个方法 的步骤:以及计算机可读介质,这种计算机程序存储在其上。例如,控制器可包括这种处理 器和用于存储计算机程序的非易失性存储器。
[0035]根据本发明的实施例,开关包括磁促动开关和烟火(pyrotechnically)促动开关 中的至少一个。大体上,开关可适于利用两个接触触头闭合电连接,接触触头通过移动而进 行接触。
[0036]根据本发明的实施例,通过闭合转换器基元的半导体开关,例如通过使转换器基 元短路,而将转换器基元切换至零电压,半导体开关互连转换器基元的输出。
[0037] 根据本发明的实施例,开关另外适于连接至少两个相与地电势。例如,在三个相的 情况下,各个相可利用单相开关与地电势连接。
[0038] 根据本发明的实施例,故障检测装置包括电流传感器,用于在相连接点处感测至 少两个相中的过电流。
[0039] 根据本发明的实施例,电流传感器适于在用于连接模块化多级转换器的至少两个 转换器分支的分支连接点之前测量相连接点和电感之间的电流。这个电感可为第一和/或 第二电感,如上面提到的那样,用于抑制和/或控制环电流。
[0040] 根据本发明的实施例,控制器适于在转换器基元切换至零电压输出之后的预先限 定的时间之后闭合开关。例如,预先限定的时间不会相对于分支连接点中的电流的频率周 期相差超过10%。以这种方式,在相应的电流的零穿越时附近闭合开关。
[0041] 根据本发明的实施例,转换器组件包括通过公共相连接点并联连接的至少两个模 块化多级转换器和/或通过DC链路串联连接的至少两个模块化多级转换器。转换器组件可 包括用于至少两个转换器中的各个的保护系统。当接收到故障信号时,一个第一保护系统 适于将故障信号传递至另一个第二保护系统,另一个第二保护系统适于在接收到来自第一 保护系统的故障信号时,将相关联的转换器的转换器基元切换至零输出电压,并且闭合相 关联的机械或对位电子开关。用于各个转换器(或子转换器)的保护系统可共同形成用于转 换器组件的保护系统。当一个保护系统确定故障时,通知其它保护系统有故障,并且还将它 们的转换器基元切换至零电压,并且使相关联的转换器的相应的输出相短路。
[0042] 根据本发明的实施例,保护系统包括在第一侧转换器的第一 AC侧处的第一机械或 对位电子开关和在第二侧转换器的第二AC侧处的第二机械或对位电子开关。(间接或直接) 转换器的两侧可受保护系统保护。保护系统可适于在将转换器基元切换至零电压输出之后 的第一时间之后闭合第一机械或对位电子开关,并且在第二时间之后闭合第二机械或对位 电子开关,第二时间不同于第一时间。第一和第二时间可适于转换器的相应的第一和第二 侧中的电流的频率。
[0043] 根据下面描述的实施例,本发明的这些和其它方面将便而易见,并且参照下面描 述的实施例来阐述本发明的这些和其它方面。
【附图说明】
[0044]将在下面参照示例性实施例来更详细地阐述本发明的主题,示例性实施例示出在 附图中。
[0045]图1示意性地显示根据本发明的实施例的转换器组件。
[0046]图2示意性地显示根据本发明的另外的实施例的转换器组件。
[0047]图3示意性地显示根据本发明的另外的实施例的转换器组件。
[0048]图4示意性地显示根据本发明的另外的实施例的转换器组件。
[0049]图5示意性地显示根据本发明的另外的实施例的转换器组件。
[0050] 图6示意性地显示根据本发明的另外的实施例的转换器组件。
[0051] 图7示意性地显示根据本发明的另外的实施例的转换器组件。
[0052] 图8示意性地显示根据本发明的另外的实施例的转换器组件。
[0053] 图9示意性地显示根据本发明的另外的实施例的转换器组件。
[0054] 图10示意性地显示根据本发明的另外的实施例的转换器组件。
[0055] 图11示意性地显示根据本发明的另外的实施例的转换器组件。
[0056] 附图中使用的参考标号和它们的意义以概述的方式列在参考标号列表中。原则 上,相同部件在图中设有相同参考标号。
【具体实施方式】
[0057] 图1显示转换器组件10a,其具有包括两个模块化多级子转换器14a,14b的模块化 多级转换器12&。对于各个相¥1 1,¥¥,%,¥[?,¥5,¥^各个子转换器14 &,1413包括两个转换 器分支16,其串联连接在DC链路17的两个输出/输入DC+和DC-之间,并且在它们之间提供分 支连接点18。
[0058]转换器分支16包括串联连接的多个转换器基元20。各个转换器基元20包括半导体 开关22和基元电容器24。在图1中,显示了单极转换器基元20,其用于具有缓冲器(snubber) 电路26的间接转换器12a。例如,半导体开关22可包括具有反并联二极管的IGCT (如图1中 显示)、RC-IGCT (下面在图8中显示),IGBT或其它适当的可开关的半导体元件。
[0059]转换器分支16经由电感28与分支连接点18连接。电感28可为在磁芯体上或具有空 气芯体的感应器或线圈。连接到一个相的分支连接点的电感28经由公共磁芯体联接,并且 可看作分支电抗器,用于抑制和/或控制转换器12a或子转换器14a,14b的分支16之间的环 电流。
[0060] 子转换器14a经由变压器30连接到电网32。子转换器14b连接到电机34,例如发电 机,或如描绘的那样,用于驱动栗或涡轮36的电动马达34。
[0061] 分支连接点18经由电感38与负载34,36或功率源30,32连接。而且,电感38可为具 有磁芯体的感应器或线圈。但是,电感38不彼此联接。
[0062]电网侧子转换器14a的分支连接点18经由电网侧相连接点40与变压器30连接,并 且负载侧转换器14b的分支连接点18经由负载侧相连接点40与马达34连接。相连接点40用 于连接另外的并联转换器(诸如图2中描绘)与负载34
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