CN110649797A - 一种用于减少电力电子设备中的共模电流的方法 - Google Patents

一种用于减少电力电子设备中的共模电流的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于降低电力电子设备中的共模电流的方法，该电力电子设备包括并联联接在交流电网(2)和直流链路(3)之间的两个或更多有源前端(AFE)部件(1)。确定用于有源前端部件(1)的脉宽调制(PWM)的占空比，并基于有源前端部件(1)的确定的脉宽调制的占空比和共模电流导出误差信号。基于误差信号导出校正电压，并基于导出的校正电压和测量的直流链路(3)的直流电压和/或直流参考电压来导出直流电压控制信号。根据导出的直流电压控制信号控制电力电子设备。本发明还涉及用于启动电力电子设备的有源前端(AFE)部件(1)的方法，该电力电子设备包括在交流电网(2)和直流链路(3)之间并联联接的两个或更多有源前端部件(1)。

Description

一种用于减少电力电子设备中的共模电流的方法
技术领域
本发明涉及共模电流减小，特别涉及包括两个或更多个有源前端(AFE)部件的电力电子设备中的共模电流的减小。
背景技术
有源前端转换器是用于电力电子系统的电力电子部件。
这种有源前端转换器利用由信号电子器件控制并随后由滤波器电路控制的功率半导体装置。此外，有源前端转换器允许交流电压源和直流链路之间的双向电力交换。有源前端转换器也可以并联联接，但是为了这样做，需要并联控制方法。
以前，已经应用了连接到相同交流电压源和相同直流链路的并联有源前端转换器的并联控制方法。该方法调节脉宽调制(PWM)周期长度以最小化循环共模电流，这有效地使三角形脉宽调制载波同步。根据该方法，提供了不需要互连控制系统的有源前端转换器的并联。通过省略控制系统的互连可以实现更好的可扩展性，但是使负载平衡更具挑战性。
使用现代低电感磁性元件(如粉末磁芯)与更快的开关电源电子元件相结合，可以降低共模电感。因此，与具有低切换时间和高滤波电感的设计解决方案相比，直流电压反馈中的任何误差将导致共模电流大得多。较高的共模电流将导致转换器中的较高损耗，因此有源前端转换器的效率将降低。因此，需要一种新方法来降低这些共模电流，以提高有源前端转换器的效率。
发明内容
本发明的实施例的目的是提供一种用于减少电力电子设备中的共模电流的方法，其中降低了源自直流电压误差的噪声。
本发明的实施例的另一个目的是提供一种用于降低电力电子设备中的共模电流的方法，其中提高了设备的效率。
根据第一方面，本发明提供一种用于降低电力电子设备中的共模电流的方法，该电力电子设备包括在交流电网和直流链路之间并联联接的两个或更多个有源前端(AFE)部件，该方法包括以下步骤：
确定用于有源前端部件的脉宽调制(PWM)的占空比，
基于有源前端部件的确定的脉宽调制的占空比和共模电流导出误差信号，
基于该误差信号导出校正电压，
基于导出的校正电压和测量的直流链路的直流电压和/或直流参考电压来导出直流电压控制信号，以及
根据导出的直流电压控制信号来控制电力电子设备。
因此，本发明的第一方面涉及一种用于降低电力电子设备中的共模电流的方法。电力电子设备是包括两个或更多个有源前端(AFE)部件的电力电子设备。在本上下文中，术语“有源前端(AFE)”应该被解释为表示电力电子部件，例如转换器，该电力电子部件包括自换向脉冲整流器，自换向脉冲整流器具有包括IGBT模块的再生反馈设备。
两个或更多个有源前端部件并联联接在交流电网和直流链路之间。在本文中，术语“交流电网”应该被解释为表示供应交流电力的电源，例如电网。在本文中，术语“直流链路”应该被解释为表示需要直流电源的一个或多个电气部件的连接点。一个电气部件可以是例如通过逆变器连接到直流链路的电动机，例如压缩机。
因此，有源前端部件分别连接到交流电网以及直流链路。因此，有源前端部件能够将电网的交流电力转换为直流链路处的直流电力。
在根据本发明第一方面的方法中，首先确定用于有源前端部件的脉宽调制(PWM)的占空比。在本文中，术语“脉宽调制的占空比”应该被解释为表示有源前端部件的脉宽调制的接通时间和关断时间之间的比率。因此，在该步骤期间，确定用于有源前端部件的调制。应当注意，有源前端部件通常将以相同的方式被调制，即脉宽调制的占空比对于所有有源前端部件通常是相同的。
可以从控制有源前端部件的脉宽调制的控制器获得脉宽调制的占空比。可选地，脉宽调制的占空比可以从其他可用信息中导出，其他可用信息例如为切换时间和控制周期。
接下来，基于有源前端部件的确定的脉宽调制的占空比和共模电流，导出误差信号。可以例如通过直接测量获得共模电流。例如，可以通过将有源前端部件的共模电流与脉宽调制的占空比的零序列或者代表脉宽调制的占空比的值相乘来导出误差信号。例如，共模电流可以乘以脉宽调制的占空比的偏移值而不是乘以脉宽调制的实际占空比。例如，这可以在脉宽调制的占空比在正值之间，例如在0和1之间，变化的情况下相关。在这种情况下，可能希望将共模电流乘以具有符号交变行为的占空比的值，因此在脉宽调制的占空比乘以共模电流之前，可以从脉宽调制的占空比的零序列中减去0.5的值。以这种方式导出的误差信号与直流电压误差成比例。因此，导出的误差信号代表不期望的直流电压误差。
接下来，基于误差信号导出校正电压。这可以包括使误差信号通过低通滤波器以便去除信号的高频分量和/或引入增益。由于基于误差信号导出校正电压，并且由于误差信号与直流电压误差成比例，因此校正电压取决于直流电压误差。因此，校正电压可以表示对有源前端部件的当前直流电压的所需校正，以便消除或至少减少不期望的直流电压误差。
接下来，基于导出的校正电压和测量的直流链路的直流电压和/或直流参考电压，导出直流电压控制信号。由于直流电压控制信号是基于校正电压导出的，因此直流电压控制信号还取决于不希望的直流电压误差。在基于测量的直流电压导出直流电压控制信号的情况下，直流电压控制信号表示测量的直流电压的校正值。
在基于直流参考电压导出直流电压控制信号的情况下，直流电压控制信号表示直流参考电压的校正值。
在任何情况下，直流电压控制信号表示校正的直流电压，并且校正取决于不期望的直流电压误差。
最后，根据导出的直流电压控制信号来控制电力电子设备。由于直流电压控制信号表示已经通过校正电压校正的直流电压，该校正电压取决于不期望的直流电压误差，因此电力电子设备以考虑到不期望的直流电压误差的方式被控制。因此，以这样的方式控制电力电子设备，使得消除或至少减少不期望的直流电压误差。
导出误差信号的步骤可以基于有源前端部件的在调制载波的峰值处的共模电流。根据该实施例，在调制载波的峰值处的共模电流，即脉宽调制达到峰值时的共模电流，被用作导出误差信号的基础。从而确保导出的误差信号考虑到最坏的情况。
可选地，可以使用脉宽调制周期中的另一时间处的共模电流。
该方法还可以包括测量有源前端部件的共模电流的步骤。根据该实施例，通过测量直接获得共模电流。这是获得共模电流的准确值的简单方式。
可选地，共模电流可以从另一个参数导出，例如测量的共模电压。
确定用于有源前端部件的脉宽调制的占空比的步骤可以包括基于共模电流导出脉宽调制的占空比。
可选地，确定脉宽调制的占空比的步骤可以以任何其他合适的方式导出，例如基于共模电压导出。
基于共模电流导出脉宽调制的占空比的步骤还可包括借助于一个或多个滤波器对共模电流进行滤波。根据该实施例，滤波，即去除源自例如噪声或其他源的信号的不需要部分，用于对共模电流滤波，以获得平滑的信号特性。滤波器可以是数字滤波器的形式，例如有限脉冲响应(FIR)滤波器，或是低通滤波器的形式的模拟滤波器，或两者的组合。
导出直流电压控制信号的步骤可以包括将导出的校正电压和测量的直流链路的直流电压和/或直流参考电压相加。根据该实施例，直流电压控制信号是测量的直流链路的直流电压和/或直流参考电压，测量的直流链路的直流电压和/或直流参考电压具有加到其上的导出的校正电压。因此，直流电压控制信号仅是由校正电压校正的测量的直流链路的直流电压和/或直流参考电压。因此，校正电压可以表示所需的值，以便校正有源前端部件的当前直流电压，从而消除或至少减少不期望的直流电压误差。
可选地，直流电压控制信号可以以任何其他合适的方式导出。
导出校正电压的步骤可包括将误差信号馈送到积分控制器。积分控制器提供基于误差大小和积分常数确定的输出变化率。因此，根据该实施例，在导出校正电压时考虑累积的误差信号。
可替代地或另外地，例如，在将误差信号馈送到积分控制器之前，误差信号可以通过一个或多个滤波器，例如模拟或数字滤波器或两者的组合。另一种可能性是用比例积分控制器(PI)扩展积分控制器。
该方法还可以包括以下步骤：
识别处于停止状态的有源前端部件，
确定已经运行的有源前端部件的脉宽调制的占空比，
根据确定的脉宽调制的占空比，对处于停止状态的有源前端部件的控制周期进行调节，并且
启动处于停止状态的有源前端部件，并根据导出的对控制周期的调节来操作所述有源前端部件。
根据该实施例，至少一个有源前端部件处于停止状态，即至少一个有源前端部件未运行。然而，至少一个其他有源前端部件正在运行。首先识别出处于停止状态的有源前端部件。
然后确定已经运行的有源前端部件的脉宽调制的占空比。由此获得已经运行的有源前端部件的调制。
接下来，基于已经运行的有源前端部件的确定的脉宽调制的占空比，导出对处于停止状态的有源前端部件的控制周期的调节。因此，调节后的控制周期取决于已经运行的有源前端部件的脉宽调制的占空比，从而处于停止状态的有源前端部件的控制周期将与已经运行的有源前端部件同步。
最后，根据导出的对控制周期的调节来启动和操作处于停止状态的有源前端部件。因此，确保启动的有源前端部件以与已经运行的有源前端部件的操作同步的方式操作。
如果启动的有源前端部件与已经运行的有源前端部件不同步，则存在在启动有源前端部件之后立即在共模电流中发生不期望的瞬变的风险。因此，本发明的该实施例的优点在于确保启动的有源前端部件与已经运行的有源前端部件同步，从而减少未对准。在启动之前减少错位会导致较低的瞬态并降低跳闸的可能性。
在存在处于停止状态的两个或更多个有源前端部件的情况下，可以针对每个处于停止状态的有源前端部件重复上述过程，从而顺序地启动这些有源前端部件，同时确保启动的有源前端部件与已经运行的有源前端部件同步。
导出对控制周期的调节的步骤可包括基于确定的脉宽调制的占空比来导出误差信号。在将误差信号馈送到比例控制器之前，可以对该误差信号进行滤波以去除任何高频含量或任何不需要的噪声。
可替代地或另外地，例如，在将误差信号馈送到比例控制器之前，误差信号可以通过一个或多个滤波器，例如模拟或数字滤波器或两者的组合。
导出对控制周期的调节的步骤还可包括将误差信号馈送到比例(P)控制器或比例积分(PI)控制器。可以将误差信号馈送到P/PI控制器。P/PI控制器的输出是切换时间，切换时间与调制器的控制周期相加。此外，误差信号可以在馈送到P/PI控制器之前被馈送到滤波器，例如有限脉冲响应(FIR)滤波器。
确定已经运行的有源前端部件的脉宽调制的占空比的步骤可以包括确定已经运行的有源前端部件的接通时间的持续时间。占空比是导通时间和关断时间的比率，因此可以容易地从导通时间的持续时间导出占空比。
根据本发明的第一方面，还提供了一种非易失性计算机可读介质，该非易失性计算机可读介质以用于减少电力电子设备中的共模电流的计算机程序进行编码，该电力电子设备包括在交流电网(2)和直流链路(3)之间并联联接的两个或更多个有源前端(AFE)部件(1)，该计算机程序包括用于控制可编程处理器执行以下功能的计算机可执行指令：
确定用于有源前端部件(1)的脉宽调制(PWM)的占空比，
根据有源前端部件(1)的确定的脉宽调制的占空比和共模电流来导出误差信号，
基于误差信号导出校正电压，
基于导出的校正电压和测量的直流链路(3)的直流电压和/或直流参考电压来导出直流电压控制信号，以及
根据导出的直流电压控制信号来控制电力电子设备。
根据本发明的第一方面，还提供了一种新的计算机程序产品。该计算机程序产品包括非易失性计算机可读介质，例如，用根据本发明的计算机程序进行编码的光盘“CD”。
根据第二方面，本发明提供了一种用于启动电力电子设备的有源前端(AFE)部件的方法，该电力电子设备包括在交流电网和直流链路之间并联联接的两个或更多个有源前端部件，该方法包括以下步骤：
启动第一有源前端部件，
确定第一有源前端部件的脉宽调制(PWM)的占空比，
根据确定的脉宽调制的占空比，对处于停止状态的有源前端部件的控制周期进行调节，并且
启动处于停止状态的有源前端部件，并根据导出的对控制周期的调节来操作所述有源前端部件。
应当注意，技术人员将容易认识到，结合本发明的第一方面描述的任何特征也可以与本发明的第二方面组合，反之亦然。
在根据本发明第二方面的方法中，有源前端部件最初都处于停止状态，即它们都没有运行。当需要启动有源前端部件时，在其他有源前端部件保持处于停止状态的同时，启动第一有源前端部件。
然后，例如，以上面参考本发明第一方面描述的方式确定第一有源前端部件的脉宽调制的占空比。
接下来，基于第一有源前端部件的确定的脉宽调制的占空比，导出对处于停止状态的有源前端部件的控制周期的调节。以上已经参考本发明的第一方面对此进行了描述。
最后，根据导出的对控制周期的调节来启动和操作处于停止状态的有源前端部件。以上已经参考本发明的第一方面对此进行了描述。
导出对控制周期的调节的步骤可包括基于确定的脉宽调制的占空比来导出误差信号。这已在上面详细描述。
导出对控制周期的调节的步骤还可包括将误差信号馈送到比例(P)控制器或比例积分(PI)控制器。这已在上面详细描述。
确定第一有源前端部件的脉宽调制的占空比的步骤可以包括确定第一有源前端部件的接通时间的持续时间。这已在上面详细描述。
该方法可以进一步包括以下步骤：顺序地启动处于停止状态的有源前端部件，以及基于已经运行的有源前端部件的脉宽调制的占空比来控制正被启动的有源前端部件。由此，通过重复上述步骤，可以一次一个地启动有源前端部件，直到所有有源前端部件都已启动。从而确保所有有源前端部件最终将同步。
根据本发明，还提供了一种非易失性计算机可读介质，该非易失性计算机可读介质以用于启动电力电子设备的有源前端(AFE)部件(1)的计算机程序进行编码，所述电力电子设备包括并联联接在交流电网(2)和直流链路(3)之间的两个或更多个有源前端部件(1)，所述计算机程序包括用于控制可编程处理器执行以下功能的计算机可执行指令：
启动第一有源前端部件(1)，
确定第一有源前端部件(1)的脉宽调制(PWM)的占空比，
根据确定的脉宽调制的占空比，对处于停止状态的有源前端部件(1)的控制周期进行调节，并且
启动处于停止状态的有源前端部件(1)，并根据导出的对控制周期的调节来操作所述有源前端部件(1)。
根据本发明的第二方面，还提供了一种新的计算机程序产品。该计算机程序产品包括非易失性计算机可读介质，例如，用根据本发明的计算机程序进行编码的光盘“CD”。
在所附的从属权利要求中描述了本发明的各种示例性和非限制性实施例。
当结合附图阅读时，从具体示例性实施例的以下描述中，无论是在结构还是操作方法方面，都可以最好地理解本发明的示例性和非限制性实施例，以及其他目的和优点。
动词“包括”和“包括了”在本文中用作开放式限制，既不排除也不要求存在未列举的特征。除非另有明确说明，从属权利要求中所述的特征可相互自由组合。此外，应该理解，在本文中使用“一”或“一个”，即单数形式，并不排除多个。
附图说明
现在将参考附图更详细地描述本发明，其中：
图1是表示根据本发明的一个实施例的被控制的并联的有源前端部件的示意图，
图2是源自根据现有技术的方法控制的并联的有源前端部件中的脉宽调制载波未对准和直流电压误差的共模电流的曲线图，
图3是说明用于减少源自载波未对准的共模电流的现有技术控制方法的框图，
图4是示出根据本发明的实施例的方法的框图，
图5是源自根据本发明的实施例的方法控制的并联有源前端部件中的脉宽调制载波未对准和直流电压误差的共模电流的曲线图，
图6是说明根据本发明另一实施例的方法的框图，并且
图7是在启动期间根据本发明的实施例的方法控制的并联的有源前端部件中的共模电流的曲线图。
具体实施方式
以下描述中提供的具体实例不应被解释为限制所附权利要求的范围和/或适用性。除非另有明确说明，否则以下描述中提供的列表和多组示例并非详尽无遗。
图1是示出了多个有源前端部件1的图，其中示出了四个有源前端部件，四个有源前端部件并联联接在交流电网2和直流链路3之间。有源前端部件1是转换器的形式。每个有源前端部件经由滤波器4以及第二电感7联接到交流电网2，滤波器4包括第一电感5和电容6。此外，每个有源前端部件1可以通过开关8连接到交流电网2并与交流电网2断开。这将在下面进一步详细描述。
由于开关转换器内的电压和电流的快速变化，有源前端部件1是与其他部件以及其自身的操作一起构成的噪声源。一种类型的噪声是通过电感器，电缆，母线等的共模电流，共模电流是沿着正常的电力连接测量的。减少电力线路上的此类噪声的一种方法是设计一个可以考虑此类噪声的滤波器，如图1中的滤波器4。这些杂散电容存在于各种系统部件和地面之间。出于安全原因，大多数电力电子设备具有接地机柜。因此，出现在地线上的噪声将对总共模电流贡献最大。此外，脉宽调制载波未对准和直流电压测量误差也影响共模电流。
脉宽调制载波未对准由于缺乏集中控制而产生，集中控制改变了各个有源前端部件1的脉宽调制载波的位置。脉宽调制载波相对于彼此以随机相位开始。相移实时表示脉宽调制载波上的点的位置。脉宽调制载波中的未对准将导致生成的共模电压以不同的相位角度产生。这将导致共模电流流动。因而，产生的总共模电流可以因此而变化。
直流电压测量误差是两个有源前端部件1之间的测量电压之间的误差。对于直流电压测量误差，可以假设由于部件公差，误差对于特定的生产单元是特定的。
图2是源自根据现有技术的方法控制的并联的有源前端部件中的脉宽调制载波未对准和直流电压误差的共模电流的曲线图。例如，有源前端部件可以是图1中所示的有源前端部件1。示出了两种不同的调制方案，即四个左侧曲线图9、11、13、15中的空间矢量脉宽调制(SVPWM)和四个右侧曲线图10、12、14、16中的不连续脉宽调制(DPWM1)。图2的所有曲线图示出了在基频的一个周期下作为时间的函数的共模电流。
曲线图9和10显示了针对90°的脉宽调制载波未对准的、源于脉宽调制载波未对准的共模电流。
曲线图11和12显示了针对180°的脉宽调制载波未对准的、源于脉宽调制载波未对准的共模电流。
从曲线图9、10、11和12可以看出，脉宽调制载波未对准导致具有高频的共模电流。从曲线图9、10、11和12可以进一步看出，针对180°的脉宽调制载波未对准的共模电流的频率和振幅高于针对90°的脉宽调制载波未对准的共模电流的频率和振幅。
曲线图13和14示出了源自1％的直流电压误差的共模电流。可以看出，直流电压误差导致具有低频率并且具有基本上三角形的特性的共模电流。
曲线图15和16显示了源于90°的脉宽调制载波未对准和1％的直流电压误差的总共模电流。可以看出，总共模电流包括源自脉宽调制载波未对准的高频部分和源自直流电压误差的低频部分。
图2的曲线图都示出了现有技术的情况，其中没有尝试减少源自脉宽调制载波未对准或直流电压误差的共模电流。
图3是说明用于减少源自脉宽调制载波未对准的共模电流的现有技术控制方法的框图。该方法用于使用共模电流icm、pk同步多个脉宽调制载波，该共模电流icm、pk是根据在脉宽调制载波的峰值处采样的三相电流计算的。
TopFlag的值被提供给求和点17。TopFlag的值是一个变量，当脉宽调制载波处于所谓的顶部更新时，TopFlag的值被假设为1(真)，而当脉宽调制载波处于底部更新时，TopFlag的值被假设为0(假)。在求和点17处从TopFlag的值中减去0.5，以便获得符号交变行为。导出的符号交变TopFlag的值被提供给乘法点18。
峰值共模电流icm、pk也被提供给乘法点18。在乘法点18处，通过将由脉宽调制载波未对准引起的高频共模电流icm、pk乘以符号交变TopFlag的值来解调共模电流icm、pk。
解调的共模电流被提供给有限脉冲响应(FIR2)滤波器19，在有限脉冲响应(FIR2)滤波器19中，滤除剩余的高频含量，然后通过-1的增益20反转信号。
接下来，将信号提供给比例(P)控制器21，比例(P)控制器21用于通过变量Tsw/2，add来调节载波。变量Tsw/2，add表示在提供给调制器(未示出)之前必须加到控制周期Tsw/2上的时间。控制周期Tsw/2限定脉宽调制半周期时间。
应该注意，可以使用比例积分(PI)控制器代替P控制器。
如上所述，该控制方法仅处理脉宽调制载波未对准，因此只能解决该问题。因此，应用该方法将减小图2的曲线图9、10、11和12中所示的共模电流，但不会影响图2的曲线图13和14中所示的共模电流。因此，即使在应用这种方法时，因为仍然存在源自直流电压误差的共模电流，所以共模电流没有完全消除。如上所述，这导致有源前端部件的效率降低。
图4是示出根据本发明的实施例的方法的框图。该方法用于使用峰值共模电流icm、pk减少并联的有源前端部件之间的直流电压误差测量值，峰值共模电流icm、pk由在脉宽调制载波处采样的三相电流计算。
占空比Duvw的值被提供给数学方框22。占空比Duvw是占空比的共模，占空比的共模是调制器的在0和1之间变化的输出。
脉宽调制的占空比的零序列Dcm被提供给求和点23。在下面计算零序列：Dcm＝1/3*Du+1/3*Dv+1/3*Dw。在求和点23处，从占空比Dcm的值中减去0.5，以便获得交变符号行为。导出的符号交变占空比Duvw的值被提供给乘法点24。
峰值共模电流icm、pk也被提供给乘法点24。在乘法点24处，通过将共模电流icm、pk与符号交变占空比Dcm的值相乘来解调共模电流Icm、pk。
解调的共模电流被提供给低通滤波器25，其中滤除剩余的高频含量，然后通过-1的增益26反转信号。
接下来，将信号提供给积分(I)控制器27，积分(I)控制器27用于通过直流电压Udc，corr调节直流电压Udc，avg。直流电压Udc，corr被提供给求和点28。
直流电压Udc，ADC也被提供到求和点28。直流电压Udc，ADC，是有源前端部件1的测量的直流电压。
直流电压Udc，avg被提供给直流电压控制器(未示出)。直流电压Udc，avg是直流电压Udc，corr和Udc，ADC之和，表示并联的有源前端部件的直流电压值。
对于纯电感(无电阻部分)的共模电感，共模电流可包括直流分量。在这种情况下，需要增加用于直流电压调节的积分控制器27。
峰值共模电流被提供给有限脉冲响应(FIR2)滤波器29，在有限脉冲响应(FIR2)滤波器29中，滤除剩余的高频含量。此后，将信号提供给低通滤波器(30)，并进一步对信号滤波。
接下来，在将信号提供给P控制器32之前，信号通过-1的增益31反转。
P控制器32的输出是占空比的值Dcm，add，占空比的值Dcm，add被提供给调制器(未示出)。占空比的值Dcm，add用于调节调制的共模电压，以便将任何直流电流驱动为零。
由于提供给直流电压控制器(未示出)的直流电压Udc，avg是校正的直流电压信号，因此确保所有有源前端单元将朝向相同的稳态直流电压Udc，avg的值收敛。因此，减少了源自直流电压误差的共模电流，如图2的曲线图13和14所示。
对于纯电感的共模电感，共模电流可以包括直流分量。通过向调制器(未示出)提供占空比的值Dcm，add来解决该问题。
图5是源自根据本发明的实施例的方法控制的并联的有源前端部件中的脉宽调制载波未对准和直流电压误差的共模电流的曲线图，其中图3的框图所示的控制方法以及图4的框图所示的控制方法被应用。例如，有源前端部件可以是图1中所示的有源前端部件1。示出了两种不同的调制方案，即三个左侧曲线图中的空间矢量脉宽调制(SVPWM)和三个右侧曲线图中的不连续脉宽调制(DPWM1)。图5的所有曲线图示出了在例如1.6秒的一个周期下作为时间的函数的共模电流，其中在0.5秒时启用并联控制。
曲线图33和34显示了针对180°的脉宽调制载波未对准的、源于脉宽调制载波未对准的共模电流。曲线图35和36示出了源自1％的直流电压误差的共模电流。最后，曲线图37和38显示了源于90°的脉宽调制载波未对准和1％的直流电压误差的总共模电流。
当比较图5的曲线图和图2的曲线图时，清楚的是应用图3的框图所示的控制方法以及图4的框图所示的控制方法导致共模电流极大降低。应注意到，如曲线图33和34所示的源自脉宽调制载波未对准的共模电流通过图3的框图所示的控制方法减小，并且如曲线图35和36所示的源自直流电压误差的共模电流通过图4的框图所示的控制方法减少。
图6是示出根据本发明的实施例的方法的框图。该方法用于通过监视在逆变器端子处的电压，将在启动期间的有源前端部件的脉宽调制载波与已经运行的有源前端部件的脉宽调制载波同步。将被启动的有源前端部件可以例如通过闭合开关来启动，开关如图1中的附图标记8所示。
将变量Tuvw的值提供给除法点39。时间变量Tuvw是在控制周期内平均的电压状态反馈。
将变量Tsw/2的值也提供给除法点39。变量Tsw/2是控制周期的长度。
除法点39的输出是占空比Duvw的值。占空比Duvw的值被提供给数学方框40。占空比Duvw是占空比的共模。
TopFlag的值被提供给求和点41。TopFlag的值是一个变量，当脉宽调制载波处于所谓的顶部更新时，TopFlag的值被假设为1(真)，而当脉宽调制载波处于底部更新时，TopFlag的值被假设为0(假)。在求和点41处从TopFlag的值中减去0.5，以便获得符号交变行为。导出的符号交变TopFlag的值被提供给乘法点42。
数学方框的输出是共模占空比Dcm，共模占空比Dcm也被提供给乘法点42。
乘法点的输出是解调信号，该解调信号是脉宽调制载波未对准的函数。
解调信号被提供给有限脉冲响应(FIR2)滤波器43，在有限脉冲响应(FIR2)滤波器43中，滤除剩余的高频含量，然后通过-1的增益44反转信号。
接下来，将信号提供给(P)控制器45，(P)控制器45用于通过变量Tsw/2，add来调节载波。变量Tsw/2，add表示在提供给调制器(未示出)之前必须加到控制周期Tsw/2上的时间。控制周期Tsw/2限定脉宽调制半周期时间。
由于提供给调制器(未示出)的变量Tsw/2，add用于调节控制周期Tsw/2，因此确保了启动期间的有源前端单元的脉宽调制载波可以与已经运行的有源前端单元的脉宽调制载波同步。
图7是源于根据本发明的实施例的方法来控制的并联的有源前端部件在启动期间的脉宽调制载波同步的共模电流的曲线图，其中图3的框图所示的控制方法、图4的框图所示的控制方法、以及图6的框图所示的控制方法被应用。例如，有源前端部件可以是图1中所示的有源前端部件1。示出了两种不同的调制方案，即两个左侧曲线图中的空间矢量脉宽调制(SVPWM)和两个右侧曲线图中的不连续脉宽调制(DPWM1)。图7的所有曲线图示出了在基频的一个周期下作为时间的函数的共模电流。
曲线图46和47示出了当未应用图6的框图所示的控制方法时，针对180°的脉宽调制载波未对准的、源自脉宽调制载波同步的共模电流。曲线图48和49示出了当应用图6的框图所示的控制方法时，针对180°的脉宽调制载波未对准的、源自脉宽调制载波同步的共模电流。
在图7的曲线图中，第二有源前端部件在0.5秒时启动。图7的曲线图46和47示出了当禁用载波同步时，在时间0.5s时启动第二有源前端部件之后，共模电流立即快速波动并具有较高振幅。另一方面，图7的曲线图48和49示出了当启用载波同步时，在时间0.5s时启动第二有源前端部件之后，共模电流立即较大地降低。
当比较图7的曲线图时，清楚的是，应用图6中的框图所示的控制方法导致在启动第二有源前端部件时，共模电流减小。
根据示例性和非限制性实施例的以下计算机程序包括计算机可执行指令，该计算机可执行指令用于控制可编程处理器以执行与根据任何上述示例性和非限制性实施例的方法有关的动作。
一种用于降低电力电子设备中的共模电流的计算机程序，电力电子设备包括并联联接在交流电网(2)和直流链路(3)之间的两个或更多个有源前端(AFE)部件(1)，该计算机程序包括：用于控制可编程处理器以执行以下功能的计算机可执行指令：
确定用于有源前端部件(1)的脉宽调制(PWM)的占空比，
根据有源前端部件(1)的确定的脉宽调制的占空比和共模电流来导出误差信号，
基于误差信号导出校正电压，
基于导出的校正电压和测量的直流链路(3)的直流电压和/或直流参考电压来导出直流电压控制信号，以及
根据导出的直流电压控制信号来控制电力电子设备。
一种用于启动电力电子设备的有源前端(AFE)部件(1)的计算机程序，该电力电子设备包括在交流电网(2)和直流链路(3)之间并联联接的两个或更多个有源前端部件(1)，该计算机程序包括用于控制可编程处理器以执行以下功能的计算机可执行指令：
启动第一有源前端部件(1)，
确定第一有源前端部件(1)的脉宽调制(PWM)的占空比，
根据确定的脉宽调制的占空比，对处于停止状态的有源前端部件(1)的控制周期进行调节，并且
启动处于停止状态的有源前端部件(1)，并根据导出的对控制周期的调节来操作所述有源前端部件(1)。
上述计算机程序可以是例如用适合于所考虑的可编程处理器的编程语言实现的子程序和/或功能。
根据示例性和非限制性实施例的计算机程序产品包括计算机可读介质，例如用根据示例性实施例的计算机程序进行编码的光盘“CD”。
在上文给出的描述中提供的非限制性具体实例不应被解释为限制所附权利要求的范围和/或适用性。此外，除非另有明确说明，否则本文档中提供的任何列表或多组示例都不是详尽无遗的。

Claims (17)

1.一种用于降低电力电子设备中的共模电流的方法，所述电力电子设备包括在交流电网(2)和直流链路(3)之间并联联接的两个或更多个有源前端(AFE)部件(1)，所述方法包括以下步骤：
确定用于有源前端部件(1)的脉宽调制(PWM)的占空比，
根据确定的脉宽调制的占空比和有源前端部件(1)的共模电流来导出误差信号，
基于所述误差信号导出校正电压，
基于导出的校正电压和测量的直流链路(3)的直流电压和/或直流参考电压来导出直流电压控制信号，以及
根据导出的直流电压控制信号来控制电力电子设备。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，
导出误差信号的步骤基于有源前端部件(1)的共模电流。
3.根据权利要求2所述的方法，进一步包括：
测量有源前端部件(1)的共模电流的步骤。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，
基于共模电流导出脉宽调制的占空比的步骤包括：
借助于一个或多个滤波器(29、30)对共模电流进行滤波。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，
导出直流电压控制信号的步骤包括：
添加(28)导出的校正电压和测量的直流链路(3)的直流电压和/或直流参考电压。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，
导出校正电压的步骤包括：
将误差信号馈送到积分控制器(27)。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，进一步包括如下的步骤：
识别处于停止状态的有源前端部件(1)，
确定已经运行的有源前端部件(1)的脉宽调制的占空比，
根据确定的脉宽调制的占空比，对处于停止状态的有源前端部件(1)的控制周期进行调节，并且
启动处于停止状态的有源前端部件(1)，并根据导出的对控制周期的调节来操作所述有源前端部件(1)。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，
导出对控制周期的调节的步骤包括：
基于确定的脉宽调制的占空比来导出误差信号。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，
导出对控制周期的调节的步骤还包括：
将误差信号馈送到比例(P)控制器(45)或比例积分(PI)控制器。
10.根据权利要求8至9中任一项所述的方法，其中，
确定已经运行的有源前端部件(1)的脉宽调制的占空比的步骤包括：
确定已经运行的有源前端部件(1)的接通时间的持续时间。
11.一种非易失性计算机可读介质，所述非易失性计算机可读介质以用于降低电力电子设备中的共模电流的计算机程序进行编码，所述电力电子设备包括并联联接在交流电网(2)和直流链路(3)之间的两个或更多个有源前端(AFE)部件(1)，所述计算机程序包括用于控制可编程处理器以执行以下功能的计算机可执行指令：
确定用于有源前端部件(1)的脉宽调制(PWM)的占空比，
根据确定的脉宽调制的占空比和有源前端部件(1)的共模电流来导出误差信号，
基于误差信号导出校正电压，
基于导出的校正电压和测量的直流链路(3)的直流电压和/或直流参考电压来导出直流电压控制信号，以及
根据导出的直流电压控制信号来控制电力电子设备。
12.一种用于启动电力电子设备的有源前端(AFE)部件(1)的方法，所述电力电子设备包括在交流电网(2)和直流链路(3)之间并联联接的两个或更多个有源前端部件(1)，所述方法包括以下步骤：
启动第一有源前端部件(1)，
确定第一有源前端部件(1)的脉宽调制(PWM)的占空比，
根据确定的脉宽调制的占空比，对处于停止状态的有源前端部件(1)的控制周期进行调节，并且
启动处于停止状态的有源前端部件(1)，并根据导出的对控制周期的调节来操作所述有源前端部件(1)。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，
导出对控制周期的调节的步骤包括：
基于确定的脉宽调制的占空比来导出误差信号。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，
导出对控制周期的调节的步骤还包括：
将误差信号馈送到比例(P)控制器(45)或比例积分(PI)控制器。
15.根据权利要求12至14中任一项所述的方法，其中，
确定第一有源前端部件(1)的脉宽调制的占空比的步骤包括：
确定第一有源前端部件(1)的接通时间的持续时间。
16.根据权利要求12至15中任一项所述的方法，进一步包括以下步骤：
顺序地启动处于停止状态的有源前端部件(1)，并且基于已经运行的有源前端部件(1)的脉宽调制的占空比来控制正被启动的有源前端部件(1)。
17.一种非易失性计算机可读介质，所述非易失性计算机可读介质以用于启动电力电子设备的有源前端(AFE)部件(1)的计算机程序进行编码，所述电力电子设备包括并联联接在交流电网(2)和直流链路(3)之间的两个或更多个有源前端部件(1)，所述计算机程序包括用于控制可编程处理器执行以下功能的计算机可执行指令：
启动第一有源前端部件(1)，
确定第一有源前端部件(1)的脉宽调制(PWM)的占空比，
根据确定的脉宽调制的占空比，对处于停止状态的有源前端部件(1)的控制周期进行调节，并且
启动处于停止状态的有源前端部件(1)，并根据导出的对控制周期的调节来操作所述有源前端部件(1)。
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