CN106537748B - 具有高机器侧共模电压的电气转换器 - Google Patents

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Abstract

一种转换器(12)包括用于将第一多相AC电压(30)转换成DC电压的第一逆变器(18)和用于将DC电压转换成第二多相AC电压(32)的第二逆变器(20)。一种用于控制电气转换器(12)的方法包括：切换第一逆变器(18)，使得在第一多相AC电压(30)中生成第一共模电压(60)；切换第二逆变器，使得在第二多相AC电压(32)中生成第二共模电压(62)，其中第一共模电压(60)和第二共模电压(62)被同步，使得第一共模电压(60)和第二共模电压(62)至少部分彼此抵消。

Description

具有高机器侧共模电压的电气转换器
技术领域
本发明涉及用于控制电气转换器的方法。此外，本发明涉及电气转换器和用于控制电气转换器的控制器。
背景技术
在通常的设定中，间接电气转换器包括从AC输入电压生成DC链路电压的输入整流器。DC链路电压供应到生成AC输出电压的输出逆变器，AC输出电压可用于驱动电机。与此马达驱动（motoring）模式相反，也有可能使用电机作为发电机，并且将具有可变频率的AC电压转换成要供应到电网的具有恒定频率的AC电压。
为允许多相转换器（输入整流器和输出整流器）的更好电压利用，在采用非接地中性点或星点操作时，通常使用过调制。在过调制期间，可添加共模电压到基相电压，其中主要分量在基本相频率的三倍频率。
然而，在此情况下，添加到在输入整流器和输出逆变器上相电压的共模电压可加压转换器系统的隔离和所连接AC组件的隔离，即，电机和变压器的隔离。因此，采用共模电压生成的最大扭矩由转换器系统和所连接AC组件的隔离能力限制。
由Hyeoun-Dong Lee等人所著，2001年11月1日在《IEEE工业应用汇刊》第37卷第6期第1732-1738页上公布的文档"Common-mode Voltage Reduction Method Modifyingthe Distribution of Zero- Voltage Vector in PWM Converter/Inverter System"描述了用于在三相PWM升压转换器和逆变器系统中限制共模电压的空间矢量脉冲宽度调制(SVPWM)方法。转换器和逆变器的切换序列被同步。通过在控制周期中将逆变器的有效电压矢量移位，并且同步逆变器切换点和转换器切换点之一，能够避免同时应用的零电压矢量和特定有效电压矢量的组合，因此导致消除了具有2Vdc/3的量值的特定共模电压脉冲，其中，Vdc是逆变器-转换器DC链路的电压。
由Hyeoun-Dong Lee等人所著，2000年11月1日在《IEEE电力电子学汇刊》第15卷第6期第1094-1101公布的文档"A Common Mode Voltage Reduction in Boost Rectifier/Inverter System by Shifting Active Voltage Vector in a Control Period"描述了用于在三相升压整流器/逆变器系统中限制共模电压脉冲的数量的空间矢量脉冲宽度调制(SVPWM)方法。逆变器的零电压矢量的分布被改变，而有效电压矢量的量值得以保持。通过零电压矢量的此种重新分布，将逆变器切换点移位并且使其与升压整流器切换点之一对齐。由此消除共模电压脉冲队列的第一脉冲。
由Christian Klumpner等人所著，在2005年10月2-6日的2005年IEEE工业应用会议第40届IAS年度会议的会议记录中第631-638页公布的文档"A new buck-type activefront end rectifier topology with improved voltage transfer ratio and commonmode voltage cancellation"描述了在消除了低频共模电压的情况下的AC/AC转换器中可使用的buck型电流源整流器。两个不对称的H桥逆变器与buck整流器的每个DC侧端子串联相加以便抵消DC链路中的低频共模电压。空间矢量PWM用于控制混合整流器。在此现有技术文档中忽略了AC/AC转换器的逆变器部分的细节。
由A.Munoz等人所著，在2006年10月1日的2006年IEEE工业应用会议第41届IAS年度会议的会议记录中第84-89页公布的文档"Reduction of Bearing Currents in DoublyFed Induction Generators"涉及一种用于降低在双馈操作绕线式转子感应电机中的轴承电流的方法,其中转子由背对背整流器/逆变器系统控制。两个转换器的8种可能切换状态之间的切换受到约束，使得总共模电压始终为零。取决于整流器桥的切换状态的选择，逆变器桥在无任何零状态的任何一个时间由使用三个有效空间矢量的受约束的切换方案控制。
文档US 2011/299308 A1描述了采用用于电流源逆变器或整流器控制的空间矢量调制零矢量的电流源转换器驱动，电流源逆变器或整流器控制根据电流源整流器或逆变器的切换状态和根据控制输出共模电压的AC输入功率和AC输出功率选择。
文档US 2007/268052 A1描述了用于降低三相PWM系统中共模噪声的方法。在整流器/逆变器系统中，在整流器与逆变器级之间的切换序列能够被同步。
文档US 2007/211501 A1描述了用于产生共模电压的降低电平的功率转换器。共模滤波电感器作为转换器的一部分提供。
发明内容
本发明的目的是要增大由电气逆变器驱动的电机的扭矩输出。
该目的通过独立权利要求的主题来实现。根据从属权利要求和下面的描述，另外的示范实施例是显然的。
本发明方面涉及用于控制电气转换器的方法。此方法例如可由电气转换器的电子控制器执行。具体而言，电气转换器可以是适用于转换多于1.000 V和/或多于100 A的电流的高功率转换器。
作为示例，转换器可用于将电网与用于从水力发电站的涡轮机生成电功率的电机互连。在另外的操作模式中，转换器可用于为电机供应电功率，使得电机借助于涡轮机或泵-涡轮机组泵吸水。
根据本发明的实施例，转换器包括用于将第一多相AC电压转换成DC电压的第一逆变器和用于将DC电压转换成第二多相AC电压的第二逆变器。换言之，转换器可以是间接AC到AC转换器。
根据本发明的实施例，方法包括：
切换第一逆变器，使得在第一多相AC电压中生成第一共模电压，其中第一共模电压具有是第一多相AC电压的基频三倍的倍数的频率，切换第二逆变器，使得在第二多相AC电压中生成第二共模电压，其中第二共模电压具有与第一共模电压相同的频率，其中第二共模电压相对于第一共模电压是反向的。
转换器的控制器可生成用于第一和第二多相AC电压的参考电压，并且可生成用于逆变器的半导体开关的切换命令。例如，脉冲宽度调制或直接扭矩控制可用于根据参考电压生成这些切换命令。具体而言，可在控制第一逆变器和第二逆变器的控制器中生成参考电压。
此控制器可生成用于第一和第二逆变器（其可具有不同频率）的基本多相电压。例如，基本多相电压的相电压可以是正弦的。
此外，控制器可生成第一和第二共模电压，并且可将共模电压添加到基本多相电压的每个相电压。而且，第一和/或第二共模电压可以是正弦的。然而，一个或两个共模电压可具有另一形状（例如，带有锯齿轮廓）也可以是可能的。
共模电压可以作为相应的多相电压的相电压之和的三分之一。共模电压可被视为来自AC侧星点到DC侧转换器中性或接地点的电压。
以这种方式生成第一和第二共模电压，以致于它们被同步，即，它们可至少部分彼此抵消。以这种方式生成第一和第二共模电压，以致于它们被同步，即，它们可彼此减轻。例如，两个共模电压可具有相同频率，可以是正弦的和/或可具有相同形状，但具有不同符号（即，可相移180°）。
在上文和下文中以如下的含义使用了术语同步:优选反向同步，即，优选在反相中，意味着优选是在反相同步中。两个周期波形如果具有相同频率，但通过一半的周期是不同相的，则它们在反相同步中。因此，具有半波对称并且在反向同步中的两个波形彼此部分抵消。例如，以相同频率的具有不同幅值和在反相同步中的两个正弦波形彼此减轻。
在上文和下文中以表示降低的部分抵消的意义使用了术语减轻，而每个此术语可能用作其它的同义词。例如，如果第一和第二共模电压在反相中，则根据Kirchhoff的电压律相加在一起，它导致了相减，即，共模电压的降低。换言之，在反相中，第一共模电压和第二共模电压之和更小，即，与两个共模电压的更大电压相比被降低。
根据本发明的实施例，第二共模电压的幅值大于第一共模电压的幅值，而在此情况下，第一共模电压将部分发抵消第二共模电压，使得在逆变器的AC侧，例如，在变压器处的第一共模电压和第二共模电压的所得到的和在幅值上小于第二共模电压的幅值。
在某个组件处的共模电压也称为此组件的共模电压应力。因此，彼此部分抵消的第一共模电压和第二共模电压降低了在系统中的共模电压应力。
根据本发明的实施例，第一共模电压部分抵消第二共模电压，使得AC侧共模电压应力，即，在AC侧处的第一共模电压和第二共模电压的所得到的和不超过AC侧组件隔离额定，例如，变换器隔离额定。
例如，第二共模电压可用于在连接到第二逆变器的电机中生成高扭矩。采用同步的第一共模电压，可将第二共模电压选择得更高，如同无同步的第一共模电压一样，因为共模电压彼此互抵消，并且未违反或增加用于在转换器系统的AC侧上连接的组件的总体隔离要求。因此，在相同隔离要求的情况下，可采用电机生成更高扭矩。具有给定隔离能力的已经存在的系统可产生更高扭矩。这可对于改型安装是特别重要的,在对现有变压器和电机不存在更高隔离要求的情况下。
根据本发明的实施例，第一共模电压具有是第一多相AC电压的基频三倍的倍数的频率。例如，第一多相AC电压可具有50 Hz或60 Hz的频率，即，普通电网电压。在此情况下，第一共模电压具有在150或180 Hz，或其倍数（如300 Hz或360 Hz）的其主频分量。在此情况下，第一共模电压降低了第一多相AC电压的量值（即，最大值），并且基本多相AC电压（在无共模电压的情况下）的量值可增大。
根据本发明的实施例，第二共模电压具有与第一共模电压相同的频率。以这种方式，第二共模电压（与第一共模电压同步）与第一共模电压至少部分抵消。
根据本发明的实施例，第二共模电压相对于第一共模电压是反向的。换言之，两个共模电压是周期性的，并且具有相同频率，它们相对于彼此相移180°。
在上文和下文中，被反向以用在接近于或优选在反相中以的意义上。
根据本发明的实施例，第二共模电压具有一个频率,该频率多于第二多相AC电压的基频的三倍。必须理解，第二多相AC电压的基频(其例如可以是连接到第一逆变器的电机的旋转速度)可比电网频率更小得多。在此情况下，第二共模电压可不降低第二多相AC电压的量值（例如，通过降低正弦基本电压的峰值），而是可导致更高扭矩。
根据本发明的实施例，第一共模电压的量值多于第一多相AC电压的基本电压的量值15%（例如20%）。通常，以这种方式选择第一共模电压，以致于第一多相AC电压的量值不超过最大可能电压，对于15%的共模电压，情况通常是如此。然而，能够示出,15%共模电压导致最大可能电压的极小降低，这是可接受的。
根据本发明的实施例，第二共模电压的量值多于第二多相AC电压的基本电压的量值的30%（例如35%）。电机的星点可通过大的绕组电容和/或高欧姆保护接地而拉向接地。因此，此30%的第二共模电压可在公共DC链路中是完全可见的。采用15%的第一共模电压（参见上文），在第一逆变器的输入处的所得到的共模电压仅为15% (= 30% - 15%)。对连接到第一逆变器的输入的变压器的对应应力与在无同步的第二共模电压的第一逆变器中在15%的共模电压的通常情况中是相同的。因此，变压器能够隔离此种所得到的共模电压。可根据在转换器内可见的附加第二共模电压应力设计转换器隔离，特别是在DC链路中。
根据本发明的实施例，第二共模电压的量值多于第二多相AC电压的基本电压的量值的60%（例如100%）。在该情况下，变压器（和/或总体转换器系统）可被更好地隔离，更高的共模电流也可在第二逆变器中生成。例如，采用15%的第一共模电压（如上所述），在第一逆变器的输入处的所得到的共模电压可为85%，并且对应隔离可必须由变压器和转换器提供。
根据本发明的实施例，第一逆变器是连接到电网的有源整流器和/或第二逆变器连接到电机。转换器系统可包括如在上文和下文中描述的电气转换器，它在电网与电机之间互连。
根据本发明的实施例，第一共模电压和第二共模电压相对于彼此是反向的以便在同步中，使得第一共模电压和第二共模电压彼此减轻。
根据本发明的实施例，在连接到第二逆变器的电机的启动阶段期间执行第一共模电压和第二共模电压的同步。具体而言，在电机的启动阶段期间，例如，在电机的旋转速度是在0与低于标称速度之间时，如上文和下文所述的方法可用于在电机中生成更高扭矩，并且因此用于缩短启动阶段。
根据本发明的实施例，在连接到第二逆变器的电机具有小于其标称速度的90%，例如，小于其60%的速度时，执行第一和第二共模电压的同步。也可在其中电机的旋转速度基本上小于标称速度的阶段期间执行该方法。在此阶段中，在无共模电压的情况下的扭矩生成可比在额定速度时的小得多。
根据本发明的实施例，第一逆变器和/或第二逆变器包含冗余单元，而冗余单元用来生成附加的第一共模电压和/或第二共模电压，以便在电机的启动阶段期间允许更高的扭矩能力。在此种操作中，没有冗余性是可用的。例如，在第一逆变器处的冗余单元在电机的启动期间用来增大第一共模电压，并且因此允许也增大马达侧共模电压，而这又允许更大扭矩。
本发明的另外的方面涉及适用于执行如在上文和下文中描述的方法的步骤的电气转换器的控制器。例如，方法可在控制器中在软件中或在硬件中实现。控制器可包括处理器和存储软件的存储器，软件在由处理器运行时，执行如上文和下文所述的软件。备选地或另外地，至少部分方法可在FPGA中实现。
本发明的另外的方面涉及电气转换器，例如，如上文和下文所述的电气转换器。
根据本发明的实施例，转换器包括用于将第一多相AC电压转换成DC电压的第一逆变器、用于将DC电压转换成第二多相AC电压的第二逆变器及如上文和下文所述的控制器。
根据本发明的实施例，第一和/或第二逆变器是模块化多级转换器。第一逆变器和/或第二逆变器可以是MMC（模块化多级）转换器，即，它们可包括串联连接的多个转换器单元。这些转换器单元的每个可包括单元电容器。每个逆变器（或转换器单元）可包括功率半导体开关，其可由控制器切换以生成第一和/或第二AC多相电压。
根据本发明的实施例，电气转换器还包括电连接到第一逆变器的变压器，其适用于将多相AC电网电压变换成要供应到第一逆变器的第一多相AC电压。变压器适用于隔离由第一共模电压和第二共模电压之和产生的共模电压。
在该情况下，转换器和电机的系统在机器侧处接地，例如，由于高电阻星点接地和大的机器电容，由转换器产生的所有共模电压在电网侧上在变压器的星点处相加。变压器则必须配置成相对于接地隔离所得到的共模电压。
一方面，控制方法可用于增强已经安装的系统的扭矩输出。在此情况下，在变压器处的所得到的共模电压可由于变压器的隔离能力而没有更高。另一方面，对于新系统，可更好地隔离变压器以提供生成更高共模电压和以更高扭矩启动系统的可能性。必须理解，如在上文和下文中描述的方法的特征可以是如在文和下文中描述的电气转换器和/或其控制器的特征，并且反之亦然。
本发明的这些和其它方面从下文描述的实施例将是显然的，并且将参照下文描述的实施例被阐明。
附图说明
参照在附图中图示的示范实施例，将在下面文本中更详细解释本发明的主题。
图1示意地示出根据本发明的实施例的转换器。
图2示意地示出用于图1的转换器的逆变器分支。
图3示意地示出图1的系统的共模等效电路。
图4示出具有由图1的转换器生成的电网侧相电压的简图。
图5示意地示出具有在第一操作模式中的共模电压的图3的等效电路。
图6示出具有由图1的转换器生成的电网侧相电压的简图。
图7示意地示出具有在第二操作模式中的共模电压的图3的等效电路。
图8示出具有由图1的转换器生成的机器侧相电压的简图。
图9示出比较由连接到图1的转换器的电机生成的扭矩的简图。
图形中使用的参考符号及其含义在参考符号的列表中以摘要形式列出。大体上，相同的部分在图形中提供有相同的参考符号。
具体实施方式
图1示出包括在电网14与电机16（例如，也可用作马达的发电机）之间互连的电气转换器12的转换器系统10。电气转换器12包括经由DC链路22连接的第一逆变器18（有源整流器）和第二逆变器20。第一逆变器18经由变压器24连接到电网14，并且第二逆变器20经由电缆26与电机连接。
来自电网的三相电压28被变换成供应到第一逆变器18的第一三相AC电压30。第一逆变器18生成在DC链路22中的DC电压，DC电压被转换成供应到电机16的第二三相AC电压32。
转换器12此外包括控制两个逆变器18、20的控制器34。控制器34生成用于第一和第二三相AC电压30、32的参考电压并且例如通过脉冲宽度调制或直接扭矩控制，生成用于逆变器18、20的半导体开关的切换命令。
图2示出转换器18、20中的一个的转换器臂36。两个逆变器18、20可以是模块化多级转换器，每个包括用于每相的三个此类臂36。臂36包括将DC链路22与相输出互连的两个分支38，相输出提供多相AC电流30、32的相应相。
每个分支38包括多个转换器单元40，转换器单元包括用于连接单元40到分支和从分支38断开单元的至少两个半导体开关。每个单元40包括单元电容器42。
图3示出转换器共模等效电路。转换器12并且具体而言控制器34可在逆变器18、20和转换器12的输入与输出之间形成共模电压。转换器系统10的共模电压和共模电流可使用共模等效电路描述，该电路包含作为第一共模等效电压源44的第一逆变器18和作为第二共模等效电压源46的第二逆变器20。
图3此外示出臂电感器48和表示电机16的绕组的电感器50。另外，示出电网12相对于接地的电容52。关于机器侧的共模电压，假设高电阻星点接地54和大机器绕组电容56使系统10接地。
在下文中，描述了用于系统10的三种操作模式，具体而言，在机器侧逆变器20（并且因此机器16）在例如低于标称速度的90%的低速或在启动阶段中操作时，可使用这些操作模式。
正常模式
控制器34可在正常模式中操作系统10，在该模式中，逆变器18、20在马达驱动模式中操作。在马达驱动模式中，电机16用作马达。在此正常模式中，可采用在电网侧频率的15%第三谐波共模电压，一直操作电网侧逆变器18到1.15的调制指数（其中，0.03预留用于控制动力学）。电网侧逆变器18可需要1.12的过调制以便能够承受在N-1冗余操作（在一个转换器单元40丢失）的10%电网过电压条件。在正常操作中，在使用冗余单元的情况下，调制指数将降低到1.15/N x N-l的值。
另一方面，在正常模式中，采用在机器侧频率的仅2%第三谐波共模电压，以1.02的调制指数操作机器侧逆变器20。机器侧逆变器20可需要1.02的过调制以便能够承受在N-1冗余操作（一个转换器单元40丢失）的10%机器过电压条件。在正常操作中，在使用冗余单元的情况下，调制指数将降低到1.02/N x N-l的值。
另外，可存在由于单元不平衡（在单元载波频率的整数倍）和所得到的切换频率（N+1倍单元载波频率）造成的小的更高频率分量。它们可以是变压器和机器隔离的问题，并且如果需要，可需要通过dv/dt或RC过滤器来减轻。
作为示例，在正常操作模式中，多相AC电压30的相的电网侧基本电压可具有50 Hz的频率，并且电网侧共模电压可具有150 Hz或180 Hz的频率（电网侧基本电压的第三谐波）。多相AC电压32的机器侧基本电压可具有如电网侧电压的更低得多的频率，比如f Hz。机器侧共模电压则可具有3f Hz的频率（电网侧基本电压的第三谐波）。必须注意，在正常模式中，电网侧共模电压和机器侧共模电压不被同步。
图4示出可在正常模式中使用的15%共模电压60和以15%过调制的电网侧AC电压30的相电压58。图4示出以自然单元(pu)和随时间的过去的相电压58。能够看到，峰值电压应力（相到接地）不超过1 pu。能够断定，隔离系统未另外由基本和第三谐波电压加压。
如图4所示，共模电压60（在正常模式中，并且也在下文中描述的模式中）可具有锯齿轮廓。
在正常模式中（在无共模电压的同步的情况下），优选在机器侧上只运行小的过调制或无过调制，并且在电网侧上保持低于15%过调制。
改型模式
在不可能修改系统10的隔离能力，例如变压器24的星点对接地的隔离的情况下，控制器34可在改型模式中操作系统。改型模式允许对现有设备(plant)的改型而无需交换变压器和发电机。
改型模式可用于在低速生成最大扭矩，并且用来将用于发电机16和变压器24的共模电压应力保持在极低级别。
图5示出类似于图3的简图，其指示在逆变器18、20中生成的共模电压60、62和在变压器24与机器16处的所得到的共模电压64。
也如图6中所示，在改型模式中，电网侧逆变器18的调制指数设置成1.20，即，20%的第三谐波共模电压60加到电网侧上的基本相电压。图6示出在改型模式中在电网侧处的所得到的相电压60。(如图6所示，共模电压60（在所有模式中）可具有正弦轮廓。)
计算示出以15%的第三谐波过调制（如在正常模式中一样）的100%基本电压在相电压中导致最大0.998 pu，并且以20%的第三谐波过调制（如在改型模式中一样）的100%基本电压在相电压中导致最大1.002 pu。因此，共模电压的多5%的第三谐波注入只导致0.4%的更低基本相电压。
此外，在改型模式中，将第二或机器侧共模电压62选择为对应基本电压的35%。由于电机的基本电压与基频成正比，因此，以低调制指数操作第二或电网侧逆变器20。存在足够的空间来调制35%的共模电压。
第二共模电压62另外与第一共模电压60同步，并且具有第一共模电压60相反的符号。具体而言，第二共模电压62的频率改变成第一共模电压60的频率。
这导致了共模电压60、62的抵消。在机器接地的假设下（即，在机器处为0的共模电压66），15%的共模电压64（35%机器侧-20%电网侧=15%）保持在变压器24的星点处。
在改型模式中，没有生成从相到接地或相到相的在变压器24上的附加的电压应力。仅变压器24的星点经历15%的共模电压64的应力。由于对于100%的相电压，宁愿预期这被隔离，因此，这不应成为问题。
新安装模式
对于新安装，例如，具有改进隔离的系统10，可通过利用更高共模电压，例如，在其物理极限的共模电压，将扭矩增大到物理极限。
图7示出类似于图3和图5的简图，其指示在新安装模式中在逆变器18、20中生成的共模电压60、62和在变压器24与机器16处的所得到的共模电压64。
不同于改型模式，第二逆变器20的调制指数可升高到2.0，导致100%的第二共模电压62。总之，这在变压器24处导致80%的共模电压64。
此操作模式要求变压器24的更高得多的相到接地隔离电压。例如，隔离系统必须增大大约55%用于变压器24以便允许此类高扭矩。
图8示出具有在改型或新安装模式期间由第二逆变器20生成的第二多相AC电压32的相电压68的简图。相电压68是低频基本电压70（例如，如所示的正弦的）和第二共模电压62之和，第二共模电压62由于与第一共模电压同步，因此，它可具有如基本电压的频率三倍的更高的频率。
如所示，第二共模电压62可以是正弦的，但也可具有如第一共模电压的例如以锯齿轮廓的另一形状，。
图9示出在间接MMC转换器12用于改型应用（假设在90%的速度的完全电流）的情况下，以自然单位的电机16的扭矩T对转换器12的输出频率f。在标称电压，可利用在电网侧上用于过电压的裕度，导致35%的电网侧共模电压而不是20%。
短划线示出典型的二次扭矩负载70，实线示出由转换器12供应的通过电机16生成的扭矩72、74。转换器12在低于大约0.35 f的频率在改型模式中操作。
如果系统10在启动期间采用完全利用冗余单元（在启动期间无冗余可用）操作，则可实现类似的效应。如果甚至在过电压条件并且不牺牲冗余的情况下需要更高扭矩能力，则能够在电网侧上安装多10%的功率电子器件。
这些解决方案允许将马达侧共模电压增大到50%（而不是35%），这允许多43%的扭矩（我们能够实现0.42 pu扭矩，而不是0.3 pu扭矩）。
虽然本发明已在图形和前面描述中详细图示和描述，但此种说明和描述要视为是说明性的或示范性的而不是限制性的；本发明不限于公开的实施例。通过研究图形、公开和所附权利要求，由本领域熟练的并且实施要求保护的发明的人员能够理解和实现对公开的实施例的其它变化。在权利要求中，词语“包括”不排除其它要素或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多数。单个处理器或控制器或其它单元可满足权利要求所述的若干项的功能。某些措施在相互不同的从属权利要求项中叙述的这一事实不指示这些措施的组合不能有利地使用。权利要求中的任何参考符号不应视为限制范围。
标号列表
10 转换器系统
12 电气转换器
14 电网
16 电机
18 第一逆变器
20 第二逆变器
22 DC链路
24 变压器
26 电缆
28 电网侧三相AC电压
30 第一三相AC电压
32 第二三相AC电压
34 控制器
36 转换器臂
38 转换器分支
40 转换器单元
42 单元电容器
44 第一共模电压源
46 第二共模电压源
48 臂电感
50 机器电感
52 电网电容
54 机器接地电阻
56 机器电容
58 第一（电网侧）相电压
60 第一（电网侧）共模电压
62 第二（机器侧）共模电压
64 在变压器处的共模电压
66 在机器处的共模电压
68 第二（机器侧）相电压
70 机器侧基本电压
72 扭矩负载
74 机器扭矩
76 在改型模式中的机器扭矩

Claims (17)

1.一种用于控制电气转换器(12)的方法，
所述转换器(12)包括用于将第一多相AC电压(30)转换成DC电压的第一逆变器(18)和用于将所述DC电压转换成第二多相AC电压(32)的第二逆变器(20)，
所述方法包括：
切换所述第一逆变器(18)，使得在所述第一多相AC电压(30)中生成第一共模电压(60)，
其中所述第一共模电压(60)具有一个频率,所述频率是所述第一多相AC电压(30)的基频的三倍的倍数，
切换所述第二逆变器(20)，使得在所述第二多相AC电压(32)中生成第二共模电压(62)，
其中所述第二共模电压(62)具有与所述第一共模电压(60)相同的频率，
其中所述第二共模电压(62)相对于所述第一共模电压(60)是反向的。
2.如权利要求1所述的方法，
其中所述第二共模电压(62)具有一个频率,所述频率多于所述第二多相AC电压(32)的基频的三倍。
3.如前述权利要求中的任一项所述的方法，
其中所述第一共模电压(60)的量值多于所述第一多相AC电压(30)的基本电压的量值的15%。
4.如权利要求1-2中的任一项所述的方法，
其中所述第二共模电压(62)的量值多于所述第二多相AC电压(32)的基本电压的量值的30%。
5.如权利要求1-2中的任一项所述的方法，
其中所述第二共模电压(62)的量值多于所述第二多相AC电压(32)的基本电压的量值的60%。
6.如权利要求1-2中的任一项所述的方法，
其中所述第一逆变器(18)是连接到电网(14)的有源整流器；和/或
其中所述第二逆变器(20)连接到电机(16)。
7.如权利要求1-2中的任一项所述的方法，
其中所述第一共模电压(60)和所述第二共模电压(62)相对于彼此是反向的以便在同步中，使得所述第一共模电压(60)和所述第二共模电压(62)彼此减轻。
8.如权利要求7所述的方法，
其中在连接到所述第二逆变器(20)的电机(16)的启动阶段期间执行所述第一共模电压(60)和所述第二共模电压(62)的所述同步。
9.如权利要求7所述的方法，
其中在连接到所述第二逆变器(20)的电机(16)具有比其标称速度的90%更小的速度时执行所述第一共模电压(60)和所述第二共模电压(62)的所述同步。
10.如权利要求8所述的方法，
其中在连接到所述第二逆变器(20)的电机(16)具有比其标称速度的90%更小的速度时执行所述第一共模电压(60)和所述第二共模电压(62)的所述同步。
11.如权利要求8所述的方法，
其中所述第一逆变器(18)和/或第二逆变器包含冗余单元(40)，
其中所述冗余单元(40)用来生成附加的第一共模电压(60)和/或第二共模电压(62)，以便在所述电机(16)的所述启动阶段期间允许更高的扭矩。
12.一种用于电气转换器(12)的控制器(34),所述转换器(12)包括用于将第一多相AC电压(30)转换成DC电压的第一逆变器(18)和用于将所述DC电压转换成第二多相AC电压(32)的第二逆变器(20),所述控制器(34)适用于执行如权利要求1到11中的任一项所述方法的步骤。
13.一种电气转换器(12)，包括：
用于将第一多相AC电压(30)转换成DC电压的第一逆变器(18)；
用于将所述DC电压转换成第二多相AC 电压(32)的第二逆变器(20)；
如权利要求12所述的控制器(34)。
14.如权利要求13所述的电气转换器(12)，
其中所述第一逆变器(18)和/或所述第二逆变器(20)是具有单极和/或双极单元(40)的模块化多级转换器。
15.如权利要求13或14所述的电气转换器(12)，
其中所述第一逆变器(18)和/或第二逆变器包含冗余单元(40)。
16.如权利要求13或14所述的电气转换器(12)，还包括：
电连接到所述第一逆变器(18)的变压器(24)，其适用于将多相AC电网电压(28)变换成要供应到所述第一逆变器(18)的所述第一多相AC电压(30)；
其中所述变压器(24)适用于隔离由所述第一共模电压(60)和所述第二共模电压(62)之和产生的附加共模电压应力。
17.如权利要求13或14所述的电气转换器(12)，还包括：
其中所述电气转换器(12)适用于隔离由所述第二共模电压(62)产生的附加共模电压应力。
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