CN102638192A - 用于功率转换器的控制器和对其进行操作的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于功率转换器的控制器和对其进行操作的方法。提供了用于转换器的控制器和相应的操作这样的控制器的方法。该转换器接收输入功率并通过开关操作来提供输出功率，其中在一个实施例中，输出功率具有至少两个相。根据实施例，控制器包括：输入端，用于接收依赖于转换器的输出功率的反馈信号；以及输出端，用于将控制信号提供给转换器从而来控制转换器的开关操作，控制信号对应于响应于反馈信号而被更新的开关模式；控制信号包括谐波补偿信号，所述谐波补偿信号降低输出功率中的高次谐波，所述高次谐波源自于在得到反馈信号和开关模式的更新之间的时间延迟。

Description

用于功率转换器的控制器和对其进行操作的方法
技术领域
本发明涉及功率转换器的领域。
背景技术
在使用采样的反馈数据的闭环控制系统内，响应于这些反馈信号在对反馈变量进行采样和致动器变化之间存在有限的延迟。例如，在三相电压电源型转换器的情况下，反馈变量是三相电流，并且致动器实际上是脉冲宽度调制(PWM)桥，其在量值和相位上使三相电压变化以控制三相电流。
典型地，在固定的开关（switching）频率PWM方案中，电流在完整的PWM周期(PWM周期 = 1/(开关频率))期间被采样许多次，并且对这些多个采样的所取的平均变成正如由控制器所使用的电流反馈变量。使用该方法实现了与PWM开关频率相关的谐波电流的良好衰减。但是，在控制环路中引入了有限的相位延迟，这归因于在对电流进行采样、进行必要的数学计算和使电压改变之间的延迟。因此，实际上，PWM电压响应于该被采样的具有特定延迟的电流而改变。从控制系统稳定性的角度来看（特别是当考虑网络连接的PWM桥阵列时），令人期望的是使这些相位延迟最小化。
鉴于上面描述的情况，存在对于改善的技术的需要，该技术能够提供具有改善的特性的转换器控制器，同时充分地避免或者至少降低以上认识到的问题的一个或者多个。
发明内容
该需要可以由根据独立权利要求的主题来满足。此处公开的主题的有利实施例由从属权利要求描述。
根据本发明的第一方面，提供了一种用于转换器的控制器，该转换器接收输入功率并通过开关操作来提供输出功率，所述控制器包括：输入端，用于接收依赖于转换器的输出功率的反馈信号；以及输出端，用于将控制信号提供给转换器从而来控制转换器的开关操作，控制信号对应于响应于反馈信号而被更新的开关模式；控制信号具有谐波补偿信号，所述谐波补偿信号降低输出功率中的高次谐波，所述高次谐波源自于在得到反馈信号和开关模式的更新之间的时间延迟。
本发明的该方面基于以下思想：在通过由去到转换器的控制信号中的至少一个谐波补偿信号同时来补偿不期望的谐波而使这些不期望的谐波保持在可接受的水平时，在得到反馈信号和更新开关模式之间的时间延迟能够被降低。
根据一个实施例，所述转换器是功率转换器，例如风力涡轮机设备的功率转换器。
根据一个实施例，输出功率具有至少两个相，例如三个相（三相功率）。例如，在实施例中，对两个或者更多电导体（每个相一个）提供输出功率，所述电导体承载具有在每个导体中的电压波之间的明确时间偏移（相差）的交流电。在其它实施例中，输出功率具有单个相。
根据一个实施例，控制器还包括用于提供调制信号的调制信号发生器；用于生成谐波补偿分量的补偿发生器；其中控制器被配置用于提供依赖于调制信号和谐波补偿分量的控制信号。
根据一个实施例，谐波补偿分量包括合适的相位和量值的一个或者多个谐波分量来补偿在PWM电压中的不期望的谐波。通常在此处，谐波补偿分量包括这样的谐波分量中的单独一个或者，在另一个实施例中，包括（合适相位和量值的）多个这样的谐波分量。
根据另一个实施例，控制器还包括加法器，其用于将调制信号和谐波补偿分量相加从而来生成求和信号。例如，根据一个实施例，谐波补偿分量是直接被加到调制信号的谐波分量。在这种情况下，该求和信号是控制信号。
根据又一个实施例，控制器还包括用于处理该求和信号从而生成控制信号的信号处理单元。例如，为了获得已发生切换的次数，可以将求和信号与参考信号（例如，三角载波信号）进行比较。
根据另一个实施例，控制器还包括：已经在其中存储了多个补偿指示符的查找表，每个补偿指示符对应于相应的谐波补偿分量；以及补偿发生器，其被配置用于基于所选的补偿指示符来生成谐波补偿分量。此外，根据一个实施例，补偿发生器被配置用于接收调制深度、调制角度和时间延迟中的至少一个；以及响应于其来提供谐波补偿分量。
例如，在一个实施例中，该查找表已经在其中存储了对于多个不同的调制深度、调制角度和时间延迟的补偿指示符。补偿发生器然后被配置用于接收实际的调制深度、调制角度和时间延迟并且用于响应于其来选择对应的补偿指示符。补偿发生器基于所选的补偿指示符来生成谐波补偿分量。
根据另一个实施例，输出功率具有至少两个相并且在其中所述至少两个相的电压电平为不同的时间点处执行开关模式的更新。例如，在没有谐波补偿信号的情况下，开关模式的更新将在零矢量的中点处被执行，其中该零矢量对应于其中所有的至少两个相的电压电平都相等的时间间隔。在具有根据在此公开的主题的实施例的谐波补偿信号的情况下，开关模式的更新能在任何时间执行，独立于零矢量的中点，即，尤其是在至少两个相的电压电平是不同的时间处。对于“其中至少两个相的电压电平为不同的时间点”的替代是其中对于至少两个相的每一个的控制信号分量为不同的时间点。
根据另一个实施例，时间延迟是由确定控制信号所必需的计算时间来确定的。例如，在一个实施例中，时间延迟不是被人为延长的而是仅由必需的计算时间来确定。在该意义下，这样的时间延迟是归因于控制器的配置的最小时间延迟。
根据此处公开的主题的第二方面，提供了一种转换器设备，该转换器设备包括：根据第一方面或其实施例的控制器；以及第一方面中涉及的转换器，该转换器具有用于接收输入功率的输入端和用于通过开关操作来提供输出功率的输出端。
根据此处公开的主题的第三方面，提供了一种操作用于转换器的控制器的方法，转换器接收输入功率并通过开关操作来提供输出功率，该方法包括：接收依赖于转换器的输出功率的反馈信号；以及将控制信号提供给转换器从而来控制转换器的开关操作，该控制信号对应于响应于反馈信号而被更新的开关模式；该控制信号具有降低输出功率中的高次谐波的谐波补偿信号，该高次谐波源自于在得到反馈信号和开关模式的更新之间的时间延迟。
根据第三方面的实施例，输出功率具有至少两个相。
根据第三方面的实施例，该方法还包括提供调制信号；生成谐波补偿分量；以及提供依赖于调制信号和谐波补偿分量的控制信号。
根据又一个其他实施例，该方法还包括将调制信号和谐波补偿分量相加从而来生成求和信号。
根据又一个其他实施例，该方法还包括提供已经在其中存储了多个补偿指示符的查找表，每个补偿指示符对应于相应的谐波补偿分量（或，在另一个实施例中，对应于相应的谐波补偿信号）；选择多个补偿指示符中的一个；以及基于所选的补偿指示符来生成谐波补偿分量。
根据第三方面的另一个实施例，输出功率具有至少两个相并且在其中至少两个相的电压电平是不同的时间点处执行开关模式的更新。
通常在此处，第三方法方面的各个实施例可以包括如关于第一设备方面所描述的一个或多个特征和/或功能。在这种情况下，关于第一方面所描述的设备特征不应被认为限制方法权利要求。相反地，至少当参考关于设备所公开的特征时，要注意这样的设备公开隐含地公开了独立于设备特征的相应的功能或相应的方法特征。
因此，在第三方面的一个实施例中，根据第一方面或其实施例来配置该方法。
根据在此公开的主题的第四方面，提供了一种计算机程序，该计算机程序当由处理器设备执行时，适于控制在第三方面或其实施例中所阐述的方法。
如此处所使用的那样，对计算机程序的引用意在与对含有指令的计算机可读介质和/或程序元件的引用相等效，所述指令用于控制计算机系统以协调上述方法或其实施例的性能。
可以通过使用任何合适的编程语言（诸如例如，JAVA、C++）将所述计算机程序实现为计算机可读指令代码，并可以将所述计算机程序存储在计算机可读介质（可移动磁盘、易失性或非易失性存储器、嵌入式存储器/处理器等）上。该指令代码可操作用于将计算机或任何其他可编程设备编程为执行所预期的功能。所述计算机程序可以从网络（诸如万维网）得到，可以从该网络下载所述计算机程序。
本发明可以借助于计算机程序（相应地，软件）来实现。然而，本发明也可以借助于一个或多个专用电路（相应地，硬件）来实现。此外，本发明还可以以混合形式（即，以软件模块和硬件模块的组合）实现。
在上文中，已经参照转换器设备的控制器、转换器设备和操作这样的控制器的方法描述了这里公开的主题的示例性实施例并且在下文中将参照转换器设备的控制器、转换器设备和操作这样的控制器的方法描述这里公开的主题的示例性实施例。必须指出，与这里公开的主题的不同方面相关的特征的任何组合当然也是可能的。特别地，一些实施例是装置类型的实施例，而且其他实施例是方法类型的实施例。然而，本领域技术人员将从以上和以下描述中推断，除了属于一个方面的特征的任何组合以外，与不同方面或实施例有关的特征之间（例如甚至装置类型的实施例的特征与方法类型的实施例的特征之间）的任何组合也被认为利用该申请而公开，除非另有声明。
从以下要被描述的实施例的示例中显而易见本发明的以上定义的方面和实施例以及其他方面和实施例，并参照附图来解释本发明的以上定义的方面和实施例以及其他方面和实施例，但是本发明不限于此。
附图说明
图1示出根据在此处公开的主题的实施例的转换器设备。
图2说明在PWM周期上的电流采样，其中在前面的PWM周期期间采样的平均被用作电流反馈。
图3说明在零矢量的中点处的电流采样，其中电流采样点处于PWM周期中点。
图4示出在不同于零矢量的随后中点的时间点处的开关模式的更新。
图5示出关于谐波阶次（x轴）和开关模式更新偏移tc（y轴）的谐波电流的量值（z轴）。
图6说明对于单个相根据示例性的调制波形和三角载波的PWM开关模式的确定。
图7示出根据在此处公开的主题的实施例的控制器。
具体实施方式
附图中的说明是示意性的。要注意，在不同的图中给相似或者相同的元素提供了相同的参考标记并且当再出现这些元素时，不重复这些元素的描述。
图1示出根据在此处公开的主题的实施例的转换器设备100。根据一个实施例，转换器设备100包括转换器，通常以102指示。转换器102具有用于接收输入电压（例如DC电压）的输入端104以及用于通过转换器102的开关操作来提供输出功率的输出端106。在一个实施例中，输出功率是三相功率。因此，输出端106包括对应于三个相的三个输出线路108a、108b、108c。
根据一个实施例，转换器包括每个相具有两个开关元件110的脉冲宽度调制桥。开关元件110是具有并行连接的续流二极管的绝缘栅双极型晶体管（IGBTs），如图1所示。
此外，转换器设备100具有耦合到每个输出线路108a、108b、108c的反馈线路112来感测每个相的输出电流。此外，为每个相提供模拟/数字转换器（A/D转换器）113以用于响应于感测到的电流为每个相提供相应的反馈信号114。
转换器设备还包括根据在此处公开的主题的实施例而配置的控制器116。控制器116具有输入端118，该输入端118用于接收依赖于转换器102的输出功率的反馈信号114。此外，控制器包括输出端120，该输出端120用于向转换器102提供控制信号122从而来控制转换器102的开关操作。例如，在一个实施例中，开关信号122是提供给IGBTs的栅极的IGBT栅极信号。
在一个实施例中，控制器116包括被配置用于执行计算机程序的处理器设备121，该计算机程序提供控制器116的至少一个功能。 
根据一个实施例，控制信号102对应于响应于反馈信号114而被更新的开关模式。此外，控制信号122包括降低输出功率中的高次谐波的谐波补偿信号123，该高次谐波源自于在得到反馈信号和开关模式的更新之间的时间延迟。
在图1中还示出电抗器/电感器的绕阻124和滤波电容器126。但是，这些元件执行它们的普通功能并且在此处不进一步描述。
在下文中，描述转换器设备的可能的操作方案来进一步说明在此处公开的主题的方面和实施例的优势。
图2说明在一个PWM周期上的电流采样，其中在前面PWM周期期间的N个采样的平均被用作电流反馈。在图2中示出随时间t的对应于图1中的线路108a、108b、108c上的相的控制信号分量122a、122b、122c。在图2中还示出对应于固定的开关频率的PWM周期128。PWM周期被定义为PWM周期=1/（开关频率）。
典型地，电流在完整的PWM周期128期间被采样许多次，采样以130指示。这些多个（例如N个）采样的平均被用作电流反馈变量，产生在132指示的时间处更新的开关模式。当描述的方法提供了与PWM开关频率相关的谐波电流的良好的衰减的方法时，它引入有限的相位延迟，其归因于在间隔1a和1b期间对电流进行采样、在2a期间进行必要的数学计算、以及相应地改变在桥的输出端处的PWM电压之间的时间延迟。从控制系统稳定性的角度看（特别是当考虑风力涡轮机阵列或网络连接的PWM桥阵列时）令人期望的是使这些相位延迟最小化。使用例如在图2中示出的方案，有效延迟是500微秒（μs）（假设400μs PWM周期，这例如对于风力涡轮机而言是典型的）。
图3说明在零矢量的中点302处的“同步”电流采样，其中电流采样点处于PWM周期中点。在以304指示的零矢量的下一个中点处更新开关模式。箭头306指示得到反馈信号和开关模式的更新之间的时间延迟。
当所述IGBT被开关以使得全部上面的设备接通（ON）或者全部下面的设备接通（ON）时，这被认为是零矢量并且等效于在生成PWM脉冲的正弦三角比较方法中的上面的和下面的峰值。正如所提到的那样，如图3所示在零矢量的中点（例如，在PWM周期的中间）处对电流进行采样。在图3中，零矢量的中点由垂直线指示。由于在该点（即在零矢量的中点）处对电流进行采样，所以有利地消除了其开关频率谐波结果。如图3中所示那样使用对三相电流反馈进行同步采样并且在零矢量的中点处更新PWM模式（非对称PWM）的技术，导致在电流采样和出现在3/4 PWM周期的桥的输出上的电压之间的有效延迟。假设400μsPWM周期，这等于300μs延迟。
但是，仅在零矢量的中点处更新PWM开关模式的约束引入1/2 PWM周期的延迟。同时，通过允许足够的时间用于控制要被执行的计算，这可以适合微处理器系统，由于引入的延迟不处于它的绝对最小值，所以从控制环路稳定性的角度来看它不提供最佳的行为。
给定控制计算每1/2 PWM周期执行一次，这导致100μs的有效延迟。在其中A/D转换次数为零并且微处理器CPU资源是无限的理想考虑中，那么该100μs将是可能的最小延迟。
迄今为止风力发电场收集器系统的经验已经表明，归因于在风力发电场收集器系统中的谐振，具有由控制器引入的最小相位滞后（相位延迟）是高度期望的。谐振通常由例如中等电压（MV）和/或高电压（HV）电缆、或者用于VAr补偿的可能的电容器组、或者AC滤波器所引起。最小的相位滞后在单独的网桥（或者涡轮机）级处和贯穿完整的网桥（或者涡轮机）阵列的二者，均允许实现鲁棒电流控制布置。该最小的相位延迟降低电流控制器与AC系统谐振互相作用的可能性。
但是，关于图2和图3所描述的电流采样和PWM开关模式的更新的方法看起来适合于电动机驱动转换器设备。
相反地，作为在此处公开的主题的一个应用的高功率、GRID连接的电压源型逆变器的连接具有不同的需求。在这样的应用中转换器是连接的事实例如在含有谐振的风力发电场收集器系统内对电流环路稳定性寄予新的并且苛刻的需求，这些需求比标准的电动机控制应用更苛刻。
但是，在PWM周期内的除了零矢量的中点处以外的其它地方处进行开关模式的更新不是简单的任务，因为在PWM周期内的其它地方处更新PWM调制波形（它是离散的信号）会导致PWM电压的低阶谐波含量的增加。
但是，期望使低阶谐波最小化，并且因此在没有由此处公开的主题的方面和实施例所提供的概念的情况下，在除了零矢量中点处以外的其它地方处更新开关模式（或者，在实施例中更新PWM调制波形）看起来不合适。
但是，应当注意，在其中进行正弦三角比较的传统“模拟”类型的PWM方案中，正弦或者调制波形是连续的（非采样的）波形。
有利地，在此处公开的主题的方面和实施例允许在不同于随后的零矢量的中点的时间点处更新开关模式。
例如，为了尝试并降低对电流进行采样和更新PWM桥的电压之间的延迟，提出诸如在图4中给出的方案。电流反馈仍然在零矢量的中点302处被采样。这具有最小化在采样的电流反馈信号内的谐波含量的优势。但是，根据一个实施例，图4示出在不同于随后的零矢量的中点的时间点404处更新切换模式，取得在电流采样之后的延迟（tc）406。在一个实施例中，延迟406是微处理器用于执行必需的计算所花费的时间，并且这些计算现在能够被最小化来降低由控制器引入的有效延迟。 
为了说明的目的，假设延迟406是tc=50μs。使用在图4中提出的方案，由控制器引入的延迟现在能被降低到1/4 PWM周期+50μs。因此，基于400μs PWM周期，每个PWM周期对电流采样两次，即每200μs一次。使用在电流采样之后50μs被更新的PWM模式，这导致150μs的有效延迟。其优势是在控制器响应的开环相位转降到-180°所处的点现在是 0.5/150μs = 3333赫兹（Hz）。
对于在图3中示出的具有300μs（3/4PWM周期）的有效延迟的先前的方案的相似的考虑示出了在近似0.5/300μs = 1666Hz处获得-180°的相位。
此外，对于在图2中示出的具有500μs的有效延迟的先前的方案的相似的考虑示出了在0.5/500μs = 1kHz处的相位转降。
如果在控制系统中开环系统的增益在相位转降到小于或者等于（<=）-180°的角度的频率以上的任何频率处是大于1的话，则对应的闭环系统是不稳定的。实际上AC串联谐振产生大于1的增益。
因此，在原理上，以上建议的示例性的最小化的延迟方案的一个结果是闭环系统现在不受在小于或者等于3333Hz的频率处的谐振的影响，然而在图2和图3中示出的方案仅仅不受在图2的情况下小于1000Hz的频率处的谐振的影响，或者不受在图3的情况下小于1666Hz的频率处的谐振的影响。在实践中有可能谐振将存在于小于（<）3kHz的频率处以使得这些方案不提供完全不受AC系统谐振的影响的可能性。但是，具有在相位转降之前不受高至3333Hz的谐振影响的控制器能够被认为是显著的改善。
但是，在零矢量的中点处不更新PWM模式的结果是PWM输出电压的低阶谐波电压含量的增加。
图5示出关于谐波阶次（x轴）和开关模式更新偏移tc（y轴）的谐波电流（z轴）的量值。
一次谐波（基本分量）对应于期望的信号。如果在除了矢量中点处以外的其它地方处更新开关模式，则出现高次谐波（示出高至大约第20阶）。如从图5中看到的那样，在零矢量处，实际上在Y轴上的0μs和200μs，低阶谐波电流近似为零，但是，在之间的点处不是该情况，除了在100μs处的最小值以外。
此外，图5示出针对在不同于零矢量的中点的点处被更新的开关模式的第五次谐波电流的（但不仅是第五次谐波）的强劲增加。为了该讨论的目的，在图5中示出的谱能够被认为是谐波电压谱。
但是，在图5中示出的仿真结果是在没有降低输出功率中的高次谐波的谐波补偿信号的情况下获得的。
在下文中，进一步在下文中讨论与谐波补偿信号相关的实施例。
根据一个实施例，通过将补偿波形引入到PWM调制波形来获得谐波补偿信号，该补偿波形对由在不同于零矢量的中点的点处更新开关模式所引入的谐波电压进行补偿。
图6说明对于单个相根据示例性的调制波形604和三角载波606（以任意的单位）的PWM开关模式602的确定。
随着时间t按秒t（s）绘制PWM开关模式602（其中uc是在图1中的电容器126上的电压）、调制波形604和三角载波606。诸如在图6中示出的对于单个相的调制波形能够通过若干种不同的方式导出，典型地将第三次谐波电压分量或者一系列三重（triplen）谐波电压被加到基波来最大化结果得到的输出电压。通过IGBT开关次数的数学计算，空间矢量PWM实现相似的输出电压谐波谱。正如通过线610示例性地说明的那样，在其中调制波形604与三角载波606交叉的时间点指示开关事件。
如果将合适的相位和量值的一系列谐波分量添加到图6的调制波形604中来补偿在图5的PWM电压谱中存在的谐波电压，则结果得到的PWM电压将不含有低阶谐波电压分量或者低阶谐波分量至少被降低。
图7示出根据在此处公开的主题的实施例的控制器116。
在一个示例性的实施例中，控制器116包括：矢量控制单元702以及调制计算器704，该调制计算器704接收指示定义矢量控制的q轴和d轴的旋转参考系的位置的相位角710、d轴分量（Vd）708以及q轴分量（Vq）706。响应于从矢量控制单元702接收到的值，调制计算器704计算调制深度712和调制角度714。此外，提供了调制信号发生器716，该调制信号发生器716被配置用于提供调制信号，例如以调制波形604的形式。
此外，根据一个实施例，提供了补偿发生器718，该补偿发生器718被配置用于响应于输入参数来生成谐波补偿分量720。在一个实施例中，输入参数是调制深度712、调制角度714以及在电流的采样和对应的开关模式更新之间的时间延迟tc。在一个实施例中，谐波补偿分量720是这些变量（调制深度712、调制角度714以及时间延迟tc 406）的函数。但是，根据实施例，这样的函数可以通过查找表在补偿发生器718中被定义。此外，根据一个实施例，控制器116被配置用于提供依赖于调制信号604和谐波补偿分量720的控制信号122。
在一个实施例中，调制信号发生器716使用三重增强的正弦波参考波形或查找表、或进行在线计算来获得振幅，即，调制波形604。根据一个实施例，通过加法器724将附加的谐波补偿分量720加到调制波形604，从而来生成求和信号726。
根据一个实施例，控制器还包括用于处理求和信号726从而生成控制信号122的信号处理单元728。例如，在一个实施例中，通过信号处理单元728将调制波形604与三角载波波形722进行比较来产生单独的控制信号122，该控制信号122补偿相位滞后，即，源自得到反馈信号和开关模式的更新之间的时间延迟的谐波。
空载时间补偿和或其它的桥线性化特征未在此图中示出，并且未明确地使用该技术来进行补偿。要相信存在替换的技术来实现此。
根据一个实施例，谐波补偿分量720含有作为调制深度、角度和在电流采样与开关模式更新之间的时间延迟“tc”的函数的一系列标准化的谐波电压。
根据一个实施例，提供查找表以便用于提供作为一个或多个定义的参数（诸如调制深度、调制角度和时间延迟）的函数的谐波补偿分量720。根据一个实施例，该查找表已经在其中存储了多个补偿指示符，每个补偿指示符对应于相应的谐波补偿分量。补偿发生器被配置用于基于所选的补偿标示符来生成谐波补偿分量。典型地，基于期望的“tc”406来离线计算查找表（补偿表）以使得结果得到的PWM电压在调制深度的整个操作范围上不含有图5的谐波电压。
描述的技术允许在与风力发电场AC收集器系统有关的频率范围上由数字电流控制器引入的相位偏移的显著的并且技术上有利的减少，并且不应当遭受输出PWM波形中的不期望的低阶谐波电压。
根据本发明的实施例，在此公开的任何合适的实体（例如，控制器、部件、单元和设备）至少部分地以相应的计算机程序的形式被提供，该计算机程序使得处理器设备能够提供如在此公开的相应的实体的功能。根据其它的实施例，在此公开的任何合适的实体可以以硬件来提供。根据其它混合实施例，一些实体可以以软件提供而其它实体可以以硬件提供。
应当注意，在此公开的任何实体（例如，控制器、部件、单元和设备）并不限于如在一些实施例中所描述的专用实体。相反，当仍然提供期望的功能时，在此公开的主题可以通过各种方式和利用关于设备水平或者软件模块水平的各种粒度来实现。此外，应当注意，根据实施例可以为在此处公开的每一个功能提供单独的实体（例如软件模块，硬件模块或者混合模块）。根据其它的实施例，实体（例如软件模块，硬件模块或者混合模块（组合的软件/硬件模块））被配置用于提供两个或者更多个如此处公开的功能。根据一个实施例，控制器包括处理器设备，该处理器设备包括至少两个用于执行对应于相应的软件模块的至少一个计算机程序的处理器。
应当注意，术语“包括”并不排除其它元件或步骤，并且“一”或“一个”并不排除多个。此外，可以将与不同实施例相关联描述的元件进行组合。还应当注意，权利要求中的参考标记不应被理解为限制权利要求的范围。
为了概括本发明的上述实施例，可以陈述：
提供了一种用于转换器的控制器和操作这样的控制器的相应方法。转换器接收输入功率并通过开关操作来提供输出功率，其中在一个实施例中输出功率具有至少两个相。根据实施例，控制器包括用于接收依赖于转换器的输出功率的反馈信号的输入端；以及用于向转换器提供控制信号从而来控制转换器的开关操作的输出端，该控制信号对应于响应于反馈信号而被更新的开关模式；该控制信号包括降低输出功率中的高次谐波的谐波补偿信号，该高次谐波源自于在得到反馈信号和开关模式的更新之间的时间延迟。
如技术人员容易认识到的那样，在此处公开的主题的实施例包括一个或者多个以下优势：
1. 关于电流环路稳定性和整个风力发电场电流环路稳定性，能够实现由电流控制器引入的相位移位/时间延迟方面的显著的并且有利的降低。显著地增加有效相位裕度的能力意味着能够实现鲁棒电流控制器，该鲁棒电流控制器至少在某种程度上不受与电流控制器连接的电气系统的影响。这样做的能力意味着能够为涡轮机的电气连接采用“万全之策”方法，因为要求单个研究来评估特定的风力发电场布置的稳定性裕度是不太可能或不要求的。典型地，从一个风力发电场到下一个风力发电场，收集器系统将具有一系列与其相关联的谐振频率，因为其将具有中等电压和/或高电压电缆或者架空线路（和/或本地连接的功率因子校正装备或者调谐滤波器）。
2. 实现之前提到的第一点，并且不损害由于在结果产生的PWM中的谐波电压引起的涡轮机的谐波发射的能力是通过在PWM调制波形发生器内添加谐波补偿表来实现的。
3. 实施例允许在不同于零矢量的中点的点处更新PWM调制波形。
4. 在此处公开的主题的实施例的优势是由于在控制中的改善产生足够的相位裕度，所以可能不需要使功率滤波器适合于稳定化特定的风力发电场收集器系统，而是需要借助于涉及显著的成本的功率硬件解决方案。

Claims (15)

1.用于转换器（102）的控制器（116），该转换器（102）接收输入功率并通过开关操作来提供输出功率，所述控制器（116）包括：
-输入端（118），其用于接收依赖于转换器的输出功率的反馈信号（114）；以及
-输出端（120），其用于将控制信号（122）提供给转换器（102）从而来控制转换器（102）的开关操作，所述控制信号（122）对应于响应于反馈信号（114）而被更新的开关模式；
-控制信号（122）包括谐波补偿信号（123），所述谐波补偿信号（123）降低输出功率中的高次谐波，所述高次谐波源自于在得到反馈信号（114）和开关模式的更新之间的时间延迟（406）。
2.根据权利要求1的控制器，所述控制器（116）还包括：
-调制信号发生器（716），其用于提供调制信号（604）；
-补偿发生器（718），其用于生成谐波补偿分量（720）；以及
-所述控制器（116）被配置用于提供依赖于调制信号（604）和谐波补偿分量（720）的控制信号（122）。
3.根据权利要求2的控制器，所述控制器（116）还包括：
-加法器（724），其用于将调制信号（604）和谐波补偿分量（720）相加，从而来生成求和信号（726）。
4.根据权利要求3的控制器，所述控制器（116）还包括：
-信号处理单元（728），其用于处理所述求和信号（726），从而生成控制信号（122）。
5.根据权利要求2至4中的一项的控制器，还包括：
-已经在其中存储了多个补偿指示符的查找表，每个补偿指示符对应于相应的谐波补偿分量（720）；以及
-补偿发生器（718），其被配置用于基于所选的补偿指示符来生成谐波补偿分量（720）。
6.根据权利要求2至5中的一项的控制器，其中，所述补偿发生器被配置用于：
-接收调制深度（712）、调制角度（714）和时间延迟（406）中的至少一个；以及
-响应于其来提供谐波补偿分量（720）。
7.根据权利要求1至6中的一项的控制器，其中，输出功率包括至少两个相并且在其中所述至少两个相的电压电平为不同的时间点（404）处执行开关模式的更新。
8.根据权利要求1至7中的一项的控制器，其中，时间延迟（406）由确定控制信号（122）所必需的计算时间来确定。
9.转换器设备（100），包括：
-根据权利要求1至8中的一项的控制器（116）；以及
-转换器（102），所述转换器（102）具有用于接收输入功率的输入端（104）和用于通过开关操作来提供输出功率的输出端（106）。
10.操作用于转换器（102）的控制器（116）的方法，所述转换器（102）接收输入功率并通过开关操作来提供输出功率，所述方法包括：
-接收依赖于转换器（102）的输出功率的反馈信号（114）；以及
-将控制信号（122）提供给转换器（102）从而来控制转换器（102）的开关操作，所述控制信号（122）对应于响应于反馈信号（114）而被更新的开关模式；
-所述控制信号（122）具有降低输出功率中的高次谐波的谐波补偿信号（123），所述高次谐波源自于在得到反馈信号（114）和开关模式的更新之间的时间延迟（406）。
11.根据权利要求10的方法，还包括：
-提供调制信号（604）；
-生成谐波补偿分量（720）；以及
-提供依赖于调制信号（604）和谐波补偿分量（720）的控制信号（122）。
12.根据权利要求11的方法，还包括：
-将调制信号（604）和谐波补偿分量（720）相加从而来生成求和信号（726）。
13.根据权利要求10至12中的一项的方法，还包括：
-提供已经在其中存储了多个补偿指示符的查找表，每个补偿指示符对应于相应的谐波补偿分量（720）；
-选择多个补偿指示符中的一个；以及
-基于所选的补偿指示符来生成谐波补偿分量（720）。
14.根据权利要求10至13中的一项的方法，其中，输出功率具有至少两个相并且在其中所述至少两个相的电压电平为不同的时间点（404）处执行开关模式的更新。
15.一种计算机程序，当由处理器设备执行时，所述计算机程序适于控制如权利要求10至14中的任一项所述的方法。
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