CN114552628A - 用于控制电流转换器的方法和控制单元 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于控制电流转换器尤其具有并联连接的多个子电流转换器的电流转换器的方法，所述方法包括如下步骤：确定用于电流转换器的期望电压；将用于电流转换器的输出电压划分成多个、尤其相同的电压范围，其中电压范围通过离散电压上限和离散电压下限限界；以及电压范围可以通过切换电流转换器、尤其子电流转换器来调节；将期望电压与具有离散电压上限和离散电压下限的所述电压范围中的一个电压范围相关联；将第一开关位置与电压下限相关联；将第二开关位置与电压上限相关联；在第一开关位置与第二开关位置之间进行切换，使得电流转换器产生基本上对应于期望电压的实际电压。

Description

用于控制电流转换器的方法和控制单元
技术领域
本发明涉及一种用于控制电流转换器的方法以及这种电流转换器。
背景技术
电流转换器是用于将一个电流形式(直流电流、交流电流)转换成各另一电流形式或用于改变特征参数、例如电压和/或频率的静止的电气装置或设备。
用于将交流电流转换成直流电流的电流转换器称为整流器。
用于将直流电流转换成交流电流的电流转换器称为逆变器。
用于将第一交流电流转换成第二交流电流的电流转换器称为换流器。
用于将第一直流电压转换成第二直流电压的电流转换器称为整流器。
在电能发电机的领域内、尤其在风能设备或光伏设备中常见的是，多个电流转换器或电流转换器模块或子电流转换器并联连接成电流转换器系统，尤其以便增加总功率。
例如，为了防止所述电流转换器系统内的循环电流，必须采取同时不定性地或定量地降低电流转换器系统的功率输出的措施。
此外，在控制所述电流转换器系统时应考虑多个其他标准，例如遵循用于中间回路电压、潜在环流或电网侧要求的界限值。
迄今为止已知的方法中的缺点是，超出电流转换器模块的限制的开关操作没有协调。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种用于控制具有并联连接的多个子电流转换器的电流转换器系统的方法。但是至少应提供一种相对于迄今为止已知方案的替代方案。
因此，根据本发明，提出一种用于控制电流转换器尤其具有并联连接的多个子电流转换器的电流转换器的方法。
在此，电流转换器优选地构成为逆变器系统或换流器系统并且包括彼此并联连接的多个子逆变器或子逆变器模块或子电流转换器或子电流转换器模块，尤其以便将各个部件或模块的功率输出相加，使得电流转换器即逆变器或换流器的总功率增加。
此外，电流转换器具有控制单元，所述控制单元包括控制装置，所述控制装置处于各个子电流转换器的控制设备的上级。因此，电流转换器具有分级构造的控制结构。此外，各个子电流转换器优选地在DC侧耦合并且在AC侧解耦。因此，电流转换器在AC侧优选地仅具有寄生电感。因此，AC侧的解耦例如为DC侧的解耦至少10倍大。
此外，电流转换器在输入侧至少与电能发电机连接，例如经由直流电压中间回路和整流器与风能设备发电机间接连接，或者经由直流电压中间回路与光伏连接。
控制单元优选地如在下文中描述的那样实施。
为了控制具有并联连接的多个子电流转换器的这种电流转换器，现在提出一种方法，所述方法包括如下步骤：确定用于电流转换器的期望电压；将用于电流转换器的输出电压划分成多个、尤其相同的电压范围，其中电压范围通过离散电压上限和离散电压下限限界，并且电压范围可以通过切换电流转换器、尤其子电流转换器来调节；将期望电压与具有离散电压上限和离散电压下限的所述电压范围中的一个电压范围相关联；将第一开关位置与电压下限相关联；将第二开关位置与电压上限相关联；在第一开关位置与第二开关位置之间进行切换，使得电流转换器产生基本上对应于期望电压的实际电压。
因此，在第一步骤中，首先确定用于电流转换器的期望电压。例如，这可以通过处于电流转换器的控制单元上级的风能设备控制装置来实现。
此外确定可供电流转换器使用的输出电压。这例如经由测量中间回路电压或通过另外的信号实现，或者作为固定值存储在电流转换器的控制单元中。在此，可以以期望值和实际值的形式使用输出电压。
在另一步骤中，所述中间回路电压划分成多个相同的、尤其相同大小的电压范围，例如划分成10个100伏。
所述电压范围分别通过离散电压上限和离散电压下限限界，例如通过作为电压下限的300伏和作为电压上限的400伏限界。此外，电压下限优选地形成低于所述电压范围的另一电压范围的电压上限。此外，电压上限优选地形成高于所述电压范围的另一电压范围的电压下限。与电压范围相关联的电压上限和电压下限也称为相邻的电压界限。
在另一步骤中，期望电压与电压范围相关联。例如，期望电压为350伏，从而与电压范围300/400伏相关联。
然后在另一步骤中，开关位置、尤其电流转换器或子电流转换器的开关的开关位置分别与所述电压范围的电压下限和电压上限、即例如300伏和400伏相关联。
随后以时钟频率在所述开关位置之间进行切换，使得电流转换器生成基本上对应于例如350伏的期望电压的实际电压。
在一个实施方式中，根据所有输出电流在第一开关位置与第二开关位置之间进行切换。
为此，例如检测所有子电流转换器的所有输出电流并且将其传输给控制单元。
因此，所述方法还包括如下步骤：求取所有输出电流、尤其每个子电流转换器的所有输出电流。
随后根据如此检测到的所述输出电流形成差，在切换时考虑所述差。
因此，此外，所述方法也包括如下步骤：确定子电流转换器的最高输出电流和最低输出电流的差。
在此尤其提出，求取子换流器的最高输出电流与子换流器的最低输出电流之间的差，并且根据所述差进行开关操作，尤其使得所述差变得更小、优选地变小至零。因此，例如如果所述差超过一定阈值，则进行切换。
所述方法优选地还包括如下步骤：预设用于差的界限值；以及在超过界限值时执行切换。
因此尤其提出，预设用于差、尤其子换流器的最高输出电流与子换流器的最低输出电流之间的差的特定界限值，并且在超过所述界限值时进行切换。
在此尤其进行切换，使得差变小、尤其变小至零。
在另一实施方案中，根据电压在第一开关位置与第二开关位置之间进行切换。
因此也提出，附加地或替选地考虑输出电压。
因此，所述方法优选地还包括如下步骤：根据第一开关位置和/或第二开关位置确定电压。
电压误差优选地通过将实际电压与期望电压进行比较来确定。
因此，尤其也提出，检测电流转换器的实际电压并且将所述实际电压与电流转换器的期望电压进行比较，并且在切换时考虑从中产生的电压误差。
优选地将电压误差积分成虚拟通量误差(Flussfehler)。
通过使用虚拟通量作为变量，尤其可以解决如下问题：其中电流转换器或子电流转换器或那些(子)电流转换器的开关处于两个开关状态之间。虚拟通量可以实现呈I调节器形式的实现方案，所述I调节器使调节偏差变为零。在此，I调节器确保平均值恰好处于其应处于的位置，即没有调节偏差。
优选地，附加地在考虑界限值、尤其用于虚拟通量误差的界限值的情况下进行切换。
在又一实施方式中，在考虑电流差的情况下进行切换。
因此也提出，附加地或替选地考虑电流差。
所述方法优选地还包括如下步骤：确定电流转换器的第一单个电流转换器的第一实际电流；以及确定电流转换器的第二单个电流转换器的第二实际电流；以及确定第一实际电流和第二实际电流的电流差。
因此尤其提出，将单个电流转换器的实际电流彼此进行比较或者在切换时考虑单个电流转换器的实际电流。
优选地以固定的时钟频率、尤其在切换频率的至少一个周期中进行切换。
以固定的时钟频率进行切换优选地包括相对接通时间。
优选地，在超过界限、尤其电压上限或电压下限时，无延迟地设定新的开关状态。
根据本发明，还提出一种用于电流转换器的控制单元，所述电流转换器包括并联连接的多个单个电流转换器，所述并联连接的多个单个电流转换器用于分别产生输出交流电流，所述并联连接的多个单个电流转换器分别具有控制设备并且设立用于，分别借助于控制设备在离散的开关状态(-1，+1)中产生输出交流电压，所述控制单元包括：处于控制设备上级的控制装置，所述控制装置设立用于：预设用于电流转换器的期望输出电压，其中期望输出电压处于两个可离散调节的输出电压(k，k+1)之间；以及在两个输出电压(k，k+1)中的一个输出电压之间进行选择，其中所述选择根据以下列表中的至少一项进行，所述列表包括：单个电流转换器的输出交流电流；或所积分的电压误差；或期望电压；以及根据单个电流转换器的开关状态和输出电流进行。
优选地在两个输出电压(k，k+1)之间进行选择，其中将单个换流器的输出交流电流之间的最大差与迟滞阈值(Hystereseschwelle)进行比较，并且在超过所述迟滞阈值时进行切换，使得所述最大差由此变得更小。
优选地，控制单元也设立用于，如果单个电流转换器产生超过最大允许的输出交流电流的输出交流电流，则在至少一个单个电流转换器中产生切换过程。
优选地，在两个输出电压(k，k+1)之间进行选择，其中将根据单个换流器的实际开关状态得出的计算出的实际输出电压和期望输出电压的差在时间上进行积分，并且将从中计算出的虚拟通量与公差带阈值进行比较，并且在超过所述公差带阈值时，切换到另一输出电压(k，k+1)，其中选择待切换的单个换流器，使得子换流器的输出电流的最大差变得更小。
优选地，如果单个换流器的输出交流电流之间的最大差超过界限值，则附加地在两个输出电压(k，k+1)之间进行切换，其中切换如下单个换流器：在所述单个换流器中，所述切换引起单个换流器的输出交流电流之间的最大差的减小。
优选地，对于固定的时间范围，预先计算已经选择两个输出电压中的一个输出电压和另一输出电压的时间比例，使得实现期望输出电压作为输出电压在所述时间范围上的平均值。
优选地，如果期望输出电压超过最近的可离散调节的电压值，则无延迟地且与当前状态无关地调节两个输出电压中的一个输出电压。
优选地，如果期望输出电压超过最近的可离散调节的电压值，则无延迟地切换另一单个电流转换器。
在此，优选地借助于一个或多个单个换流器在两个输出电压之间进行切换，在这种情况下实现切换以使单个换流器的输出电流的最大差最小化。
附图说明
现在，在下文中并且根据附图详细阐述本发明，其中对于相同的或相似的构件或组件使用相同的附图标记。
图1示意性和示例性示出一个实施方式中的风能设备的立体视图。
图2示意性和示例性示出一个实施方式中的风能设备的电线路的构造。
图3示意性和示例性示出逆变器的构造。
图4示意性和示例性示出用于电流转换器的控制单元的构造。
图5示意性和示例性示出用于期望输出电压的可离散调节的输出电压的示图。
图6示出根据一个实施方式的多个子电流转换器的开关性能。
图7A示出用于通量调节的可离散调节的输出电压。
图7B示出用于通量调节的调节器。
图7C示出用于通量调节的开关性能。
图8示出用于控制电流转换器的方法的流程800。
具体实施方式
图1示出风能设备100的立体视图。
为此，风能设备100具有塔102和吊舱104。在吊舱104处设置有空气动力学转子106，所述空气动力学转子具有三个转子叶片108和整流罩110。转子106在运行中通过风置于旋转运动中，并且由此驱动风能设备100的吊舱104中的发电机。由此，发电机产生待馈入的电流，所述电流借助于电流转换器馈入到供电网中。
图2示意性和示例性示出一个实施方式中的风能设备100的电线路100'的构造。
风能设备100包括具有三个转子叶片108的空气动力学转子106，所述空气动力学转子与风能设备的电线路100'机械地连接。
电线路100'包括发电机120、换流器130、电网保护装置140、与供电网200连接的变压器150、以及控制单元160。
空气动力转子106设立用于从风中产生机械旋转运动。
所述机械旋转运动被传送给发电机120，例如借助于轴传送给所述发电机。
优选地实施为6相环形发电机(Ringgenerator)的发电机120设立用于从所述机械旋转运动中产生电能，尤其呈多相交流电流形式、例如呈三相或两倍三相交流电流形式的电能。
所述多相交流电流被传送给换流器130，以便将所述多相交流电流借助于电网保护装置140和变压器150馈入到供电网200中。
为此，换流器130基本上包括整流器132、第一直流电压中间回路133、升压转换器(Hochsetzsteller)134、斩波器(Chopper)135、第二直流电压中间回路136和逆变器137。
为了将由发电机120产生的电流IG转换成待馈入的电流Ig，换流器130在输入端处具有整流器132、例如无源二极管整流器。
整流器132与第一直流电压中间回路133连接。第一直流电压中间回路133与升压转换器134连接。升压转换器134与斩波器135连接。斩波器135与第二直流电压中间回路136连接。第二直流电压中间回路136与逆变器137连接。
逆变器137与电网保护装置140连接，并且由并联连接的多个子逆变器或逆变器模块137'构成，例如在图3中所示，其具有总电流igp。逆变器同时构成换流器130的输出端。此外，逆变器与电网保护装置140连接。
电网保护装置140例如包括解耦扼流圈142、滤波器144和电网扼流圈146。在一个优选的实施方式中，电网保护装置140构成为LCL滤波器。电网保护装置140还经由风能设备变压器150与供电网200连接。此外，电网保护装置140从所产生的总电流igp中生成待馈入的电流Iinj，即风能设备例如经由变压器馈入到供电网200中的电流。
为了将待馈入的电流Iinj馈入到供电网200中，设有风能设备变压器150，所述风能设备变压器优选地以星形-三角的方式连接。
风能设备100借助于变压器150连接到其上的供电网200例如可以是风电场电网或供电网或配电网。
为了控制电线路100'，还设有控制单元160。
控制单元160设立用于借助于电流检测机构162检测所产生的总电流igp和/或待馈入的电流Iinj。优选地尤其检测每个相中的每个逆变器模块137'的电流。
此外，控制单元也具有电压检测机构164，所述电压检测机构设立用于检测供电网200的电网电压。
在一个特别优选的实施方式中，控制单元160还设立用于也检测待馈入的电流Iinj的相位角和幅值。
随后，控制单元160借助于在上文中或在下文中描述的方法根据如此检测到的值确定逆变器的各个开关机构的开关位置Sp,j。
控制单元160可以是风能设备控制单元的组成部分或者实施为单独的组件。在一个特别优选的实施方式中，控制单元160还设立用于检测待馈入的电流Iinj的相位角
Figure BDA0003344451650000082
和幅值
Figure BDA0003344451650000081
随后，控制单元160借助于在上文中或在下文中描述的方法根据如此检测到的值确定每个子逆变器137'的开关位置Sp,j。
图3示意性和示例性示出逆变器的构造、尤其子逆变器137'或逆变器模块137'的构造，如在图2中所示。
逆变器137是换流器130的组成部分并且包括三个子逆变器或逆变器模块137'，所述子逆变器或逆变器模块代表多个逆变器模块1、2、...、n。
逆变器模块137'在直流电压侧经由共同的直流电压中间回路与中间回路直流电压UDC连接。
中间回路直流电压UDC具有正电势DC+和负电势DC-，所述正电势和所述负电势优选地在数值上基本上一样大。
此外，逆变器模块137'在交流电压侧经由三相交流电压电网与三个相P1、P2、P3连接。在此，三个相P1、P2、P3也可以简化理解为具有连续编号的相p。
相P1、P2、P3分别具有电感L和磁耦合M，并且以星形方式借助于星形点N连接，所述星形点优选地引导具有电压Ue的中性导体。
每个逆变器模块137'对于每个相p分别具有一个开关Scp,j，其中开关Sc1,1、Sc2,1和Sc3,1可以分别取离散值+1和-1。由此，每个逆变器模块137'在每相p产生电流ic1,j。因此，第一逆变器模块在第一相P1中产生电流ic1,1，在第二相P2中产生电流ic2,1，以及在第三相P3中产生电流ic3,1。然后，第二逆变器模块在第一相P1中产生电流ic1,2，在第二相P2中产生电流ic2,2，以及在第三相P3中产生电流ic3,2等。
如此产生的所述电流icp,j借助于节点AC1、AC2、AC3逐相地组合成各一个总和电流ig,1、ig,2、ig,3，所述总和电流得出总电流igp。
此外，每个相P1、P2、P3具有总电感Lg和电压Ug1、Ug2、Ug3。
图4示意性和示例性示出用于电流转换器、尤其用于逆变器137的控制单元160的构造，例如在图2中所示。
控制单元160包括处于控制设备上级的控制装置161。
上级的控制装置161设立用于为电流转换器、尤其为在图2中示出的逆变器137预设期望输出电压ui*。
在此，用于电流转换器的期望输出电压ui*优选地处于两个可离散调节的输出电压k、k+1之间，例如在图5中详细示出。
控制单元161包括第一电压补偿(Spannungsabgleich)A、第一电压调节器B、第一电流补偿(Stromabgleich)C、第一电流调节器D、第二电流补偿E、第二电流调节器F、变换(Transformation)G、第二电压补偿H、离散电压值K和操控装置(Ansteuerung)L。
电压补偿A根据中间回路期望电压UDC*和中间回路实际电压UDC求取直流电压偏差ΔUDC。
直流电压偏差ΔUDC被传输给第一电压调节器B。
第一电压调节器B优选地实施为P调节器并且根据直流电压偏差ΔUDC产生用于逆变器的d坐标的期望电流I*d。
用于逆变器的d坐标的期望电流I*d被传输给第一电流补偿C。
第一电流补偿C根据用于逆变器的d坐标的期望电流I*d和逆变器的d坐标的实际电流Id求取第一电流偏差ΔId*。
第一电流偏差ΔId*被传输给第一电流调节器D。
第一电流调节器D优选地实施为PI调节器并且根据第一电流偏差ΔId*产生用于逆变器的d坐标的第一期望电压UFd*。
用于逆变器的d坐标的第一期望电压UFd*被传输给变换G。
此外，第二电流补偿E根据用于逆变器的q坐标的期望电流I*q和逆变器的q坐标的实际电流Iq求取第二电流偏差ΔIq*。
第二电流偏差ΔIq*被传输给第二电流调节器F。
第二电流调节器D优选地实施为PI调节器并且根据第二电流偏差ΔIq*产生用于逆变器的d坐标的第二期望电压UFq*。
用于逆变器的q坐标的第二期望电压UFq*被传输给变换G。
变换G在考虑电角θ的情况下将第一期望电压UFd*和第二期望电压UFq*变换成abc坐标中的第三电压期望值UF*。
第三电压期望值UF*在第二电压补偿中与所有N个逆变器模块的所产生的总电压uN进行比较，以便产生用于逆变器的期望输出电压ui*。
借助于离散电压值根据期望输出电压ui*选择开关位置k并且输出给操控装置L。
所述操控装置L在考虑所有换流器模块的所有相的所有电流的情况下求取对应的开关指令Tcp,j、即T1、...、Tn。
图5示意性和示例性示出用于期望输出电压的可离散调节的输出电压的示图500，尤其如在图4的方框K中所示。
在示图中，关于电压u描绘开关状态k。
首先，可供使用的中间回路直流电压被划分成N个相同的电压范围、例如14个电压范围。
所述14个电压范围分别通过可行的离散输出电压向上和向下限界。这尤其意味着，通过开关状态k仅调节换流器处的输出电压，所述输出电压由于离散开关状态仅可以取(线路上的)离散值。
但是，为换流器确定的期望输出电压ui*通常处于所述离散值之间。
因此，为了仍然将期望输出电压ui*调节为实际电压，尤其提出在开关状态k、k+1之间来回切换，如在上文中或在下文中所述。
图6示出根据一个实施方式的多个子电流转换器WR1、WR2、WR3、W4的开关性能600。
子电流转换器WR1、WR2、WR3、WR4实施为逆变器、例如逆变器模块或子逆变器，如在图2或图3中所示。
在第一图表610中，关于时间描绘开关状态k。
在第二图表620中，关于时间描绘子电流转换器WR1、WR2、WR3、WR4的输出电流i1、i2、i3、i4。
在第三图表630中描绘子电流转换器WR1、WR2的开关状态。
在第四图表640中描绘子电流转换器WR3、WR4的开关状态。
在第五图表650中描绘子电流转换器WR1、WR2、WR3、WR4的总电流iD。
五个图表610、620、630、640、650彼此在时间上同步。
为了实现实际电流iD，操控装置必须在开关状态k＝0和k＝1之间来回切换。这在图表610中示出。
在时刻t1，开关状态从k＝0改变为k＝1。
操控装置通过切换第三子电流转换器WR3来实现所述开关状态k＝1，如在图表640中所示。
在时刻t2，开关状态再次从k＝1改变为k＝0。
操控装置通过切换第一子电流转换器WR1来实现所述开关状态k＝0，如在图表630中所示。
在时刻t3，开关状态再次从k＝0改变为k＝1。
操控装置通过切换第二子电流转换器WR2来实现所述开关状态k＝1，如在图表630中所示。
在时刻t4，开关状态再次从k＝1改变为k＝0。
操控装置通过切换第四子电流转换器WR4来实现所述开关状态k＝0，如在图表640中所示。
根据所述开关过程得出的电流iD在第五图表650中描绘。
图7A示出用于通量调节的可离散调节的输出电压。
图7B示出用于通量调节的调节器710。
调节器710实施为I调节器并且对由实际输出电压ua和期望输出电压ui*构成的电压误差求积分。因此，从实际输出电压ua中减去期望输出电压ui*。对如此求取到的电压误差求积分并且计算虚拟通量Ψ。
图7C示出用于通量调节的开关性能。
在此尤其提出，尤其如果超过界限值则改变开关状态k。
k的开关状态引起降低的通量误差。如果通量误差低于界限值，则切换到开关状态k+1。k+1的开关状态引起升高的通量误差。如果通量误差超过界限值，则切换到开关状态k。与接近开关状态的期望值相比，两个开关状态的中间的期望值引起通量误差的更快改变，因此，得出的开关频率不恒定。但是所述开关频率与负载无关。可以预先计算最大开关频率。界限值可以要么是恒定的，要么与期望电压或电流相关。
可选地或附加地，如上所述，监控电流差，并且将其用于触发附加的开关过程。以所述方式，如果电压的期望值恰好处于可离散调节的电压水平上从而通量误差不增加，则可以防止单个电流转换器的输出电流扩散。
图8示出用于控制电流转换器的方法的流程800。
在第一步骤810中，确定用于电流转换器的期望电压。
在下一步骤820中，将电流转换器的中间回路电压划分成相同的电压范围，其中电压范围通过离散电压上限和离散电压下限限界。
在下一步骤830中，将期望电压与具有离散电压上限和离散电压下限的所述电压范围中的一个电压范围相关联，将第一开关位置与电压下限相关联，并且将第二开关位置与电压上限相关联。
在下一步骤840中，以时钟频率在第一开关位置与第二开关位置之间进行切换，使得电流转换器产生基本上对应于期望电压的实际电压。
附图标记列表
100 风能设备
100' 电线路、尤其风能设备的电线路
102 塔、尤其风能设备的塔
104 吊舱、尤其风能设备的吊舱
106 空气动力学转子、尤其风能设备的空气动力学转子
108 转子叶片、尤其风能设备的转子叶片
110 整流罩、尤其风能设备的整流罩
120 发电机、尤其风能设备的发电机
130 换流器、尤其风能设备的换流器
132 整流器、尤其换流器的整流器
133 第一直流电压中间回路、尤其换流器的第一直流电压中间回路
134 升压转换器、尤其换流器的升压转换器
135 斩波器、尤其换流器的斩波器
136 第二直流电压中间回路、尤其换流器的第二直流电压中间回路
137 逆变器、尤其换流器的逆变器
137' 子逆变器或逆变器模块、尤其换流器的子逆变器或逆变器模块
140 电网保护装置、尤其风能设备的电网保护装置
150 变压器、尤其风能设备的变压器
160 控制单元、尤其风能设备的控制单元
161 上级控制装置、尤其控制单元的上级控制装置
200 供电网
600 开关性能
610 第一图表
620 第二图表
630 第三图表
640 第四图表
650 第五图表
AC 相的所有导体的节点
c 子电流的编号
DC+ 正电势、尤其中间回路直流电压的正电势
DC- 负电势、尤其中间回路直流电压的负电势
Icp,j 逆变器模块的相的电流
Id 实际电流、尤其用于d坐标的实际电流
I*d 期望电流、尤其用于d坐标的期望电流
Iq,p 相的总电流
Iq 实际电流、尤其用于q坐标的实际电流
I*q 期望电流、尤其用于q坐标的期望电流
Igp,j 所有逆变器模块的相的总电流
IG 发电机的电流
Igp 逆变器的总电流
IINJ 风能设备的电流、尤其待馈入的电流
ig,1、ig,2、ig,3 总和电流
i1、i2、i3、i4 输出电流
ic1,j、ic1,1 电流
ic2,1、ic3,1 电流
ic1,2、ic2,2、ic3,2电流
Figure BDA0003344451650000141
待馈入的电流的幅值
j 子电流转换器的编号
k 开关状态
Lg 总电感、尤其相的总电感
p 相、尤其交流电压电网的相
P1 第一相、尤其交流电压电网的第一相
P2 第二相、尤其交流电压电网的第二相
P3 第三相、尤其交流电压电网的第三相
t1，t2，t3，t4 时间
UDC* 中间回路期望电压、尤其中间回路的中间回路期望电压
UDC 中间回路实际电压、尤其中间回路的中间回路实际电压
Ue 电压、尤其中性导体的电压
ui* 期望输出电压、尤其用于电流转换器的期望输出电压
UF* 第三期望电压、尤其abc坐标中的第三期望电压
UFd* 第一期望电压、尤其用于d坐标的第一期望电压
UFq* 第二期望电压、尤其用于q坐标的第二期望电压
Ug,p 相的电压
S 开关、尤其逆变器模块的相的开关
Scp,j 开关位置、尤其特定开关的开关位置
Sc1,1 开关
Sc2,1 开关
Sc3,1 开关
ΔId* 第一电流偏差、尤其d坐标的第一电流偏差
ΔIq* 第二电流偏差、尤其q坐标的第二电流偏差
ΔUDC 直流电压偏差
Figure BDA0003344451650000151
待馈入的电流的相位角
θ 电角
Ψ 虚拟通量
A 第一电压补偿
B 第一电压调节器
C 第一电流补偿
D 第一电流调节器
E 第二电流补偿
F 第二电流调节器
G 变换
H 第二电压补偿
K 离散电压值
L 操控装置
WR 子电流转换器

Claims (20)

1.一种用于控制电流转换器尤其具有并联连接的多个子电流转换器的电流转换器的方法，所述方法包括如下步骤：
-确定用于所述电流转换器的期望电压；
-将用于所述电流转换器的输出电压划分成多个、尤其相同的电压范围，其中
-所述电压范围通过离散电压上限和离散电压下限限界；以及
-所述电压范围能够通过切换所述电流转换器、尤其所述子电流转换器来调节；
-将所述期望电压与具有离散电压上限和离散电压下限的所述电压范围中的一个电压范围相关联；
-将第一开关位置与所述电压下限相关联；
-将第二开关位置与所述电压上限相关联；
-在所述第一开关位置与所述第二开关位置之间进行切换，使得所述电流转换器产生基本上对应于所述期望电压的实际电压。
2.根据权利要求1所述的方法，其中
-根据所有输出电流在所述第一开关位置与所述第二开关位置之间进行切换，所述方法还包括如下步骤：
-求取所有输出电流、尤其每个子电流转换器的所有输出电流，以及
-确定子电流转换器的最高输出电流和最低输出电流的差。
3.根据权利要求2所述的方法，其中
-根据所有输出电流在所述第一开关位置与所述第二开关位置之间进行切换，所述方法还包括如下步骤：
-预设用于所述差的界限值；以及
-在超过所述界限值时执行所述切换。
4.根据权利要求1所述的方法，其中
-根据电压在所述第一开关位置与所述第二开关位置之间进行切换，所述方法还包括如下步骤：
-根据所述第一开关位置和/或所述第二开关位置确定电压。
5.根据权利要求4所述的方法，其中
-根据电压在所述第一开关位置与所述第二开关位置之间进行切换，所述方法还包括如下步骤：
-通过将所述实际电压与所述期望电压进行比较来确定电压误差。
6.根据权利要求5所述的方法，其中
-根据电压在所述第一开关位置与所述第二开关位置之间进行切换，所述方法还包括如下步骤：
-将所述电压误差积分成虚拟通量误差。
7.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中
-附加地在考虑界限值、尤其用于所述虚拟通量误差的界限值的情况下进行切换。
8.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中
-在考虑电流差的情况下进行切换，所述方法还包括如下步骤：
-确定所述电流转换器的第一单个电流转换器的第一实际电流；以及
-确定所述电流转换器的第二单个电流转换器的第二实际电流；以及
-确定所述第一实际电流和所述第二实际电流的电流差。
9.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中
-以固定的时钟频率、尤其在切换频率的至少一个周期中进行切换。
10.根据权利要求9所述的方法，其中
-以固定的时钟频率进行切换包括相对接通时间。
11.根据权利要求9或10所述的方法，其中
-在超过界限、尤其所述电压上限或所述电压下限时，无延迟地设定新的开关状态。
12.一种用于电流转换器的控制单元，所述电流转换器
-包括并联连接的多个单个电流转换器，所述并联连接的多个单个电流转换器用于分别产生输出交流电流，所述并联连接的多个单个电流转换器
-分别具有控制设备并且设立用于，分别借助于所述控制设备在离散的开关状态(-1，+1)中产生输出交流电压，
所述控制单元包括：
-处于所述控制设备上级的控制装置，所述控制装置设立用于：
-预设用于所述电流转换器的期望输出电压，其中所述期望输出电压处于两个可离散调节的输出电压(k，k+1)之间，以及
-在两个所述输出电压(k，k+1)中的一个输出电压之间进行选择，其中所述选择根据如下进行：
-以下列表中的至少一项，包括：
-所述单个电流转换器的输出交流电流，或
-所积分的电压误差，或
-期望电压，
以及
-所述单个电流转换器的开关状态和输出电流。
13.根据权利要求12所述的用于电流转换器的控制单元，其中
-在两个所述输出电压(k，k+1)之间进行选择，其中将单个换流器的输出交流电流之间的最大差与迟滞阈值进行比较，并且在超过所述迟滞阈值时进行切换，使得所述最大差由此变得更小。
14.根据权利要求12或13所述的用于电流转换器的控制单元，其中
-所述控制单元也设立用于，如果所述单个电流转换器产生超过最大允许的输出交流电流的输出交流电流，则在至少一个单个电流转换器中产生切换过程。
15.根据权利要求12至14中任一项所述的用于电流转换器的控制单元，其中
-在两个所述输出电压(k，k+1)之间进行选择，其中将根据所述单个换流器的实际开关状态得出的计算出的实际输出电压和期望输出电压的差在时间上进行积分，并且将从中计算出的虚拟通量与公差带阈值进行比较，并且在超过所述公差带阈值时切换到另一输出电压(k，k+1)，其中选择待切换的单个换流器，使得所述子换流器的输出电流的最大差变得更小。
16.根据权利要求12至15中任一项所述的用于电流转换器的控制单元，其中
-如果所述单个换流器的输出交流电流之间的最大差超过界限值，则附加地在两个所述输出电压(k，k+1)之间进行切换，其中切换如下单个换流器：在所述单个换流器中，所述切换引起所述单个换流器的输出交流电流之间的最大差的减小。
17.根据权利要求12至16中任一项所述的用于电流转换器的控制单元，其中
-对于固定的时间范围，预先计算已经选择两个所述输出电压中的一个输出电压和另一输出电压的时间比例，使得实现期望输出电压作为所述输出电压在所述时间范围上的平均值。
18.根据权利要求12至17中任一项所述的用于电流转换器的控制单元，其中
-如果期望输出电压超过最近的可离散调节的电压值，则无延迟地且与当前状态无关地调节两个所述输出电压中的一个输出电压。
19.根据权利要求12至18中任一项所述的用于电流转换器的控制单元，其中
-如果期望输出电压超过最近的可离散调节的电压值，则无延迟地切换另一单个电流转换器。
20.根据权利要求12至19中任一项所述的用于电流转换器的控制单元，其中
-在此，借助于一个或多个所述单个换流器在两个所述输出电压之间进行切换，在这种情况下实现切换以使所述单个换流器的输出电流的最大差最小化。
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