RU2730279C2 - Модуль управления внутренней энергией преобразователя - Google Patents

Модуль управления внутренней энергией преобразователя Download PDF

Info

Publication number
RU2730279C2
RU2730279C2 RU2019102914A RU2019102914A RU2730279C2 RU 2730279 C2 RU2730279 C2 RU 2730279C2 RU 2019102914 A RU2019102914 A RU 2019102914A RU 2019102914 A RU2019102914 A RU 2019102914A RU 2730279 C2 RU2730279 C2 RU 2730279C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
converter
power supply
voltage
arm
supply network
Prior art date
Application number
RU2019102914A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2019102914A3 (ru
RU2019102914A (ru
Inventor
Косэи СИНОДА
Абделькрим БЕНШАИБ
Ксавье ГИЙО
Цзин ДАЙ
Original Assignee
Сьюпергрид Инститьют
Сантральсюпелек
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Сьюпергрид Инститьют, Сантральсюпелек filed Critical Сьюпергрид Инститьют
Publication of RU2019102914A3 publication Critical patent/RU2019102914A3/ru
Publication of RU2019102914A publication Critical patent/RU2019102914A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2730279C2 publication Critical patent/RU2730279C2/ru

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/483Converters with outputs that each can have more than two voltages levels
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0067Converter structures employing plural converter units, other than for parallel operation of the units on a single load
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/003Constructional details, e.g. physical layout, assembly, wiring or busbar connections
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/483Converters with outputs that each can have more than two voltages levels
    • H02M7/4835Converters with outputs that each can have more than two voltages levels comprising two or more cells, each including a switchable capacitor, the capacitors having a nominal charge voltage which corresponds to a given fraction of the input voltage, and the capacitors being selectively connected in series to determine the instantaneous output voltage
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/493Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode the static converters being arranged for operation in parallel
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0003Details of control, feedback or regulation circuits
    • H02M1/0009Devices or circuits for detecting current in a converter

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Rectifiers (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

Изобретение относится к преобразовательной технике. Объектом изобретения является многоуровневый модульный преобразователь (10), содержащий модуль (12) управления, чтобы регулировать внутреннюю энергию, хранящуюся в конденсаторах подмодулей полуплеча преобразователя, при этом модуль управления выполнен с возможностью ограничивать указанную внутреннюю энергию значением ниже верхнего предела и/или значением выше нижнего предела, используя параметры, измеряемые в сети (110) электрического питания постоянного тока и в сети (120) электрического питания переменного тока, а также заданные значения рабочей мощности преобразователя. 2 н. и 19 з.п. ф-лы, 17 ил.

Description

Уровень техники
Настоящее изобретение относится к технической области многоуровневых модульных преобразователей (ММС), обеспечивающих преобразование переменного тока в постоянный и наоборот.
В частности, оно относится к передающим высоковольтным сетям постоянного тока (HVDC), которые используют постоянный ток для передачи электрической энергии и в которых станции содержат многоуровневые модульные преобразователи.
На фиг. 1 схематично показан набор 6 подмодулей многоуровневого модульного преобразователя 10 согласно известному решению. Для трехфазного входного/выходного тока (имеющего три фазы
Figure 00000001
,
Figure 00000002
и
Figure 00000003
) этот преобразователь 10 содержит три преобразующих плеча, которые обозначены индексами
Figure 00000004
,
Figure 00000005
и
Figure 00000006
на различных компонентах на фиг. 1. Каждое преобразующее плечо содержт верхнее полуплечо и нижнее полуплечо (указанные индексами “u” для верхнего и “ℓ” для нижнего), каждое из которых соединяет клемму DC+ или DC- сети электрического питания постоянного тока (DC) с клеммой сети электрического питания переменного тока (AC). В частности, каждое из плеч подсоединено к трем линиям фазы
Figure 00000001
,
Figure 00000002
и
Figure 00000003
сети электрического питания переменного тока. Следует отметить, что термины «плечо» и «полуплечо» переведены на английский язык соответственно как “leg” и “arm”. На фиг. 1 показан набор 6 подмодулей, в котором через каждое полуплечо проходит ток
Figure 00000007
(где х показывает, является ли полуплечо верхним или нижним, а индекс i указывает на плечо). Кроме того, каждое полуплечо содержит множество подмодулей
Figure 00000008
, управление которыми может просходить в соответствии с требуемым циклом (х показывает, является ли полуплечо верхним или нижним, i указывает на линию фазы, с которой связано полуплечо, и j является номером подмодуля среди подмодулей, последовательно соединенных в полуплече). В данном случае в каждом полуплече показаны только три подмодуля. На практике, каждое нижнее или верхнее полуплечо может содержать число N подмодулей, которое может составлять от нескольких десятков до нескольких сотен. Каждый подмодуль
Figure 00000008
содержит систему хранения энергии, такую как по меньшей мере один конденсатор и орган управления, чтобы выборочно подсоединять последовательно этот конденсатор между клеммами подмодуля или чтобы его обходить. Подмодулями управляют в соответствии с выбранным циклом, чтобы постепенно менять число элементов хранения энергии, которые соединены последовательно в полуплече преобразователя 10, таким образом, чтобы получать несколько уровней напряжения. Кроме того, на фиг. 1
Figure 00000009
обозначает напряжение в точках соединения преобразователя с сетью электрического питания постоянного тока, причем эти точки называются англо-саксонским выражением “PCC: Point of Common Coupling”, хорошо известным специалисту в данной области.
Figure 00000010
обозначает ток в сети электрического питания постоянного тока, тогда как токи
Figure 00000011
,
Figure 00000012
и
Figure 00000013
проходят по трем линиями фазы
Figure 00000001
,
Figure 00000002
и
Figure 00000003
. Кроме того, каждое полуплечо содержит катушку индуктивности
Figure 00000014
, и каждая линия фазы содержит катушку индуктивности
Figure 00000015
и резистор
Figure 00000016
.
На фиг. 2 показан известный подмодуль
Figure 00000008
, принадлежащий к преобразователю, показанному на фиг. 1. В этом подмодуле каждый орган управления содержит первый электронный элемент переключения Т1, такой как биполярный транзистор с изолированным затвором (“IGBT: Insulated Gate Bipolar Transistor” на английском языке), последовательно соединенный с элементом хранения электрической энергии, в данном случае с конденсатором
Figure 00000017
. Этот первый элемент переключения Т1 и этот конденсатор
Figure 00000017
установлены параллельно со вторым электронным элементом переключения Т2, который тоже является биполярным транзистором с изолированным затвором (IGBT). Этот второй электронный элемент переключения Т2 подсоединен между входной и выходной клеммами подмодуля
Figure 00000008
. Первый и второй элементы переключения Т1 и Т2 связаны, оба, с антипараллельным диодом, показанным на фиг. 2.
Во время работы управление подмодулем может происходить в двух состояниях управления.
В первом состоянии, называемом состоянием “on” или «включенным», первый элемент переключения Т1 и второй элемент переключения Т2 конфигурированы таким образом, чтобы соединять элемент хранения энергии
Figure 00000017
последовательно с другими подмодулями. Во втором состоянии, называемом “off” или «выключенным», первый элемент переключения Т1 и второй элемент переключения Т2 конфигурированы таким образом, чтобы накоротко замыкать элемент хранения энергии
Figure 00000017
.
Известно, что каждое полуплечо, имеющее на своих клеммах напряжение vm, можно моделировать при помощи моделированного источника напряжения, имеющего на своих клеммах напряжение vm, в котором коэффициент заполнения импульса зависит от числа включенных подмодулей, и при помощи моделированного конденсатора Ctot, соединенного с источником напряжения. Это моделирование схематично представлено на фиг. 3, где показаны полуплечо, через которое проходит ток i, и полученная модель. Обратная величина эквивалентной емкости моделированного конденсатора Ctot равна сумме обратных величин емкостей включенных подмодулей, то есть:
Figure 00000018
где
Figure 00000019
,
Figure 00000020
, …,
Figure 00000021
, …,
Figure 00000022
обозначают емкость
Figure 00000023
-го конденсатора.
Таким образом, напряжение
Figure 00000024
на клеммах моделированного конденсатора Ctot равно сумме напряжений
Figure 00000025
на клеммах конденсаторов подмодулей в полуплече (где j составляет от 1 до N и показывает номер конденсатора и, следовательно, подмодуля). Кроме того, через каждый конденсатор Ctot проходит ток im. В настоящей заявке не совсем верно с точки зрения языка Ctot одновременно обозначает моделированный конденсатор и значение его емкости. Контролируя цикл управления подмодулями, чтобы постепенно менять число последовательно включенных элементов хранения энергии, можно уменьшать или увеличивать энергию моделированного конденсатора Ctot и, следовательно, напряжение на клеммах каждого моделированного источника напряжения.
В известных решениях можно найти эквивалентную конфигурацию набора 6 подмодулей преобразователя ММС 10, показанную на фиг. 4. На этой фигуре преобразователь является аналогичным преобразователю, описанному со ссылками на фиг.1, но в котором каждое полуплечо заменено его моделью. Кроме того, каждая линия фазы сети электрического питания переменного тока соответствует току
Figure 00000026
и напряжению
Figure 00000027
(индекс i показывает номер плеча).
В данном случае каждый из моделированных источников напряжения имеет на своих клеммах напряжение
Figure 00000028
, и через каждый моделированный конденсатор Ctot проходит ток
Figure 00000029
, а на своих клеммах он имеет напряжение
Figure 00000030
(где х показывает, является ли полуплечо верхним или нижним, и i указывает на номер плеча). Кроме того, можно отметить, что преобразователь ММС можно разделить на воображаемую переменную часть и воображаемую постоянную часть (на входе или на выходе в зависимости от того, конфигурирован ли преобразователь для преобразования переменной энергии в постоянную или наоборот), где изменение общей энергии, хранящейся в конденсаторах подмодулей, равно разности между мощностью, поступающей в преобразователь, и выходной мощностью.
Известно, что в преобразователях ММС этого типа внутренняя энергия, хранящаяся в конденсаторах подмодулей, не связана с напряжением сети электрическоого питания постоянного тока. Следовательно, внутреннюю энергию, хранящуюся в коденсаторах преобразователей ММС можно регулировать независимым образом. Это позволяет, в частности, преобразователям ММС способствовать стабильности соответствующих сетей электрического питания постоянного и переменного тока посредством подачи энергии в указанные сети электрического питания или отбора из них энергии.
Таким образом, понятно, что обмен мощностью между сетями электрического питания постоянного и/или переменного тока и преобразователем ММС приводит к увеличению или к уменьшению внутренней энергии, хранящейся в конденсаторах преобразователя.
Внутренняя энергия преобразователя оказывает влияние на стабильность сетей электрического питания постоянного или переменного тока. Кроме того, известно, что общее напряжение конденсаторов преобразователя колеблется по причине обмена мощностью между сетями электрического питания постоянного и переменного тока. Эти колебания могут сказаться на нормальной работе преобразователя при ненадлежащем соблюдении условий его работы. Известные решения не учитывают эти колебания, что может привести к повреждению преобразователя. Следовательно, эти решения не позволяют в полной мере использовать возможности преобразователей ММС с точки зрения управления внутренней энергией преобразователя.
Раскрытие сущности изобретения
Настоящее изобретение призвано предложить многоуровневый модульный преобразователь (ММС), позволяющий решить вышеуказанные проблемы и полностью использовать потенциал преобразователя ММС.
В связи с этим, объектом изобретения является многоуровневый модульный преобразователь, позволяющий преобразовывать переменное напряжение в постоянное напряжение и наоборот и содержащий так называемую постоянную часть, предназначенную для соединения с сетью электрического питания постоянного тока, и так называемую переменную часть, предназначенную для соединения с сетью электрического питания переменного тока, при этом преобразователь содержит множество плеч, при этом каждое плечо содержит верхее полуплечо и нижнее полуплечо, при этом каждое полуплечо содержит множество подмодулей, управляемых индивидуаьно органом управления, предусмотренным для каждого подмодуля, и каждый подмодуль содержит конденсатор, последовательно соединяемый в полуплече, когда орган управления подмодуля находится во включенном состоянии.
Согласно общему отличительному признаку преобразователя, указанный преобразователь содержит модуль управления, выполненный с возможностью регулировать внутреннюю энергию, хранящуюся в конденсаторах подмодулей верхнего или нижнего полуплеча преобразователя, при этом указанный модуль управления выполнен с возможностью ограничивать указанную внутреннюю энергию значением ниже верхнего предела и/или выше нижнего предела, используя параметры, измеренные в сети электрического питания постоянного тока и в сети электрического питания переменного тока, а также заданные значения рабочей мощности преобразователя.
Предпочтительно, но не ограничительно подмодулями управляют при помощи двух биполярных транзисторов с изолированным затвором (IBGT), позволяющих подключать или не подключать последовательно конденсатор указанного подмодуля в соответствующее полуплечо в зависимости от того, необходимо ли перевести подмодуль во включенное состояние “on” или в выключенное состояние “off”.
Каждое полуплечо можно моделировать при помощи моделированного источника напряжения, связанного параллельно с моделированным конденсатором с емкостью Ctot. Сумму напряжений конденсаторов подмодулей одного полуплеча обозначают
Figure 00000031
, и напряжение на клеммах моделированного конденсатора, связанного параллельно с моделированным источником напряжения, равно
Figure 00000031
. Кроме того, моделированный источник напряжения имеет на своих клеммах напряжение
Figure 00000032
, называемое также напряжением, подаваемым в полуплечо, и характеризуется коэффициентом заполнения импульса, зависящим от числа включенных подмодулей.
Предпочтительно коэффициент а заполнения импульса, соответствующий моделированному источнику напряжения, вычисляют при помощи выражения:
Figure 00000033
где n является числом подмодулей, подключенных в состоянии “on” в соответствующем полуплече, и N является числом подмодулей в полуплече.
Понятно, что указанный нижний предел и/или указанный верхний передел внутренней энергии определяют таким образом, чтобы поддерживать внутреннюю энергию, хранящуюся в конденсаторах подмодулей преобразователя, на уровне, необходимом для нормальной работы указанного преобразователя. Это позволяет избежать повреждения преобразователя и полностью использовать его возможности.
Не выходя за рамки изобретения, модуль управления можно выполнить с возможностью регулирования внутренней энергии только ниже верхнего предела, только выше нижнего предела или между верхним пределом и нижним пределом.
Кроме того, указанный нижний предел и/или указанный верхний предел внутренней энергии можно выбирать таким образом, чтобы учитывать колебания общего напряжения конденсаторов. Таким образом, несмотря на эти неизбежные колебания, модуль управления поддерживает эту внутреннюю энергию выше указанного нижнего предела и/или ниже указанного верхнего предела, чтобы избегать нарушения работы преобразователя.
Предпочтительно нижний предел внутренней энергии определяют по соблюдаемому условию, относящемуся к подаваемому напряжению
Figure 00000034
. Действительно, чтобы обеспечивать нормальную работу преобразователя, подаваемое напряжение
Figure 00000034
в полуплече физически ограничено суммой напряжений
Figure 00000031
подмодулей в этом полуплече. Чтобы соблюдать это физическое требование, заданное значение подаваемого напряжения
Figure 00000035
должно в каждый момент t удовлетворять следующему неравенству:
Figure 00000036
где
Figure 00000037
обозначает индекс модуляции
Figure 00000038
.
Модуль управления в соответствии с изобретением позволяет регулировать внутреннюю энергию таким образом, чтобы сохранять это неравенство даже в случае пика колебания общего напряжения конденсаторов.
Предпочтительно также верхний передел внутренней энергии определяют на основании предела напряжения элементов переключения подмодулей. Действительно, чтобы обеспечивать нормальную работу преобразователя, напряжение конденсатора
Figure 00000039
подмодуля должно быть в каждый момент t ниже максимального напряжения
Figure 00000040
, соответствующего пределу напряжения элементов переключения указанного подмодуля, соответственно:
Figure 00000041
и, следовательно:
Figure 00000042
В частности, этот предел напряжения элементов переключения имеет запас надежности, называемый безопасным пределом напряжения.
Когда внутренняя энергия достигает верхнего предела или нижнего предела, модуль управления корректирует внутреннюю энергию, чтобы привести ее соответственно ниже верхнего предела или выше нижнего предела.
Используя параметры, измеряемые в сети электрического питания постоянного тока и в сети электрического питания переменного тока, модуль управления определяет нижний предел и/или верхний предел внутренней энергии, адаптируясь к состоянию сетей электрического питания постоянного и переменного тока. Понятно, что нижний предел и/или верхний предел не являются фиксированными и меняются вместе с состоянием сетей электрического питания.
Предпочтительно, но не ограничительно, эти параметры измеряют в реальном времени в сетях электрического питания, благодаря чему регулирование нижнего предела и/или верхнего предела автоматически происходит в реальном времени, их адаптация к состоянию сетей электрического питания постоянного и переменного тока происходит в каждый момент. Этот предпочтительный вариант выполнения позволяет, в частности, повысить точность определяемого(ых) предела/пределов и снизить риски повреждения преобразователя.
Кроме того, использование заданных значений рабочей мощности преобразователя позволяет учитывать также рабочие точки преобразователя, чтобы определять нижний предел и/или верхний предел. Это позволяет лучше контролировать внутреннюю энергию и емкости хранения указанной внутренней энергии преобразователя, благодаря чему в большей степени используется потенциал преобразователя ММС.
Предпочтительно указанные параметры, измеряемые в сети электрического питания постоянного тока и в сети электрического питания переменного тока, включают в себя значение напряжения
Figure 00000043
, измеряемое в сети электрического питания переменного тока, и значение напряжения
Figure 00000044
, измеряемое в сети электрического питания постоянного тока.
Figure 00000043
и
Figure 00000044
характеризуют рабочее состояние соответственно сети электрического питания переменного тока и сети электрического питания постоянного тока.
Предпочтительно заданные значения рабочей мощности преобразователя включают в себя заданное значение активной переменной мощности
Figure 00000045
, заданное значение реактивной переменной мощности
Figure 00000046
и заданное значение постоянной мощности
Figure 00000047
. Эти заданные значения отображают рабочие точки преобразователя с точки зрения мощности.
Предпочтительно модуль управления выполнен с возможностью вычислять промежуточные переменные в зависимости от указанных параметров, измеряемых в сети электрического питания постоянного тока и в сети электрического питания переменного тока, а также в зависимости от указанных заданных значений рабочей мощности преобразователя. Не ограничительно, математический анализ позволяет определять математические отношения, связывающие указанные промежуточные переменные с указанными параметрами и с указанными заданными значениями мощности. Предпочтительно, чтобы упростить математический анализ, считается, что модуль управления является достаточно быстрым контуром управления, чтобы в приближении определять, что заданные значения равны связанным с ними реальным значениям.
Предпочтительно промежуточные переменные включают в себя эквивалентную переменную дифференциального тока
Figure 00000048
, отображающую участие фазы сбалансированной трехфазной системы в токе сети электрического питания постоянного тока в установившихся условиях и определяемую при помощи функции:
Figure 00000049
Предпочтительно промежуточные переменные включают в себя эквивалентную переменную дифференциального напряжения
Figure 00000050
, отображающую напряжение на клеммах постоянной части преобразователя в установившихся условиях и определяемую при помощи функции:
Figure 00000051
где
Figure 00000052
является сопротивлением в полуплече преобразователя.
Предпочтительно промежуточные переменные включают в себя эквивалентную промежуточную переменную тока
Figure 00000053
, отображающую ток, циркулирующий в сети электрического питания переменного тока в установившихся условиях и определяемую при помощи функции:
Figure 00000054
где
Figure 00000055
является напряжением сети электрического питания переменного тока в установившихся условиях.
Предпочтительно промежуточные переменные включают в себя эквивалентную переменную смещения фазы
Figure 00000056
между вектором напряжения сети электрического питания переменного тока и вектором тока, проходящего в направлении сети электрического питания переменного тока. Кроме того,
Figure 00000056
можно определить как:
Figure 00000057
Figure 00000058
Предпочтительно промежуточные переменные включают в себя промежуточную угловую переменную
Figure 00000059
, отображающую смещение фазы между вектором напряжения сети электрического питания переменного тока в установившихся условиях и вектором эквивалентного внутреннего переменного напряжения, синтезируемого преобразователем в установившихся условиях, при этом
Figure 00000059
определяют при помощи функции:
Figure 00000060
где
Figure 00000055
является напряжением сети электрического питания переменного тока в установившихся условиях,
Figure 00000061
является эквивалентным сопротивлением в полуплече, и
Figure 00000062
является эквивалентным реактивным сопротивлением в полуплече.
Не ограничительно можно записать
Figure 00000063
и
Figure 00000064
, где
Figure 00000014
и
Figure 00000065
соответственно обозначают индуктивность и сопротивление в полуплече, а
Figure 00000015
и
Figure 00000016
соответственно обозначают индуктивность и сопротивление в линии фазы, и
Figure 00000066
является круговой частотой.
Предпочтительно промежуточные переменные включают в себя эквивалентную переменную внутреннего переменного напряжения
Figure 00000067
, синтезируемого преобразователем в установившихся условиях, которую определяют при помощи функции:
Figure 00000068
где
Figure 00000055
является напряжением сети электрического питания переменного тока в установившихся условиях,
Figure 00000061
является эквивалентным сопротивлением в полуплече, и
Figure 00000062
является эквивалентным реактивным сопротивлением в полуплече.
Согласно предпочтительному отличительному признаку изобретения, модуль управления выполнен с возможностью определять колебательную составляющую внутренней энергии
Figure 00000069
, хранящейся в конденсаторах верхнего полуплеча преобразователя при помощи функции:
Figure 00000070
где
Figure 00000066
является круговой частотой. Эта колебательная составляющая внутренней энергии отображает собственные колебания общего напряжения конденсаторов верхнего полуплеча преобразователя и, следовательно, внутренней энергии, хранящейся в указанных конденсаторах. Причиной этих колебаний являются обмены мощностью между сетями электрического питания постоянного и переменного тока и преобразователем.
Кроме того, внутреннюю энергию в верхнем полуплече можно выразить как сумму колебательной составляющей
Figure 00000069
внутренней энергии в этом верхнем полуплече и среднего значения во времени внутренней энергии в этом полуплече.
В варианте модуль управления выполнен с возможностью определять колебательную составляющую
Figure 00000071
внутренней энергии, хранящейся в конденсаторах нижнего полуплеча преобразователя, при помощи функции:
Figure 00000072
Предпочтительно модуль управления выполнен с возможностью определять нижний предел
Figure 00000073
внутренней энергии, хранящейся в конденсаторах подмодулей верхнего полуплеча преобразователя, при помощи функции:
Figure 00000074
где
Figure 00000075
является суммой емкостей конденсаторов в верхнем полуплече и где
Figure 00000076
является определенным моментом, в который внутренняя энергия в верхнем полуплече достигает нижнего предела
Figure 00000073
, и этот момент получают при помощи формулы:
Figure 00000077
при:
Figure 00000078
Figure 00000079
В варианте модуль управления выполнен с возможностью определять нижний предел
Figure 00000080
внутренней энергии, хранящейся в конденсаторах подмодулей нижнего полуплеча преобразователя. Выражение указанного нижнего предела
Figure 00000080
можно определить, используя симметрию между верхним и нижним полуплечами. В этом выражении значение условий идентично значению условий, относящихся к верхнему полуплечу.
Не выходя за рамки изобретения, нижний предел внутренней энергии, хранящейся в конденсаторах верхнего или нижнего полуплеча, можно определить при помощи подхода, учитывающего наиболее неблагоприятную конфигурацию, достигаемую в момент
Figure 00000076
, при которой проверяется следующее равенство:
Figure 00000081
В этой неблагоприятной конфигурации внутренняя энергия в верхнем или нижнем полуплече достигает указанного нижнего предела.
Предпочтительно модуль управления выполнен с возможностью определять верхний предел
Figure 00000082
внутренней энергии, хранящейся в конденсаторах подмодулей верхнего полуплеча преобразователя, при помощи функции:
Figure 00000083
где
Figure 00000075
является суммой емкостей конденсаторов в полуплече,
Figure 00000084
является допустимым максимальным напряжением подмодуля, N является числом подмодулей в полуплече, и где
Figure 00000085
является определенным моментом, в который внутренняя энергия в полуплече достигает верхнего предела
Figure 00000082
, и этот момент получают при помощи формулы:
Figure 00000086
В варианте модуль управления выполнен с возможностью определять верхний предел
Figure 00000087
внутренней энергии, хранящейся в конденсаторах подмодулей нижнего полуплеча преобразователя. В данном случае выражение указанного верхнего предела
Figure 00000087
можно тоже определить, используя симметрию между верхним и нижним полуплечами. В этом выражении значение условий идентично значению условий, относящихся к верхнему полуплечу.
Не выходя за рамки изобретения, верхний предел внутренней энергии, хранящейся в конденсаторах нижнего или верхнего полуплеча, определяют при помощи подхода, учитывающего наиболее неблагоприятную конфигурацию, достигаемую в момент
Figure 00000085
, при которой проверяется следующее равенство:
Figure 00000088
В этой неблагоприятной конфигурации внутренняя энергия в верхнем или нижнем полуплече достигает указанного верхнего предела внутренней энергии.
Предпочтительно модуль управления содержит модуль определения указанного нижнего предела и указанного верхнего предела внутренней энергии, хранящейся в конденсаторах подмодулей верхнего или нижнего полуплеча, в зависимости от указанного значения напряжения
Figure 00000043
, измеренного в сети электрического питания переменного тока, от указанного значения
Figure 00000044
, измеренного в сети электрического питания постоянного тока, от указанного заданного значения активной переменной мощности
Figure 00000045
, от указанного заданного значения реактивной переменной мощности
Figure 00000046
и от указанного заданного значения постоянной мощности
Figure 00000047
.
Благодаря модулю определения, происходит автоматическое регулирование, предпочтительно в реальном времени, нижнего предела и/или верхнего предела внутренней энергии в зависимости от состояния сетей электрического питания.
Предпочтительно модуль управления содержит модуль коррекции заданного значения внутренней энергии в зависимости от указанного верхнего предела и от указанного нижнего предела, выдаваемых модулем управления. В данном случае предпочтительно получают заданное значение внутренней энергии, адаптированное к условиям сети и обеспечивающее нормальную работу преобразователя. Эта коррекция заданного значения внутренней энергии, хранящейся в конденсаторах, позволяет улучшить управление внутренней энергией, а также улучшить управление емкостью хранения энергии преобразователя.
Понятно, что, если заданное значение внутренней энергии на входе модуля коррекции не переходит указанный нижний предел или указанный верхний предел, указанное заданное значение внутренней энергии не изменяют. В этом случае модуль коррекции выдает на выходе заданное значение внутренней энергии, идентичное заданному значению, полученному на входе.
С другой стороны, если заданное значение внутренней энергии ниже указанного нижнего предела или выше указанного верхнего предела, модуль коррекции корректирует заданное значение таким образом, чтобы оно было выше нижнего предела или ниже верхнего предела.
Согласно предпочтительному отличительному признаку изобретения, модуль управления содержит регулятор внутренней энергии преобразователя, получающий на входе заданное значение внутренней энергии преобразователя и выдающий на выходе заданное значение мощности для конденсаторов указанного преобразователя. Этот регулятор внутренней энергии позволяет регулировать внутреннюю энергию, хранящуюся в конденсаторах верхнего или нижнего полуплеча преобразователя, приводя ее к ее заданному значению.
Не ограничительно, заданное значение внутренней энергии можно получать от модуля коррекции. Благодаря регулятору внутренней энергии, можно автоматически регулировать напряжение на клеммах каждого моделированного конденсатора и эффективно управлять энергией, хранящейся в конденсаторах.
Предпочтительно модуль управления содержит регулятор мощности в точках соединения преобразователя с сетью АС, получающий на входе заданное значение активной переменной мощности
Figure 00000045
и заданное значение реактивной переменной мощности
Figure 00000046
и выдающий на выходе заданное значение переменного тока
Figure 00000089
и заданное значение переменного тока
Figure 00000090
. Заданное значение переменного тока
Figure 00000089
связано с заданным значением переменной мощности
Figure 00000045
, тогда как заданное значение переменного тока
Figure 00000091
связано с заданным значением реактивной переменной мощности
Figure 00000046
. Этот регулятор осуществляет так называемое медленное регулирование мощности в точках соединения преобразователя с сетью АС.
Предпочтительно модуль управления содержит регулятор мощности в точках соединения преобразователя с сетью DС, получающий на входе заданное значение постоянной мощности
Figure 00000047
и выдающий заданное значение дифференциального тока
Figure 00000092
. Этот регулятор осуществляет так называемое медленное регулирование мощности в точках соединения преобразователя с сетью DC.
Предпочтительно модуль управления содержит регулятор переменного тока
Figure 00000093
сети электрического питания переменного тока, получающий на входе заданное значение переменного тока
Figure 00000089
и заданное значение переменного тока
Figure 00000090
, связанные с переменным током
Figure 00000093
, и выдающий на выходе заданное значение эквивалентного внутреннего переменного напряжения
Figure 00000094
.
Figure 00000093
является током, проходящим в сети электрического питания переменного тока. Регулирование переменного тока
Figure 00000093
соответствует регулированию передачи переменной мощности на выходе или на входе в зависимости от конфигурации преобразователя. Этот регулятор осуществляет так называемое быстрое регулирование переменного тока
Figure 00000093
.
Предпочтительно модуль управления содержит регулятор дифференциального тока
Figure 00000095
, получающий на входе заданное значение дифференциального тока
Figure 00000092
, связанное с дифференциальным током
Figure 00000095
, и выдающий на выходе заданное значение дифференциального напряжения
Figure 00000096
. Регулирование дифференциального тока
Figure 00000095
равнозначно регулированию передачи постоянной мощности на выходе или на входе в зависимости от конфигурации преобразователя. Этот регулятор осуществляет так называемое быстрое регулирование дифференциального тока
Figure 00000095
, при этом
Figure 00000095
характеризует дифференциальный ток сети электрического питания постоянного тока.
Объектом изобретения является также способ управления многоуровневым модульным преобразователем напряжения, при этом преобразователь позволяет преобразовывать переменное напряжение в постоянное напряжение и наоборот и содержит так называемую постоянную часть, предназначенную для соединения с сетью электрического питания постоянного тока, и так называемую переменную часть, предназначенную для соединения с сетью электрического питания переменного тока, при этом преобразователь содержит множество плеч, при этом каждое плечо содержит верхнее полуплечо и нижнее полуплечо, при этом каждое полуплечо содержит множество подмодулей, управляемых индивидуально органом управления, предусмотренным для каждого подмодуля, и каждый подмодуль содержит конденсатор, последовательно соединяемый в полуплече, когда орган управления находится во включенном состоянии.
Согласно отличительному признаку, способ содержит этап регулирования внутренней энергии, хранящейся в конденсаторах подмодулей верхнего или нижнего полуплеча преобразователя, на котором указанную внутреннюю энергию ограничивают значением ниже верхнего предела и/или значением выше нижнего предела, используя параметры, измеряемые в сети электрического питания постоянного тока и в сети электрического питания переменного тока, а также заданные здачения рабочей мощности преобразователя.
Предпочтительно способ управления содержит определение указанного нижнего предела и указанного верхнего предела внутренней энергии, хранящейся в конденсаторах подмодулей верхнего или нижнего полуплеча преобразователя, в зависимости от параметров, измеряемых в сети электрического питания постоянного тока и в сети электрического питания переменного тока, а также от заданных значений рабочей мощности преобразователя.
Предпочтительно способ управления содержит коррекцию заданного значения внутренней энергии в зависимости от указанного верхнего предела и от указанного нижнего предела.
Предпочтительно способ управления содержит регулирование внутренней энергии преобразователя, используя на входе заданное значение внутренней энергии преобразователя и выдавая заданное значение мощности для конденсаторов указанного преобразователя.
Предпочтительно способ управления содержит регулирование мощности в точках соединения преобразователя с сетью АС, используя на входе заданное значение активной переменной мощности
Figure 00000045
и заданное значение реактивной переменной мощности
Figure 00000046
и выдавая заданное значение переменного тока
Figure 00000089
и заданное значение переменного тока
Figure 00000090
.
Предпочтительно способ управления содержит регулирование мощности в точках соединения преобразователя с сетью DС, используя на входе заданное значение постоянной мощности
Figure 00000047
и выдавая заданное значение дифференциального тока
Figure 00000092
.
Предпочтительно способ управления содержит регулирование переменного тока
Figure 00000093
, используя на входе заданное значение переменного тока
Figure 00000089
и заданное значение переменного тока
Figure 00000090
, связанные с переменным током
Figure 00000093
, и выдавая на выходе заданное значение эквивалентного внутреннего переменного напряжения
Figure 00000094
.
Предпочтительно способ управления содержит регулирование дифференциального тока
Figure 00000095
, используя на входе заданное значение дифференциального тока
Figure 00000092
, связанное с дифференциальным током
Figure 00000095
, и выдавая на выходе заданное значение переменного напряжения
Figure 00000096
.
Не выходя за рамки изобретения, этот способ контроля можно осуществлять при помощи описанного выше преобразователя во всех, даже предпочтительных вариантах выполнения.
Краткое описание чертежей
Изобретение будет более понятно из нижеследующего описания варианта выполнения изобретения, представленного в качестве не ограничительного примера со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
Фиг. 1 (уже описана) - известный многоуровневый модульный трехфазный преобразователь.
Фиг. 2 (уже описана) - подмодуль известного многоуровневого модульного преобразователя.
Фиг. 3 (уже описана) - эквивалентная схема полуплеча известного преобразователя ММС.
Фиг. 4 (уже описана) - эквивалентная конфигурация известного многоуровневого модульного преобразователя.
Фиг. 5 - эквивалентный и схематичный вид заявленного многоуровневого модульного преобразователя.
Фиг. 6 - заявленный многоуровневый модульный преобразователь, содержащий модуль управления.
Фиг. 7 - модуль определения верхнего предела и нижнего предела внутренней энергии, хранящейся в полуплече преобразователя, показанного на фиг. 6.
Фиг. 8 - первое моделирование, при котором изменяют напряжение сети электрического питания постоянного тока.
Фиг. 9А - изменение, для первой системы, внутренней энергии вблизи нижнего предела заявленного преобразователя, содержащего модуль управления, в ответ на изменение напряжения, показанное на фиг. 8.
Фиг. 9В - изменение индекса модуляции заявленного преобразователя первой системы, показанной на фиг. 9А.
Фиг. 10А - изменение, для второй системы, внутренней энергии вблизи нижнего предела известного преобразователя ММС, не содержащего модуля управления, в ответ на изменение напряжения, показанное на фиг. 8.
Фиг. 10В - изменение индекса модуляции известного преобразователя второй системы, показанной на фиг. 10А.
Фиг. 11 - второе моделирование, при котором изменяют активную переменную мощность.
Фиг. 12А - изменение, для первой системы, внутренней энергии вблизи верхнего предела заявленного преобразователя, содержащего модуль управления, в ответ на изменение мощности, показанное на фиг. 11.
Фиг. 12В - изменение напряжения конденсатора подмодуля заявленного преобразователя первой системы, показанной на фиг. 12А.
Фиг. 13А - изменение, для второй системы, внутренней энергии вблизи верхнего предела известного преобразователя ММС, не содержащего модуля управления, в ответ на изменение мощности, показанное на фиг. 11.
Фиг. 13В - изменение напряжения конденсатора подмодуля известного преобразователя второй системы, показанной на фиг. 13А.
Осуществление изобретения
Вариант выполнения изобретения, представленный на фиг. 6, относится к многоуровневому модульному преобразователю 10, содержащему модуль 12 управления. Эквивалентная схема поведения заявленного преобразователя 10 в однофазной модели показана на фиг. 5. На этой фиг. 5 модуль управления не показан. Однофазная модель позволяет также упростить условные обозначения и схемы. На этой фигуре не ограничительно показан преобразователь ММС 10, преобразующий энергию постоянного тока в энергию переменного тока.
В этом примере можно отметить, что преобразователь 10 содержит постоянную часть 10А, соединенную с сетью 110 электрического питания переменного тока, в левой части схемы. В правой части схемы видно, что преобразователь 10 содержит переменную часть 10С, соединенную с сетью 120 электрического питания переменного тока. На фиг. 5
Figure 00000014
и
Figure 00000065
обозначают соответственно катушку индуктивности и резистор в полуплече,
Figure 00000015
и
Figure 00000097
обозначают соответственно катушку индуктивности и резистор в линии фазы.
Figure 00000095
обозначает дифференциальный ток, проходящий в сети электрического питания постоянного тока, и
Figure 00000098
обозначает дифференциальное напряжение на клеммах постоянной части преобразователя.
Figure 00000093
обозначает переменный ток, проходящий в сети электрического питания переменного тока, и
Figure 00000067
обозначает эквивалентное внутреннее переменное напряжение.
Figure 00000043
обозначает напряжение сети электрического питания переменного тока, и
Figure 00000044
обозначает напряжение сети электрического питания постоянного тока. Кроме того, можно отметить, что мощность, обмениваемая между сетью 110 электрического питания постоянного тока и преобразователем 10, обозначена
Figure 00000099
и что мощность, обмениваемая между преобразователем 10 и сетью 120 электрического питания переменного тока, обозначена
Figure 00000100
.
На фиг. 6 показан заявленный многоуровневый модульный преобразователь 10, содержащий блок 11 преобразования и модуль 12 управления. Этот модуль 12 управления представляет собой контур управления и выполнен с возможностью регулирования внутренней энергии, хранящейся в конденсаторах подмодулей
Figure 00000008
верхнего или нижнего полуплеча преобразователя. В не ограничительном примере, представленном на фиг. 6, модуль 12 управления выполнен также с возможностью ограничивать внутреннюю энергию, хранящуюся в конденсаторах верхнего или нижнего полуплеча преобразователя, значением ниже верхнего предела
Figure 00000101
и выше нижнего предела
Figure 00000102
. Таким образом, модуль управления позволяет поддерживать внутреннюю энергию между указанным верхним пределом
Figure 00000101
и указанным нижним пределом
Figure 00000102
, что обеспечивает нормальную работу указанного преобразователя 10 без риска его повреждения.
Как можно отметить на фиг. 6, модуль 12 управления дополнительно содержит модуль 14 определения указанного нижнего предела
Figure 00000102
и указанного верхнего предела
Figure 00000101
внутренней энергии преобразователя. Этот модуль 14 определения получает на входе значение напряжения
Figure 00000043
, измеренное в сети 120 электрического питания переменного тока, значение напряжения
Figure 00000044
, измеренное в сети 110 электрического питания постоянного тока, заданное значение активной переменной мощности
Figure 00000045
, заданное значение реактивной переменной мощности
Figure 00000046
и заданное значение постоянной мощности
Figure 00000047
. Понятно, что нижний предел
Figure 00000102
и верхний предел
Figure 00000101
не являются фиксированными и меняются вместе с состоянием сетей электрического питания.
Предпочтительно, но не ограничительно измерение значений напряжения vg и Vdc происходит в реальном времени, поэтому значения
Figure 00000101
и
Figure 00000102
регулируются автоматически в реальном времени и адаптируются к состоянию сетей электрического питания в каждый момент. Работа модуля 14 определения будет описана подробно ниже.
На фиг. 6 можно также отметить, что модуль 12 управления содержит модуль 16 коррекции. В этом не ограничительном примере этот модуль 16 коррекции использует на входе заданное значение внутренней энергии
Figure 00000103
, хранящейся в конденсаторах полуплеча преобразователя 10, а также нижний предел
Figure 00000102
и верхний предел
Figure 00000101
внутренней энергии, выдаваемые модулем 14 определения. Модуль 16 коррекции выдает на выходе скорректированное заданное значение внутренней энергии
Figure 00000104
.
Если заданное значение
Figure 00000103
внутренней энергии на входе модуля 16 коррекции не переходит указанный нижний предел
Figure 00000102
или указанный верхний предел
Figure 00000101
, то указанное заданное значение
Figure 00000103
внутренней энергии не меняется. В этом случае модуль 16 коррекции выдает на выходе заданное значение
Figure 00000104
внутренней энергии, идентичное получаемому на входе заданному значению
Figure 00000103
внутренней энергии. С другой стороны, если заданное значение
Figure 00000103
внутренней энергии ниже указанного нижнего предела
Figure 00000102
или выше указанного верхнего предела
Figure 00000101
, модуль 16 коррекции корректирует заданное значение
Figure 00000103
внутренней энергии таким образом, чтобы выдавать на выходе скорректированное заданное значение
Figure 00000104
внутренней энергии выше нижнего предела или ниже верхнего предела.
Показанный на фиг. 6 модуль 12 управления содержит также регулятор 18 внутренней энергии преобразователя 10. Этот регулятор 18 внутренней энергии преобразователя выдает заданное значение мощности
Figure 00000105
для конденсаторов преобразователя 10, определяемое на основании скорректированного заданного значения
Figure 00000103
внутренней энергии, поступающего от модуля 16 коррекции. Следовательно, внутренняя энергия преобразователя, хранящаяся в конденсаторах, регулируется предпочтительно в реальном времени при помощи скорректированного заданного значения
Figure 00000104
внутренней энергии, предпочтительно тоже в реальном времени.
Можно также отметить, что в этом примере модуль 10 управления содержит регулятор 20 мощности в точках соединения преобразователя с сетью АС. Этот регулятор 20 мощности в точках соединения преобразователя с сетью АС получает на входе заданное значение активной переменной мощности
Figure 00000045
и заданное значение реактивной переменной мощности
Figure 00000046
и выдает заданное значение переменного тока
Figure 00000089
и заданное значение переменного тока
Figure 00000090
.
Не ограничительно модуль 10 управления содержит регулятор 22 переменного тока
Figure 00000093
сети 120 электрического питания переменного тока, получая на входе заданное значение переменного тока
Figure 00000089
и заданное значение переменного тока
Figure 00000090
, выдаваемые регулятором 20 мощности в точках соединения преобразователя с сетью АС. Этот регулятор 22 переменного тока
Figure 00000093
выдает на выходе в направлении преобразователя ММС 10 заданное значение
Figure 00000094
эквивалентного внутреннего переменного напряжения.
Кроме того, в примере, показанном на фиг. 6, заданное значение активной переменной мощности
Figure 00000045
, используемое на входе модуля 14 определения, сравнивают также и добавляют к заданному значению мощности
Figure 00000105
, поступающему от регулятора 18 внутренней энергии преобразователя 10. В результате этого сравнения получают заданное значение постоянной мощности
Figure 00000047
, поступающее на вход регулятора 24 мощности в точках соединения преобразователя с сетью DС. Этот регулятор 24 мощности в точках соединения преобразователя с сетью DС выдает заданное значение дифференциального тока
Figure 00000092
, при этом
Figure 00000095
является диффренециальным током сети электрического питания постоянного тока.
Не ограничительно модуль 10 контроля содержит регулятор 26 дифференциального тока
Figure 00000095
, получающий на входе заданного значение дифференциального тока
Figure 00000092
, связанное с дифференциальным током
Figure 00000095
, выдаваемое регулятором 24 мощности в точках соединения преобразователя 10 с сетью DС. Регулятор 26 дифференциального тока
Figure 00000095
выдает на выходе в направлении преобразователя ММС 10 заданное значение дифференциального напряжения
Figure 00000096
.
На фиг. 7 представлена работа модуля 14 определения нижнего предела
Figure 00000102
и верхнего предела
Figure 00000101
внутренней энергии преобразователя 10. Не ограничительно этот модуль 14 определения содержит вычислительный блок 28, позволяющий вычислять промежуточные переменные на основании входных переменных, каковыми являются значение напряжения vg, измеренное в сети электрического питания переменного тока, значение напряжения Vdc, измеренное в сети электрического питания постоянного тока, заданное значение активной переменной мощности
Figure 00000045
, заданное значение реактивной переменной мощности
Figure 00000046
и заданное значение постоянной мощности
Figure 00000047
, а также на основании известных и связанных с преобразователем 10 параметров состояния.
В этом примере эта параметры состояния включают в себя индуктивность
Figure 00000014
в полуплече, индуктивность
Figure 00000015
и сопротивление
Figure 00000016
в линии фазы, емкость
Figure 00000106
конденсаторов в полуплече, при этом каждый конденсатор предпочтительно имеет одинаковую емкость, допустимое максимальное напряжение
Figure 00000084
подмодуля, число
Figure 00000107
подмодулей в полуплече и сопротивление
Figure 00000108
биполярных транзисторов с изолированным затвором, образующих элементы Т1 и Т2 переключения каждого подмодуля.
Не ограничительно промежуточные переменные включают в себя, в частности, эквивалентную переменную дифференциального тока
Figure 00000048
, характеризующую ток, проходящий в сети электрического питания постоянного тока в однофазной модели преобразователя в установившихся условиях, эквивалентную переменную дифференциального напряжения
Figure 00000050
, характеризующую напряжение в установившихся условиях на клеммах постоянной части преобразователя в указанной модели, эквивалентную переменную внутреннего переменного напряжения
Figure 00000067
в установившихся условиях в указанной однофазной модели преобразователя и эквивалентную промежуточную переменную тока
Figure 00000053
, характеризующую ток, проходящий в направлении сети электрического питания переменного тока в этой однофазной модели преобразователя, тоже в установившихся условиях.
Промежуточные переменные включают в себя также круговую частоту ω, переменную смещения фазы θ между вектором напряжения сети электрического питания переменного тока и вектором тока, проходящего в направлении сети электрического питания переменного тока. Кроме того, промежуточные перменные включают в себя промежуточную угловую переменную δ, характеризующую смещение фазы между вектором напряжения сети электрического питания переменного тока и вектором эквивалентного внутреннего переменного напряжения
Figure 00000067
.
На основании этих промежуточных переменных модуль 14 определения может определить момент
Figure 00000076
, в который конфигурация является наиболее неблагоприятной для преобразователя 10 и в который внутренняя энергия полуплеча достигает нижнего предела
Figure 00000102
внутренней энергии. В этот момент
Figure 00000076
напряжение
Figure 00000034
, подаваемое в полуплечо, равно сумме напряжений
Figure 00000024
подмодулей в этом полуплече. Модуль 14 определения выполнен также с возможностью определять момент
Figure 00000085
, в который конфигурация является наиболее неблагоприятной для преобразователя и в который внутренняя энергия полуплеча достигает верхнего предела
Figure 00000101
внутренней энергии.
Модуль 14 определения выполнен также с возможностью определять колебательную составляющую внутренней энергии
Figure 00000069
, хранящейся в конденсаторах подмодулей верхнего полуплеча преобразователя. Не выходя за рамки изобретения, модуль 14 определения может также определять колебательную составляющую внутренней энергии
Figure 00000071
, хранящейся в конденсаторах подмодулей нижнего полуплеча преобразователя. На основании колебательной составляющей
Figure 00000069
внутренней энергии, моментов
Figure 00000085
и
Figure 00000076
и определенных промежуточных переменных модуль 14 определения может также определять нижний предел
Figure 00000102
и верхний предел
Figure 00000101
внутренней энергии.
Фиг. 8-13В иллюстрируют два моделирования управления внутренней энергией, хранящейся в конденсаторах полуплеча преобразователя. На этих фигурах для большей ясности величины мощности, энергии и напряжения, за исключением напряжения конденсатора подмодуля, указаны в относительных единицах (p.u.), тогда как время указано в секундах.
В частности, на фиг. 8-10В представлено первое моделирование, показывающее поведение двух систем, когда уровень внутренней энергии находится вблизи нижнего предела
Figure 00000102
. На фиг. 11-13В представлено второе моделирование, показывающее поведение двух систем, когда уровень внутренней энергии находится вблизи верхнего предела
Figure 00000101
.
В первом моделировании, показанном на фиг. 8-10В, сравнивают, в частности, поведение двух систем. Первая система, поведение которой показано кривыми на фиг. 9А и 9В, представляет собой заявленный многоуровневый модульный преобразователь, содержащий модуль управления внутренней энергией. Вторая система, поведение которой показано кривыми на фиг. 109А и 10В, представляет собой известный многоуровневый модульный преобразователь, не содержащий модуля управления внутренней энергией. Следовательно, внутренняя энергия второй системы не регулируется.
На фиг. 8 показано заданное для целей моделирования изменение напряжения
Figure 00000044
сети электрического питания постоянного тока в зависимости от времени. Сначала напряжение
Figure 00000044
повышают, начиная с момента
Figure 00000109
и до момента
Figure 00000110
, затем напряжение
Figure 00000044
понижают от момента
Figure 00000111
до момента
Figure 00000112
.
На фиг. 9А показано изменение средней величины внутренней энергии, хранящейся в конденсаторах полуплеча заявленного преобразователя 10, для первой системы в ответ на изменение напряжения на фиг. 8. На этой фигуре кривая а показывает изменение нижнего предела
Figure 00000102
внутренней энергии в зависимости от времени. Как было указано выше, этот предел определяет модуль 12 управления и, в частности, модуль 14 определения. Отмечается, что этот нижний предел
Figure 00000102
следует за изменением напряжения Vac сети электрического питания постоянного тока. Vac является параметром, значительно влияющим на нижний предел
Figure 00000102
, поэтому, меняя этот параметр, можно легко следовать изменению внутренней энергии, хранящейся в конденсаторах полуплеча преобразователя 10. Таким образом, нижний предел
Figure 00000102
увеличивается от момента
Figure 00000109
до момента
Figure 00000110
, затем он уменьшается от момента
Figure 00000111
до момента
Figure 00000112
.
В примере на фиг. 9А средняя величина внутренней энергии преобразователя, показанная кривой b, поддерживается в первоначальном контрольном значении. Когда этот уровень внутренней энергии приближается к нижнему пределу
Figure 00000102
, модуль управления регулирует внутреннюю энергию таким образом, чтобы поддерживать этот уровень выше указанного нижнего предела.
На фиг. 9В показано изменение индекса модуляции m для этой первой системы в ответ на изменение напряжения Vdc сети электрического питания постоянного тока, показанное на фиг. 8. Известно, что напряжение vm, подаваемое в полуплечо, пропорционаьно напряжению Vdc сети электрического питания постоянного тока. Поэтому повышение напряжения Vdc предполагает повышение подаваемого напряжения vm, приводящее к увеличению индекса модуляции m. В примере на фиг. 9В, поскольку внутреннюю энергию преобразователя регулируют при помощи модуля управления, индекс модуляции m остается меньше 1, и проверяется следующее неравенство:
Figure 00000113
Следовательно, это позволяет обеспечивать нормальную работу.
На фиг. 10В для второй системы показано изменение средней величины внутренней энергии, хранящейся в конденсаторах полуплеча известного преобразователя, в ответ на изменение напряжения, показанное на фиг. 8.
Кривая а показывает изменение нижнего предела
Figure 00000102
внутренней энергии, определенного при помощи модуля управления первой системы. Отмечается, что внутренняя энергия преобразователя, средняя величина которой показана кривой b’, не регулируется, поэтому уровень этой внутренней энергии остается постоянным и оказывается ниже нижнего предела
Figure 00000102
в момент tv.
На фиг. 10В показано изменение индекса модуляции m для этой второй системы. Посколкьу известный преобразователь не содержит модуля управления, и внутренняя энергия преобразователя не регулируется, индекс модуляции m не регулируется и превышает 1, поэтому, начиная с момента tv, больше не проверяется следующее неравенство:
Figure 00000113
Нормальная работа преобразователя не обеспечивается, и появляется риск повреждения преобразователя.
Таким образом, понятно, что, кроме определения нижнего предела
Figure 00000102
, адаптируемого к состоянию сети, модуль 12 управления заявленного преобразователя 10, используемый в не ограничительном примере моделирования, представленном на фиг. 9А и 9В, позволяет поддерживать внутреннюю энергию в значении выше указанного нижнего предела
Figure 00000102
. Это позволяет поддерживать индекс модуляции ниже 1 и обеспечивать нормальную работу преобразователя.
Далее со ссылками на фиг. 11-13В будут представлены результаты второго моделирования поведения преобразователя, когда уровень внутренней энергии находится близко к верхнему пределу
Figure 00000101
. В этом втором моделировании тоже сравнивают поведение двух систем. Здесь тоже первая система, поведение которой показано кривыми на фиг. 12А и 12В, представляет собой заявленный многоуровневый модульный преобразователь, содержащий модуль управления внутренней энергии. Вторая система, поведение которой показано кривыми на фиг. 13А и 13В, представляет собой известный многоуровневый модульный преобразователь, не содержащий модуля управления внутренней энергии. Следовательно, внутренняя энергия второй системы не регулируется.
Кривая с на фиг. 11 показывает поддерживаемую постоянной реактивную переменную мощность
Figure 00000114
, тогда как кривая
Figure 00000115
показывает активную переменную мощность
Figure 00000100
в зависимости от времени. Эти мощности являются мощностями, передаваемыми между преобразователем и сетью электрического питания переменного тока. Для целей моделирования активную переменную мощность
Figure 00000100
сначала увеличивают с момента
Figure 00000116
до момента
Figure 00000117
, затем мощность
Figure 00000100
уменьшают с момента
Figure 00000118
до момента
Figure 00000119
.
На фиг. 12А показано изменение внутренней энергии, хранящейся в конденсаторах полуплеча заявленного преобразователя, для первой системы в ответ на изменение мощности на фиг. 11. На этой фигуре кривая е показывает изменение верхнего предела
Figure 00000101
внутренней энергии. Как было указано выше, этот верхний предел в реальном времени определяет модуль управления. Отмечается, что этот верхний предел изменяется противоположно активной переменной мощности Рас. Рac является параметром, значительно влияющим на верхний предел
Figure 00000101
, поэтому, меняя этот параметр, можно легко следовать изменению внутренней энергии, хранящейся в конденсаторах полуплеча преобразователя 10. Таким образом, верхний предел
Figure 00000101
уменьшается от момента
Figure 00000116
до момента
Figure 00000117
, затем он увеличивается от момента
Figure 00000118
до момента
Figure 00000119
.
В примере на фиг. 12А, средняя величина внутренней энергии преобразователя первой системы, показанная кривой f, поддерживается в первоначальном контрольном значении. Когда уровень внутренней энергии приближается к верхнему пределу
Figure 00000101
, модуль управления регулирует указанную внутреннюю энергию таким образом, чтобы поддерживать уровень внутренней энергии ниже указанного верхнего предела.
Кривая g на фиг. 12В показывает изменение напряжения vc конденсатора подмодуля первой системы в зависимости от времени в ответ на изменение мощности, показанное на фиг. 11. Увеличение активной мощности Pac и, следовательно, обмены мощностью между преобразователем и сетью электрического питания переменного тока выражаются увеличением в момент t4 амплитуды колебаний напряжения vc конденсатора.
Следует напомнить, что, чтобы не повредить подмодуль и чтобы обеспечивать нормальную работу преобразователя, напряжение vc конденсатора должно быть ниже максимального напряжения vcMax, соответствующего пределу напряжения элементов переключения указанного подмодуля. В примере на фиг. 12В, поскольку при помощи модуля управления регулируют внутреннюю энергию преобразователя первой системы, напряжение vc конденсатора регулируется и ограничено сверху, поэтому напряжение vc, показанное кривой g, всегда остается ниже предела напряжения vcMax элементов переключения, показанного кривой h.
Таким образом, обеспечивается нормальная работа преобразователя, и устраняется риск повреждения подмодуля.
На фиг. 13А показано изменение, в ответ на изменение мощности, показанное на фиг. 11, внутренней энергии, хранящейся в конденсаторах полуплеча преобразователя второй системы, причем этот преобразователь не содержит модуля управления. Кривая е показывает изменение верхнего предела
Figure 00000101
внутренней энергии, определяемого при помощи модуля управления первой системы.
На этой фиг. 13А отмечается, что уровень внутренней энергии преобразователя, показанный кривой f’, не регулируется, поэтому этот уровень внутренней энергии остается постоянным и становится выше верхнего предела
Figure 00000101
в момент tu.
Кривая g’ на фиг. 13В показывает изменение напряжения vc конденсатора подмодуля второй системы в зависимости от времени в ответ на изменение мощности, показанное на фиг. 11. В этом примере, поскольку преобразователь второй системы не содержит модуля управления внутренней энергией, то внутренняя энергия преобразователя второй системы не регулируется. Таким образом, напряжение vc конденсатора не регулируется, поэтому напряжение vc становится выше предела напряжения vcMax элементов переключения, показанного кривой h, начиная с момента tu.
Появляется риск повреждения подмодуля, и нормальная работа преобразователя не обеспечивается.
Понятно, что, кроме определения верхнего предела
Figure 00000101
внутренней энергии, адаптируемого к состоянию сети, модуль 12 управления заявленного преобразователя 10, используемый в не ограничительном примере моделирования, представленном на фиг. 12А и 12В, позволяет поддерживать внутреннюю энергию в значении ниже указанного верхнего предела
Figure 00000101
. Это позволяет поддерживать напряжение vc ниже предела напряжения vcMax элементов переключения.

Claims (42)

1. Многоуровневый модульный преобразователь (10) для преобразования переменного напряжения в постоянное напряжение и наоборот и содержащий участок (10А) постоянного тока, предназначенный для соединения с сетью (110) электрического питания постоянного тока, и участок (10В) переменного тока, предназначенный для соединения с сетью (120) электрического питания переменного тока, при этом преобразователь содержит множество плеч, при этом каждое плечо содержит верхее полуплечо и нижнее полуплечо, при этом каждое полуплечо содержит множество подмодулей (
Figure 00000120
), управляемых индивидуально органом управления, предусмотренным для каждого подмодуля, и каждый подмодуль содержит конденсатор (
Figure 00000121
), последовательно соединяемый в полуплече, когда орган управления подмодуля находится во включенном состоянии, отличающийся тем, что содержит модуль (12) управления, выполненный с возможностью регулировать внутреннюю энергию, хранящуюся в конденсаторах подмодулей верхнего или нижнего полуплеча преобразователя, при этом указанный модуль управления выполнен с возможностью ограничивать указанную внутреннюю энергию значением ниже верхнего предела и/или значением выше нижнего предела, используя параметры, измеряемые в сети электрического питания постоянного тока и в сети электрического питания переменного тока, а также заданные значения рабочей мощности преобразователя.
2. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что указанные параметры, измеряемые в сети электрического питания постоянного тока и в сети электрического питания переменного тока, включают в себя значение напряжения
Figure 00000122
, измеряемое в сети электрического питания переменного тока, и значение напряжения
Figure 00000123
, измеряемое в сети электрического питания постоянного тока.
3. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что заданные значения рабочей мощности преобразователя включают в себя заданное значение
Figure 00000124
активной мощности переменного тока, заданное значение
Figure 00000125
реактивной мощности переменного тока и заданное значение
Figure 00000126
мощности постоянного тока.
4. Преобразователь по п. 3, отличающийся тем, что указанные параметры, измеряемые в сети электрического питания постоянного тока и в сети электрического питания переменного тока содержат значение напряжения
Figure 00000122
, измеряемое в сети электрического питания переменного тока, и значение напряжения
Figure 00000123
, измеряемое в сети электрического питания постоянного тока, при этом модуль (12) управления выполнен с возможностью вычислять промежуточные переменные в зависимости от указанных параметров, измеряемых в сети электрического питания постоянного тока и в сети электрического питания переменного тока, а также в зависимости от указанных заданных значений рабочей мощности преобразователя.
5. Преобразователь по п. 4, отличающийся тем, что промежуточные переменные включают в себя эквивалентную переменную
Figure 00000127
дифференциального тока, характеризующую вклад одной фазы в сбалансированной трехфазной системе в ток сети электрического питания постоянного тока в установившихся условиях и определяемую при помощи функции:
Figure 00000128
6. Преобразователь по п. 5, отличающийся тем, что промежуточные переменные включают в себя эквивалентную переменную
Figure 00000129
дифференциального напряжения, характеризующую напряжение на клеммах участка постоянного тока преобразователя в установившихся условиях и определяемую при помощи функции:
Figure 00000130
где
Figure 00000131
является сопротивлением в полуплече преобразователя.
7. Преобразователь по п. 4, отличающийся тем, что промежуточные переменные включают в себя эквивалентную переменную
Figure 00000132
промежуточного тока, характеризующую ток, протекающий в сети электрического питания переменного тока в установившихся условиях и определяемую при помощи функции:
Figure 00000133
где
Figure 00000134
является напряжением сети электрического питания переменного тока в установившихся условиях.
8. Преобразователь по п. 4, отличающийся тем, что промежуточные переменные включают в себя эквивалентную переменную
Figure 00000135
с двига фазы между вектором напряжения сети электрического питания переменного тока и вектором тока, протекающего в сети электрического питания переменного тока.
9. Преобразователь по пп. 4-8, отличающийся тем, что промежуточные переменные включают в себя промежуточную угловую переменную
Figure 00000136
, представляющую сдвиг фазы между вектором напряжения сети электрического питания переменного тока в установившихся условиях и вектором эквивалентного внутреннего переменного напряжения, синтезируемого преобразователем в установившихся условиях, при этом
Figure 00000136
о пределяется при помощи функции:
Figure 00000137
где
Figure 00000134
является напряжением электрического питания переменного тока в установившихся условиях,
Figure 00000138
является эквивалентным сопротивлением в полуплече, и
Figure 00000139
является эквивалентным реактивным сопротивлением в полуплече.
10. Преобразователь по п. 4, отличающийся тем, что промежуточные переменные включают в себя эквивалентную переменную
Figure 00000140
внутреннего переменного напряжения, синтезируемого преобразователем в установившихся условиях, которая определяется при помощи функции:
Figure 00000141
где
Figure 00000134
является напряжением сети электрического питания переменного тока в установившихся условиях,
Figure 00000138
является эквивалентным сопротивлением в полуплече, и
Figure 00000139
является эквивалентным реактивным сопротивлением в полуплече.
11. Преобразователь по п. 5, отличающийся тем, что модуль управления выполнен с возможностью определять колебательную составляющую
Figure 00000142
внутренней энергии, хранящейся в конденсаторах верхнего полуплеча преобразователя, при помощи функции:
Figure 00000143
где
Figure 00000144
является круговой частотой.
12. Преобразователь по п. 11, отличающийся тем, что модуль управления выполнен с возможностью определять нижний предел
Figure 00000145
внутренней энергии, хранящейся в конденсаторах подмодулей верхнего полуплеча преобразователя, при помощи функции:
Figure 00000146
где
Figure 00000147
является суммой емкостей конденсаторов в верхнем полуплече, а
Figure 00000148
является определенным моментом, в который внутренняя энергия в верхнем полуплече достигает нижнего предела
Figure 00000145
, причем указанный момент определяется при помощи формулы:
Figure 00000149
где:
Figure 00000150
Figure 00000151
13. Преобразователь по п. 11, отличающийся тем, что модуль управления выполнен с возможностью определять верхний предел
Figure 00000152
внутренней энергии, хранящейся в конденсаторах подмодулей верхнего полуплеча преобразователя, при помощи функции:
Figure 00000153
где
Figure 00000147
является суммой емкостей конденсаторов в полуплече,
Figure 00000154
является допустимым максимальным напряжением подмодуля, N является числом подмодулей в полуплече, а
Figure 00000155
является определенным моментом, в который внутренняя энергия в полуплече достигает верхнего предела
Figure 00000152
, причем указанный момент определяется при помощи формулы:
Figure 00000156
14. Преобразователь по п. 3, отличающийся тем, что указанные параметры, измеряемые в сети электрического питания постоянного тока и в сети электрического питания переменного тока содержат значение напряжения
Figure 00000122
, измеряемое в сети электрического питания переменного тока, и значение напряжения
Figure 00000123
, измеряемое в сети электрического питания постоянного тока, при этом модуль управления содержит модуль (14) определения для определения указанного нижнего предела и указанного верхнего предела внутренней энергии, хранящейся в конденсаторах подмодулей верхнего или нижнего полуплеча, в зависимости от указанного значения напряжения
Figure 00000122
, измеренного в сети электрического питания переменного тока, от указанного значения напряжения
Figure 00000123
, измеренного в сети электрического питания постоянного тока, от указанного заданного значения
Figure 00000124
активной мощности переменного тока, от указанного заданного значения
Figure 00000125
реактивной мощности переменного тока и от указанного заданного значения
Figure 00000126
мощности постоянного тока.
15. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что модуль управления содержит модуль (16) коррекции для коррекции заданного значения внутренней энергии в зависимости от указанного верхнего предела и от указанного нижнего предела, выдаваемых модулем управления.
16. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что модуль управления содержит регулятор (18) для регулирования внутренней энергии преобразователя, получающий на входе заданное значение внутренней энергии преобразователя и выдающий заданное значение мощности для конденсаторов указанного преобразователя.
17. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что модуль управления содержит регулятор (20) для регулирования мощности в точках соединения преобразователя с сетью переменного тока, получающий на входе заданное значение
Figure 00000124
активной мощности переменного тока и заданное значение
Figure 00000125
реактивной мощности переменного тока и выдающий заданное значение
Figure 00000157
переменного тока и заданное значение
Figure 00000158
переменного тока.
18. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что модуль управления содержит регулятор (24) для регулирования мощности в точках соединения преобразователя с сетью постоянного тока, получающий на входе заданное значение
Figure 00000126
постоянной мощности и выдающий заданное значение
Figure 00000159
дифференциального тока.
19. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что модуль управления содержит регулятор (22) для регулирования переменного тока
Figure 00000160
сети электрического питания переменного тока, получающий на входе заданное значение
Figure 00000157
переменного тока и заданное значение
Figure 00000158
переменного тока, связанные с переменным током
Figure 00000160
, и выдающий на выходе заданное значение
Figure 00000161
эквивалентного внутреннего переменного напряжения.
20. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что модуль управления содержит регулятор (26) для регулирования дифференциального тока
Figure 00000162
, получающий на входе заданное значение
Figure 00000159
дифференциального тока, связанное с дифференциальным током
Figure 00000162
, и выдающий на выходе заданное значение
Figure 00000163
дифференциального напряжения.
21. Способ управления многоуровневым модульным преобразователем напряжения, при этом преобразователь выполнен с возможностью преобразования переменного напряжения в постоянное напряжение и наоборот и содержит участок постоянного тока, предназначенный для соединения с сетью электрического питания постоянного тока, и участок переменного тока, предназначенный для соединения с сетью электрического питания переменного тока, при этом преобразователь содержит множество плеч, при этом каждое плечо содержит верхее полуплечо и нижнее полуплечо, причем каждое полуплечо содержит множество подмодулей, управляемых индивидуально органом управления, предусмотренным для каждого подмодуля, и каждый подмодуль содержит конденсатор, последовательно соединяемый в полуплече, когда орган управления подмодуля находится во включенном состоянии,
отличающийся тем, что содержит этап регулирования внутренней энергии, хранящейся в конденсаторах подмодулей верхнего или нижнего полуплеча преобразователя, на котором указанную внутреннюю энергию ограничивают значением ниже верхнего предела и/или значением выше нижнего предела, используя параметры, измеряемые в сети электрического питания постоянного тока и в сети электрического питания переменного тока, а также заданные здачения рабочей мощности преобразователя.
RU2019102914A 2016-07-05 2017-07-03 Модуль управления внутренней энергией преобразователя RU2730279C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1656432 2016-07-05
FR1656432A FR3053854B1 (fr) 2016-07-05 2016-07-05 Module de controle de l'energie interne d'un convertisseur
PCT/FR2017/051803 WO2018007741A1 (fr) 2016-07-05 2017-07-03 Module de contrôle de l'énergie interne d'un convertisseur

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2019102914A3 RU2019102914A3 (ru) 2020-08-05
RU2019102914A RU2019102914A (ru) 2020-08-05
RU2730279C2 true RU2730279C2 (ru) 2020-08-21

Family

ID=57396553

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019102914A RU2730279C2 (ru) 2016-07-05 2017-07-03 Модуль управления внутренней энергией преобразователя

Country Status (10)

Country Link
US (1) US10615714B2 (ru)
EP (1) EP3482487B1 (ru)
JP (1) JP7008043B2 (ru)
KR (1) KR102417718B1 (ru)
CN (1) CN109565246B (ru)
CA (1) CA3029698A1 (ru)
FR (1) FR3053854B1 (ru)
PL (1) PL3482487T3 (ru)
RU (1) RU2730279C2 (ru)
WO (1) WO2018007741A1 (ru)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3614552B1 (en) * 2018-08-24 2021-05-19 General Electric Technology GmbH Voltage source converter
EP3654517B1 (en) * 2018-11-19 2021-06-02 Maschinenfabrik Reinhausen GmbH Operating a modular multilevel converter

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2474035C2 (ru) * 2008-01-08 2013-01-27 Абб Текнолоджи Аг Силовой преобразователь с распределенным управлением ячейками
US20150062991A1 (en) * 2013-08-30 2015-03-05 General Electric Company Method and system for power conversion
RU2562251C2 (ru) * 2011-04-01 2015-09-10 Сименс Акциенгезелльшафт Способ формирования выходного напряжения и устройство для осуществления способа
RU2588257C1 (ru) * 2015-03-20 2016-06-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Новосибирский государственный технический университет" Способ баланса напряжений на конденсаторах однофазного трехуровневого преобразователя с фиксирующими диодами

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3967706B2 (ja) * 2003-10-22 2007-08-29 三菱電機株式会社 電力変換装置
CN102215004B (zh) * 2011-03-16 2014-07-30 中国电力科学研究院 一种基于模块化多电平换流器的阀电流控制方法
CN102130619B (zh) * 2011-03-21 2014-07-02 中国电力科学研究院 一种模块化多电平变流器的均压控制方法
JP5894777B2 (ja) * 2011-12-07 2016-03-30 株式会社日立製作所 電力変換装置
JP2014233168A (ja) 2013-05-30 2014-12-11 富士電機株式会社 モジュラーマルチレベルコンバータ
DE102013219466A1 (de) * 2013-09-26 2015-03-26 Siemens Aktiengesellschaft Multilevelumrichter
CN103904658A (zh) * 2014-03-31 2014-07-02 南方电网科学研究院有限责任公司 具有桥臂冗余功能的模块化多电平换流器及其控制方法
US9755542B2 (en) 2014-05-21 2017-09-05 Mitsubishi Electric Corporation Direct-current power transmission power conversion device and direct-current power transmission power conversion method
EP2978122A1 (en) * 2014-07-22 2016-01-27 ABB Technology AG Model predictive control of a modular multilevel converter
CN104917393B (zh) * 2015-06-09 2018-02-16 合肥科威尔电源系统有限公司 一种基于mmc技术的光伏储能一体化直流变换器结构
CN105245087B (zh) * 2015-10-26 2017-11-14 南方电网科学研究院有限责任公司 基于分类的模块化多电平换流器电容均压控制方法
CN105577011B (zh) * 2016-01-18 2018-02-02 电子科技大学 一种三电平逆变器的直流电容容量获取方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2474035C2 (ru) * 2008-01-08 2013-01-27 Абб Текнолоджи Аг Силовой преобразователь с распределенным управлением ячейками
RU2562251C2 (ru) * 2011-04-01 2015-09-10 Сименс Акциенгезелльшафт Способ формирования выходного напряжения и устройство для осуществления способа
US20150062991A1 (en) * 2013-08-30 2015-03-05 General Electric Company Method and system for power conversion
RU2588257C1 (ru) * 2015-03-20 2016-06-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Новосибирский государственный технический университет" Способ баланса напряжений на конденсаторах однофазного трехуровневого преобразователя с фиксирующими диодами

Also Published As

Publication number Publication date
EP3482487A1 (fr) 2019-05-15
PL3482487T3 (pl) 2022-06-27
FR3053854B1 (fr) 2018-08-17
CN109565246A (zh) 2019-04-02
JP2019520023A (ja) 2019-07-11
RU2019102914A3 (ru) 2020-08-05
CN109565246B (zh) 2021-11-12
JP7008043B2 (ja) 2022-01-25
KR102417718B1 (ko) 2022-07-06
US10615714B2 (en) 2020-04-07
EP3482487B1 (fr) 2022-03-23
US20190190399A1 (en) 2019-06-20
CA3029698A1 (fr) 2018-01-11
FR3053854A1 (fr) 2018-01-12
BR112018077243A2 (pt) 2019-04-02
WO2018007741A1 (fr) 2018-01-11
KR20190028724A (ko) 2019-03-19
RU2019102914A (ru) 2020-08-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108832657B (zh) 交直流混合微电网双向功率变换器虚拟同步电机控制方法
RU2709027C2 (ru) Виртуальная емкость
US9948211B2 (en) System and method for controlling the operating area of an inverter coupled to an alternative energy source
WO2011026927A1 (en) A method and apparatus for calculating insertion indeces for a modular multilevel converter
US11070144B2 (en) Converter provided with a circuit for managing alternating power in an alternating part
RU2730279C2 (ru) Модуль управления внутренней энергией преобразователя
Thielemans et al. Self-precharge in single-leg flying capacitor converters
Sharma et al. Indirect model predictive control of grid connected modular multilevel converter
Ryszard et al. Four level diode-clamped back-to-back converter with active DC link voltage control
CN110535175B (zh) 应用至微电网的微源逆变器的恒功率控制方法及系统
Cisneros et al. Global tracking passivity-based pi control of bilinear systems and its application to the boost and modular multilevel converters
Mirgorodskaya et al. Selection of inverter modules for converters in autonomous power supply systems
Gutierrez et al. Autotuning technique for droop controllers to mitigate voltage and frequency deviations caused by load changes
CN114069595B (zh) 一种具备直流潮流控制的直流变压器系统及其控制方法
Ramirez et al. An improved SVPWM control of voltage imbalance in capacitors of a single-phase multilevel inverter
Tyagi et al. Design of FACTs based adaptive PID controller for power system voltage regulation
CN114069595A (zh) 一种具备直流潮流控制的直流变压器系统及其控制方法
CN115693679A (zh) 分布式潮流控制器无差拍预测控制方法
Bahadori et al. Power Quality Improvement In Distribution Networks using A New FUZZY Controlled DSTATCOM
Rai et al. Synchronous Voltage Source Inverter Using FCMLI
CN116724485A (zh) 通过嵌入式数字均衡对固态变压器进行功率共享调节
CN111711183A (zh) 多端直流电网潮流控制电路及其控制方法
CN111525591A (zh) 一种三相不平衡状态下的vsc控制方法
US20180166966A1 (en) Improvements in or relating to the control of voltage source converters
Ankushe et al. Adaptive control schemes for distribution system with DER