DE102014109478B4 - Steuervorrichtung und verfahren für einen modularen, mehrstufigenwandler - Google Patents

Abstract

Steuerverfahren für einen modularen, mehrstufigen Wandler, das einen Wechselstrom (AC) in einen Gleichstrom (DC) oder einen DC in einen AC unter Verwendung des modularen, mehrstufigen Wandlers mit einer Mehrzahl von in Reihe geschalteten Untermodulen zum Einspeisen von Leistung in ein AC-System umwandelt, wobei der modulare, mehrstufige Wandler eine Mehrzahl von unabhängig ansteuerbaren Ventilen und einen oberen Arm, der einer die Ventile aufweisender Ventilzweige ist, aufweist, wobei das Verfahren umfasst: Eingeben eines Stromreferenzwertes $\left(i_{pj2}^{\ast }\right)$

des oberen Arms des modularen, mehrstufigen Wandlers; Messen eines Stromwertes (i_pj2) des Arms; Berechnen eines Fehlerwertes (err_pj2) zwischen dem Stromreferenzwert und dem gemessenen Stromwert des oberen Arms; Messen eines DC-Verbindungsspannungswerts (V_dc2) des modularen, mehrstufigen Wandlers; Messen eines AC-Netzspannungswertes (E_sj) des modularen, mehrstufigen Wandlers; und Berechnen eines Spannungsreferenzwertes $\left(u_{pj2}^{\ast }\right)$

des oberen Arms unter Verwendung des Stromreferenzwertes (i_pj2) des gemessenen Stromwertes (i_pj2) des Fehlerwertes (err_pj2), des DC-Verbindungsspannungswertes (V_dc2) und des AC-Netzspannungswertes (E_sj), dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerverfahren weiter ein Berechnen eines Parametervariationswertes (l̂_pj2) einer Kreisstromunterdrückungsspule des modularen, mehrstufigen Wandlers zwischen dem Messen der AC-Netzspannung (E_sj) des modularen, mehrstufigen Wandlers und dem Berechnen des Spannungsreferenzwertes $\left(u_{pj2}^{\ast }\right)$

des oberen Arms unter Verwendung des Stromreferenzwertes, des gemessenen Stromwertes, des Fehlerwertes, des DC-Verbindungsspannungswertes und des Systemspannungswertes aufweist, wobei das Berechnen des Parametervariationswertes (l̂_pj2) einer Kreisstromunterdrückungsspule des modularen, mehrstufigen Wandlers umfasst: Bestimmen eines Differentialwertes von dem Parametervariationswert der Kreisstromunterdrückungsspule unter Verwendung der folgenden Gleichung:
${\dot{\widehat{l}}}_{pj2}=-m_{1}er{r}_{pj2}$

sowie Integrieren des Differentialwertes des Parametervariationswertes von der Kreisstromunterdrückungsspule, wobei m₁ eine vorbestimmte Abstimmkonstante ist, wobei das Berechnen des Spannungsreferenzwertes $\left(u_{pj2}^{\ast }\right)$

unter Verwendung des Stromreferenzwertes (i_pj2) des gemessenen Stromwertes (i_pj2) des Fehlerwertes (err_pj2), des DC-Verbindungsspannungswertes (V_dc2) und des AC-Netzspannungswertes (E_sj) und eine sgn-Funktion das Berechnen des Spannungsreferenzwertes $\left(u_{pj2}^{\ast }\right)$

des oberen Arms unter Verwendung der folgenden Gleichung umfasst: $$u_{pj2}^{\ast }=\left(\frac{V_{dc2}}{2}-E_{sj}\right)-\left\{P\left(er{r}_{pj2}\right)+R_1\left(er{r}_{pj2}\right)+R_2\left(er{r}_{pj2}\right)\right\}-\left\{L_s{i}_{pj2}^{\ast }+{\rho }_{pj2}sgn\left(er{r}_{pj2}\right)\right\},$$

wobei die Vorzeichenfunktion eine Vorzeichenfunktion ist, die nach den folgenden Gleichungen arbeitet: $$\begin{array}{l}sgn\left(er{r}_{pj2}\right)=1\left(er{r}_{pj2}>0\right)\\ sgn\left(er{r}_{pj2}\right)=0\left(er{r}_{pj2}\le 0\right)\end{array}$$

und p_pj2 eine Proportionalverstärkung und L_S eine Kreisstromunterdrückungsspule des oberen Arms bezeichnen.

Description

• VERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
• Diese Anmeldung beansprucht nach 35 U.S.C. § 119 (a) den Vorteil der koreanischen Patentanmeldung mit der Nummer 10-2014-0015446 , angemeldet am 11. Februar 2014, deren gesamter Inhalt hiermit durch Verweisung als aufgenommen gilt.
• HINTERGRUND
• (a) Technisches Gebiet
• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung und ein Verfahren für einen modularen, mehrstufigen Wandler. Insbesondere betrifft sie eine Steuervorrichtung und ein Verfahren zum Steuern und/oder Regeln von Untermodulen mittels einem oberen Arm oder einem unteren Arm eines Ventilzweigs, der jede Phase berücksichtigt.
• (b) Stand der Technik
• Wenn Energie von einem Offshore-Windpark mit einem Seekabel von etwa 100 oder mehr Kilometern zum Festland transportiert werden muss, ist es bekannt, dass die Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung (HVDC-Übertragung: „High Voltage Direct-Current transmission“) in Sachen Energieübertragungskosten weitaus wirtschaftlicher ist als die Hochspannungs-Wechselstrom-Übertragung (HVAC-Übertragung: „High Voltage Alternating-Current transmission“).
• Die HVDC-Übertragung ist als ein insbesondere für das internationale Energiegeschäft geeignetes Verfahren bekannt, bei dem Länder unterschiedliche Frequenzen und Spannungen verwenden können. Da wie gezeigt wurde, die Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung (HVDC-Übertragung) in Sachen Energieübertragungskosten selbst dann weitaus wirtschaftlicher als die Hochspannungs-Wechselstrom-Übertragung (HVAC-Übertragung) ist, wenn bei der Energie ein Engpassphänomen aufgrund des enormen Energieverbrauchs in Stadtgebieten, das sind dichtbesiedelte Gebiete, auftritt, wird der HVDC-Übertragung neue Beachtung geschenkt.
• Insbesondere wenn im Überfluss über den afrikanischen Kontinent verteilte Solar- und Windenergie erzeugt und zu dem europäischen Kontinent transportiert werden kann, kann die Verteilung neuer und regenerativer Energie in Europa signifikant gesteigert werden. Folglich wird diese Technologie am meisten in Europa weiterentwickelt. Auch wächst der neue und regenerative Energiemarkt in China rasant, der große Kapazitäten zu Großstädten von über 1000 km weit entfernten Wasserkraftwerken transportieren muss und der Energie aus Wüsten erzeugen kann.
• Wenn die HVDC-Übertagungssysteme nach Art ihrer Wandler klassifiziert werden, können die HVDC-Übertragungssysteme in ein HVDC-Übertragungssystem mit einem Stromwandler und ein HVDC-Übertragungssystem mit einem Spannungswandler klassifiziert werden. Die vorliegende Erfindung betrifft einen Spannungswandler, genauer einen modularen, mehrstufigen Wandler aus der Gruppe der Spannungswandler.
• Bei dem modularen, mehrstufigen Wandler wird eine Untermoduleinheit unter Verwendung eines Isolierschicht-Bipolar-Transistors (IGBT: „Insulated Gate Bipolar Transistor“), der für Niederspannung ausgelegt ist, hergestellt, wobei die Untermodule in Reihe geschaltet werden, um eine Stapelstruktur mit einer Spannungsfestigkeit hinsichtlich einer Hochspannung von hunderten von Kilovolt zu bilden. Auch ist es dem modularen, mehrstufigen Wandler möglich, eine Mehrzahl von Spannungsstufen gemäß der Anzahl von in Reihe geschalteten Untermodulen aufzuweisen.
• Zusätzlich kann der modulare, mehrstufige Wandler eine unabhängige Steuerung und/oder Regelung von Wirk- und Blindleistung durchführen, die nicht in einem HVDC-Übertragungssystem mit einem Stromwandler umgesetzt werden kann, wobei für die Übertragung von Wirkleistung auch nicht eine Blindleistung zugeführt werden muss, die 50% der Wirkleistung entspricht. Auch kann jeder der an den beiden Enden einer DC-Hochspannung angeordneten Wandler ohne Informationen über den Gegenwandler stabil gesteuert und/oder geregelt werden, wobei die Übertragungsrichtung der Wirkleistung einfach nur durch den Wechsel der Stromrichtung, ohne einen Prozess zum erneuten Bestimmen der Spannungsgrößen an beiden Enden, geregelt und/oder gesteuert werden.
• Allerdings weist der modulare, mehrstufige Wandler für die HVDC-Übertragung aufgrund seiner Struktur Einschränkungen auf, die der strombasierte Wandler nicht hat.
• Mit anderen Worten, solange die kapazitive Spannung in den Untermodulen nicht einheitlich ist und eine resultierende Spannung aus einer oberen und unteren Armspannung nicht die gleiche ist wie eine DC-Verbindungsspannung, bestehen dahingehend Einschränkungen, dass eine in dem mehrstufigen Wandler fließende Kreisstromkomponente vorhanden ist. Auch kann eine Harmonische in einem Hochspannungs-DC-Netz induziert werden oder eine Harmonische kann in der Wirkleistung eines Wechselstrom(AC)-netzes vorhanden sein.
• Um diese Einschränkungen zu überwinden, wurden verschiedene Verfahren vorgeschlagen. Wenn eine ungewollte Störung, wie beispielsweise eine Einphasenerdung, auftritt, geht die AC-Netzspannung allerdings in einen unbalancierten bzw. unsymmetrischen Spannungszustand über. In diesem Zustand ist der Kreisstrom nicht unterdrückt oder eine Harmonische wird in dem DC-Netz induziert. Auch weist die Wirkleistung des AC-Netzes eine Harmonische auf, die zeigt, dass die Steuer- und Regelungseigenschaften immer noch nicht ausgeprägt sind.
• Auch bedarf ein typisches Steuer- und/oder Regelungsverfahren für das HVDC-Übertragungssystem mit einem modularen, mehrstufigen Wandler eine übergeordnete Steuer- und/oder Regeleinrichtung um eine Großzahl von Operationen durchzuführen, und es ist schwierig in einer Ventilsteuer- und/oder Ventilregeleinrichtung (VC: „Valve Controller“) umzusetzen. Dementsprechend ist das typische Steuer- und/oder Regelungsverfahren für das HVDC-Übertragungssystem nicht für eine Verbesserung der Betriebsgeschwindigkeit geeignet. Insbesondere weil ein Stromreferenzwert, der von einer Wirk- und Blindleistungssteuereinrichtung und/oder Wirk- und Blindleistungsregeleinrichtung abgeleitet ist, und ein Stromreferenzwert, der aus einer Kreisstromunterdrückungssteuereinrichtung und/oder Kreisstromunterdrückungsregeleinrichtung abgeleitet ist, einen Phasenstrom oder eine in eine d-q-Koordinatenebene übertragene Darstellung des Phasenstroms nutzen, ist das typische Steuer- und/oder Regelverfahren zum Implementieren der Steuer- und/oder Regeleinrichtung durch eine Phaseneinheit geeignet, aber schwierig in jeder Ventilsteuerung und/oder Ventilregelung umzusetzen und macht so eine Verbesserung der Betriebsgeschwindigkeit schwierig.
• (c) Stand der Technik
• [Nicht-Patentliteratur]
• 1. Ein von Qingrui Tu veröffentlichtes Kreisstromunterdrückungsverfahren (Q.TU, [et.al.]: Reduced Switching-Frequency Modulation and Circulating Current Suppression for Modular Multilevel Converters. In: IEEE Transactions on Power Delivery, 2011, Band: 26, Ausgabe 3) offenbart ein Verfahren zum Unterdrücken eines Kreisstroms einer Gegensystemkomponente, wenn Abhängigkeiten von der dreiphasigen Spannung ausgeglichen sind, welches einen Ausgabewert verwendet, der es einer d-Achsen Kreisstromkomponente und einer q-Achsen Kreisstromkomponente, die mit -2θ_s in einer Gegensystemreihenfolge (R > T > S) rotieren, wobei sie nicht in einer Phase des AC-Systems sondern nur zwischen einer oberen Armsteuer- und/oder Ventilregeleinrichtung und einer unteren Armsteuer- und/oder Ventilregeleinrichtung einer jeden Phase fließen, ermöglicht, in einem rotierenden Koordinatensystem ausgedrückt „0“ zu werden, wobei ein Kreisstrom eine Frequenz aufweist, die doppelt so groß ist wie die AC-Netzfrequenz. Zwar weist dieses Verfahren gute Steuer- und/oder Regelungseigenschaften auf, wenn die Leistungssystemspannung in einem 3-phasigen, balancierten bzw. symmetrischen Zustand ist, aber es weist nicht so gute Steuer- und/oder Regelungseigenschaften auf, wenn die Systemspannung in einem unbalancierten bzw. unsymmetrischen Zustand ist.
• 2. 20 ist eine Ansicht, die ein von Qingrui Tu vorgeschla- genes Verfahren veranschaulicht, das eines der typischen Kreisstromunterdrückungsverfahren zeigt.
• 3. Ein weiteres, von Qingrui Tu veröffentlichtes Kreisstromunterdrü- ckungsverfahren (Q.TU, [et.al.]: Reduced Switching-Frequency Modulation and Circulating Current Suppression for Modular Multilevel Converters. In: IEEE Transactions on Power Delivery, 2011, Band: 26, Ausgabe: 3) kann sowohl verwendet werden wenn die Systemspannung in einer 3-Phasen Balance bzw. Symmetrie ist als auch wenn die Systemspannung in einem unbalancierten bzw. unsymmetrischen Zustand ist. Er zeigte, dass die Leistung einer Nullsystemkomponente zusätzlich in jedem Ventil erzeugt wird, wenn ein modularer, mehrstufiger Wandler für die Hochspannungsgleichstrom (HVDC)-Übertragung in einem 3-phasigen unbalancierten bzw. unsymmetrischen Zustand der Systemspannung arbeitet. Bei diesem Verfahren werden die oberen Armspannungen und die unteren Armspannungen einer jeden Phase aufaddiert und dann durch drei geteilt, um eine Durchschnittskomponente zu erhalten und sie als eine Nullsystemkomponente des Kreisstroms zu definieren. Ein Zwischenkompensationswert, um es der Nullsystemkomponente des Kreisstroms zu ermöglichen „0“ zu werden, wird unter Verwendung einer Resonanzsteuer- und/oder Resonanzregeleinrichtung mit einer Resonanzfrequenz von 2ω_s in einen Zweig erhalten. Der Zwischenkompensationswert wird zu einem Ausgabewert zur Unterdrückung der Gegensystemkomponente hinzuaddiert, um einen Phasenspannungsreferenzwert (PWM Eingabewert) auszugleichen. Dieses Verfahren ist in 4 gezeigt.
• 4. Wenn ein typisches Verfahren unter einem strukturellen Algorithmusaspekt analysiert wird, ist nicht ersichtlich, dass die nach Antonios Anotonopoulos entwickelte Algorithmuskonfiguration (A. ANTONOPOLOUS, [et.al]: On dynamics and voltage control of the Modular Multilevel Converter. In: Power Electronics and Applications, 2009. EPE'09. 13th European Publisher: IEEE) auf die Implementierung in einem dezentralen Steuer- und/oder Regelsystem fokussiert ist. Ein Stromreferenzwert wird von einer Wirk- und Blindleistungssteuer- und/oder Wirk- und Blindleistungsregeleinrichtung erzeugt, wobei dann ein Phasenspannungsreferenzwert durch eine Stromsteuer- und/oder Stromregeleinrichtung erzeugt wird, der es dem Stromreferenzwert ermöglicht, konvergiert zu werden. Anschließend, wenn eine Spannungskomponente, die eine AC-Komponente des Kreisstroms unterdrückt, erzeugt und kompensiert wird, können die Spannungsreferenzwerte bezüglich eines jeden Ventils berechnet werden. Dementsprechend weist dieses Verfahren eine Struktur auf, die zum Ausführen des Steuer- und/oder Regelalgorithmus unter Verwendung unabhängiger Ventilsteuer- und/oder Ventilregeleinrichtungen ungeeignet ist.
• 5. Eine von D. Soto-Sanchez und T.C. Green [„Control of a modular multilevel converter-based HVDC transmission system“, Proceedings of the 14th European Conference on Power Electronics and Applications, 2011] veröffentlichte Steuerung zur Regulierung der Kondensatorspannungen in einem modularen, mehrstufigen und wandlerbasierten HVD-Übertragungssystem basiert auf der Verwendung einer Wirkstromkomponente im Mitsystem zur Erhaltung eines Ausgleichs zwischen der AC-Leistung und der DC-Leistung, einer Wirkstromkomponente und einer Gegenstromkomponente im Gegensystem zum Austausch von Energie von den Kondensatoren einer Phase auf die Kondensatoren einer anderen Phase. Der Austausch von Energie von den Kondensatoren einer Phase auf Kondensatoren einer anderen Phase bewirkt einen Ausgleich der gespeicherten Energie über die Ventile und hilft bei asymmetrische AC-Systemfehler oder bei schnellen Systemstörungen, bei denen Kondensatoren unterschiedlicher Ventile unterschiedlich aufgeladen bzw. entladen werden.
• 6. Eine von Lennart Änquist, Antonios Antonopoulos, Staffan Norrga und Hans-Peter Nee veröffentlichte Studie [„Arm-current-based control of Modular Multilevel Converters“, 15^th European Conference on Power Electronics and Applications, 2013] betrifft eine innere Steuerung eines modulare, mehrstufigen Wandlers (M2C) basierend auf einer direkten Toleranzbandmodulation der Armströme.
• 7. Eine von Hu Pengfei, Jiang Daozhuo, Zhou Yuebin, Guo Jie und Lin Zhiyong veröffentlichte Studie [„Study of the Proportional Resonant Control based Modular Multilevel Converter“, Third International Conference on Digital Manufacturing and Automation, 2012] beschreibt einen modularen, mehrstufigen Wandler mit drei Phasen und n-Untermodulen pro Arm. Jeder Arm besteht aus einer Spule zum Begrenzen des Armstromes. Jedes Untermodul ist aus zwei gesteuerten Halbleitern (IGBT), zwei Rückflussdioden und einen Gleichspannungskondensator.
• 8. Eine Studie [„Circulating Current Control of Double-Star Chopper-Cell Modular Multilevel Converter for HVDC System“ IECON 2012 - 38th Annual Conference on IEEE Industrial Electronics Society] von Xu She und Alex Huang betrifft einen modularen, mehrstufigen Wandler für Hochspannungsanwendungen zur Unterdrückung von AC-Komponenten im Kreisstrom.
• 9. Die Veröffentlichung [„AC Circulating Currents Suppression in Modular Multilevel Converter“ IECON 2012 - 38th Annual Conference on IEEE Industrial Electronics Society Year: 2012 | Conference Paper | Publisher: IEEE] von Xu She et al. offenbart einen Multilevel-Wandler der nächsten Generation für Mittel- bis Hochspannungsumwandlungsanwendungen, wie z. B. Mittelspannungsmotorantriebe und Hochspannungs-Gleichstromübertragung. Ein potenzielles Problem bei dieser Art von Konverter ist der AC-Umlaufstrom, der die Strombelastung erhöht und zusätzliche Leitungsverluste in das System einbringt. In diesem Beitrag wird eine modifizierte Steuerungsarchitektur für modulare Multilevel-Konverter vorgestellt, die darauf abzielt, die AC-Komponenten im Umlaufstrom zu unterdrücken. Konkret wird eine proportionale Resonanzschleife eingebaut, um die meisten AC-Komponenten des Umlaufstroms zusätzlich zur DC-Regelschleife auf Null zu regeln. Der vorgeschlagene kleine Regelkreis kann auch auf einphasige MMC angewendet werden, was mit bisherigen Methoden nicht möglich ist. Simulationsergebnisse für ein dreiphasiges MMC, das als Wechselrichter arbeitet, werden vorgestellt, um die Machbarkeit der vorgeschlagenen Methode zu demonstrieren.
• [Patentliteratur]
• (Patentdokument 1) Die CN 103368431 A offenbart ein MMC (Modular Multilevel Converter)-Verfahren zur Regelung der Trennung von oberem und unterem Brückenarm, umfassend die Schritte, dass ein Strombefehl des Stromnetzes jeweils mit den Strombefehlskoeffizienten ku und kd des oberen und unteren Brückenarms multipliziert wird, die als Strom-Innenringbefehlswerte des oberen und unteren Brückenarms zu verwenden sind; jeweiliges Abtasten des Stroms der oberen und unteren Brückenarme, um als Rückkopplungssignale verwendet zu werden; jeweiliges Durchführen einer Regelung an den oberen und unteren Brückenarmen durch die Entkopplungsregelung eines Entkopplungsreglers und Signalverarbeitung, um die Stromausgabe der oberen und unteren Brückenarme zu realisieren. Gemäß des MMC-Regelungsverfahrens für die Trennung von oberem und unterem Brückenarm wird ein Trennungsregelungsverfahren angepasst. Ein MMC ist adaptiv für die Stromgleichgewichtsregelung der oberen und unteren Brückenarme unter der Bedingung, dass ein Unterschied in den elektrischen Reaktoren der oberen und unteren Brückenarme besteht; das MMC ist adaptiv für den asymmetrischen Betrieb der oberen und unteren Brückenarme; das MMC ist adaptiv für den asymmetrischen Betrieb des oberen und unteren Brückenarms. Unterschiedliche Stromniveaus werden von den oberen und unteren Brückenarmen ausgegeben. Unter der Bedingung, dass ein Kreisstromregler nicht erhöht wird, kann die effektive Regelung des Kreisstroms realisiert werden.
• Die oben beschriebenen, in dem Abschnitt „Hintergrund“ offenbarten Informationen dienen allein einem besseren Verständnis des Hintergrunds der Erfindung und können daher Informationen enthalten, die keinen Stand der Technik bilden, der in diesem Land bereits einem Durchschnittsfachmann bekannt ist.
• ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
• Die vorliegende Erfindung stellt eine Steuervorrichtung und ein Verfahren für einen modularen, mehrstufigen Wandler bereit, welche eine Stromsteuerung und/oder Stromregelung und eine Steuerung und/oder Regelung zur Unterdrückung eines Kreisstroms unter Verwendung des in sechs Ventilen fließenden Stroms umsetzen können.
• Die vorliegende Erfindung stellt auch eine Steuervorrichtung und ein Verfahren für einen modularen, mehrstufigen Wandler bereit, welche eine dezentrale Steuer- und/oder Regelung durch einen parallelen Betrieb von jeder Ventilsteuer- und/oder Ventilregelreinrichtung durchführen kann.
• In einem Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Steuerverfahren für einen modularen, mehrstufigen Wandler bereit, das einen Wechselstrom (AC) in einen Gleichstrom (DC) oder einen DC in einen AC unter Verwendung des modularen, mehrstufigen Wandlers mit einer Mehrzahl von in Reihe geschalteten Untermodulen zum Einspeisen von Leistung in ein AC-System umwandelt, wobei der modulare, mehrstufige Wandler eine Mehrzahl von unabhängig angesteuerten Ventilen und einen oberen Arm aufweist, welcher einer der Ventilzweige ist, der die Ventile aufweist, wobei das Verfahren umfasst: Eingeben eines Stromreferenzwertes $\left(i_{pj2}^{\ast }\right)$

  

  des oberen Arms von dem modularen, mehrstufigen Wandler; Messen eines Stromwertes (i_pj2) des Arms; Berechnen eines Fehlerwertes (err_pj2) zwischen dem Stromreferenzwert und dem gemessenen Stromwert des oberen Arms; Messen eines DC-Verbindungsspannungswerts (V_dc2) des modularen, mehrstufigen Wandlers; Messen eines AC-Netzspannungswertes (E_sj) des modularen, mehrstufigen Wandlers; und Berechnen eines Spannungsreferenzwertes $\left(u_{pj2}^{\ast }\right)$

  

  unter Verwendung des Stromreferenzwertes $\left(i_{pj2}^{\ast }\right),$

  

  des gemessenen Stromwertes (i_pj2), des Fehlerwertes (err_pj2), des DC-Verbindungsspannungsertes (V_dc2) und des AC-Netzspannungswertes (E_sj), wobei das Steuerverfahren weiter umfasst: Berechnen eines Parametervariationswertes (l̂_pj2) von einer Kreisstromunterdrückungsspule des modularen, mehrstufigen Wandlers zwischen dem Messen der AC-Netzspannung (E_sj) des modularen, mehrstufigen Wandlers und Berechnen des Spannungsreferenzwertes $\left(u_{pj2}^{\ast }\right)$

  

  des oberen Arms unter Verwendung des Stromreferenzwertes, des gemessenen Stromwertes, des Fehlerwertes, des DC-Verbindungsspannungswertes und des Systemspannungswertes, wobei das Berechnen des Parametervariationswertes (l̂_pj2) von einer Kreisstromunterdrückungsspule des modularen, mehrstufigen Wandlers umfasst: Bestimmen eines Differentialwertes von dem Parametervariationswert der Kreisstromunterdrückungsspule unter Verwendung der folgenden Gleichung:
• ${\dot{\widehat{l}}}_{pj2}=-m_{1}er{r}_{pj2}$

  

  sowie Integrieren des Differentialwertes von dem Parametervariationswert der Kreisstromunterdrückungsspule, wobei m₁ eine vorbestimmte Abstimmkonstante ist, wobei das Berechnen des Spannungsreferenzwertes $\left(u_{pj2}^{\ast }\right)$

  

  unter Verwendung des Stromreferenzwertes $\left(i_{pj2}^{\ast }\right),$

  

  des gemessenen Stromwertes (i_pj2), des Fehlerwertes (err_pj2), des DC-Verbindungsspannungswertes (V_dc2) und des AC-Netzspannungswertes (E_sj) und eine sgn-Funktion das Berechnen des Spannungsreferenzwertes $\left(u_{pj2}^{\ast }\right)$

  

  des oberen Arms unter Verwendung der folgenden Gleichung umfasst: $$u_{pj2}^{\ast }=\left(\frac{V_{dc2}}{2}-E_{sj}\right)-\left\{P\left(er{r}_{pj2}\right)+R_1\left(er{r}_{pj2}\right)+R_2\left(er{r}_{pj2}\right)\right\}-\left\{L_s{i}_{pj2}^{\ast }+{\rho }_{pj2}sgn\left(er{r}_{pj2}\right)\right\},$$

  

  wobei die Vorzeichenfunktion eine Vorzeichenfunktion ist, die nach den folgenden Gleichungen arbeitet: $$\begin{array}{l}sgn\left(er{r}_{pj2}\right)=1\left(er{r}_{pj2}>0\right)\\ sgn\left(er{r}_{pj2}\right)=0\left(er{r}_{pj2}\le 0\right)\end{array}$$

  

  und ρ_pj2 eine Proportionalverstärkung und L_s eine Kreisstromunterdrückungsspule des oberen Arms bezeichnen.
• In noch einer weiteren beispielhaften Ausführungsform kann die Berechnung des Spannungsreferenzwertes $\left(u_{pj2}^{\ast }\right)$

  

  des oberen Arms unter Verwendung des Stromreferenzwertes (i_pj2), des gemessenen Stromwertes (i_pj2), des Fehlerwertes (err_pj2), des DC-Verbindungsspannungswertes (V_dc2), des AC-Netzspannungswertes (E_sj) und des Parametervariationswertes (l̂_pj2) von der Kreisstromunterdrückungsspule das Berechnen des Spannungsreferenzwertes $\left(u_{pj2}^{\ast }\right)$

  

  des oberen Arms unter der Verwendung der folgenden Gleichung umfassen: $$u_{pj2}^{\ast }=\left(\frac{V_{dc2}}{2}-E_{sj}\right)-\left\{P\left(er{r}_{pj2}\right)+R_1\left(er{r}_{pj2}\right)+R_2\left(er{r}_{pj2}\right)\right\}-\left\{L_s{\widehat{l}}_{pj2}\right\}.$$

  
• In noch einer weiteren beispielhaften Ausführungsform kann die Berechnung des Spannungsreferenzwertes $\left(u_{pj2}^{\ast }\right)$

  

  des oberen Arms unter Verwendung des Stromreferenzwertes (i_pj2), des gemessenen Stromwertes (i_pj2), des Fehlerwertes (err_pj2), des DC-Verbindungsspannungswertes (V_dc2), des AC-Netzspannungswertes (E_sj) und des Parametervariationswertes (l̂_pj2) von der Kreisstromunterdrückungsspule das Berechnen des Spannungsreferenzwertes $\left(u_{pj2}^{\ast }\right)$

  

  des oberen Arms unter Verwendung der folgenden Gleichung umfassen: $$u_{pj2}^{\ast }=\left(\frac{V_{dc2}}{2}-E_{sj}\right)-\left\{P\left(er{r}_{pj2}\right)+R_1\left(er{r}_{pj2}\right)+R_2\left(er{r}_{pj2}\right)\right\}-\left\{L_s{i}_{pj2}^{\ast }+L_s{\widehat{l}}_{pj2}\right\}.$$

  
• In noch einer weiteren beispielhaften Ausführungsform kann die Berechnung des Spannungsreferenzwertes $\left(u_{pj2}^{\ast }\right)$

  

  des oberen Arms unter Verwendung des Stromreferenzwertes (i_pj2), des gemessenen Stromwertes (i_pj2), des Fehlerwertes (err_pj2), des DC-Verbindungsspannungswertes (V_dc2) und des AC-Netzspannungswertes (E_sj) das Berechnen des Spannungsreferenzwertes $\left(u_{pj2}^{\ast }\right)$

  

  des oberen Arms unter Verwendung der folgenden Gleichung umfassen: $$u_{pj2}^{\ast }=\left(\frac{V_{dc2}}{2}-E_{sj}\right)-\left\{P\left(er{r}_{pj2}\right)+R_1\left(er{r}_{pj2}\right)+R_2\left(er{r}_{pj2}\right)\right\}.$$

  
• Dabei umfasst die Berechnung des Spannungsreferenzwertes $\left(u_{pj2}^{\ast }\right)$

  

  des oberen Arms unter Verwendung des Stromreferenzwertes (i_pj2), des gemessenen Stromwertes (i_pj2), des Fehlerwertes (err_pj2), des DC-Verbindungsspannungswertes (V_dc2) und des AC-Netzspannungswertes (E_sj) und einer sgn-Funktion das Berechnen des Spannungsreferenzwertes $\left(u_{pj2}^{\ast }\right)$

  

  des oberen Arms unter Verwendung der folgenden Gleichung: $$u_{pj2}^{\ast }=\left(\frac{V_{dc2}}{2}-E_{sj}\right)-\left\{P\left(er{r}_{pj2}\right)+R_1\left(er{r}_{pj2}\right)+R_2\left(er{r}_{pj2}\right)\right\}-\left\{{\rho }_{pj2}sgn\left(er{r}_{pj2}\right)\right\}.$$

  
• Dabei bezeichnet die Signum-Funktion eine Signum-Funktion, die nach den folgenden Gleichungen arbeitet: $$\begin{array}{l}sgn\left(er{r}_{pj2}\right)=1\left(er{r}_{pj2}>0\right)\\ sgn\left(er{r}_{pj2}\right)=0\left(er{r}_{pj2}\le 0\right)\end{array}$$

  

  und p kann eine Proportionalverstärkung bezeichnen.
• In noch einer weiteren beispielhaften Ausführungsform kann die Berechnung des Spannungsreferenzwertes $\left(u_{pj2}^{\ast }\right)$

  

  unter Verwendung des Stromreferenzwertes $\left(i_{pj2}^{\ast }\right),$

  

  des gemessenen Stromwertes (i_pj2), des Fehlerwertes (err_pj2), des DC-Verbindungsspannungswertes (V_dc2) und des AC-Netzspannungswertes (E_sj) und einer sgn-Funktion das Berechnen des Spannungsreferenzwertes $\left(u_{pj2}^{\ast }\right)$

  

  des oberen Arms unter Verwendung der folgenden Gleichung umfassen: $$u_{pj2}^{\ast }=\left(\frac{V_{dc2}}{2}-E_{sj}\right)-\left\{P\left(er{r}_{pj2}\right)+R_1\left(er{r}_{pj2}\right)+R_2\left(er{r}_{pj2}\right)\right\}-\left\{L_s{i}_{pj2}^{\ast }+{\rho }_{pj2}sgn\left(er{r}_{pj2}\right)\right\},$$

  
• Dabei kann die Signum-Funktion eine Signum-Funktion bezeichnen, die nach den folgenden Gleichungen arbeitet: $$\begin{array}{l}sgn\left(er{r}_{pj2}\right)=1\left(er{r}_{pj2}>0\right)\\ sgn\left(er{r}_{pj2}\right)=0\left(er{r}_{pj2}\le 0\right)\end{array}$$

  

  und ρ_pj2 kann eine Proportionalverstärkung bezeichnen. Darüber hinaus kann L_s eine Kreisstromunterdrückungsspule des oberen Arms bezeichnen.
• In noch einer weiteren beispielhaften Ausführungsform können P(err_pj2), R₁(err_pj2) und R₂(err_pj2) unter Verwendung der folgenden Gleichungen berechnet werden: $$P\left(er{r}_{pj2}\right)=\left(K_p\right)er{r}_{pj2}$$

  

  $$R_1\left(er{r}_{pj2}\right)=\left(\frac{K_{i1}s}{s^2+{\left({\omega }_0\right)}^2}\right)er{r}_{pj2}$$

  

  und $$R_2\left(er{r}_{pj2}\right)=\left(\frac{K_{i2}s}{s^2+{\left(2{\omega }_0\right)}^2}\right)er{r}_{pj2}$$

  
• Dabei können K_p, K_i1 und K_i2 vorbestimmte Verstärkungswerte und ω₀ eine AC-Netzfrequenz bezeichnen.
• In noch einer weiteren beispielhaften Ausführungsform kann das Eingeben des Stromreferenzwertes $\left(i_{pj2}^{\ast }\right)$

  

  des oberen Arms von dem modularen, mehrstufigen Wandler das Berechnen des Stromreferenzwertes $\left(i_{pj2}^{\ast }\right)$

  

  unter Verwendung der folgenden Gleichung umfassen:
  $i_{pj2}^{\ast }=\frac{i_{dc2}^{\ast }}{3}+\frac{i_{sj}^{\ast }}{2},\left(\text{j}=\text{a},\text{b},\text{c}\right),$

  

  dabei kann $i_{dc2}^{\ast }$

  

  einen in einem DC-System fließenden DC-Stromreferenzwert bezeichnen und $i_{sj}^{\ast }$

  

  einen Referenzwert bezüglich eines Phasenstroms bezeichnen.
• In noch einer weiteren beispielhaften Ausführungsform kann der Referenzwert bezüglich des Phasenstroms in einen Ausdruck eines stationären Bezugssystems unter Verwendung der folgenden Gleichung umgerechnet werden: $$\left[\begin{array}{c}{i}_{sa}^{\ast }\\ i_{sb}^{\ast }\\ i_{sc}^{\ast }\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}1& 0\\ -\frac{1}{2}& \frac{\sqrt{3}}{2}\\ \frac{1}{2}& -\frac{\sqrt{3}}{2}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{i}_{s\alpha }^{\ast }\\ i_{s\beta }^{\ast }\end{array}\right]$$

  
• Dabei können $i_{s\alpha }^{\ast }$

  

  und $i_{s\beta }^{\ast }$

  

  den Referenzwert hinsichtlich des Phasenstroms, ausgedrückt in einem stationären Polarkoordinatensystem bezeichnen.
• In noch einer weiteren beispielhaften Ausführungsform können $i_{s\alpha }^{\ast }$

  

  und $i_{s\beta }^{\ast }$

  

  einen Ausdruck des Referenzwertes hinsichtlich des Phasenstroms in einem d-q-Bezugssystem in das stationäre Polarkoordinatensystem unter Verwendung der folgenden Gleichung umwandeln: $$i_{s\alpha \beta }^{\ast }=i_{sdq}^{p\ast }{e}^{j\omega t}+i_{sdq}^{n\ast }{e}^{-j\omega t}.$$

  
• Dabei kann $i_{sdq}^{p\ast }$

  

  eine Abkürzung für eine d-Achse und eine q-Achse $\left(i_{sdq}^{p\ast },i_{sd}^{p\ast }\right)$

  

  einer Mitsystemkomponente des Stromreferenzwertes sein; $i_{sdq}^{n\ast }$

  

  eine Abkürzung für eine d-Achse und eine q-Achse $\left(i_{sq}^{n\ast },i_{sd}^{n\ast }\right)$

  

  einer Gegensystemkomponente des Stromreferenzwertes sein; $i_{sd}^{p\ast }$

  

  die d-Achse der Mitsystemkomponente des Stromreferenzwertes bezeichnen; $i_{sq}^{p\ast }$

  

  die q-Achse der Mitsystemkomponente des Stromreferenzwertes bezeichnen; $i_{sd}^{n\ast }$

  

  die d-Achse der Gegensystemkomponente des Stromreferenzwertes bezeichnen; $i_{sq}^{n\ast }$

  

  die q-Achse der Gegensystemkomponente des Stromreferenzwertes bezeichnen; $i_{sd}^{p\ast },$

  

  $i_{sq}^{p\ast },i_{sq}^{n\ast }\text{und}{i}_{sd}^{n\ast }$

  

  können unter Verwendung der folgenden Gleichungen berechnet werden: $$i_{sq}^{p\ast }=PI\left(P_s^{\ast }-P_s\right),$$

  

  $$i_{sd}^{p\ast }=PI\left(Q_s^{\ast }-Q_s\right),$$

  

  $$i_{sq}^{n\ast }=-\frac{E_{sd}^n}{E_{sq}^p}{i}_{sd}^p-\frac{E_{sq}^n}{E_{sq}^p}{i}_{sq}^p$$

  

  und $$i_{sd}^{n\ast }=-\frac{E_{sq}^n}{E_{sq}^p}{i}_{sd}^p-\frac{E_{sd}^n}{E_{sq}^p}{i}_{sq}^p.$$

  
• Dabei können P_s die Wirkleistung in dem AC-System, $P_s^{\ast }$

  

  einen Referenzwert der Wirkleistung in dem AC-System, Q_s die Blindleistung in dem AC-System, $Q_s^{\ast }$

  

  einen Referenzwert der Blindleistung in dem AC-System, $E_{sd}^p$

  

  eine d-Achsenspannung einer in dem AC-System fließenden Mitsystemspannung, $E_{sq}^p$

  

  eine q-Achsenspannung einer in dem AC-System fließenden Mitsystemspannung, $E_{sd}^n$

  

  eine d-Achsenspannung einer in dem AC-System fließenden Gegensystemspannung und $E_{sq}^n$

  

  eine q-Achsenspannung einer in dem AC-System fließenden Gegensystemspannung bezeichnen.
• In noch einer weiteren beispielhaften Ausführungsform kann der Referenzwert $\left(i_{dc2}^{\ast }\right)$

  

  des DC-Systems unter Verwendung der folgenden Gleichung berechnet werden: $$i_{dc2}^{\ast }=\frac{3}{2}\left(\frac{E_{s{q}_{dc2}}^p}{V_{dc2}}\right)i_{sq}^{p\ast }.$$

  
• Dabei können $E_{sq}^p$

  

  eine q-Achsenspannung einer in dem AC-System fließenden Mitsystemkomponentenspannung und $i_{sq}^{p\ast }$

  

  einen q-Achsenstrom einer in dem AC-System fließenden Mitsystemkomponente des Stromreferenzwertes bezeichnen.
• In noch einer weiteren beispielhaften Ausführungsform kann das Steuerverfahren nach der Berechnung des Spannungsreferenzwertes $\left(u_{pj2}^{\ast }\right)$

  

  unter Verwendung des Stromreferenzwertes $\left(i_{pj2}^{\ast }\right),$

  

  des gemessenen Stromwertes (i_pj2) des Fehlerwertes (err_pj2), des DC-Verbindungsspannungswertes (V_dc2) und des AC-Netzspannungswertes (E_sj) umfassen: Berechnen der Anzahl von Untermodulen, die aus der Menge der Untermodule des oberen Arms angesteuert werden müssen; Auswählen von Untermodulen entsprechend der Anzahl von Untermodulen und Anwenden eines Pulsweitenmodulationssignals auf die ausgewählten Untermodule.
• In einem weiteren Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Steuerverfahren für einen modularen, mehrstufigen Wandler bereit, das einen Wechselstrom (AC) in einen Gleichstrom (DC) oder einen DC in einen AC unter Verwendung des modularen, mehrstufigen Wandlers mit einer Mehrzahl von in Reihe geschalteten Untermodulen zum Einspeisen von Leistung in ein AC-System umwandelt, wobei der modulare, mehrstufige Wandler eine Mehrzahl von unabhängig angesteuerten Ventilen und einen unteren Arm aufweist, welcher einer der Ventilzweige ist, der die Ventile aufweist, wobei das Verfahren umfasst: Eingeben eines Stromreferenzwertes $i_{nj2}^{\ast }$

  

  des unteren Arms von dem modularen, mehrstufigen Wandler; Messen eines Stromwertes (i_nj2) des Arms; Berechnen eines Fehlerwertes (err_nj2) zwischen dem Stromreferenzwert und dem gemessenen Stromwert des unteren Arms; Messen eines DC-Verbindungsspannungswertes (V_dc2) des modularen, mehrstufigen Wandlers; Messen eines AC-Netzspannungswertes (E_sj) des modularen, mehrstufigen Wandlers; und Berechnen eines Spannungsreferenzwertes $\left(u_{pj2}^{\ast }\right)$

  

  unter Verwendung des Stromreferenzwertes $\left(i_{nj2}^{\ast }\right),$

  

  des gemessenen Stromwertes (i_nj2), des Fehlerwertes (err_nj2), des DC-Verbindungsspannungswertes (V_dc2) und des AC-Netzspannungswertes (E_sj), wobei das Steuerverfahren weiter das Berechnen eines Parametervariationswertes (l̂_nj2) einer Kreisstromunterdrückungsspule des modularen, mehrstufigen Wandlers zwischen dem Messen der AC-Netzspannung (E_sj) des modularen, mehrstufigen Wandlers und Berechnen des Spannungsreferenzwertes $\left(u_{nj2}^{\ast }\right)$

  

  unter Verwendung des Stromreferenzwertes, des gemessenen Stromwertes, des Fehlerwertes, des DC-Verbindungsspannungswertes und des Systemspannungswertes aufweist, wobei die Berechnung des Parametervariationswertes (l̂_nj2) einer Kreisstromunterdrückungsspule des modularen, mehrstufigen Wandlers umfasst: Bestimmen eines Differentialwertes von dem Parametervariationswert der Kreisstromunterdrückungsspule unter Verwendung der folgenden Gleichung: $${\dot{\widehat{l}}}_{nj2}=-m_{2}er{r}_{nj2}$$

  

  sowie Integrieren des Differentialwertes des Parametervariationswertes von der Kreisstromunterdrückungsspule, wobei m₂ eine vorbestimmte Abstimmkonstante ist, wobei das Berechnen des Spannungsreferenzwertes $\left(u_{pj2}^{\ast }\right)$

  

  unter Verwendung des Stromreferenzwertes $\left(i_{pj2}^{\ast }\right),$

  

  des gemessenen Stromwertes (i_pj2) des Fehlerwertes (err_pj2), des DC-Verbindungsspannungswertes (V_dc2) und des AC-Netzspannungswertes (E_sj) und eine sgn-Funktion das Berechnen des Spannungsreferenzwertes $\left(u_{pj2}^{\ast }\right)$

  

  des oberen Arms unter Verwendung der folgenden Gleichung umfasst: $$u_{pj2}^{\ast }=\left(\frac{V_{dc2}}{2}-E_{sj}\right)-\left\{P\left(er{r}_{pj2}\right)+R_1\left(er{r}_{pj2}\right)+R_2\left(er{r}_{pj2}\right)\right\}-\left\{L_s{i}_{pj2}^{\ast }+{\rho }_{pj2}sgn\left(er{r}_{pj2}\right)\right\},$$

  

  wobei die Vorzeichenfunktion eine Vorzeichenfunktion ist, die nach den folgenden Gleichungen arbeitet: $$\begin{array}{l}sgn\left(er{r}_{pj2}\right)=1\left(er{r}_{pj2}>0\right)\\ sgn\left(er{r}_{pj2}\right)=0\left(er{r}_{pj2}\le 0\right)\end{array}$$

  

  und ρ_pj2 eine Proportionalverstärkung und L_S eine Kreisstromunterdrückungsspule des oberen Arms bezeichnen.
• In noch einer weiteren beispielhaften Ausführungsform kann die Berechnung des Spannungsreferenzwertes $\left(u_{nj2}^{\ast }\right)$

  

  des unteren Arms unter Verwendung des Stromreferenzwertes $\left(i_{nj2}^{\ast }\right),$

  

  des gemessenen Stromwertes (i_nj2), des Fehlerwertes (err_nj2), des DC-Verbindungsspannungswertes (V_dc2), des AC-Netzspannungswerts (E_sj) und des Parametervariationswertes (l̂_nj2) von der Kreisstromunterdrückungsspule das Berechnen des Spannungsreferenzwertes $\left(u_{nj2}^{\ast }\right)$

  

  des unteren Arms unter Verwendung der folgenden Gleichung umfassen $$u_{nj2}^{\ast }=\left(\frac{V_{dc2}}{2}+E_{sj}\right)-\left\{P\left(er{r}_{nj2}\right)+R_1\left(er{r}_{nj2}\right)+R_2\left(er{r}_{nj2}\right)\right\}+\left\{L_s{\widehat{l}}_{pj2}\right\}.$$

  
• In noch einer weiteren beispielhaften Ausführungsform kann die Berechnung des Spannungsreferenzwertes $\left(u_{nj2}^{\ast }\right)$

  

  des unteren Arms unter Verwendung des Stromreferenzwertes $\left(i_{nj2}^{\ast }\right),$

  

  des gemessenen Stromwertes (i_nj2), des Fehlerwertes (err_nj2), des DC-Verbindungsspannungswertes (V_dc2), des AC-Netzspannungswertes (E_sj) und des Parametervariationswertes (l̂_nj2) der Kreisstromunterdrückungsspule die Berechnung des Spannungsreferenzwertes $\left(u_{nj2}^{\ast }\right)$

  

  des unteren Arms unter Verwendung der folgenden Gleichung umfassen: $$u_{nj2}^{\ast }=\left(\frac{V_{dc2}}{2}+E_{sj}\right)-\left\{P\left(er{r}_{nj2}\right)+R_1\left(er{r}_{nj2}\right)+R_2\left(er{r}_{nj2}\right)\right\}-\left\{L_s{i}_{nj2}^{\ast }-L_s{\widehat{l}}_{nj2}\right\}.$$

  
• In noch einer weiteren beispielhaften Ausführungsform kann die Berechnung des Spannungsreferenzwertes $\left(u_{nj2}^{\ast }\right)$

  

  des unteren Arms unter Verwendung des Stromreferenzwertes $\left(i_{nj2}^{\ast }\right),$

  

  des gemessenen Stromwertes (i_nj2), des Fehlerwertes (err_nj2), des DC-Verbindungsspannungswertes (V_dc2) und des AC-Netzspannungswertes (E_sj) die Berechnung des Spannungsreferenzwertes $\left(u_{nj2}^{\ast }\right)$

  

  des unteren Arms unter Verwendung der folgenden Gleichung umfassen: $$u_{nj2}^{\ast }=\left(\frac{V_{dc2}}{2}+E_{sj}\right)-\left\{P\left(er{r}_{nj2}\right)+R_1\left(er{r}_{nj2}\right)+R_2\left(er{r}_{nj2}\right)\right\}.$$

  
• Dabei umfasst die Berechnung des Spannungsreferenzwertes $\left(u_{nj2}^{\ast }\right)$

  

  des unteren Arms unter Verwendung des Stromreferenzwertes $\left(i_{nj2}^{\ast }\right),$

  

  des gemessenen Stromwertes (i_nj2), des Fehlerwertes (err_nj2), des DC-Verbindungsspannungswertes (V_dc2), des AC-Netzspannungswertes (E_sj) und einer sgn-Funktion die Berechnung des Spannungsreferenzwertes $\left(u_{nj2}^{\ast }\right)$

  

  des unteren Arms unter Verwendung der folgenden Gleichung: $$u_{nj2}^{\ast }=\left(\frac{V_{dc2}}{2}+E_{sj}\right)-\left\{P\left(er{r}_{nj2}\right)+R_1\left(er{r}_{nj2}\right)+R_2\left(er{r}_{nj2}\right)\right\}-\left\{{\rho }_{nj2}sgn\left(er{r}_{nj2}\right)\right\},$$

  
• Dabei bezeichnet die Signum-Funktion eine Signum-Funktion, die nach den folgenden Gleichungen arbeitet: $$\begin{array}{l}sgn\left(er{r}_{nj2}\right)=1\left(er{r}_{nj2}>0\right)\\ sgn\left(er{r}_{nj2}\right)=0\left(er{r}_{nj2}\le 0\right),\end{array}$$

  

  und p_nj2 kann eine Proportionalverstärkung bezeichnen.
• In noch einer weiteren beispielhaften Ausführungsform kann die Berechnung des Spannungsreferenzwertes $\left(u_{nj2}^{\ast }\right)$

  

  des unteren Arms unter Verwendung des Stromreferenzwertes $\left(i_{nj2}^{\ast }\right),$

  

  des gemessenen Stromwertes (i_nj2), des Fehlerwertes (err_nj2), des DC-Verbindungsspannungswertes (V_dc2), des AC-Netzspannungswertes (E_sj) und einer sgn-Funktion die Berechnung des Spannungsreferenzwertes $\left(u_{nj2}^{\ast }\right)$

  

  des unteren Arms unter Verwendung der folgenden Gleichung umfassen: $$u_{nj2}^{\ast }=\left(\frac{V_{dc2}}{2}+E_{sj}\right)-\left\{P\left(er{r}_{nj2}\right)+R_1\left(er{r}_{nj2}\right)+R_2\left(er{r}_{nj2}\right)\right\}-\left\{L_s{i}_{nj2}^{\ast }+{\rho }_{nj2}sgn\left(er{r}_{nj2}\right)\right\},$$

  
• Dabei kann die Signum-Funktion eine Signum-Funktion bezeichnen, die nach den folgenden Gleichungen arbeitet: $$\begin{array}{l}sgn\left(er{r}_{nj2}\right)=1\left(er{r}_{nj2}>0\right)\\ sgn\left(er{r}_{nj2}\right)=0\left(er{r}_{nj2}\le 0\right),\end{array}$$

  

  und ρ_nj2 kann eine Proportionalverstärkung bezeichnen. Darüber hinaus kann L_s eine Kreisstromunterdrückungsspule des oberen Arms bezeichnen.
• In noch einer weiteren beispielhaften Ausführungsform können P(err_nj2), R₁(err_nj2) und R₂(err_nj2) unter Verwendung der folgenden Gleichungen berechnet werden: $$\begin{array}{l}P\left(er{r}_{nj2}\right)=\left(K_p\right)er{r}_{nj2},\\ R_1\left(er{r}_{nj2}\right)=\left(\frac{K_{i1}s}{s^2+{\left({\omega }_0\right)}^2}\right)er{r}_{nj2}\end{array}$$

  

  und $$R_2\left(er{r}_{nj2}\right)=\left(\frac{K_{i2}s}{s^2+{\left(2{\omega }_0\right)}^2}\right)er{r}_{nj2}.$$

  
• Dabei können K_p, K_i1 und K_i2 vorbestimmte Verstärkungswerte und ω₀ eine AC-Netzfrequenz bezeichnen.
• In noch einer weiteren beispielhaften Ausführungsform kann das Eingeben des Stromreferenzwertes $\left(i_{nj2}^{\ast }\right)$

  

  des oberen Arms von dem modularen, mehrstufigen Wandler das Berechnen des Stromreferenzwertes $\left(i_{nj2}^{\ast }\right)$

  

  unter Verwendung der folgenden Gleichung umfassen: $$i_{nj2}^{\ast }=\frac{i_{dc2}^{\ast }}{3}-\frac{i_{sj}^{\ast }}{2}.$$

  
• Dabei können $i_{dc2}^{\ast }$

  

  einen in einem DC-System fließenden DC-Stromreferenzwert und $i_{sj}^{\ast }$

  

  einen Referenzwert bezüglich eines Phasenstroms bezeichnen.
• In noch einer weiteren beispielhaften Ausführungsform kann der Referenzwert bezüglich des Phasenstroms in einen Ausdruck eines stationären Bezugssystems unter Verwendung der folgenden Gleichung umgerechnet werden: $$\left[\begin{array}{c}{i}_{sa}^{\ast }\\ i_{sb}^{\ast }\\ i_{sc}^{\ast }\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}1& 0\\ -\frac{1}{2}& \frac{\sqrt{3}}{2}\\ \frac{1}{2}& -\frac{\sqrt{3}}{2}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{i}_{s\alpha }^{\ast }\\ i_{s\beta }^{\ast }\end{array}\right].$$

  
• Dabei können $i_{s\alpha }^{\ast }$

  

  und $i_{s\beta }^{\ast }$

  

  den Referenzwert hinsichtlich des Phasenstroms, ausgedrückt in einem stationären Polarkoordinatensystem bezeichnen.
• In noch einer weiteren beispielhaften Ausführungsform können $i_{s\alpha }^{\ast }$

  

  und $i_{s\beta }^{\ast }$

  

  einen Ausdruck des Referenzwertes hinsichtlich des Phasenstroms in einem d-q-Bezugssystem in das drehende, stationäre Bezugssystem stationäre Polarkoordinatensystem unter Verwendung der folgenden Gleichung umwandeln: $$i_{s\alpha \beta }^{\ast }=i_{sdq}^{p\ast }{e}^{j\omega t}+i_{sdq}^{n\ast }{e}^{-j\omega t}.$$

  
• Dabei kann $i_{sdq}^{p\ast }$

  

  eine Abkürzung für eine d-Achse und eine q-Achse $\left(i_{sdq}^{p\ast },i_{sd}^{p\ast }\right)$

  

  einer Mitsystemkomponente des Stromreferenzwertes sein; $i_{sdq}^{n\ast }$

  

  kann eine Abkürzung für eine d-Achse und eine q-Achse $\left(i_{sq}^{n\ast },i_{sd}^{n\ast }\right)$

  

  einer Gegensystemkomponente des Stromreferenzwertes sein; $i_{sd}^{p\ast }$

  

  kann die d-Achse der Mitsystemkomponente des Stromreferenzwertes bezeichnen; $i_{sq}^{p\ast }$

  

  kann die q-Achse der Mitsystemkomponente des Stromreferenzwertes bezeichnen; $i_{sd}^{n\ast }$

  

  kann die d-Achse der Gegensystemkomponente des Stromreferenzwertes bezeichnen; $i_{sq}^{n\ast }$

  

  kann die q-Achse der Gegensystemkomponente des Stromreferenzwertes bezeichnen; $i_{sq}^{p\ast },i_{sd}^{p\ast },i_{sq}^{n\ast }$

  

  und $i_{sd}^{n\ast }$

  

  können unter Verwendung der folgenden Gleichungen berechnet werden: $$i_{sq}^{p\ast }=PI\left(P_s^{\ast }-P_s\right),$$

  

  $$i_{sd}^{p\ast }=PI\left(Q_s^{\ast }-Q_s\right),$$

  

  $$i_{sq}^{n\ast }=-\frac{E_{sd}^n}{E_{sq}^p}{i}_{sd}^p-\frac{E_{sq}^n}{E_{sq}^p}{i}_{sq}^p,$$

  

  und $$i_{sd}^{n\ast }=\frac{E_{sq}^n}{E_{sq}^p}{i}_{sd}^p-\frac{E_{sd}^n}{E_{sq}^p}{i}_{sq}^p$$

  
• Dabei können P_s die Wirkleistung in dem AC-System, $P_s^{\ast }$

  

  ein Referenzwert der Wirkleistung in dem AC-System, Q_s die Blindleistung in dem AC-System, $Q_s^{\ast }$

  

  ein Referenzwert der Blindleistung in dem AC-System, $E_{sd}^p$

  

  eine d-Achsenspannung einer in dem AC-System fließenden Mitsystemspannung, $E_{sq}^p$

  

  eine q-Achsenspannung einer in dem AC-System fließenden Mitsystemspannung, $E_{sd}^n$

  

  eine d-Achsenspannung einer in dem AC-System fließenden Gegensystemspannung und $E_{sq}^n$

  

  eine q-Achsenspannung einer in dem AC-System fließenden Gegensystemspannung bezeichnen.
• In noch einer weiteren beispielhaften Ausführungsform kann der Referenzwert $\left(i_{dc2}^{\ast }\right)$

  

  des DC-Systems unter Verwendung der folgenden Gleichung berechnet werden: $$i_{dc2}^{\ast }=\frac{3}{2}\left(\frac{E_{s{q}_{dc2}}^p}{V_{dc2}}\right)i_{sq}^{p\ast }.$$

  
• Dabei können $E_{sq}^p$

  

  eine q-Achsenspannung einer in dem AC-System fließenden Mitsystemkomponentenspannung und $i_{sq}^{p\ast }$

  

  ein q-Achsenstrom einer in dem AC-System fließenden Mitsystemkomponente des Stromreferenzwertes bezeichnen.
• In noch einer weiteren beispielhaften Ausführungsform kann das Steuerverfahren nach der Berechnung des Spannungsreferenzwertes $\left(u_{pj2}^{\ast }\right)$

  

  unter Verwendung des Stromreferenzwertes (i_pj2) des gemessenen Stromwertes (i_pj2) des Fehlerwertes (err_pj2), des DC-Verbindungsspannungswertes (V_dc2) und des AC-Netzspannungswertes (E_sj) umfassen: Berechnen der Anzahl von Untermodulen, die aus der Menge der Untermodule des oberen Arms angesteuert werden müssen; Auswählen von Untermodulen entsprechend der Anzahl von Untermodulen und Anwenden eines Pulsweitenmodulationssignals auf die ausgewählten Untermodule.
• In noch einer weiteren beispielhaften Ausführungsform kann das Steuerverfahren für den modularen, mehrstufigen Wandler auf einer Ventileinheit des modularen, mehrstufigen Wandlers ausgeführt werden.
• In einem weiteren Aspekt, stellt die vorliegende Erfindung eine Steuervorrichtung für einen modularen, mehrstufigen Wandler bereit, welche umfasst: eine Eingabeeinheit, die einen Stromreferenzwert eines oberen Arms von einem Ventilzweig des modularen, mehrstufigen Wandlers empfängt; eine Strommesseinheit zum Messen eines Stromwertes des oberen Arms von dem modularen, mehrstufigen Wandler, eine Gleichstrom (DC)-Verbindungsspannungsmesseinheit zum Messen eines Spannungswertes von einer DC-Verbindung des modularen, mehrstufigen Wandlers; eine Systemspannungsmesseinheit zum Messen eines Systemspannungswertes des modularen, mehrstufigen Wandlers; eine Fehlerberechnungseinheit zum Berechnen eines Fehlerwertes zwischen dem von der Eingabeeinheit empfangenen Stromreferenzwert und dem von der Strommesseinheit gemessenen Stromwertes; einen Proportionalregler, der den von der Fehlerberechnungseinheit berechneten Fehlerwert proportional verstärkt; einen ersten Resonanzstromregler, der den von der Fehlberechnungseinheit berechneten Fehlerwert zum Konvergieren eines der AC-Netzfrequenz entsprechenden Fehlerstroms zum Konvergieren zu Null empfängt; einen zweiten Resonanzstromregler, der den von der Fehlerberechnungseinheit berechneten Fehlerwert zum Konvergieren eines harmonischen Fehlerstroms von etwa der doppelten AC-Netzfrequenz zu Null empfängt, und eine Spannungsreferenzwertberechnungseinheit zum Berechnen eines Spannungsreferenzwertes von dem oberen Arm des einen Ventilzweigs von dem modularen, mehrstufigen Wandler unter Verwendung der von der DC-Verbindungsspannungsmesseinheit, der Systemspannungseinheit, des Proportionalreglers, des ersten Resonanzstromreglers und des zweiten Resonanzstromreglers berechneten Werte, wobei die Steuervorrichtung weiter ein Schätzglied aufweist und das Schätzglied eingerichtet ist zum Berechnen eines Parametervariationswertes (l̂_pj2) einer Kreisstromunterdrückungsspule des modularen, mehrstufigen Wandlers zwischen dem Messen der AC-Netzspannung (E_sj) des modularen, mehrstufigen Wandlers und dem Berechnen des Spannungsreferenzwertes $\left(u_{pj2}^{\ast }\right)$

  

  des oberen Ventils unter Verwendung des Stromreferenzwertes, des gemessenen Stromwertes, des Fehlerwertes, des DC-Verbindungsspannungswertes und des Systemspannungswertes aufweist, wobei das Berechnen des Parametervariationswertes (l̂_pj2) einer Kreisstromunterdrückungsspule des modularen, mehrstufigen Wandlers umfasst: Bestimmen eines Differentialwertes von dem Parametervariationswert der Kreisstromunterdrückungsspule unter Verwendung der folgenden Gleichung: $${\dot{\widehat{l}}}_{pj2}=-m_{1}er{r}_{pj2}$$

  

  sowie Integrieren des Differentialwertes des Parametervariationswertes von der Kreisstromunterdrückungsspule, wobei m₁ eine vorbestimmte Abstimmkonstante ist, wobei das Berechnen des Spannungsreferenzwertes $\left(u_{pj2}^{\ast }\right)$

  

  unter Verwendung des Stromreferenzwertes (i_pj2) des gemessenen Stromwertes (i_pj2) des Fehlerwertes (err_pj2), des DC-Verbindungsspannungswertes (V_dc2) und des AC-Netzspannungswertes (E_sj) und eine sgn-Funktion das Berechnen des Spannungsreferenzwertes $\left(u_{pj2}^{\ast }\right)$

  

  des oberen Arms unter Verwendung der folgenden Gleichung umfasst: $$u_{pj2}^{\ast }=\left(\frac{V_{dc2}}{2}-E_{sj}\right)-\left\{P\left(er{r}_{pj2}\right)+R_1\left(er{r}_{pj2}\right)+R_2\left(er{r}_{pj2}\right)\right\}-\left\{L_s{i}_{pj2}^{\ast }+{\rho }_{pj2}sgn\left(er{r}_{pj2}\right)\right\},$$

  

  wobei die Vorzeichenfunktion eine Vorzeichenfunktion ist, die nach den folgenden Gleichungen arbeitet: $$\begin{array}{l}sgn\left(er{r}_{pj2}\right)=1\left(er{r}_{pj2}>0\right)\\ sgn\left(er{r}_{pj2}\right)=0\left(er{r}_{pj2}\le 0\right)\end{array}$$

  

  und p_pj2 eine Proportionalverstärkung und L_S eine Kreisstromunterdrückungsspule des oberen Arms bezeichnen.
• In einer beispielhaften Ausführungsform kann die Steuervorrichtung weiter aufweisen: eine Untermodulauswahleinheit zum Auswählen der Anzahl von anzusteuernden Untermodulen und die anzusteuernden Untermodulen unter Verwendung des von der Spannungsreferenzwertberechnungseinheit berechneten Spannungsreferenzwertes, und einer Pulsweitenmodulationssignalerzeugungseinheit, die ein Pulsweitenmodulationssignal auf die von der Untermodulauswahleinheit ausgewählten Untermodule anwendet.
• In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform kann der Proportionalregler den von der Fehlerberechnungseinheit berechneten Fehlerwert auf einen Zielwert verstärken.
• In noch einer weiteren beispielhaften Ausführungsform kann der erste Resonanzstromregler den von der Fehlerberechnungseinheit berechneten Fehler und die folgende Gleichung: $$\frac{K_{i1}s}{s^2+{\left({\omega }_0\right)}^2}$$

  

  multiplizieren, um den Fehlerstrom zu Null zu konvergieren.
• Dabei bezeichnet K_i1 einen vorbestimmen Verstärkungswert des ersten Resonanzstromreglers und ω₀ kann die AC-Netzfrequenz bezeichnen.
• In noch einer weiteren beispielhaften Ausführungsform kann der zweite Resonanzstromregler den von der Fehlerberechnungseinheit berechneten Fehlerwert und die folgende Gleichung: $$\frac{K_{i2}s}{s^2+{\left(2{\omega }_0\right)}^2}$$

  

  multiplizieren, um den harmonischen und etwa doppelt so großen Fehlerstrom als die AC-Netzfrequenz zu Null zu konvergieren.
• Dabei können K_i2 einen vorbestimmten Verstärkungswert des zweiten Resonanzstromreglers und ω₀ die AC-Netzfrequenz bezeichnen.
• In noch einer weiteren beispielhaften Ausführungsform kann die Spannungsreferenzwertberechnungseinheit eine Spannungsdifferenz durch Subtrahieren des von der Systemspannungsmesseinheit gemessenen AC-Netzspannungswerts von einer Hälfte von der DC-Verbindungsspannungsmesseinheit gemessenen Spannungswertes bestimmen und den Spannungsreferenzwert durch Subtrahieren einer Summe aus den von dem Proportionalregler, dem ersten Resonanzstromregler und dem zweiten Resonanzstromregler berechneten und ausgegebenen Werten von der Spannungsdifferenz berechnen.
• In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform kann die Steuervorrichtung weiter eine Kompensationsvorrichtung aufweisen, die einen von dem modularen, mehrstufigen Wandler erzeugten Fehler reduziert. Dabei kann die Kompensationsvorrichtung einen sgn-Ausgabewert durch Eingeben des Fehlerwertes von der Fehlerberechnungseinheit in eine sgn-Funktion erhalten und anschließend einen Kompensationswert durch Multiplizieren des sgn-Ausgabewertes und eine Proportionalverstärkung der sgn-Funktion berechnen, wobei die sgn-Funktion eine Vorzeichenfunktion ist.
• In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform kann die Spannungsreferenzwertberechnungseinheit weiter einen Ausgabewert von der Kompensationsvorrichtung empfangen, um eine Spannungsdifferenz durch Subtrahieren des von der Systemspannungsmesseinheit gemessenen AC-Netzspannungswertes von einer Hälfte des von der DC-Verbindungsspannungsmesseinheit gemessenen Spannungswertes zu erhalten, und den Spannungsreferenzwert durch Subtrahieren einer Summe aus den von dem Proportionalregler, dem ersten Resonanzstromregler, dem zweiten Resonanzstromregler und der Kompensationsvorrichtung berechneten und ausgegebenen Werten von der Spannungsdifferenz zu berechnen.
• In noch einer weiteren beispielhaften Ausführungsform bestimmt das Schätzglied einen Abweichungsschätzwert durch Multiplizieren und Integrieren des von der Fehlerberechnungseinheit berechneten Fehlerwertes und einer vorbestimmten Abstimmkonstanten, um dynamische Eigenschaften aufgrund einer Abweichung der Kreisstromunterdrückungsspule und Widerstandskomponenten des modularen, mehrstufigen Wandlers zu entfernen.
• In noch einer weiteren beispielhaften Ausführungsform kann die Spannungsreferenzwertberechnungseinheit weiter einen Schätzwert von dem Schätzglied empfangen, um eine Spannungsdifferenz durch Subtrahieren des von der Systemspannungsmesseinheit gemessenen AC-Netzspannungswertes von einem Halben des von der DC-Verbindungsspannungsmesseinheit gemessenen Spannungswertes zu bestimmen und um den Spannungsreferenzwert durch Subtrahieren einer Summe aus den von dem Proportionalregler, dem ersten Resonanzstromregler, dem zweiten Resonanzstromregler, der Kompensationsvorrichtung und des Schätzgliedes ausgegebenen und berechneten Werten von der Spannungsdifferenz zu berechnen.
• In einem weiteren Aspekt, stellt die vorliegende Erfindung eine Steuervorrichtung für einen modularen, mehrstufigen Wandler bereit, welche umfasst: eine Eingabeeinheit, die einen Stromreferenzwert eines unteren Arms von einem Ventilzweig des modularen, mehrstufigen Wandlers empfängt; eine Strommesseinheit zum Messen eines Stromwertes des unteren Arms von dem modularen, mehrstufigen Wandler, eine Gleichstrom (DC)-Verbindungsspannungsmesseinheit zum Messen eines Spannungswertes von einer DC-Verbindung des modularen, mehrstufigen Wandlers; eine Systemspannungsmesseinheit zum Messen eines Systemspannungswertes des modularen, mehrstufigen Wandlers; eine Fehlerberechnungseinheit zum Berechnen eines Fehlerwertes zwischen dem von der Eingabeeinheit empfangenen Stromreferenzwert und dem von der Strommesseinheit gemessenen Stromwertes; ein Proportionalregler, der den von der Fehlerberechnungseinheit berechneten Fehlerwert proportional verstärkt; einen ersten Resonanzstromregler, der den von der Fehlberechnungseinheit berechneten Fehlerwert zum Konvergieren eines der AC-Netzfrequenz entsprechenden Fehlerstroms zum Konvergieren zu Null empfängt; einen zweiten Resonanzstromregler, der den von der Fehlerberechnungseinheit berechneten Fehlerwert zum Konvergieren eines harmonischen Fehlerstroms von etwa der doppelten AC-Netzfrequenz zu Null empfängt, und eine Spannungsreferenzwertberechnungseinheit zum Berechnen eines Spannungsreferenzwertes von dem unteren Arm des einen Ventilzweigs von dem modularen, mehrstufigen Wandler unter Verwendung der von der DC-Verbindungsspannungsmesseinheit, der Systemspannungseinheit, des Proportionalreglers, des ersten Resonanzstromreglers und des zweiten Resonanzstromreglers berechneten Werte, wobei die Steuervorrichtung weiter ein Schätzglied aufweist und das Schätzglied eingerichtet ist zum Berechnen eines Parametervariationswertes (l̂_nj2) einer Kreisstromunterdrückungsspule des modularen, mehrstufigen Wandlers zwischen dem Messen der AC-Netzspannung (E_sj) des modularen, mehrstufigen Wandlers und dem Berechnen des Spannungsreferenzwertes $\left(u_{nj2}^{\ast }\right)$

  

  unter Verwendung des Stromreferenzwertes, des gemessenen Stromwertes, des Fehlerwertes, des DC-Verbindungsspannungswertes und des Systemspannungswertes umfasst, wobei das Berechnen des Parametervariationswertes (l̂_nj2) einer Kreisstromunterdrückungsspule des modularen, mehrstufigen Wandlers umfasst: Bestimmen eines Differentialwertes des Parametervariationswertes der Kreisstromunterdrückungsspule unter Verwendung der folgenden Gleichung: $${\dot{\widehat{l}}}_{nj2}=-m_{1}er{r}_{nj2}$$

  

  sowie Integrieren des Differentialwertes des Parametervariationswertes der Kreisstromunterdrückungsspule, wobei m₂ eine vorbestimmte Abstimmkonstante ist.
• In einer beispielhaften Ausführungsform kann die Steuervorrichtung weiter aufweisen: eine Untermodulauswahleinheit zum Auswählen der Anzahl von anzusteuernden Untermodulen und die anzusteuernden Untermodulen unter Verwendung des von der Spannungsreferenzwertberechnungseinheit berechneten Spannungsreferenzwertes, und einer Pulsweitenmodulationssignalerzeugungseinheit, die ein Pulsweitenmodulationssignal auf die von der Untermodulauswahleinheit ausgewählten Untermodule anwendet, wobei das Berechnen des Spannungsreferenzwertes $\left(u_{pj2}^{\ast }\right)$

  

  unter Verwendung des Stromreferenzwertes (i_pj2) des gemessenen Stromwertes (i_pj2) des Fehlerwertes (err_pj2), des DC-Verbindungsspannungswertes (V_dc2) und des AC-Netzspannungswertes (E_sj) und eine sgn-Funktion das Berechnen des Spannungsreferenzwertes $\left(u_{pj2}^{\ast }\right)$

  

  des oberen Arms unter Verwendung der folgenden Gleichung umfasst: $$u_{pj2}^{\ast }=\left(\frac{V_{dc2}}{2}-E_{sj}\right)-\left\{P\left(er{r}_{pj2}\right)+R_1\left(er{r}_{pj2}\right)+R_2\left(er{r}_{pj2}\right)\right\}-\left\{L_s{i}_{pj2}^{\ast }+{\rho }_{pj2}sgn\left(er{r}_{pj2}\right)\right\},$$

  

  wobei die Vorzeichenfunktion eine Vorzeichenfunktion ist, die nach den folgenden Gleichungen arbeitet: $$\begin{array}{l}sgn\left(er{r}_{pj2}\right)=1\left(er{r}_{pj2}>0\right)\\ sgn\left(er{r}_{pj2}\right)=0\left(er{r}_{pj2}\le 0\right)\end{array}$$

  

  und p_pj2 eine Proportionalverstärkung und L_S eine Kreisstromunterdrückungsspule des oberen Arms bezeichnen.
• In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform kann der Proportionalregler den von der Fehlerberechnungseinheit berechneten Fehlerwert auf einen Zielwert verstärken.
• In noch einer weiteren beispielhaften Ausführungsform kann der erste Resonanzstromregler den von der Fehlerberechnungseinheit berechneten Fehler und die folgende Gleichung: $$\frac{K_{i1}s}{s^2+{\left({\omega }_0\right)}^2}$$

  

  multiplizieren, um den Fehlerstrom zu Null zu konvergieren.
• Dabei bezeichnet K_i1 einen vorbestimmen Verstärkungswert des ersten Resonanzstromreglers und ω₀ kann die AC-Netzfrequenz bezeichnen.
• In noch einer weiteren beispielhaften Ausführungsform kann der zweite Resonanzstromregler den von der Fehlerberechnungseinheit berechneten Fehlerwert und die folgende Gleichung: $$\frac{K_{i2}s}{s^2+{\left(2{\omega }_0\right)}^2}$$

  

  multiplizieren, um den harmonischen und etwa doppelt so großen Fehlerstrom als die AC-Netzfrequenz zu Null zu konvergieren.
• Dabei können K_i2 einen vorbestimmten Verstärkungswert des zweiten Resonanzstromreglers und ω₀ die AC-Netzfrequenz bezeichnen.
• Die Steuervorrichtung nach Anspruch 36, wobei der zweite Resonanzstromregler den von der Fehlerwertberechnungseinheit berechneten Fehlerwert und die folgende Gleichung: $$\frac{K_{i2}s}{s^2+{\left(2{\omega }_0\right)}^2}$$

  

  multiplizieren kann, um den harmonischen und etwa doppelt so großen Fehlerstrom als die AC-Netzfrequenz zu Null zu konvergieren.
• Dabei können K_i2 einen vorbestimmten Verstärkungswert des zweiten Resonanzstromreglers und ω₀ die AC-Netzfrequenz bezeichnen.
• In noch einer weiteren beispielhaften Ausführungsform kann die Spannungsreferenzwertberechnungseinheit eine Spannungssumme durch Addieren des von der Systemspannungsmesseinheit gemessenen AC-Netzspannungswerts und einem Halben von der DC-Verbindungsspannungsmesseinheit gemessenen Spannungswertes bestimmen und den Spannungsreferenzwert durch Subtrahieren einer Summe aus den von dem Proportionalregler, dem ersten Resonanzstromregler und dem zweiten Resonanzstromregler berechneten und ausgegebenen Werten von der Spannungsdifferenz berechnen.
• In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform kann die Steuervorrichtung weiter eine Kompensationsvorrichtung aufweisen, die einen von dem modularen, mehrstufigen Wandler erzeugten Fehler reduziert. Dabei kann die Kompensationsvorrichtung einen sgn-Ausgabewert durch Eingeben des Fehlerwertes von der Fehlerberechnungseinheit in eine sgn-Funktion erhalten und anschließend einen Kompensationswert durch Multiplizieren des sgn-Ausgabewertes und einer Proportionalverstärkung der sgn-Funktion berechnen, wobei die sgn-Funktion eine Vorzeichenfunktion sein kann.
• In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform kann die Spannungsreferenzwertberechnungseinheit weiter einen Ausgabewert von der Kompensationsvorrichtung empfangen, um eine Spannungssumme durch Addieren des von der Systemspannungsmesseinheit gemessenen AC-Netzspannungswertes und einer Hälfte des von der DC-Verbindungsspannungsmesseinheit gemessenen Spannungswertes zu erhalten, und den Spannungsreferenzwert durch Subtrahieren einer Summe aus den von dem Proportionalregler, dem ersten Resonanzstromregler, dem zweiten Resonanzstromregler und der Kompensationsvorrichtung berechneten und ausgegebenen Werten von der Spannungsdifferenz zu berechnen.
• In noch einer weiteren beispielhaften Ausführungsform bestimmt das Schätzglied einen Abweichungsschätzwert durch Multiplizieren und Integrieren des von der Fehlerberechnungseinheit berechneten Fehlerwertes und einer vorbestimmten Abstimmkonstanten, um dynamische Eigenschaften aufgrund einer Abweichung der Kreisstromunterdrückungsspule und Widerstandskomponenten des modularen, mehrstufigen Wandlers zu entfernen.
• In noch einer weiteren beispielhaften Ausführungsform kann die Spannungsreferenzwertberechnungseinheit weiter einen Schätzwert von dem Schätzglied empfangen, um eine Spannungssumme durch Addieren des von der Systemspannungsmesseinheit gemessenen AC-Netzspannungswertes und einem Halben des von der DC-Verbindungsspannungsmesseinheit gemessenen Spannungswertes zu bestimmen und um den Spannungsreferenzwert durch Subtrahieren einer Summe aus den von dem Proportionalregler, dem ersten Resonanzstromregler, dem zweiten Resonanzstromregler, der Kompensationsvorrichtung und des Schätzgliedes ausgegebenen und berechneten Werten von der Spannungsdifferenz zu berechnen.
• In noch einer weiteren beispielhaften Ausführungsform kann die Steuervorrichtung für den modularen, mehrstufigen Wandler auf einer Ventileinheit des modularen, mehrstufigen Wandlers ausgeführt werden.
• Andere Aspekte und beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend diskutiert.
• Figurenliste
• Die oben genannten sowie weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden nun im Hinblick auf bestimmte beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung detailliert beschrieben werden, welche durch die angefügten Zeichnungen veranschaulicht und die im Folgenden lediglich zu Veranschaulichungszwecken angegeben werden und somit nicht beschränkend für die vorliegende Erfindung sind, und wobei:
• 1 eine Ansicht ist, die eine Ausgestaltung eines Hochspannungsgleichstrom (HVDC)-Übertragungssystems veranschaulicht, auf das ein Steuerverfahren für einen modularen, mehrstufigen Wandler angewendet wird;
• 2 eine Ansicht ist, die einen der mehrstufigen Wandler veranschaulicht, auf den ein Steuerverfahren eines modularen, mehrstufigen Wandlers angewendet wird, wobei der mehrstufige Wandler an beiden Enden bilateral symmetrisch über einer Hochspannungs-DC-Leitung angeordnet ist;
• 3 eine Ansicht ist, die Arten von Untermodulen veranschaulicht, die in einer Steuervorrichtung und einem Verfahren für einen modularen, mehrstufigen Wandler verwendet werden können;
• 4 eine Ansicht ist, die ein Ersatzschaltbild bezüglich eines Ventilzweigs veranschaulicht, der eine Phase in einem mehrstufigen Wandler berücksichtigt, wobei auf den Wandler ein Steuerverfahren für einen modularen, mehrstufigen Wandler angewendet wird;
• 5 eine Ansicht ist, die eine innere Ausgestaltung einer Steuervorrichtung und eines Verfahrens für einen modularen, mehrstufigen Wandler nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, wobei drei obere Arme gesteuert und/oder geregelt werden;
• 6 eine Ansicht ist, die eine innere Ausgestaltung einer Steuervorrichtung und eines Verfahrens für einen modularen, mehrstufigen Wandler nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, wobei drei untere Arme gesteuert und/oder geregelt werden;
• 7 eine Ansicht ist, die ein vereinfachtes Beispiel einer Steuervorrichtung für den modularen, mehrstufigen Wandler aus 5 veranschaulicht;
• 8 eine Ansicht ist, die ein vereinfachtes Beispiel der Steuervorrichtung für den modularen, mehrstufigen Wandler der 6 veranschaulicht;
• 9 eine Ansicht ist, die ein Schätzglied veranschaulicht, das zu der Steuervorrichtung für den modularen, mehrstufigen Wandler aus 7 hinzugefügt ist;
• 10 eine Ansicht ist, die ein Schätzglied veranschaulicht, das zu der Steuervorrichtung für den modularen, mehrstufigen Wandler aus 8 hinzugefügt ist;
• 11 eine Ansicht ist, die eine Beziehung zwischen einer Steuervorrichtung für einen modularen, mehrstufigen Wandler und einem darüber angeordneten oberen Arm nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
• 12 eine Ansicht ist, die ein Pulsweitenmodulationssignal veranschaulicht, das in einer Steuervorrichtung für einen modularen, mehrstufigen Wandler nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
• 13 ein Graph ist, der in jedem System und DC-Verbindung gemessene Werte veranschaulicht, wenn ein Kreisstrom in einem typischen mehrstufigen Wandler nicht unterdrückt ist;
• 14 ein Graph ist, der Ergebnisse einer Steuer- und/oder Regelung unter Verwendung des Verfahrens von Qingrui Tu (2012) veranschaulicht, wenn ein unbalancierter bzw. unsymmetrischer Zustand in einem typischen mehrstufigen Wandler auftritt;
• 15 eine Ansicht ist, die eine Ausgestaltung eines modularen, mehrstufigen Wandler veranschaulicht, der ein Steuerverfahren des modularen, mehrstufigen Wandlers nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet;
• 16 eine Ansicht ist, die Werte von Parametern veranschaulicht, die in einer Steuervorrichtung und einem Verfahren für einen modularen, mehrstufigen Wandler nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu verwenden sind;
• 17 ein Graph ist, der Ergebnisse einer Steuer- und/oder Regelung durch eine Steuervorrichtung und ein Verfahren für einen modularen, mehrstufigen Wandler nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
• 18 eine Ansicht ist, die einen Ventilstrom und einen Referenzwert des Ventilstroms von der Steuervorrichtung und dem Verfahren für den modularen, mehrstufigen Wandler aus 17 veranschaulicht;
• 19 eine Ansicht ist, die ein weiteres Beispiel eines typischen, von Antonius Anotonopoulos und Maryam Saeedifard vorgeschlagenen Kreisstromunterdrückungsverfahrens veranschaulicht, wobei ein mit einer Box hervorgehobener Bereich ein von Antonius Anotonopoulos vorgeschlagenes Verfahren und der andere Bereich ein von Maryam Saeedifard vorgeschlagenes Verfahren zeigen;
• 20 eine Ansicht ist, die ein typisches, von Qingrui Tu vorgeschlagenes Kreisstromunterdrückungsverfahren veranschaulicht, und
• 21 eine Ansicht ist, die eine Steuervorrichtung zum Umsetzen einer Vielzahl von typischen Verfahren, wie sie oben beschrieben sind, veranschaulicht.
• In den Zeichnungen verwendete Bezugszeichen beziehen sich auf die folgenden Elemente, wie sie im Folgenden weiter erläutert werden:

1

obere Steuer- und/oder Regeleinrichtung

2

Ventilsteuer- und/oder Ventilregeleinrichtung

10

Untermodul

20

Steuervorrichtung für einen modularen, mehrstufigen Wandler

21

Proportionalregler

22

erster Resonanzstromregler

23

zweiter Resonanzstromregler

24

Kompensationsvorrichtung

25

Schätzglied

30

obere Steuer- und/oder Regeleinrichtung

100

oberer Arm

200

unterer Arm

• Es versteht sich, dass die angefügten Zeichnungen nicht notwendigerweise maßstabsgetreu sind und eine zu einem gewissen Grad vereinfachte Darstellung verschiedener beispielhafter Merkmale darstellen, welche die Grundprinzipien der Erfindung veranschaulichen. Die spezifischen Ausgestaltungsmerkmale der vorliegenden Erfindung, wie sie hierin offenbart werden, einschließlich beispielsweise bestimmter Abmessungen, Ausrichtungen, Anordnungen und Formen, werden teilweise durch die bestimmte beabsichtigte Verwendung sowie das Verwendungsgebiet bestimmt.
• In den Figuren beziehen sich Bezugszeichen über mehrere Figuren der Zeichnungen hinweg auf gleiche oder äquivalente Teile der vorliegenden Erfindung.
• DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
• Nachfolgend wird nun detailliert Bezug genommen auf verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, wobei Beispiele dieser Ausführungsformen in den angefügten Zeichnungen veranschaulicht und im Folgenden beschrieben werden. Während die Erfindung in Verbindung mit beispielhaften Ausführungsformen beschrieben werden wird, versteht es sich, dass die vorliegende Beschreibung nicht dazu gedacht ist, die Erfindung auf diese Ausführungsformen zu beschränken. Im Gegenteil, die Erfindung ist dazu gedacht, nicht nur die beispielhaften Ausführungsformen zu umfassen, sondern außerdem verschiedene Alternativen, Abwandlungen, Entsprechungen und andere Ausführungsformen, welche vom Erfindungsgedanken und Schutzumfang der Erfindung, wie sie durch die angefügten Ansprüche definiert werden, umfasst sein können.
• Die oben genannten sowie weitere Merkmale der Erfindung werden im Folgenden diskutiert.
• Nachfolgend werden beispielhafte Ausführungsformen, unter Bezugnahme auf die angefügten Zeichnungen, detailliert beschrieben werden, sodass ein Fachmann die vorliegende Erfindung leicht ausführen kann.
• 1 ist eine Ansicht, die eine Ausgestaltung eines Hochspannungs-Gleichstrom (HVDC)-Übertragungssystems veranschaulicht, in dem ein Steuerverfahren eines modularen, mehrstufigen Wandlers angewendet ist.
• Ein HVDC-System mit einem modularen, mehrstufigen Wandler kann an seinen beiden Enden mehrstufige Wandler MMC_1 und MMC_2 über eine Hochspannungs-Gleichstrom (DC)-Leitung aufweisen. Der mehrstufige Wandler kann eine Struktur aufweisen, die mit einem Dreiphasenwechselstrom (AC)-System verbunden ist.
• Auch kann jede Phase einen oberen Arm 100 und einen unteren Arm 200, eine oberen Armsteuer- und/oder Ventilregeleinrichtung zum Steuern und/oder Regeln des oberen Arms 100 und eine untere Armsteuer- und/oder Ventilregeleinrichtung zum Steuern und/oder Regeln des unteren Arms 200 aufweisen.
• 2 ist eine Ansicht, die einen der mehrstufigen Wandler veranschaulicht, auf den ein Steuerverfahren eines modularen, mehrstufigen Wandlers angewendet ist, wobei die mehrstufigen Wandler an beiden Enden bilateral und symmetrisch über eine Hochspannungs-DC-Leitung angeordnet sind.
• 3 ist eine Ansicht, die Arten von Untermodulen 10 veranschaulicht, die in einer Steuervorrichtung und einem Verfahren für einen modularen, mehrstufigen Wandler verwendet werden können.
• 3A zeigt ein Halbbrücken-Untermodul und 3B zeigt ein Vollbrücken-Untermodul. 3C zeigt ein Klemm-Doppel-Untermodul.
• Untermodule einer Steuervorrichtung für einen modularen, mehrstufigen Wandler nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können die oben genannten Untermodule aufweisen, aber die vorliegende Erfindung ist hierauf nicht beschränkt. Dementsprechend ist es für den Durchschnittsfachmann leicht verständlich, dass andere Arten von Untermodulen als die Untermodule verwendet werden können.
• Um zunächst eine Betriebsweise einer Steuervorrichtung und eines Verfahrens für einen modularen, mehrstufigen Wandler nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu beschreiben, wird eine Spannungsgleichung eines Ventilzweigs auf einer Seite des modularen, mehrstufigen Wandlers hergeleitet werden.
• 4 ist eine Ansicht, die ein Ersatzschaltbild hinsichtlich eines Ventilzweigs veranschaulicht, der eine Phase in einem mehrstufigen Wandler berücksichtigt, auf den ein Steuerverfahren für einen modularen, mehrstufigen Wandler angewendet wird. Dabei bezieht sich der Ventilzweig auf alle oberen und unteren Arme des modularen, mehrstufigen Wandlers, die auf eine Phase wirken.
• Wenn eine kapazitive Spannung an dem oberen Arm des mehrstufigen Wandlers v_cpj (j=a,b,c) ist, eine kapazitive Spannung an dem unteren Arm des mehrstufigen Wandlers v_cnj (j=a,b,c) ist, eine Kreisstromunterdrückungsspule L_S ist und ein Widerstand von einer Spule und einem Kabel R_s ist, kann ein Ersatzschaltbild einer Phase des modularen, mehrstufigen Wandlers aus den 1 und 2 wie in 4 ausgedrückt werden.
• Von zwei geschlossenen Schleifen, in denen ein oberer Armstrom (i_pj2: j=a,b,c) und ein unterer Armstrom (i_nj2) fließt, können eine Spannungsgleichung des oberen Arms (v_pj: j=a,b,c) und eine Spannungsgleichung des unteren Arms (v_nj: ) durch die untenstehenden Gleichungen (1) und (2) ausgedrückt werden. $$u_{pj2}+R_s{i}_{pj2}+L_s\frac{d{i}_{pj2}}{dt}+E_{sj}-\frac{V_{dc2}}{2}=0$$

  

  $$u_{nj2}+R_s{i}_{nj2}+L_s\frac{d{i}_{nj2}}{dt}-\frac{V_{dc2}}{2}-E_{sj}=0$$

  
• Dabei können der erste Term der Gleichung (1) die Summe (u_pj2) der Kondensatorspannungen des oberen Arms und der erste Term der Gleichung (2) die Summe (u_nj2) der Kondensatorspannungen des unteren Arms beschreiben. In den Gleichungen (1) und (2) kann (R_s) die Widerstandswerte (nicht gezeigt) des oberen Arms und des unteren Arms des modularen, mehrstufigen Wandlers beschreiben. $$u_{pj2}\triangleq {\displaystyle \sum _{i=1}^{N_{pj2}}\left(v_{Cpji}\right)}$$

  

  $$u_{nj2}\triangleq {\displaystyle \sum _{i=1}^{N_{jj2}}\left(v_{Cpji}\right)}$$

  
• Werden die Gleichungen (1) und (2) in eine Zustandsgleichung bezüglich des oberen Armstroms (i_pj2) und des unteren Armstroms (i_nj2) umgestellt, erhält man die Gleichungen (5) und (6). $$\frac{d{i}_{pj2}}{dt}=-\frac{R_s}{L_s}{i}_{pj2}+\frac{1}{L_s}\left\{\frac{V_{dc2}}{2}-u_{pj2}\right\}-\frac{1}{L_s}{E}_{sj}$$

  

  $$\frac{d{i}_{nj2}}{dt}=-\frac{R_s}{L_s}{i}_{nj2}+\frac{1}{L_s}\left\{\frac{V_{dc2}}{2}-u_{nj2}\right\}-\frac{1}{L_s}{E}_{sj}$$

  
• Die in den Zustandsgleichungen (5) und (6) enthaltene Kreisstromunterdrückungsspule L_s und der Widerstand R_s können Nennwerte aufweisen, die als durch den Herstellungsfehler und die Temperatur in einem bestimmten Bereich liegend angesehen werden können. Alle Terme bezüglich eines Parametervariationsterms können in einem gemeinsamen Unsicherheitsterm ausgedrückt werden.
• Nachdem der in der Zustandsgleichung für den oberen Armstrom (i_pj2) enthaltene Parametervariationsterm als i_pj2 und der in der Zustandsgleichung für den unteren Armstrom (i_nj2) enthaltene Parametervariationsterm als i_nj2 definiert sind, können die Gleichungen (5) und (6) wie folgt verallgemeinert werden. $$\frac{d{i}_{pj2}}{dt}=-\frac{R_s}{L_s}{i}_{pj2}+\frac{1}{L_s}\left\{\frac{V_{dc2}}{2}-u_{pj2}\right\}-\frac{1}{L_s}{E}_{sj}+l_{pj2}$$

  

  $$\frac{d{i}_{nj2}}{dt}=-\frac{R_s}{L_s}{i}_{nj2}+\frac{1}{L_s}\left\{\frac{V_{dc2}}{2}-u_{nj2}\right\}-\frac{1}{L_s}{E}_{sj}+l_{nj2}$$

  
• Ein Fehler zwischen dem Referenzwert $\left(i_{pj2}^{\ast }\right)$

  

  des oberen Armstroms und dem oberen Armstrom (i_pj2) kann als err_pj2 und ein Fehler zwischen dem Referenzwert $\left(i_{nj2}^{\ast }\right)$

  

  des unteren Armstroms und dem unteren Armstrom (i_nj2) kann als err_nj2 definiert werden. $$er{r}_{pj2}=i_{pj2}^{\ast }-i_{pj2}$$

  

  $$er{r}_{nj2}=i_{nj2}^{\ast }-i_{nj2}$$

  

  Wenn Gleichungen (9) und (10) abgeleitet und anschließend mit Gleichungen (7) und (8) substituiert werden, können die Gleichungen (11) und (12) hinsichtlich einer Differentialgleichung mit Bezug auf eine Gleichung 5ten Grades bestimmt werden. $$\stackrel{{}_{·}}{er{r}_{pj2}^{\ast }}=i_{pj2}^{{\ast }^{·}}-\left(-\frac{R_S}{L_S}{i}_{pj2}+\frac{1}{L_S}\left(\frac{V_{dc2}}{2}-u_{pj2}^{\ast }\right)-\frac{1}{L_S}{E}_{sj}+l_{pj2}\right)$$

  

  $$\stackrel{{}_{·}}{er{r}_{nj2}^{\ast }}=i_{nj2}^{{\ast }^{·}}-\left(-\frac{R_S}{L_S}{i}_{nj2}+\frac{1}{L_S}\left(\frac{V_{dc2}}{2}-u_{nj2}^{\ast }\right)+\frac{1}{L_S}{E}_{sj}+l_{nj2}\right)$$

  
• Bei einer Steuervorrichtung und einem Verfahren für einen modularen, mehrstufigen Wandler nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können ein Spannungsreferenzwert des oberen Arms und ein Spannungsreferenzwert des unteren Arms, die die Steuer- und/oder Regelgrößen sind, aus einer Zustandsgleichung unter Verwendung einer oberen Armspannungsgleichung, einer unteren Armspannungsgleichung und eines Backstepping-Regelverfahrens hergeleitet werden.
• Die ausgewählte Lyapunov-Funktion um eine auf dem Backstepping-Regelverfahren basierenden Steuer- und/oder Regeleinrichtung zu entwickeln, kann als untenstehende Gleichung (13) ausgedrückt werden. $$V_1=\frac{1}{2}er{r}_{pj2}^2+\frac{1}{2}er{r}_{nj2}^2$$

  
• Bei der Steuervorrichtung und dem Verfahren für den modularen, mehrstufigen Wandler nach der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann, wenn die Steuer- und/oder Regelgrößen derart bestimmt werden können, dass die Ableitung der Lyapunov-Funktion kleiner als „0“ ist, der obere Armstrom (i_pj2) gesteuert und/oder geregelt werden, um genauso groß zu sein wie der Referenzwert $\left(i_{pj2}^{\ast }\right)$

  

  des oberen Armstroms und gleichzeitig der untere Armstrom (i_nj2) genauso groß wird wie der Referenzwert $\left(i_{nj2}^{\ast }\right)$

  

  des unteren Armstroms.
• Falls die Ableitung der Lyapunov-Funktion, ausgedrückt als Gleichung (13), ausgeführt und anschließend mit den Gleichungen (11) und (12) substituiert wird, kann man folglich Gleichung (14) erhalten. $$\begin{array}{l}{V}_1=er{r}_{pj2}\left\{i_{pj2}^{\ast }-\left(-\frac{R_S}{L_S}{i}_{pj2}+\frac{1}{L_S}\left(\frac{V_{dc2}}{2}-u_{pj2}\right)-\frac{1}{L_S}{E}_{sj}+l_{pj2}\right)\right\}\\ +er{r}_{nj2}\left\{i_{nj2}^{\ast }-\left(-\frac{R_S}{L_S}{i}_{nj2}+\frac{1}{L_S}\left(\frac{V_{dc2}}{2}-u_{nj2}\right)+\frac{1}{L_S}{E}_{sj}+l_{nj2}\right)\right\}\end{array}$$

  
• Um es Gleichung (14), die eine Ableitung der Lyapunov-Funktion ist, zu ermöglichen, immer einen negativen Wert zu haben, können die obere Armspannung (u_pj2) und die untere Armspannung (u_nj2) entsprechend den nachstehenden Gleichungen (15) und (16) ausgewählt werden. $$u_{pj2}=\left(\frac{V_{dc2}}{2}-E_{sj}\right)-\left\{\left(K_{pj2}er{r}_{pj2}+R_s{i}_{pj2}\right)+L_s{i}_{pj2}^{\ast }-L_s{l}_{pj2}\right\}$$

  

  $$u_{nj2}^{\ast }=\left(\frac{V_{dc2}}{2}+E_{sj}\right)-\left\{\left(K_{nj2}er{r}_{nj2}+R_s{i}_{nj2}\right)+L_s{i}_{nj2}^{\ast }-L_s{l}_{nj2}\right\}$$

  
• Da allerdings ein Parametervariationsterm, der ein unbekannter Wert ist, in den Gleichungen (15) und (16) enthalten ist, können die Gleichungen (15) und (16) nicht direkt zur Bestimmung eines Regelgesetzes verwendet werden. Weil eine Parametervariation dementsprechend zum Auftreten eines Fehlers führt, können die Steuervorrichtung und das Verfahren für den modularen, mehrstufigen Wandler nach der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Kompensationsvorrichtung aufweisen, die zum Verhindern des Auftretens des Fehlers die Parametervariation kompensiert. Diese Kompensationsvorrichtung kann als Gleichungen (17) und (18) ausgedrückt und mit einer sgn-Funktion eingeführt werden. $$L_S{l}_{pj2}=-{\rho }_{pj2}sgn\left(er{r}_{pj2}\right)$$

  

  $$L_S{l}_{nj2}=-{\rho }_{nj2}sgn\left(er{r}_{nj2}\right)$$

  
• Gleichungen (15) und (16) können in die Gleichungen (19) und (20) unter Verwendung der Kompensationsvorrichtung bezüglich des Parametervariationsterms umgestellt werden. $$u_{pj2}=\left(\frac{V_{dc2}}{2}-E_{sj}\right)-\left\{\left(K_{pj2}er{r}_{pj2}+R_s{i}_{pj2}\right)+L_s{i}_{pj2}^{\ast }+{\rho }_{pj2}sgn\left(er{r}_{pj2}\right)\right\}$$

  

  $$u_{nj2}=\left(\frac{V_{dc2}}{2}-E_{sj}\right)-\left\{\left(K_{nj2}er{r}_{nj2}+R_s{i}_{nj2}\right)+L_s{i}_{nj2}^{\ast }+{\rho }_{nj2}sgn\left(er{r}_{nj2}\right)\right\}$$

  
• Ein Strom entsprechend einem Halben des AC-Phasenstroms und ein Strom entsprechend einem Drittel eines DC-Stroms, der in einer DC-Verbindungsspannung fließt, und ein Kreisstrom einer AC-Komponente, der zwischen Ventilen fließt, können in dem oberen Arm und dem unteren Arm koexistieren. Der Strom entsprechend der Hälfte des AC-Phasenstroms kann eine Komponente sein, die eine AC-Netzfrequenz (ω₀) als eine Grundfrequenz aufweist, und die AC-Komponente des Kreisstroms kann eine Komponente sein, die eine doppelt so große Frequenz aufweist wie die AC-Netzfrequenz.
• Dementsprechend können die Steuervorrichtung und das Verfahren für den modularen, mehrstufigen Wandler gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einen Proportionalregler 21 und einen ersten Resonanzstromregler 22 aufweisen, die die Wirk- und Blindleistung (oder DC-Verbindungsspannungssteuer- und/oder DC-Verbindungsspannungsregelung und Blindleistung) der in dem oberen Armstrom und dem unteren Armstrom enthaltene AC-Netzfrequenzkomponente (Grundfrequenz) steuern und/oder regeln.
• Weil die doppelt so große Frequenzkomponente wie die in dem oberen Armstrom enthaltene AC-Netzfrequenz und der untere Armstrom eine Komponente ist, die nicht zu der Übertragung von Energie beitragen, muss die Frequenzkomponente entfernt werden. Dementsprechend weisen die Steuervorrichtung und das Verfahren für den modularen, mehrstufigen Wandler gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einen zweiten Resonanzstromregler 23 zum Entfernen der Frequenzkomponente auf.
• Folglich können der obere Armspannungsreferenzwert $\left(u_{pj2}^{\ast }\right)$

  

  und der untere Armspannungsreferenzwert $\left(u_{nj2}^{\ast }\right)$

  

  als Gleichungen (21) und (22) ausgedrückt werden. $$u_{pj2}^{\ast }=\left(\frac{V_{dc2}}{2}-E_{sj}\right)-\left\{P\left(er{r}_{pj2}\right)+R_1\left(er{r}_{pj2}\right)+R_2\left(er{r}_{pj2}\right)\right\}-\left\{L_s{i}_{pj2}^{\ast }+{\rho }_{pj2}sgn\left(er{r}_{pj2}\right)\right\}.$$

  

  $$u_{nj2}^{\ast }=\left(\frac{V_{dc2}}{2}+E_{sj}\right)-\left\{P\left(er{r}_{nj2}\right)+R_1\left(er{r}_{nj2}\right)+R_2\left(er{r}_{nj2}\right)\right\}-\left\{L_s{i}_{nj2}^{\ast }+{\rho }_{nj2}sgn\left(er{r}_{nj2}\right)\right\}.$$

  
• Dabei kann P() den Proportionalregler 21 bezeichnen. Auch kann R1() den ersten Resonanzstromregler 22 mit einer Resonanzcharakteristik bei der AC-Netzfrequenz und R2() den zweiten Resonanzstromregler 23 mit einer Resonanzcharakteristik bei einer Frequenz, die doppelt so groß ist wie die AC-Netzfrequenz, bezeichnen, um so den in dem oberen oder unteren Arm fließenden Kreisstrom selbst bei unbalancierten bzw. unsymmetrischen Spannungsbedingungen zu entfernen. Der letzte Term kann die Kompensationsvorrichtung 24 bezeichnen, die Variationen der Kreisstromunterdrückungsspule und des Widerstands an dem oberen oder unteren Arm unterdrücken kann.
• In den Gleichungen (21) und (22) können der Proportionalregler 21, der erste Resonanzstromregler 22 und der zweite Resonanzstromregler 23 entsprechend den Gleichungen (23) bis (25) ausgedrückt werden. $$P\left(er{r}_{pnj2}\right)=\left(K_p\right)er{r}_{pnj2},$$

  

  $$R_1\left(er{r}_{pnj2}\right)=\left(\frac{K_{i1}s}{s^2+{\left({\omega }_0\right)}^2}\right)er{r}_{pnj2}$$

  

  und $$R_2\left(er{r}_{pnj2}\right)=\left(\frac{K_{i2}s}{s^2+{\left(2{\omega }_0\right)}^2}\right)er{r}_{pnj2}$$

  
• In den Gleichungen (23) bis (25) kann pnj2 entweder für den oberen Arm oder den unteren Arm stehen.
• Die Gleichungen (21) und (22) können als Gleichungen (26) und (27) ausgedrückt werden, wenn die Steuer- und/oder Regeleinrichtungen in einer vereinfachten Form ausgestaltet sind. $$u_{pj2}^{\ast }=\left(\frac{V_{dc2}}{2}-E_{sj}\right)-\left\{P\left(er{r}_{pj2}\right)+R_1\left(er{r}_{pj2}\right)+R_2\left(er{r}_{pj2}\right)\right\}-\left\{{\rho }_{pj2}sgm\left(er{r}_{pj2}\right)\right\}$$

  

  $$u_{nj2}^{\ast }=\left(\frac{V_{dc2}}{2}+E_{sj}\right)-\left\{P\left(er{r}_{nj2}\right)+R_1\left(er{r}_{nj2}\right)+R_2\left(er{r}_{nj2}\right)\right\}-\left\{{\rho }_{nj2}sgm\left(er{r}_{nj2}\right)\right\}$$

  
• Dabei bezeichnet die sgn-Funktion eine Signum-Funktion, die nach den folgenden Gleichungen arbeitet: $$sgn\left(er{r}_{pj2}\right)=1\left(er{r}_{pj2}>0\right)$$

  

  $$sgn\left(er{r}_{pj2}\right)=0\left(er{r}_{pj2}\le 0\right)$$

  

  $$sgn\left(er{r}_{nj2}\right)=1\left(er{r}_{nj2}>0\right)$$

  

  $$sgn\left(er{r}_{nj2}\right)=0\left(er{r}_{nj2}\le 0\right),$$

  

  wobei p_pj2 und ρ_nj2 Proportionalverstärkungen bezeichnen.
• Die obige Gleichung kann weiter zu den Gleichungen (28) und (29) vereinfacht werden. $$u_{pj2}^{\ast }=\left(\frac{V_{dc2}}{2}-E_{sj}\right)-\left\{P\left(er{r}_{pj2}\right)+R_1\left(er{r}_{pj2}\right)+R_2\left(er{r}_{pj2}\right)\right\}$$

  

  $$u_{nj2}^{\ast }=\left(\frac{V_{dc2}}{2}+E_{sj}\right)-\left\{P\left(er{r}_{nj2}\right)+R_1\left(er{r}_{nj2}\right)+R_2\left(er{r}_{nj2}\right)\right\}$$

  
• Nachfolgend wird ein Verfahren zum Bestimmen des Referenzwertes $\left(i_{pj2}^{\ast }\right)$

  

  des oberen Armstroms und des Referenzwertes $\left(i_{nj2}^{\ast }\right)$

  

  des unteren Armstroms wie folgt beschrieben werden.
• Ein Halbstrom des Phasenstroms und des Kreisstroms (i_diffj) kann entsprechend den Gleichungen (30) und (31) in dem Ventil gemischt fließen. $$i_{pj2}=\frac{i_{sj}}{2}+\left(i_{diffj}\right)$$

  

  $$i_{nj2}=-\frac{i_{sj}}{2}+\left(i_{diffj}\right)$$

  
• Da der Kreisstrom in eine DC-Komponente und eine AC-Komponente (i_dczj) unterteilt werden kann, können die Gleichungen (30) und (31) durch die unten stehenden Gleichungen (32) und (33) ausgedrückt werden. $$i_{pj2}=\frac{i_{sj}}{2}+\left(\frac{i_{dc2}}{3}+i_{dczj}\right)$$

  

  $$i_{nj2}=\frac{i_{sj}}{2}+\left(\frac{i_{dc2}}{3}+i_{dczj}\right)$$

  
• Da die DC-Komponente des Kreisstroms eine Komponente ist, die in die Energieübertragung involviert ist, kann die DC-Komponente nicht aus den Gleichungen (32) und (33) entfernt werden. Dementsprechend kann nur die AC-Komponente des Kreisstroms entfernt werden.
• Folglich kann der Referenzwert des Ventilstroms unter Verwendung des Phasenstromreferenzwertes und der DC-Verbindungsspannung anders als die AC-Komponente des Kreisstroms mit harmonischen Eigenschaften durch Gleichung (34) ausgedrückt werden. $$\begin{array}{l}{i}_{pj2}^{\ast }=\frac{i_{dc2}^{\ast }}{3}+\frac{i_{sj}^{\ast }}{2}\\ \\ i_{nj2}^{\ast }=\frac{i_{dc2}^{\ast }}{3}-\frac{i_{sj}^{\ast }}{2}\left(j=a,b,c\right)\end{array}$$

  
• Dabei kann der Phasenstromreferenzwert durch die Gleichungen (35) bis (40) bestimmt werden. $$i_{sq}^{p\ast }=PI\left(V_{dc2}^{\ast }-V_{dc2}\right)i_{sq}^{p\ast }=PI\left(P_s^{\ast }-P_s\right)$$

  

  $$i_{sd}^{p\ast }=PI\left(Q_s^{\ast }-Q_s\right)$$

  

  $$i_{sq}^{n\ast }=-\frac{E_{sd}^n}{E_{sq}^p}{i}_{sd}^p-\frac{E_{sq}^n}{E_{sq}^p}{i}_{sq}^p$$

  

  $$i_{sd}^{n\ast }=\frac{E_{sq}^n}{E_{sq}^p}{i}_{sd}^p-\frac{E_{sd}^n}{E_{sq}^p}{i}_{sq}^p$$

  

  $$i_{s\alpha \beta }^{\ast }=i_{sdq}^{p\ast }{e}^{j\omega t}+i_{sdq}^{n\ast }{e}^{-j\omega t}$$

  

  $$\left[\begin{array}{c}{i}_{sa}^{\ast }\\ i_{sb}^{\ast }\\ i_{sc}^{\ast }\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}1& 0\\ -\frac{1}{2}& \frac{\sqrt{3}}{2}\\ \frac{1}{2}& -\frac{\sqrt{3}}{2}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{i}_{s\alpha }^{\ast }\\ i_{s\beta }^{\ast }\end{array}\right]$$

  
• Das heißt hinsichtlich des Referenzwertes bezüglich des Phasenstroms kann ein Stromreferenzwert in einem d-q-Bezugssystem bestimmt und anschließend in ein stationäres Referenzbezugssystem zum Bestimmen eines 3-phasigen Stromreferenzwertes umgewandelt werden.
• Ein in dem DC-System fließender DC-Stromreferenzwert kann durch das Energieerhaltungsgesetz bestimmt werden, nach dem die Energie (Wirkleistung) des AC-Systems und die Energie (Wirkleistung) des DC-Systems erhalten bleibt, was als Gleichung (41) ausgedrückt werden kann. $$i_{dc2}^{\ast }=\frac{3}{2}\left(\frac{E_{sq}^p}{V_{dc2}}\right)i_{sq}^{p\ast }$$

  
• Insofern wurde ein Verfahren zum Substituieren des Parametervariationsterms (l_pj2, l_nj2) mit der in den Gleichungen (15) und (16) enthaltenen sgn-Funktion und anschließend die Gestaltung des Regelgesetzes beschrieben. Ab jetzt wird ein Verfahren zum Ausgestalten der Kompensationsvorrichtung durch Anwenden des Backstepping-Regelverfahrens hinsichtlich des Parametervariationsterms (l_pj2, l_nj2) und anschließend ein Verfahren zum Ausgestalten des Regelgesetzes unter Verwendung eines Schätzwertes (l̂_pj2, l̂_nj2) des Parametervariationsterms vorgeschlagen werden.
• Die Lyapunov-Funktion, die ausgehend von Gleichung (13) derart modifiziert wurde, um einen Fehler von dem geschätzten Wert des Parametervariationsterms einzuführen, kann als Gleichung (42) ausgedrückt werden. $$V_1=\frac{1}{2}er{r}_{pj2}^2+\frac{1}{2}er{r}_{nj2}^2+\frac{1}{2m_1}{\left(\stackrel{\cdot }{{\widehat{l}}_{pj2}}-l_{pj2}\right)}^2+\frac{1}{2m_2}{\left({\widehat{l}}_{nj2}-l_{nj2}\right)}^2$$

  
• Wenn Gleichung (42) abgeleitet und anschließend mit den Gleichungen (11) und (12) substituiert wird, erhält man Gleichung (43), in der der geschätzte Wert des Parametervariationsterms hinzugefügt ist. $$\begin{array}{l}{\dot{V}}_1=er{r}_{pj2}\left\{{\dot{i}}^{\ast }-\left(-\frac{R_s}{L_s}{i}_{pj2}+\frac{1}{L_s}\left(\frac{V_{dc2}}{2}-u_{pj2}\right)-\frac{1}{L_s}{E}_{sj}+l_{pj2}\right)\right\}\\ +er{r}_{nj2}\left\{i_{nj2}^{\ast }-\left(-\frac{R_s}{L_s}{i}_{nj2}+\frac{1}{L_s}\left(\frac{V_{dc2}}{2}-u_{nj2}\right)+\frac{1}{L_s}{E}_{sj}+l_{nj2}\right)\right\}\\ +\left({\widehat{l}}_{pj2}-l_{pj2}\right)\frac{{\dot{\widehat{l}}}_{pj2}}{m_1}+\left({\widehat{l}}_{nj2}-l_{nj2}\right)\frac{{\dot{\widehat{l}}}_{nj2}}{m_2}\end{array}$$

  
• Aus dem ersten und zweiten Term der Gleichung (43) können die obere Armspannung (u_pj2) und die untere Armspannung (u_nj2) mit Gleichungen (44) und (45) ausgedrückt und in einer Form ausgewählt werden, die den Schätzwert (l̂_pj2, l̂_nj2) des Parametervariationsterms enthält. $$u_{pj2}=\left(\frac{V_{dc2}}{2}-E_{sj}\right)-\left\{\left(L_S{K}_{pj2}er{r}_{pj2}+R_S{i}_{pj2}\right)+L_S{\dot{i}}_{pj2}^{\ast }-L_s{\widehat{l}}_{pj2}\right\}$$

  

  $$u_{nj2}=\left(\frac{V_{dc2}}{2}-E_{sj}\right)-\left\{\left(L_S{K}_{nj2}er{r}_{nj2}+R_S{i}_{nj2}\right)+L_S{\dot{i}}_{nj2}^{\ast }-L_s{\widehat{l}}_{nj2}\right\}$$

  
• Um es Gleichung 43 zu ermöglichen, immer einen negativen Wert zu haben, wenn Gleichung (43) mit Gleichungen (44) und (45) substituiert wird, kann Gleichung (43) zur Gleichung (46) vereinfacht werden. $${\dot{V}}_1=-K_{pj2}er{r}_{pj2}^2-K_{nj2}er{r}_{nj2}^2+\left({\widehat{l}}_{pj2}-l_{pj2}\right)\left(er{r}_{pj2}+\frac{{\dot{\widehat{l}}}_{pj2}}{m_1}\right)+\left({\widehat{l}}_{nj2}-l_{nj2}\right)\left(er{r}_{nj2}+\frac{{\dot{\widehat{l}}}_{nj2}}{m_2}\right)$$

  
• Um es Gleichung (46) zu ermöglichen, immer einen negativen Wert zu haben, können der dritte und vierte Term der Gleichung (46) als „0“ ausgestaltet werden. Eine Beziehung zwischen Gleichung (47) und Gleichung (48) kann man von dem oben beschriebenen Verfahren für die Entwicklung der Steuer- und/oder Regeleinrichtung erhalten.
• Wenn dementsprechend Gleichungen (47) und (48) integriert werden, erhält man die Schätzwerte (l̂_pj2, l̂_nj2) des Parametervariationsterms. $${\dot{\widehat{l}}}_{pj2}=-m_{1}er{r}_{pj2}$$

  

  $${\dot{\widehat{l}}}_{nj2}=-m_{2}er{r}_{nj2}$$

  
• Da die Schätzwerte (l̂_pj2, l̂_nj2) des Parametervariationsterms ersichtlich sind, kann man das Regelgesetz, das den oberen Armspannungsreferenzwert $\left(u_{pj2}^{\ast }\right)$

  

  und den unteren Armspannungsreferenzwert $\left(u_{nj2}^{\ast }\right)$

  

  bestimmt, erhalten.
• Genau wie das durch Gleichungen (21) und (22) ausgedrückte Regelgesetz kann auch der Stromregler bezüglich der Steuerung und/oder Regelung von der Wirkleistung und Blindleistung (oder der DC-Verbindungsspannungssteuer- und/oder DC-Verbindungsspannungsreglung und Blindleistung) mit einer Grundfrequenz (AC-Netzfrequenz) mit dem Proportionalregler 21 und dem ersten Resonanzstromregler 22 ausgestaltet sein. Da alle Signale entsprechend dem Doppelten der Grundfrequenz (AC-Netzfrequenz) auch harmonische Komponenten sind, kann der Stromregler, der die harmonischen Komponenten entfernen kann, mit dem Proportionalregler 21 und dem zweiten Resonanzstromregler 23 ausgestaltet sein. Folglich kann der obere Armspannungsreferenzwert $\left(u_{pj2}^{\ast }\right)$

  

  und der untere Armspannungsreferenzwert $\left(u_{nj2}^{\ast }\right)$

  

  als Gleichung (49) bzw. (50) ausgedrückt werden. $$u_{pj2}^{\ast }=\left(\frac{V_{dc2}}{2}-E_{sj}\right)-\left\{P\left(er{r}_{pj2}\right)+R_1\left(er{r}_{pj2}\right)+R_2\left(er{r}_{pj2}\right)\right\}-\left\{L_s{\dot{i}}_{pj2}^{\ast }-L_s{\widehat{l}}_{pj2}\right\}.$$

  

  $$u_{nj2}^{\ast }=\left(\frac{V_{dc2}}{2}+E_{sj}\right)-\left\{P\left(er{r}_{nj2}\right)+R_1\left(er{r}_{nj2}\right)+R_2\left(er{r}_{nj2}\right)\right\}-\left\{L_s{\dot{i}}_{nj2}^{\ast }-L_s{\widehat{l}}_{nj2}\right\}.$$

  
• Wenn die Gleichungen (49) und (50) zum Entwerfen eines Reglers vereinfacht werden, kann man die Gleichungen (51) und (52) erhalten. $$u_{pj2}^{\ast }=\left(\frac{V_{dc2}}{2}-E_{sj}\right)-\left\{P\left(er{r}_{pj2}\right)+R_1\left(er{r}_{pj2}\right)+R_2\left(er{r}_{pj2}\right)\right\}+\left\{L_s{\widehat{l}}_{pj2}\right\}.$$

  

  $$u_{nj2}^{\ast }=\left(\frac{V_{dc2}}{2}+E_{sj}\right)-\left\{P\left(er{r}_{nj2}\right)+R_1\left(er{r}_{nj2}\right)+R_2\left(er{r}_{nj2}\right)+\left\{L_s{\widehat{l}}_{nj2}\right\}\right\}.$$

  
• 5 ist eine Ansicht, die eine interne Ausgestaltung einer Steuervorrichtung und eines Verfahrenes für einen modularen, mehrstufigen Wandler gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, wobei drei obere Arme gesteuert und/oder geregelt werden.
• Wie in 5 gezeigt, kann eine Steuervorrichtung 20 für einen modularen, mehrstufigen Wandler, der einen oberen Arm steuert und/oder regelt, einen Proportionalregler 21, einen ersten Resonanzstromregler 22, einen zweiten Resonanzstromregler 23 und eine Kompensationsvorrichtung 24 aufweisen.
• Die Steuervorrichtung 20 für den modularen, mehrstufigen Wandler kann einen Stromreferenzwert und einen Wert für einen Strom, der in dem oberen Ventil fließt, empfangen und eine Differenz zwischen diesen erhalten, um die Differenz auf den Proportionalregler 21, den ersten Resonanzstromregler 22, den zweiten Resonanzstromregler 23 und die Kompensationsvorrichtung 24 anzuwenden.
• Die ausgegebenen Berechnungswerte können aufaddiert und ein Spannungsreferenzwert kann durch Subtrahieren der Summe von einem Spannungsdifferenzwert zwischen einem DC-Verbindungsspannungswert und einem Systemspannungswert erzeugt werden.
• Basierend auf diesem Spannungsreferenzwert kann die Anzahl von anzuschaltenden Untermodulen und die Untermodule von dem oberen Arm ausgewählt und ein Pulsweitenmodulationssignal kann auf die Untermodule zum Steuern und/oder Regeln der Untermodule angewendet werden.
• Folglich kann die Steuervorrichtung für den modularen, mehrstufigen Wandler direkt den Stromwert von dem Arm des Ventilzweigs eines mehrstufigen Wandlers, der eine Phase berücksichtigt, messen und den Stromreferenzwert zum Erzeugen des Spannungsreferenzwertes empfangen. Dementsprechend können die anzusteuernden Untermodule ausgewählt und von dem entsprechenden unteren Arm ohne die Hilfe einer oberen Armsteuer- bzw. Ventilregeleinrichtung gesteuert werden.
• 6 ist eine Ansicht, die eine innere Ausgestaltung einer Steuervorrichtung und eines Verfahrens für einen modularen, mehrstufigen Wandler gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, wobei drei untere Arme gesteuert und/oder geregelt werden.
• Genau wie die Steuervorrichtung für den modularen, mehrstufigen Wandler zum Steuern und/oder Regeln des oberen Arms, kann eine Steuervorrichtung 20 für einen modularen, mehrstufigen Wandler zum Steuern und/oder Regeln des unteren Arms auch einen Proportionalregler 21, einen ersten Resonanzstromregler 22, einen zweiten Resonanzstromregler 23 und eine Kompensationsvorrichtung 24 aufweisen.
• Die Steuervorrichtung 20 für den modularen, mehrstufigen Wandler, der den unteren Arm berücksichtigt, kann einen Stromreferenzwert und einen Wert für einen in dem oberen Arm fließenden Strom empfangen und eine Differenz zwischen diesen bestimmen, um die Differenz auf den Proportionalregler 21, den ersten Resonanzstromregler 22, den zweiten Resonanzstromregler 23 und die Kompensationsvorrichtung 24 anzuwenden.
• Die ausgegebenen Berechnungswerte können aufaddiert und ein Spannungsreferenzwert kann durch Subtrahieren der Summe von einer Summe aus einem DC-Verbindungsspannungswert und einem Systemspannungswert erzeugt werden.
• Basierend auf diesem Spannungsreferenzwert kann die Anzahl von anzusteuernden Untermodulen und die Untermodule von dem oberen Arm ausgewählt und ein Pulsweitenmodulationssignal kann auf die Untermodule zum Steuern der Untermodule angewendet werden.
• 7 ist eine Ansicht, die ein vereinfachtes Beispiel der Steuervorrichtung für den modularen, mehrstufigen Wandler aus 5 veranschaulicht.
• Die in 7 gezeigte Steuervorrichtung für den modularen, mehrstufigen Wandler kann dafür ausgestaltet sein, um die Kompensationsvorrichtung 24 von den Komponenten der in 5 gezeigten Steuervorrichtung für den modularen, mehrstufigen Wandler auszuschließen.
• Der modulare, mehrstufige Wandler aus 7 kann die Anzahl von Operationen durch Weglassen der Kompensationsvorrichtung 24 reduzieren.
• Dementsprechend kann ein Benutzer, der die Steuervorrichtung und das Verfahren für den modularen, mehrstufigen Wandler verwendet, diese so gestalten, um zusätzlich die Kompensationsvorrichtung 24 zum Erzeugen eines genaueren Ventilspannungsreferenzwerts zu umfassen. Andererseits kann ein Benutzer, der Geschwindigkeit vor Genauigkeit bevorzugt, die vereinfachte Steuervorrichtung für den modularen, mehrstufigen Wandler auswählen, beim dem die Kompensationsvorrichtung 24 weggelassen ist.
• 8 ist eine Ansicht, die ein vereinfachtes Beispiel der Steuervorrichtung für den modularen, mehrstufigen Wandler aus 6 veranschaulicht.
• Die Steuervorrichtung für den modularen, mehrstufigen Wandler aus 8 kann auch derart ausgestaltet sein, um die Kompensationsvorrichtung 24 von den Komponenten der Steuervorrichtung für den modularen, mehrstufigen Wandler aus 6 auszuschließen.
• Die Steuervorrichtung 20 für den modularen, mehrstufigen Wandler 20 kann eine Differenz zwischen einem Stromreferenzwert des unteren Arms und einen gemessenen Wert für einen in dem unteren Arm fließenden Strom bestimmen und eine Summe bestimmen, die durch Durchleiten des Fehlerwertes durch den Proportionalregler 21, den ersten Resonanzstromregler 22 und den zweiten Resonanzstromregler 23 berechnet wird.
• Anschließend kann die Steuervorrichtung 20 für den modularen, mehrstufigen Wandler 20 einen auf den unteren Arm angewendeten Spannungsreferenzwert, der durch Subtrahieren der Summe von Werten, die durch Durchleiten durch den Proportionalregler 21, den ersten Resonanzstromregler 22 und den zweiten Resonanzstromregler 23 berechnet wurden, von einer Summe aus einer halben DC-Verbindungsspannung und der Systemspannung erzeugt wurde.
• 9 ist eine Ansicht, die ein der Steuervorrichtung für den modularen, mehrstufigen Wandler aus 7 hinzugefügtes Schätzglied veranschaulicht.
• Eine Steuervorrichtung 20 für einen modularen, mehrstufigen Wandler kann weiter ein Schätzglied 25 aufweisen. Das Schätzglied 25 kann einen Parametervariationswert aufgrund einer Größenvariation der Kreisstromunterdrückungsspule und den Widerstandkomponenten der Steuervorrichtung 20 für den modularen, mehrstufigen Wandler berechnen.
• Das Schätzglied 25 kann einen Fehlerwert zwischen dem Stromreferenzwert und dem gemessenen Stromwert unter Verwendung eines vorbestimmten Abstimmparameters verstärken.
• 10 ist eine Ansicht, die ein der Steuervorrichtung für den modularen, mehrstufigen Wandler aus 8 hinzugefügtes Schätzglied veranschaulicht.
• Genau wie 9 kann eine Steuervorrichtung 20 für einen modularen, mehrstufigen Wandler ein Schätzglied 25 aufweisen. Das Schätzglied 25 kann einen Parametervariationswert aufgrund einer Größenvariation der Kreisstromunterdrückungsspule und den Widerstandskomponenten der Steuervorrichtung 20 für den modularen, mehrstufigen Wandler berechnen.
• Auch die Steuervorrichtung 20 für den modularen, mehrstufigen Wandler kann einen berechneten Wert von dem Schätzglied 25 von einer Summe aus von dem Proportionalregler 21, dem ersten Resonanzstromregler 22 und dem zweiten Resonanzstromregler 23 ausgegebenen Werten subtrahieren.
• Ein Spannungsreferenzwert des unteren Arms der Steuervorrichtung 20 für den modularen, mehrstufigen Wandler kann durch Subtrahieren des zuvor berechneten Wertes von einer Summe aus einem halben DC-Verbindungsspannungswertes und dem Systemspannungswertes erzeugt werden.
• 11 ist eine Ansicht, die eine Beziehung zwischen einer Steuervorrichtung für einen modularen, mehrstufigen Wandler und einer darüber angeordneten, oberen Steuer- und/oder Regeleinrichtung nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
• Anders als eine typische Steuer- und/oder Regeleinrichtung kann eine obere Steuer- und/oder Regeleinrichtung 30 der Steuervorrichtung für den modularen, mehrstufigen Wandler zum Berechnen von nur einem auf den oberen Arm anzuwendenden Referenzstromwertes und einem auf das untere Ventil anzuwendenden Referenzstromwertes dienen. Eine genaue Berechnung kann durch die Steuervorrichtung 20 für den modularen, mehrstufigen Wandler durchgeführt werden.
• Insbesondere können ein Wert zum Unterdrücken des Kreisstroms durch Verwendung des Proportionalreglers 21, des ersten Resonanzstromreglers 22 und des zweiten Resonanzstromreglers 23 und ein Fehler aufgrund einer Parametervariation durch Verwendung der sgn-Funktion bestimmt werden. Folglich kann ein in der Steuervorrichtung und dem Verfahren für den modularen, mehrstufigen Wandler zu verwendender Spannungsreferenzwert durch Verwendung der zuvor erhaltenen Werte erzeugt werden. Auch die Anzahl von Untermodulen kann bestimmt und ein Pulsweitenmodulationssignal kann auf jedes ausgewählte Untermodul angewendet werden. Das heißt, da die größte Berechnung von einer Ventileinheit durchgeführt wird, kann auf einen regelmäßigen Datenaustausch zwischen der Steuer- und/oder Regeleinrichtung 30 und der Ventilsteuer- und/oder Ventilregeleinrichtung 40 verzichtet werden. Dementsprechend kann eine dezentrale Steuer- und/oder Regelung erreicht werden.
• 12 ist eine Ansicht, die ein auf eine Steuervorrichtung für einen modularen, mehrstufigen Wandler gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung anzuwendendes Pulsweitenmodulationssignal veranschaulicht.
• In 12 kann bestätigt werden, dass ein Pulsweitenmodulationssignal entsprechend dem durch die zuvor genannten Schritte berechneten Spannungsreferenzwert auf jedes Untermodul einer entsprechenden Ventileinheit angewendet wird.
• Der Begriff „Ventileinheit“ bezieht sich auf einen oberen Arm oder einen unteren Arm von einem Ventilzweig, der eine Phase des AC-Systems berücksichtigt.
• Dementsprechend können die auf jede Ventileinheit angewendeten Pulsweitenmodulationssignale sich in ihrer Pulsweite voneinander unterscheiden. Auch kann ein durch die Ventilsteuer- und/oder Ventilregeleinrichtung gemäß dem Spannungsreferenzwert erzeugtes Pulsweitensignal entsprechend dem Zustand einer jeder Ventileinheit angewendet werden.
• Nachfolgend werden die Wirkungen der Steuervorrichtung und des Verfahrens für den modularen, mehrstufigen Wandler nach der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die untenstehenden Graphen beschrieben werden.
• 13 ist ein Graph, der in jedem System und jeder DC-Verbindung gemessene Werte veranschaulicht, wenn ein Kreisstrom in einem typischen mehrstufigen Wandler nicht unterdrückt wird.
• 13 zeigt (a) einen Wert einer Systemspannung, (b) einen Wert eines AC-Systemstroms des modularen, mehrstufigen Wandlers und (c) einen durch ein Ventil fließenden Kreisstrom in dem d-q-Bezugssystem und (d) einen durch einen Ventil fließenden Kreisstrom in dem stationären Bezugssystem. 13 zeigt auch (e) einen Wert eines DC-Verbindungsstroms und (f) einen Wert einer Wirkleistung.
• Wie in 13 gezeigt, steigt eine harmonische Komponente in dem durch den Wandler fließenden Kreisstrom rasant an, wenn das System eine unbalancierte bzw. unsymmetrische Spannung aufweist, was es schwierig macht, einen Betrieb innerhalb einer stabilen Stromgrenze zu gewährleisten. Da eine harmonische Komponente stark in einem Strom eines DC-Systems auftritt, kann die Übertragungsqualität gestört sein.
• Auch ist ersichtlich, dass die Qualität aufgrund eines rasanten Ansteigens der harmonischen Komponente in einem Wert der Wirkleistung des AC-Systems gestört ist.
• 14 ist ein Graph, der Ergebnisse einer Steuer und/oder Regelung unter Verwendung des Verfahrens von Qingrui Tu (2012) zeigt, wenn ein unbalancierter bzw. unsymmetrischer Zustand in einem typischen mehrstufigen Wandler auftritt.
• 14 zeigt (a) einen Wert einer Systemspannung, (b) einen Wert eines AC-Systemstroms des modularen, mehrstufigen Wandlers, (c) einen durch ein Ventil fließenden Kreisstrom im stationären Bezugssystem und (d) einen durch ein Ventil fließenden Kreisstrom in dem d-q-Bezugssystem. 14 zeigt auch (e) einen Wert einer Wirkleistung des AC-Systems, (f) einen Wert eines Stroms von der DC-Verbindung und (g) einen Wert einer auf die Untermodule angewendeten Spannung.
• Im Vergleich zu 13 ist ersichtlich, dass wenn das Verfahren aus 14 verwendet wird, die harmonischen Eigenschaften leicht verbessert sind, aber der Kreisstrom nicht vollständig, wie in den 14 C und 14D gezeigt, entfernt wurde. Auch können die Störzustandsgrößen nicht gut sein und die Harmonischen selbst in einem stationären Zustand stärker eingebunden sein. Da die Wellenförmigkeit auch in einem Strom einer DC-Verbindung stark ausgeprägt sind, ist ersichtlich, dass eine Steuer und/oder Regelung durchgeführt wird, während viele harmonische Komponenten noch eingebunden sind.
• Andererseits kann die Steuervorrichtung und das Verfahren für den modularen, mehrstufigen Wandler nach der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die in dem Kreisstrom, dem AC-System oder der DC-Verbindung eingebundenen harmonischen Komponenten unabhängig von der unbalancierten bzw. unsymmetrischen Spannungsbedingung steuern und/oder regeln.
• 15 ist eine Ansicht, die eine Ausgestaltung eines modularen, mehrstufigen Wandlers unter Verwendung eines Steuerverfahrens des modularen, mehrstufigen Wandlers nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulich, und 16 ist eine Ansicht, die Werte von in einer Steuervorrichtung und einem Verfahren für einen modularen, mehrstufigen Wandler nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung anzuwendenden Parametern veranschaulicht.
• 17 ist ein Graph, der Ergebnisse einer Steuer- und/oder Regelung durch eine Steuervorrichtung und einem Verfahren für einen modularen, mehrstufigen Wandler nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
• 17 zeigt (a) eine Systemspannung, (b) ein AC-Systemstrom des modularen, mehrstufigen Wandlers, (c) einen in einem Ventilzweig fließenden Kreisstrom in dem stationären Bezugssystem und (d) einen in dem Ventilzweig fließenden Kreisstrom in dem d-q-Bezugssystem. 17 zeigt auch (e) eine Wirkleistung des AC-Systems, (f) einen Strom der DC-Verbindung und (g) eine auf die Untermodule angewendete Spannung.
• Wie in den 13 und 14 gezeigt, weist ein typisches Verfahren Ober- und Unterschwingungseigenschaften auf, wenn eine Phase einer dreiphasigen Systemspannung geerdet ist, so dass es keine guten Störzustandseigenschaften und stationäre Zustandseigenschaften hinsichtlich dem Steuern und/oder Regeln des Kreisstroms hat.
• Wie in den 17C und 17D gezeigt, ist allerdings ersichtlich, dass die Steuervorrichtung und das Verfahren für den modularen, mehrstufigen Wandler nach der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine exzellente Resonanz und Konvergenz des Kreisstroms zeigt.
• Während ein typisches Verfahren keine guten Störzustandseigenschaften des DC-Verbindungsstroms und eine harmonische Komponente selbst in dem stationären Zustand aufweist, ist es dennoch ersichtlich, dass das Steuerverfahren für den modularen, mehrstufigen Wandler nach der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine signifikante Verbesserung sowohl der Störzustandseigenschaften als auch der stationären Zustandseigenschaften, wie in 17F gezeigt, aufweist.
• Während ein typisches Verfahren zeigt, dass die Wirkleistung eine harmonische Komponente hat, ist hinsichtlich der Steuer- und/oder Regelung der Wirkleistung ersichtlich, dass die Steuervorrichtung und das Verfahren für den modularen, mehrstufigen Wandler nach der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, dass, wie in 17E gezeigt, die harmonische Komponente vollständig entfernt ist.
• Dementsprechend kann unbeachtlich eines dreiphasigen balancierten bzw. symmetrischen oder dreiphasigen unbalancierten oder unsymmetrischen Zustands der Systemleistung, die vorliegende Erfindung die harmonischen Komponenten der Wirkleistung und des Kreisstroms vollständig entfernen.
• 18 ist eine Ansicht, die einen Ventilstrom und einen Referenzwert des Ventilstroms von der Steuervorrichtung und dem Verfahren für den modularen, mehrstufigen Wandler aus 17 veranschaulicht.
• Es ist ersichtlich, dass selbst in dem unbalancierten bzw. unsymmetrischen Spannungszustand die Steuervorrichtung und das Verfahren für den modularen, mehrstufigen Wandler nach der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung es ermöglicht, den auf das Ventil angewendeten Stromwert akkurat zu dem Ventilstromreferenzwert konvergieren zu lassen.
• Wie oben beschrieben weist eine Steuervorrichtung und ein Verfahren für einen modularen, mehrstufigen Wandler die nachfolgenden Wirkungen auf:
• Erstens können sechs ein HVDC-Übertragungssystem bildende Ventile einschließlich einem modularen, mehrstufigen Wandler einzeln gesteuert und/oder geregelt werden.
• In einem typischen Steuerungsverfahren für einen modularen, mehrstufigen Wandler sind die Bedeutungen der sechs Ventilsteuer- und/oder Ventilregeleinrichtungen auf die Anzahl, Sortieroperation von Untermodulen und das Triggern der Untermodule beschränkt, solange ein Stromregler und ein Kreisstromunterdrückungsregler mit einem dreiphasigen Parameter implementiert sind.
• Bei dem Steuerungsverfahren für den modularen, mehrstufigen Wandler nach der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können jedoch alle Stromregler, Kreisstromunterdrückungsregler sowie die Berechnung der Anzahl von Untermodulen, das Sortieren und Triggern der Untermodule von der Ventilsteuer- und/oder Ventilregeleinrichtung durchgeführt werden. Das heißt, sechs Ventilsteuer- und/oder Ventilregeleinrichtungen können unabhängig arbeiten und eine Parallelverarbeitung durchführen.
• Zweitens, da in dem stationären Bezugssystem umgesetzt, müssen Parameter nicht in das d-q-Bezugssystem umgewandelt werden und es muss kein Kammfilter zum Entfernen von in den Signalen des d-q-Bezugssystems enthaltenden Rauschen verwendet werden.
• Da ein Verfahren zum Messen eines Kreisstroms und anschließendem Ermöglichen, dass der Kreisstrom „0“ ist, in einem typischen Steuerungsverfahren für einen modularen, mehrstufigen Wandler verwendet wird, muss eine Kreisstromkomponente berechnet werden. Da der Kreisstrom nicht durch Anwenden eines Verfahrens zum einfachen Unterdrücken eines fehlerhaften, harmonischen Signals entsprechend einer halben AC-Netzfrequenz, muss in dem Steuerungsverfahren für den modularen, mehrstufigen Wandler Kreisstromparameter nicht bekannt sein. Wenn das Steuerungsverfahren für den modularen, mehrstufigen Wandler auf das HVDC-Übertragungsverfahren angewendet wird, kann dementsprechend die Verarbeitungsgeschwindigkeit signifikant verbessert werden.
• Drittens kann eine AC-Komponente des Kreisstroms vollständig unterdrückt werden. Dementsprechend kann eine in einem DC-Verbindungsstrom enthaltene harmonische Komponente vollständig entfernt und ein in einem AC-System fließende harmonische Komponente einer Wirkleistungskomponente vollständig entfernt werden.
• Viertens, obwohl eine in der Ventilsteuer- und/oder Ventilregeleinrichtung enthaltene Spule und ein Widerstand innerhalb einer begrenzten Größe oder einem Herstellungsfehler variieren kann oder eine Störung auftreten kann, kann eine Unterdrückung umgehend durchgeführt werden. Folglich ist die vorliegende Erfindung hinsichtlich der Parametervariation und der Signalstörung vorteilhaft.
• Die Erfindung ist detailliert unter Bezugnahme auf beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben worden. Jedoch wird es sich für den Fachmann verstehen, dass Änderungen an diesen Ausführungsformen vorgenommen werden können, ohne von den Grundsätzen der Erfindung und dem Erfindungsgedanken abzuweichen, wobei der Schutzumfang der Erfindung in den angefügten Ansprüchen und ihren Äquivalenten definiert ist.

Claims (44)

1. Steuerverfahren für einen modularen, mehrstufigen Wandler, das einen Wechselstrom (AC) in einen Gleichstrom (DC) oder einen DC in einen AC unter Verwendung des modularen, mehrstufigen Wandlers mit einer Mehrzahl von in Reihe geschalteten Untermodulen zum Einspeisen von Leistung in ein AC-System umwandelt, wobei der modulare, mehrstufige Wandler eine Mehrzahl von unabhängig ansteuerbaren Ventilen und einen oberen Arm, der einer die Ventile aufweisender Ventilzweige ist, aufweist, wobei das Verfahren umfasst: Eingeben eines Stromreferenzwertes $\left(i_{pj2}^{\ast }\right)$

   

   des oberen Arms des modularen, mehrstufigen Wandlers; Messen eines Stromwertes (i_pj2) des Arms; Berechnen eines Fehlerwertes (err_pj2) zwischen dem Stromreferenzwert und dem gemessenen Stromwert des oberen Arms; Messen eines DC-Verbindungsspannungswerts (V_dc2) des modularen, mehrstufigen Wandlers; Messen eines AC-Netzspannungswertes (E_sj) des modularen, mehrstufigen Wandlers; und Berechnen eines Spannungsreferenzwertes $\left(u_{pj2}^{\ast }\right)$

   

   des oberen Arms unter Verwendung des Stromreferenzwertes (i_pj2) des gemessenen Stromwertes (i_pj2) des Fehlerwertes (err_pj2), des DC-Verbindungsspannungswertes (V_dc2) und des AC-Netzspannungswertes (E_sj), dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerverfahren weiter ein Berechnen eines Parametervariationswertes (l̂_pj2) einer Kreisstromunterdrückungsspule des modularen, mehrstufigen Wandlers zwischen dem Messen der AC-Netzspannung (E_sj) des modularen, mehrstufigen Wandlers und dem Berechnen des Spannungsreferenzwertes $\left(u_{pj2}^{\ast }\right)$

   

   des oberen Arms unter Verwendung des Stromreferenzwertes, des gemessenen Stromwertes, des Fehlerwertes, des DC-Verbindungsspannungswertes und des Systemspannungswertes aufweist, wobei das Berechnen des Parametervariationswertes (l̂_pj2) einer Kreisstromunterdrückungsspule des modularen, mehrstufigen Wandlers umfasst: Bestimmen eines Differentialwertes von dem Parametervariationswert der Kreisstromunterdrückungsspule unter Verwendung der folgenden Gleichung: ${\dot{\widehat{l}}}_{pj2}=-m_{1}er{r}_{pj2}$

   

   sowie Integrieren des Differentialwertes des Parametervariationswertes von der Kreisstromunterdrückungsspule, wobei m₁ eine vorbestimmte Abstimmkonstante ist, wobei das Berechnen des Spannungsreferenzwertes $\left(u_{pj2}^{\ast }\right)$

   

   unter Verwendung des Stromreferenzwertes (i_pj2) des gemessenen Stromwertes (i_pj2) des Fehlerwertes (err_pj2), des DC-Verbindungsspannungswertes (V_dc2) und des AC-Netzspannungswertes (E_sj) und eine sgn-Funktion das Berechnen des Spannungsreferenzwertes $\left(u_{pj2}^{\ast }\right)$

   

   des oberen Arms unter Verwendung der folgenden Gleichung umfasst: $$u_{pj2}^{\ast }=\left(\frac{V_{dc2}}{2}-E_{sj}\right)-\left\{P\left(er{r}_{pj2}\right)+R_1\left(er{r}_{pj2}\right)+R_2\left(er{r}_{pj2}\right)\right\}-\left\{L_s{i}_{pj2}^{\ast }+{\rho }_{pj2}sgn\left(er{r}_{pj2}\right)\right\},$$

   

   wobei die Vorzeichenfunktion eine Vorzeichenfunktion ist, die nach den folgenden Gleichungen arbeitet: $$\begin{array}{l}sgn\left(er{r}_{pj2}\right)=1\left(er{r}_{pj2}>0\right)\\ sgn\left(er{r}_{pj2}\right)=0\left(er{r}_{pj2}\le 0\right)\end{array}$$

   

   und p_pj2 eine Proportionalverstärkung und L_S eine Kreisstromunterdrückungsspule des oberen Arms bezeichnen.
2. Steuerverfahren nach Anspruch 1, wobei das Berechnen des Spannungsreferenzwertes $\left(u_{pj2}^{\ast }\right)$

   

   des oberen Arms unter Verwendung des Stromreferenzwertes $\left(i_{pj2}^{\ast }\right),$

   

   des gemessenen Stromwertes (i_pj2) des Fehlerwertes (err_pj2), des DC-Verbindungsspannungswertes (V_dc2), des AC-Netzspannungswertes (E_sj) und des Parametervariationswertes (l̂_pj2) von der Kreisstromunterdrückungsspule das Berechnen des Spannungsreferenzwertes $\left(u_{pj2}^{\ast }\right)$

   

   des oberen Arms unter der Verwendung der folgenden Gleichung umfasst: $$u_{pj2}^{\ast }=\left(\frac{V_{dc2}}{2}-E_{sj}\right)-\left\{P\left(er{r}_{pj2}\right)+R_1\left(er{r}_{pj2}\right)+R_2\left(er{r}_{pj2}\right)\right\}-\left\{L_s{\widehat{l}}_{pj2}\right\}.$$

   
3. Steuerverfahren nach Anspruch 1, wobei das Berechnen des Spannungsreferenzwertes $\left(u_{pj2}^{\ast }\right)\text{des oberen Arms unter Verwendung des Stromreferenzwertes}\left(i_{pj2}^{\ast }\right),$

   

   des oberen Arms unter Verwendung des Stromreferenzwertes (i_pj2) des gemessenen Stromwertes (i_pj2) des Fehlerwertes (err_pj2), des DC-Verbindungsspannungswertes (V_dc2), des AC-Netzspannungswertes (E_sj) und des Parametervariationswertes (l̂_pj2) von der Kreisstromunterdrückungsspule das Berechnen des Spannungsreferenzwertes $\left(u_{pj2}^{\ast }\right)$

   

   des oberen Arms unter Verwendung der folgenden Gleichung umfasst: $$u_{pj2}^{\ast }=\left(\frac{V_{dc2}}{2}-E_{sj}\right)-\left\{P\left(er{r}_{pj2}\right)+R_1\left(er{r}_{pj2}\right)+R_2\left(er{r}_{pj2}\right)\right\}-\left\{L_s{i}_{pj2}^{\ast }-L_s{\widehat{l}}_{pj2}\right\}.$$

   
4. Steuerverfahren nach Anspruch 1, wobei das Berechnen des Spannungsreferenzwertes $\left(u_{pj2}^{\ast }\right)\text{des oberen Arms unter Verwendung des Stromreferenzwertes}\left(i_{pj2}^{\ast }\right),$

   

   des oberen Arms unter Verwendung des Stromreferenzwertes (i_pj2) des gemessenen Stromwertes (i_pj2) des Fehlerwertes (err_pj2), des DC-Verbindungsspannungswertes (V_dc2) und des AC-Netzspannungswertes (E_sj) das Berechnen des Spannungsreferenzwertes $\left(u_{pj2}^{\ast }\right)$

   

   des oberen Arms unter Verwendung der folgenden Gleichung umfasst: $$u_{pj2}^{\ast }=\left(\frac{V_{dc2}}{2}-E_{sj}\right)-\left\{P\left(er{r}_{pj2}\right)+R_1\left(er{r}_{pj2}\right)+R_2\left(er{r}_{pj2}\right)\right\}.$$

   
5. Steuerverfahren nach Anspruch 1, wobei das Berechnen des Spannungsreferenzwertes $\left(u_{pj2}^{\ast }\right)\text{des oberen Arms unter Verwendung des Stromreferenzwertes}\left(i_{pj2}^{\ast }\right),$

   

   des oberen Arms unter Verwendung des Stromreferenzwertes (i_pj2) des gemessenen Stromwertes (i_pj2) des Fehlerwertes (err_pj2), des DC-Verbindungsspannungswertes (V_dc2), des AC-Netzspannungswertes (E_sj) und eine sgn-Funktion das Berechnen des Spannungsreferenzwertes $\left(u_{pj2}^{\ast }\right)$

   

   des oberen Arms unter Verwendung der folgenden Gleichung umfasst: $$u_{pj2}^{\ast }=\left(\frac{V_{dc2}}{2}-E_{sj}\right)-\left\{P\left(er{r}_{pj2}\right)+R_1\left(er{r}_{pj2}\right)+R_2\left(er{r}_{pj2}\right)\right\}-\left\{{\rho }_{pj2}sgn\left(er{r}_{pj2}\right)\right\},$$

   

   wobei die Vorzeichenfunktion eine Vorzeichenfunktion ist, die nach den folgenden Gleichungen arbeitet: $$\begin{array}{l}sgn\left(er{r}_{pj2}\right)=1\left(er{r}_{pj2}>0\right)\\ sgn\left(er{r}_{pj2}\right)=0\left(er{r}_{pj2}\le 0\right)\end{array}$$

   

   und p_pj2 eine Proportionalverstärkung bezeichnet.
6. Steuerverfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei P(err_pj2), R₁(err_pj2) und R₂(err_pj2) unter Verwendung der folgenden Gleichungen berechnet werden: $$P\left(er{r}_{pj2}\right)=\left(K_p\right)er{r}_{pj2}$$

   

   $$R_1\left(er{r}_{pj2}\right)=\left(\frac{K_{i1}s}{s^2+{\left({\omega }_0\right)}^2}\right)er{r}_{pj2}$$

   

   und $$R_2\left(er{r}_{pj2}\right)=\left(\frac{K_{i2}s}{s^2+{\left(2{\omega }_0\right)}^2}\right)er{r}_{pj2},$$

   

   wobei K_p, K_i1 und K_i2 vorbestimmte Verstärkungsfaktoren und ω₀ eine AC-Netzfrequenz bezeichnen.
7. Steuerverfahren nach Anspruch 1, wobei das Eingeben des Stromreferenzwertes $\left(i_{pj2}^{\ast }\right)$

   

   des oberen Arms von dem modularen, mehrstufigen Wandler das Berechnen des Stromreferenzwertes $\left(i_{pj2}^{\ast }\right)$

   

   unter Verwendung der folgenden Gleichung umfasst: $$i_{pj2}^{\ast }=\frac{i_{dc2}^{\ast }}{3}+\frac{i_{sj}^{\ast }}{2},\left(\text{j}=\text{a},\text{b},\text{c}\right),$$

   

   und $i_{dc2}^{\ast }$

   

   einen DC-Stromreferenzwert bezeichnet, der in einem DC-System fließt, und $i_{sj}^{\ast }$

   

   einen Referenzwert bezüglich eines Phasenstroms bezeichnet.
8. Steuerverfahren nach Anspruch 7, wobei der Referenzwert bezüglich des Phasenstroms in einen Ausdruck eines stationären Bezugssystems unter Verwendung der folgenden Gleichung umgerechnet wird: $$\left[\begin{array}{c}{i}_{sa}^{\ast }\\ i_{sb}^{\ast }\\ i_{sc}^{\ast }\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}1& 0\\ -\frac{1}{2}& \frac{\sqrt{3}}{2}\\ \frac{1}{2}& -\frac{\sqrt{3}}{2}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{i}_{s\alpha }^{\ast }\\ i_{s\beta }^{\ast }\end{array}\right]$$

   

   , wobei $i_{s\alpha }^{\ast }$

   

   und $i_{s\beta }^{\ast }$

   

   den Referenzwert hinsichtlich des Phasenstroms, ausgedrückt in einem stationären Polarkoordinatensystem bezeichnen.
9. Regelverfahren nach Anspruch 8, wobei: $i_{s\alpha }^{\ast }$

   

   und $i_{s\beta }^{\ast }$

   

   einen Ausdruck des Referenzwertes hinsichtlich des Phasenstroms in einem d-q-Bezugssystem in das drehende, stationäre Bezugssystem unter Verwendung der folgenden Gleichung umwandeln: $i_{s\alpha \beta }^{\ast }=i_{sdq}^{p\ast }{e}^{j\omega t}+i_{sdq}^{n\ast }{e}^{-j\omega t},$

   

   , wobei $i_{sdq}^{p\ast }$

   

   eine Abkürzung einer d-Achse und einer q-Achse $\left(i_{sq}^{p\ast },i_{sd}^{p\ast }\right)$

   

   einer Mitsystemkomponente des Stromreferenzwertes ist; $i_{sdq}^{n\ast }$

   

   eine Abkürzung einer d-Achse und einer q-Achse $\left(i_{sq}^{n\ast },i_{sd}^{n\ast }\right)$

   

   einer Gegensystemkomponente des Stromreferenzwertes ist; $i_{sd}^{p\ast }$

   

   die d-Achse der Mitsystemkomponente des Stromreferenzwertes bezeichnet; $i_{sq}^{p\ast }$

   

   die q-Achse der Mitsystemkomponente des Stromreferenzwertes bezeichnet; $i_{sd}^{n\ast }$

   

   die d-Achse der Gegensystemkomponente des Stromreferenzwertes bezeichnet; $i_{sq}^{n\ast }$

   

   die q-Achse der Gegensystemkomponente des Stromreferenzwertes bezeichnet; $i_{sd}^{p\ast },i_{sq}^{p\ast },i_{sq}^{n\ast }$

   

   und $i_{sd}^{n\ast }$

   

   unter Verwendung der folgenden Gleichungen berechnet werden: $$i_{sq}^{p\ast }=PI\left(P_s^{\ast }-P_s\right),$$

   

   $$i_{sd}^{p\ast }=PI\left(Q_s^{\ast }-Q_s\right),$$

   

   $$i_{sd}^{n\ast }=\frac{E_{sd}^n}{E_{sq}^p}{i}_{sd}^p-\frac{E_{sq}^n}{E_{sq}^p}{i}_{sq}^p,$$

   

   und $$i_{sd}^{n\ast }=\frac{E_{sq}^n}{E_{sq}^p}{i}_{sd}^p-\frac{E_{sd}^n}{E_{sq}^p}{i}_{sq}^p,$$

   

   wobei P_s die Wirkleistung in dem AC-System, $P_s^{\ast }$

   

   ein Referenzwert der Wirkleistung in dem AC-System, Q_s die Blindleistung in dem AC-System, $Q_s^{\ast }$

   

   ein Referenzwert der Blindleistung in dem AC-System, $E_{sd}^p$

   

   eine d-Achsenspannung einer in dem AC-System fließenden Mitsystemspannung, $E_{sq}^p$

   

   eine q-Achsenspannung einer in dem AC-System fließenden Mitsystemspannung, $E_{sd}^n$

   

   eine d-Achsenspannung einer in dem AC-System fließenden Gegensystemspannung und $E_{sq}^n$

   

   eine q-Achsenspannung einer in dem AC-System fließenden Gegensystemspannung bezeichnen.
10. Steuerverfahren nach Anspruch 7, wobei der Referenzwert $\left(i_{dc2}^{\ast }\right)$

    

    des DC-Systems unter Verwendung der folgenden Gleichung berechnet wird: $$i_{dc2}^{\ast }=\frac{3}{2}\left(\frac{E_{s{q}_{dc2}}^p}{V_{dc2}}\right)i_{sq}^{p\ast },$$

    

    wobei $E_{sq}^p$

    

    eine q-Achsenspannung einer in dem AC-System fließenden Mitsystemkomponentenspannung und $i_{sq}^{p\ast }$

    

    ein q-Achsenstrom einer in dem AC-System fließenden Mitsystemkomponente des Stromreferenzwertes bezeichnen.
11. Steuerverfahren nach Anspruch 1, wobei das Verfahren nach der Berechnung des Spannungsreferenzwertes $\left(u_{pj2}^{\ast }\right)$

    

    unter Verwendung des Stromreferenzwertes $\left(i_{pj2}^{\ast }\right),$

    

    des gemessenen Stromwertes (i_pj2) des Fehlerwertes (err_pj2), des DC-Verbindungsspannungswertes (V_dc2) und des AC-Netzspannungswertes (E_sj) umfasst: Berechnen der Anzahl von Untermodulen, die aus der Menge der Untermodule des oberen Arms angesteuert werden müssen; Auswählen von Untermodulen entsprechend der Anzahl von Untermodulen und Anwenden eines Pulsweitenmodulationssignals auf die ausgewählten Untermodule.
12. Steuerverfahren für einen modularen, mehrstufigen Wandler, das einen Wechselstrom (AC) in einen Gleichstrom (DC) oder einen DC in einen AC unter Verwendung des modularen, mehrstufigen Wandlers mit einer Mehrzahl von in Reihe geschalteten Untermodulen zum Einspeisen von Leistung in ein AC-System umwandelt, wobei der modulare, mehrstufige Wandler eine Mehrzahl von unabhängig ansteuerbaren Ventilen und einen unteren Arm, der ein die Ventile aufweisender Ventilzweig ist, aufweist, wobei das Verfahren umfasst: Eingeben eines Stromreferenzwertes $\left(i_{nj2}^{\ast }\right)$

    

    des unteren Arms des modularen, mehrstufigen Wandlers; Messen eines Stromwertes (i_nj2) des Arms; Berechnen eines Fehlerwertes (err_nj2) zwischen dem Stromreferenzwert und dem gemessenen Stromwert des unteren Arms; Messen eines DC-Verbindungsspannungswerts (V_dc2) des modularen, mehrstufigen Wandlers; Messen eines AC-Netzspannungswertes (E_sj) des modularen, mehrstufigen Wandlers; und Berechnen eines Spannungsreferenzwertes $\left(u_{pj2}^{\ast }\right)$

    

    unter Verwendung des Stromreferenzwertes $\left(i_{nj2}^{\ast }\right),$

    

    des gemessenen Stromwertes (i_nj2), des Fehlerwertes (err_nj2), des DC-Verbindungsspannungswertes (V_dc2) und des AC-Netzspannungswertes (E_sj), dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerverfahren weiter das Berechnen eines Parametervariationswertes (l̂_nj2) einer Kreisstromunterdrückungsspule des modularen, mehrstufigen Wandlers zwischen dem Messen der AC-Netzspannung (E_sj) des modularen, mehrstufigen Wandlers und dem Berechnen des Spannungsreferenzwertes $\left(u_{nj2}^{\ast }\right)$

    

    unter Verwendung des Stromreferenzwertes, des gemessenen Stromwertes, des Fehlerwertes, des DC-Verbindungsspannungswertes und des Systemspannungswertes umfasst, wobei das Berechnen des Parametervariationswertes (i_nj2) einer Kreisstromunterdrückungsspule des modularen, mehrstufigen Wandlers umfasst: Bestimmen eines Differentialwertes des Parametervariationswertes der Kreisstromunterdrückungsspule unter Verwendung der folgenden Gleichung: $${\dot{\widehat{l}}}_{nj2}=-m_{2}er{r}_{nj2}$$

    

    sowie Integrieren des Differentialwertes des Parametervariationswertes der Kreisstromunterdrückungsspule, wobei m₂ eine vorbestimmte Abstimmkonstante ist, wobei das Berechnen des Spannungsreferenzwertes $\left(u_{nj2}^{\ast }\right)$

    

    des unteren Arms unter Verwendung des Stromreferenzwertes $\left(i_{nj2}^{\ast }\right),$

    

    des gemessenen Stromwertes (i_nj2), des Fehlerwertes (err_nj2), des DC-Verbindungsspannungswertes (V_dc2), des AC-Netzspannungswertes (E_sj) und einer sgn-Funktion das Berechnen des Spannungsreferenzwertes $\left(u_{nj2}^{\ast }\right)$

    

    des unteren Arms unter Verwendung der folgenden Gleichung umfasst: $$u_{nj2}^{\ast }=\left(\frac{V_{dc2}}{2}+E_{sj}\right)-\left\{P\left(er{r}_{nj2}\right)+R_1\left(er{r}_{nj2}\right)+R_2\left(er{r}_{nj2}\right)\right\}-\left\{L_s{i}_{nj2}^{\ast }+{\rho }_{nj2}sgn\left(er{r}_{nj2}\right)\right\},$$

    

    wobei die Vorzeichenfunktion eine Vorzeichenfunktion bezeichnet, die nach den folgenden Gleichungen arbeitet: $$\begin{array}{l}sgn\left(er{r}_{nj2}\right)=1\left(er{r}_{nj2}>0\right)\\ sgn\left(er{r}_{nj2}\right)=0\left(er{r}_{nj2}\le 0\right),\end{array}$$

    

    wobei ρ_nj2 eine Proportionalverstärkung bezeichnet und L_s eine Kreisstromunterdrückungsspule des oberen Arms bezeichnet.
13. Steuerverfahren nach Anspruch 12, wobei das Berechnen des Spannungsreferenzwertes $\left(u_{nj2}^{\ast }\right)$

    

    des unteren Arms unter Verwendung des Stromreferenzwertes $\left(i_{nj2}^{\ast }\right),$

    

    des gemessenen Stromwertes (i_nj2), des Fehlerwertes (err_nj2), des DC-Verbindungsspannungswertes (V_dc2), des AC-Netzspannungswertes (E_sj) und des Parametervariationswertes (l̂_nj2) der Kreisstromunterdrückungsspule das Berechnen des Spannungsreferenzwertes $\left(u_{nj2}^{\ast }\right)$

    

    des unteren Arms unter Verwendung der folgenden Gleichung umfasst: $$u_{nj2}^{\ast }=\left(\frac{V_{dc2}}{2}+E_{sj}\right)-\left\{P\left(er{r}_{nj2}\right)+R_1\left(er{r}_{nj2}\right)+R_2\left(er{r}_{nj2}\right)\right\}+\left\{L_s{\widehat{l}}_{nj2}\right\}.$$

    
14. Steuerverfahren nach Anspruch 12, wobei das Berechnen des Spannungsreferenzwertes $\left(u_{nj2}^{\ast }\right)$

    

    des unteren Arms unter Verwendung des Stromreferenzwertes $\left(i_{nj2}^{\ast }\right),$

    

    des gemessenen Stromwertes (i_nj2), des Fehlerwertes (err_nj2), des DC-Verbindungsspannungswertes (V_dc2), des AC-Netzspannungswertes (E_sj) und des Parametervariationswertes (l̂_nj2) der Kreisstromunterdrückungsspule das Berechnen des Spannungsreferenzwertes $\left(u_{nj2}^{\ast }\right)$

    

    des unteren Arms unter Verwendung der folgenden Gleichung umfasst: $$u_{nj2}^{\ast }=\left(\frac{V_{dc2}}{2}+E_{sj}\right)-\left\{P\left(er{r}_{nj2}\right)+R_1\left(er{r}_{nj2}\right)+R_2\left(er{r}_{nj2}\right)\right\}-\left\{L_s{i}_{nj2}^{\ast }-L_s{\widehat{l}}_{nj2}\right\}.$$

    
15. Steuerverfahren nach Anspruch 12, wobei das Berechnen des Spannungsreferenzwertes $\left(u_{nj2}^{\ast }\right)$

    

    des unteren Arms unter Verwendung des Stromreferenzwertes $\left(i_{nj2}^{\ast }\right),$

    

    des gemessenen Stromwertes (i_nj2), des Fehlerwertes (err_nj2), des DC-Verbindungsspannungswertes (V_dc2) und des AC-Netzspannungswertes (E_sj) das Berechnen des Spannungsreferenzwertes $\left(u_{nj2}^{\ast }\right)$

    

    des unteren Arms unter Verwendung der folgenden Gleichung umfasst: $$u_{nj2}^{\ast }=\left(\frac{V_{dc2}}{2}+E_{sj}\right)-\left\{P\left(er{r}_{nj2}\right)+R_1\left(er{r}_{nj2}\right)+R_2\left(er{r}_{nj2}\right)\right\}.$$

    
16. Steuerverfahren nach Anspruch 12, wobei das Berechnen des Spannungsreferenzwertes $\left(u_{nj2}^{\ast }\right)$

    

    des unteren Arms unter Verwendung des Stromreferenzwertes $\left(i_{nj2}^{\ast }\right),$

    

    des gemessenen Stromwertes (i_nj2), des Fehlerwertes (err_nj2), des DC-Verbindungsspannungswertes (V_dc2), des AC-Netzspannungswertes (E_sj) und einer sgn-Funktion das Berechnen des Spannungsreferenzwertes $\left(u_{nj2}^{\ast }\right)$

    

    des unteren Arms unter Verwendung der folgenden Gleichung umfasst: $$u_{nj2}^{\ast }=\left(\frac{V_{dc2}}{2}+E_{sj}\right)-\left\{P\left(er{r}_{nj2}\right)+R_1\left(er{r}_{nj2}\right)+R_2\left(er{r}_{nj2}\right)\right\}-\left\{{\rho }_{nj2}sgn\left(er{r}_{nj2}\right)\right\},$$

    

    wobei die Vorzeichenfunktion eine Vorzeichenfunktion bezeichnet, die nach den folgenden Gleichungen arbeitet: $$\begin{array}{l}sgn\left(er{r}_{nj2}\right)=1\left(er{r}_{nj2}>0\right)\\ sgn\left(er{r}_{nj2}\right)=0\left(er{r}_{nj2}\le 0\right),\end{array}$$

    

    wobei p_nj2 eine Proportionalverstärkung bezeichnet.
17. Steuerverfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, wobei P(err_nj2), R₁(err_nj2) und R₂(err_nj2) unter Verwendung der folgenden Gleichungen berechnet werden: $$\begin{array}{l}P\left(er{r}_{nj2}\right)=\left(K_p\right)er{r}_{nj2},\\ R_1\left(er{r}_{nj2}\right)=\left(\frac{K_{i1}s}{s^2+{\left({\omega }_0\right)}^2}\right)er{r}_{nj2}\end{array}$$

    

    und $$R_2\left(er{r}_{nj2}\right)=\left(\frac{K_{i2}s}{s^2+{\left(2{\omega }_0\right)}^2}\right)er{r}_{nj2},$$

    

    wobei K_p, K_i1 und K_i2 vorbestimmte Verstärkungsfaktoren und ω₀ eine AC-Netzfrequenz bezeichnen.
18. Steuerverfahren nach Anspruch 12, wobei das Eingeben des Stromreferenzwertes $\left(i_{nj2}^{\ast }\right)$

    

    des oberen Arms von dem modularen, mehrstufigen Wandler das Berechnen des Stromreferenzwertes $\left(i_{nj2}^{\ast }\right)$

    

    unter Verwendung der folgenden Gleichung umfasst: $i_{nj2}^{\ast }=\frac{i_{dc2}^{\ast }}{3}-\frac{i_{sj}^{\ast }}{2},\left(j=a,b,c\right),$

    

    wobei $i_{dc2}^{\ast }$

    

    einen in einem DC-System fließenden DC-Stromreferenzwert bezeichnet und $i_{sj}^{\ast }$

    

    einen Referenzwert bezüglich eines Phasenstroms bezeichnet.
19. Steuerverfahren nach Anspruch 18, wobei der Referenzwert bezüglich des Phasenstroms in einen Ausdruck eines stationären Bezugssystems unter Verwendung der folgenden Gleichung umgerechnet wird: $$\left[\begin{array}{c}{i}_{sa}^{\ast }\\ i_{sb}^{\ast }\\ i_{sc}^{\ast }\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}1& 0\\ -\frac{1}{2}& \frac{\sqrt{3}}{2}\\ \frac{1}{2}& -\frac{\sqrt{3}}{2}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{i}_{s\alpha }^{\ast }\\ i_{s\beta }^{\ast }\end{array}\right]$$

    

    wobei $i_{s\alpha }^{\ast }$

    

    und $i_{s\beta }^{\ast }$

    

    den Referenzwert hinsichtlich des Phasenstroms, ausgedrückt in einem stationären Polarkoordinatensystem bezeichnen.
20. Steuerverfahren nach Anspruch 19, wobei: $i_{s\alpha }^{\ast }$

    

    und $i_{s\beta }^{\ast }$

    

    einen Ausdruck des Referenzwertes hinsichtlich des Phasenstroms in einem d-q-Bezugssystem in das drehende, stationäre Bezugssystem unter Verwendung der folgenden Gleichung umwandeln: $$i_{s\alpha }^{\ast }\beta =i_{sdq}^{p\ast }{e}^{j\omega t}+i_{sdq}^{n\ast }{e}^{-j\omega t},$$

    

    wobei $i_{sdq}^{p\ast }$

    

    eine Abkürzung für eine d-Achse und eine q-Achse $\left(i_{sq}^{p\ast },i_{sd}^{p\ast }\right)$

    

    einer Mitsystemkomponente des Stromreferenzwertes ist; $i_{sdq}^{n\ast }$

    

    eine Abkürzung für eine d-Achse und eine q-Achse $\left(i_{sq}^{n\ast },i_{sd}^{n\ast }\right)$

    

    einer Gegensystemkomponente des Stromreferenzwertes ist; $i_{sd}^{p\ast }$

    

    die d-Achse der Mitsystemkomponente des Stromreferenzwertes bezeichnet; $i_{sq}^{p\ast }$

    

    die q-Achse der Mitsystemkomponente des Stromreferenzwertes bezeichnet; $i_{sd}^{n\ast }$

    

    die d-Achse der Gegensystemkomponente des Stromreferenzwertes bezeichnet; $i_{sq}^{n\ast }$

    

    die q-Achse der Gegensystemkomponente des Stromreferenzwertes bezeichnet; $i_{sq}^{p\ast },i_{sd}^{p\ast },i_{sq}^{n\ast }$

    

    und $i_{sd}^{n\ast }$

    

    unter Verwendung der folgenden Gleichungen berechnet werden: $$i_{sq}^{p\ast }=PI\left(P_s^{\ast }-P_s\right),$$

    

    $$i_{sd}^{p\ast }=PI\left(Q_s^{\ast }-Q_s\right),$$

    

    $$i_{sd}^{n\ast }=\frac{E_{sd}^n}{E_{sq}^p}{i}_{sd}^p-\frac{E_{sq}^n}{E_{sq}^p}{i}_{sq}^p$$

    

    und $$i_{sd}^{n\ast }=\frac{E_{sq}^n}{E_{sq}^p}{i}_{sd}^p-\frac{E_{sd}^n}{E_{sq}^p}{i}_{sq}^p,$$

    

    wobei P_s die Wirkleistung in dem AC-System, $P_s^{\ast }$

    

    ein Referenzwert der Wirkleistung in dem AC-System, Q_s die Blindleistung in dem AC-System, $Q_s^{\ast }$

    

    ein Referenzwert der Blindleistung in dem AC-System, $E_{sd}^p$

    

    eine d-Achsenspannung einer in dem AC-System fließenden Mitsystemspannung, $E_{sq}^p$

    

    eine q-Achsenspannung einer in dem AC-System fließenden Mitsystemspannung, $E_{sd}^n$

    

    eine d-Achsenspannung einer in dem AC-System fließenden Gegensystemspannung und $E_{sq}^n$

    

    eine q-Achsenspannung einer in dem AC-System fließenden Gegensystemspannung bezeichnen.
21. Steuerverfahren nach Anspruch 20, wobei der Referenzwert $\left(i_{dc2}^{\ast }\right)$

    

    des DC-Systems unter Verwendung der folgenden Gleichung berechnet wird: $$i_{dc2}^{\ast }=\frac{3}{2}\left(\frac{E_{s{q}_{dc2}}^p}{V_{dc2}}\right)i_{sq}^{p\ast },$$

    

    wobei $E_{sq}^p$

    

    eine q-Achsenspannung einer in dem AC-System fließenden Mitsystemkomponentenspannung und $i_{sq}^{p\ast }$

    

    ein q-Achsenstrom einer in dem AC-System fließenden Mitsystemkomponente bezeichnen.
22. Steuerverfahren nach Anspruch 12, wobei das Verfahren nach der Berechnung des Spannungsreferenzwertes $\left(u_{pj2}^{\ast }\right)$

    

    unter Verwendung des Stromreferenzwertes $\left(i_{pj2}^{\ast }\right),$

    

    des gemessenen Stromwertes (i_pj2) des Fehlerwertes (err_pj2), des DC-Verbindungsspannungswertes (V_dc2) und des AC-Netzspannungswertes (E_sj) umfasst: Berechnen der Anzahl von Untermodulen, die aus der Menge der Untermodule des oberen Arms angesteuert werden müssen; Auswählen von Untermodulen entsprechend der Anzahl von Untermodulen und Anwenden eines Pulsweitenmodulationssignals auf die ausgewählten Untermodule.
23. Steuerverfahren nach Anspruch 1 oder 12, wobei das Steuerverfahren für den modularen, mehrstufigen Wandler auf einer Ventileinheit des modularen, mehrstufigen Wandlers ausgeführt wird.
24. Steuervorrichtung (20) für einen modularen, mehrstufigen Wandler aufweisend: eine Eingabeeinheit, die einen Stromreferenzwert eines oberen Arms aus einem Ventilzweig des modularen, mehrstufigen Wandlers empfängt; eine Strommesseinheit zum Messen eines Stromwertes des oberen Arms des modularen, mehrstufigen Wandlers, eine Gleichstrom (DC)-Verbindungsspannungsmesseinheit zum Messen eines Spannungswertes von einer DC-Verbindung des modularen, mehrstufigen Wandlers; eine Systemspannungsmesseinheit zum Messen eines Systemspannungswertes des modularen, mehrstufigen Wandlers; eine Fehlerberechnungseinheit zum Berechnen eines Fehlerwertes zwischen dem von der Eingabeeinheit empfangenen Stromreferenzwert und dem von der Strommesseinheit gemessenen Stromwertes; einen Proportionalregler (21), der den von der Fehlerberechnungseinheit berechneten Fehlerwert proportional verstärkt; einen ersten Resonanzstromregler (22), der einen von der Fehlberechnungseinheit berechneten Fehlerwert zum Konvergieren eines einer AC-Netzfrequenz entsprechenden Fehlerstroms zum Konvergieren zu Null empfängt; einen zweiten Resonanzstromregler (23), der einen von der Fehlerberechnungseinheit berechneten Fehlerwert zum Konvergieren eines harmonischen Fehlerstroms von etwa der doppelten AC-Netzfrequenz zu Null empfängt, und eine Spannungsreferenzwertberechnungseinheit zum Berechnen eines Spannungsreferenzwertes des oberen Arms des einen Ventilzweigs von dem modularen, mehrstufigen Wandler unter Verwendung der von der DC-Verbindungsspannungsmesseinheit, der Systemspannungseinheit, des Proportionalreglers (21), des ersten Resonanzstromreglers (22) und des zweiten Resonanzstromreglers (23) berechneten Werte, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (20) weiter ein Schätzglied (25) aufweist und das Schätzglied (25) eingerichtet ist zum Berechnen eines Parametervariationswertes (l̂_pj2) einer Kreisstromunterdrückungsspule des modularen, mehrstufigen Wandlers zwischen dem Messen der AC-Netzspannung (E_sj) des modularen, mehrstufigen Wandlers und dem Berechnen des Spannungsreferenzwertes $\left(u_{pj2}^{\ast }\right)$

    

    des oberen Ventils unter Verwendung des Stromreferenzwertes, des gemessenen Stromwertes, des Fehlerwertes, des DC-Verbindungsspannungswertes und des Systemspannungswertes aufweist, wobei das Berechnen des Parametervariationswertes (l̂_pj2) einer Kreisstromunterdrückungsspule des modularen, mehrstufigen Wandlers umfasst: Bestimmen eines Differentialwertes von dem Parametervariationswert der Kreisstromunterdrückungsspule unter Verwendung der folgenden Gleichung: l̂_pj2 = -m₁err_pj2 sowie Integrieren des Differentialwertes des Parametervariationswertes von der Kreisstromunterdrückungsspule, wobei m₁ eine vorbestimmte Abstimmkonstante ist, wobei das Berechnen des Spannungsreferenzwertes $\left(u_{pj2}^{\ast }\right)$

    

    unter Verwendung des Stromreferenzwertes $\left(i_{pj2}^{\ast }\right),$

    

    des gemessenen Stromwertes (i_pj2) des Fehlerwertes (err_pj2), des DC-Verbindungsspannungswertes (V_dc2) und des AC-Netzspannungswertes (E_sj) und eine sgn-Funktion das Berechnen des Spannungsreferenzwertes $\left(u_{pj2}^{\ast }\right)$

    

    des oberen Arms unter Verwendung der folgenden Gleichung umfasst: $$u_{pj2}^{\ast }=\left(\frac{V_{dc2}}{2}-E_{sj}\right)-\left\{P\left(er{r}_{pj2}\right)+R_1\left(er{r}_{pj2}\right)+R_2\left(er{r}_{pj2}\right)\right\}-\left\{L_s{i}_{pj2}^{\ast }+{\rho }_{pj2}sgn\left(er{r}_{pj2}\right)\right\},$$

    

    wobei die Vorzeichenfunktion eine Vorzeichenfunktion ist, die nach den folgenden Gleichungen arbeitet: $$\begin{array}{l}sgn\left(er{r}_{pj2}\right)=1\left(er{r}_{pj2}>0\right)\\ sgn\left(er{r}_{pj2}\right)=0\left(er{r}_{pj2}\le 0\right)\end{array}$$

    

    und p_pj2 eine Proportionalverstärkung und L_S eine Kreisstromunterdrückungsspule des oberen Arms bezeichnen.
25. Steuervorrichtung (20) nach Anspruch 24, welche weiter aufweist: eine Untermodulauswahleinheit zum Auswählen der Anzahl von anzusteuernden Untermodulen und den anzusteuernden Untermodulen, unter Verwendung des von der Spannungsreferenzwertberechnungseinheit berechneten Spannungsreferenzwertes, und eine Pulsweitenmodulationssignalerzeugungseinheit, die ein Pulsweitenmodulationssignal auf die von der Untermodulauswahleinheit ausgewählten Untermodule anwendet.
26. Steuervorrichtung (20) nach Anspruch 24, wobei der Proportionalregler (21) den von der Fehlerberechnungseinheit berechneten Fehlerwert auf einen Zielwert verstärkt.
27. Steuervorrichtung (20) nach Anspruch 24, wobei der erste Resonanzstromregler (22) den von der Fehlerberechnungseinheit berechneten Fehlerwert und die folgende Gleichung: $$\frac{K_{i1}s}{s^2+{\left({\omega }_0\right)}^2}$$

    

    multipliziert, um den Fehlerstrom zu Null zu konvergieren, wobei K_i1 einen vorbestimmten Verstärkungswert des ersten Stromresonanzreglers und ω₀ die AC-Netzfrequenz bezeichnen.
28. Steuervorrichtung (20) nach Anspruch 24, wobei der zweite Resonanzstromregler (23) den von der Fehlerberechnungseinheit berechneten Fehlerwert und die folgende Gleichung: $$\frac{K_{i2}s}{s^2+{\left(2{\omega }_0\right)}^2}$$

    

    multipliziert, um den etwa doppelt so großen, harmonischen Fehlerstrom als die AC-Netzfrequenz zu Null zu konvergieren, wobei K_i2 einen vorbestimmten Verstärkungswert des zweiten Resonanzstromreglers und ω₀ die AC-Netzfrequenz bezeichnen.
29. Steuervorrichtung (20) nach Anspruch 24, wobei die Spannungsreferenzwertberechnungseinheit eine Spannungsdifferenz durch Subtrahieren des von der Systemspannungsmesseinheit gemessenen AC-Netzspannungswerts von einem halben, von der DC-Verbindungsspannungsmesseinheit gemessenen Spannungswert bestimmt und den Spannungsreferenzwert durch Subtrahieren einer Summe aus den von dem Proportionalregler (21), dem ersten Resonanzstromregler (22) und dem zweiten Resonanzstromregler (23) berechneten und ausgegebenen Werten von der Spannungsdifferenz berechnet.
30. Steuervorrichtung (20) nach Anspruch 24, welche weiter eine Kompensationsvorrichtung aufweist, die einen von dem modularen, mehrstufigen Wandler erzeugten Fehler reduziert, wobei die Kompensationsvorrichtung einen sgn-Ausgabewert durch Eingeben des Fehlerwertes von der Fehlerberechnungseinheit in eine sgn-Funktion bestimmt und anschließend einen Kompensationswert durch Multiplizieren des sgn-Ausgabewertes und eine Proportionalverstärkung der sgn-Funktion berechnet, wobei die sgn-Funktion eine Vorzeichenfunktion ist.
31. Steuervorrichtung (20) nach Anspruch 30, wobei die Spannungsreferenzwertberechnungseinheit weiter einen Ausgabewert von der Kompensationsvorrichtung empfängt, um eine Spannungsdifferenz durch Subtrahieren des von der Systemspannungsmesseinheit gemessenen AC-Netzspannungswertes von einer halben, des von der DC-Verbindungsspannungsmesseinheit gemessenen Spannungswertes bestimmt, und den Spannungsreferenzwert durch Subtrahieren einer Summe aus den von dem Proportionalregler (21), dem ersten Resonanzstromregler (22), dem zweiten Resonanzstromregler (23) und der Ausgleichsvorrichtung berechneten und ausgegebenen Werten von der Spannungsdifferenz berechnet.
32. Steuervorrichtung (20) nach Anspruch 24, wobei das Schätzglied (25) einen Abweichungsschätzwert durch Multiplizieren und Integrieren des von der Fehlerberechnungseinheit berechneten Fehlerwertes und einer vorbestimmten Abstimmkonstante bestimmt, um dynamische Eigenschaften aufgrund einer Abweichung der Kreisstromunterdrückungsspule und Widerstandskomponenten des modularen, mehrstufigen Wandlers zu entfernen.
33. Steuervorrichtung (20) nach Anspruch 32, wobei die Spannungsreferenzwertberechnungseinheit weiter einen Schätzwert von dem Schätzglied empfängt, um eine Spannungsdifferenz durch Subtrahieren des von der Systemspannungsmesseinheit gemessenen AC-Netzspannungswertes von einer halben des von der DC-Verbindungsspannungsmesseinheit gemessenen Spannungswertes bestimmt und den Spannungsreferenzwert durch Subtrahieren einer Summe aus den von dem Proportionalregler (21), dem ersten Resonanzstromregler (22), dem zweiten Resonanzstromregler (23), der Ausgleichseinrichtung und des Schätzgliedes (25) ausgegebenen und berechneten Werten von der Spannungsdifferenz berechnet.
34. Steuervorrichtung (20) für einen modularen, mehrstufigen Wandler aufweisend: eine Eingabeeinheit, die einen Stromreferenzwert eines unteren Arms von einem Ventilzweig des modularen, mehrstufigen Wandlers empfängt; eine Strommesseinheit zum Messen eines Stromwertes des unteren Arms von dem modularen, mehrstufigen Wandler, eine Gleichstrom (DC)-Verbindungsspannungsmesseinheit zum Messen eines Spannungswertes von einer DC-Verbindung des modularen, mehrstufigen Wandlers; eine Systemspannungsmesseinheit zum Messen eines Systemspannungswertes des modularen, mehrstufigen Wandlers; eine Fehlerberechnungseinheit zum Berechnen eines Fehlerwertes zwischen dem von der Eingabeeinheit empfangenen Stromreferenzwert und dem von der Strommesseinheit gemessenen Stromwertes; ein Proportionalregler (21), der den von der Fehlerberechnungseinheit berechneten Fehlerwert proportional verstärkt; einen ersten Resonanzstromregler (22), der den von der Fehlberechnungseinheit berechneten Fehlerwert zum Konvergieren eines der AC-Netzfrequenz entsprechenden Fehlerstroms zum Konvergieren zu Null empfängt; einen zweiten Resonanzstromregler (23), der den von der Fehlerberechnungseinheit berechneten Fehlerwert zum Konvergieren eines harmonischen Fehlerstroms von etwa der doppelten AC-Netzfrequenz zu Null empfängt, und eine Spannungsreferenzwertberechnungseinheit zum Berechnen eines Spannungsreferenzwertes von dem unteren Arms des einen Ventilzweigs von dem modularen, mehrstufigen Wandler unter Verwendung der von der DC-Verbindungsspannungsmesseinheit, der Systemspannungseinheit, des Proportionalreglers (21), des ersten Resonanzstromreglers (22) und des zweiten Resonanzstromreglers (23) berechneten Werte, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (20) weiter ein Schätzglied (25) aufweist und das Schätzglied (25) eingerichtet ist zum Berechnen eines Parametervariationswertes (l̂_nj2) einer Kreisstromunterdrückungsspule des modularen, mehrstufigen Wandlers zwischen dem Messen der AC-Netzspannung (E_sj) des modularen, mehrstufigen Wandlers und dem Berechnen des Spannungsreferenzwertes $\left(u_{nj2}^{\ast }\right)$

    

    unter Verwendung des Stromreferenzwertes, des gemessenen Stromwertes, des Fehlerwertes, des DC-Verbindungsspannungswertes und des Systemspannungswertes umfasst, wobei das Berechnen des Parametervariationswertes (l̂_nj2) einer Kreisstromunterdrückungsspule des modularen, mehrstufigen Wandlers umfasst: Bestimmen eines Differentialwertes des Parametervariationswertes der Kreisstromunterdrückungsspule unter Verwendung der folgenden Gleichung: $${\widehat{l}}_{nj2}=-m_{2}er{r}_{nj2}$$

    

    sowie Integrieren des Differentialwertes des Parametervariationswertes der Kreisstromunterdrückungsspule, wobei m₂ eine vorbestimmte Abstimmkonstante ist, wobei das Berechnen des Spannungsreferenzwertes $\left(u_{pj2}^{\ast }\right)$

    

    unter Verwendung des Stromreferenzwertes (i_pj2) des gemessenen Stromwertes (i_pj2) des Fehlerwertes (err_pj2), des DC-Verbindungsspannungswertes (V_dc2) und des AC-Netzspannungswertes (E_sj) und eine sgn-Funktion das Berechnen des Spannungsreferenzwertes $\left(u_{pj2}^{\ast }\right)$

    

    des oberen Arms unter Verwendung der folgenden Gleichung umfasst: $$u_{pj2}^{\ast }=\left(\frac{V_{dc2}}{2}-E_{sj}\right)-\left\{P\left(er{r}_{pj2}\right)+R_1\left(er{r}_{pj2}\right)+R_2\left(er{r}_{pj2}\right)\right\}-\left\{L_s{i}_{pj2}^{\ast }+{\rho }_{pj2}sgn\left(er{r}_{pj2}\right)\right\},$$

    

    wobei die Vorzeichenfunktion eine Vorzeichenfunktion ist, die nach den folgenden Gleichungen arbeitet: $$\begin{array}{l}sgn\left(er{r}_{pj2}\right)=1\left(er{r}_{pj2}>0\right)\\ sgn\left(er{r}_{pj2}\right)=0\left(er{r}_{pj2}\le 0\right)\end{array}$$

    

    und p_pj2 eine Proportionalverstärkung und L_S eine Kreisstromunterdrückungsspule des oberen Arms bezeichnen.
35. Steuervorrichtung (20) nach Anspruch 34, weiter aufweisend: eine Untermodulauswahleinheit zum Auswählen der Anzahl von anzusteuernden Untermodulen und die anzusteuernden Untermodulen, unter Verwendung des von der Spannungsreferenzwertberechnungseinheit berechneten Spannungsreferenzwertes, und einer Pulsweitenmodulationssignalerzeugungseinheit, die ein Pulsweitenmodulationssignal auf die von der Untermodulauswahleinheit ausgewählten Untermodule anwendet.
36. Steuervorrichtung (20) nach Anspruch 34, wobei der Proportionalregler (21) den von der Fehlerberechnungseinheit berechneten Fehlerwert auf einen Zielwert verstärkt.
37. Steuervorrichtung (20) nach Anspruch 34, wobei der erste Resonanzstromregler (22) den von der Fehlerberechnungseinheit berechneten Fehler und die folgende Gleichung: $$\frac{K_{i1}s}{s^2+{\left({\omega }_0\right)}^2}$$

    

    multipliziert, um den Fehlerstrom zu Null zu konvergieren, wobei K_i1 einen vorbestimmten Verstärkungswert des ersten Resonanzstromreglers und ω₀ die AC-Netzfrequenz bezeichnen.
38. Steuervorrichtung (20) nach Anspruch 34, wobei der zweite Resonanzstromregler (23) den von der Fehlerberechnungseinheit berechneten Fehlerwert und die folgende Gleichung: $$\frac{K_{i2}s}{s^2+{\left(2{\omega }_0\right)}^2}$$

    

    multipliziert, um den harmonischen und etwa doppelt so großen Fehlerstrom als die AC-Netzfrequenz zu Null zu konvergieren, wobei K_i2 einen vorbestimmten Verstärkungswert des zweiten Resonanzstromreglers und ω₀ die AC-Netzfrequenz bezeichnen.
39. Steuervorrichtung (20) nach Anspruch 34, wobei die Spannungsreferenzwertberechnungseinheit eine Spannungssumme durch Addieren des von der Systemspannungsmesseinheit gemessenen AC-Netzspannungswerts und einem halben von der DC-Verbindungsspannungsmesseinheit gemessenen Spannungswertes bestimmt und den Spannungsreferenzwert durch Subtrahieren einer Summe aus den von dem Proportionalregler (21), dem ersten Resonanzstromregler (22) und dem zweiten Resonanzstromregler (23) berechneten und ausgegebenen Werten von der Spannungsdifferenz berechnet.
40. Steuervorrichtung (20) nach Anspruch 34, weiter aufweisend eine Kompensationsvorrichtung, die einen von dem modularen, mehrstufigen Wandler erzeugten Fehler reduziert, wobei die Kompensationsvorrichtung einen sgn-Ausgabewert durch Eingeben des Fehlerwertes von der Fehlerberechnungseinheit in eine sgn-Funktion bestimmt und anschließend einen Kompensationswert durch Multiplizieren des sgn-Ausgabewertes und einer Proportionalverstärkung der sgn-Funktion berechnet, wobei die sgn-Funktion eine Vorzeichenfunktion ist.
41. Steuervorrichtung (20) nach Anspruch 40, wobei die Spannungsreferenzwertberechnungseinheit weiter einen Ausgabewert von der Kompensationsvorrichtung empfängt, um eine Spannungssumme durch Addieren des von der Systemspannungsmesseinheit gemessenen AC-Netzspannungswertes und einem halben des von der DC-Verbindungsspannungsmesseinheit gemessenen Spannungswertes zu bestimmen, und den Spannungsreferenzwert durch Subtrahieren einer Summe aus den von dem Proportionalregler (21), dem ersten Resonanzstromregler (22), dem zweiten Resonanzstromregler (23) und der Kompensationsvorrichtung berechneten und ausgegebenen Werten von der Spannungsdifferenz berechnet.
42. Steuervorrichtung (20) nach Anspruch 34, wobei das Schätzglied (25) einen Abweichungsschätzwert durch Multiplizieren und Integrieren des von der Fehlerberechnungseinheit berechneten Fehlerwertes und einer vorbestimmten Abstimmkonstanten bestimmt, um dynamische Eigenschaften aufgrund einer Abweichung der Kreisstromunterdrückungsspule und Widerstandskomponenten des modularen, mehrstufigen Wandlers zu entfernen.
43. Steuervorrichtung (20) nach Anspruch 34, wobei die Spannungsreferenzwertberechnungseinheit weiter einen Schätzwert von dem Schätzglied (25) empfängt, um eine Spannungssumme durch Addieren des von der Systemspannungsmesseinheit gemessenen AC-Netzspannungswertes und einen halben des von der DC-Verbindungsspannungsmesseinheit gemessenen Spannungswertes zu bestimmen und um den Spannungsreferenzwert durch Subtrahieren einer Summe aus den von dem Proportionalregler (21), dem ersten Resonanzstromregler (22), dem zweiten Resonanzstromregler (23), der Kompensationsvorrichtung und des Schätzgliedes (25) ausgegebenen und berechneten Werten von der Spannungsdifferenz zu berechnen.
44. Steuervorrichtung (20) nach Anspruch 24 oder 34, wobei die Steuervorrichtung (20) für den modularen, mehrstufigen Wandler auf einer Ventileinheit des modularen, mehrstufigen Wandlers ausgeführt wird.

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