WO2019166096A1 - Modularer matrix ac/ac mehrpunktumrichter mit höherfrequenten transformatoren - Google Patents
Modularer matrix ac/ac mehrpunktumrichter mit höherfrequenten transformatoren Download PDFInfo
- Publication number
- WO2019166096A1 WO2019166096A1 PCT/EP2018/055093 EP2018055093W WO2019166096A1 WO 2019166096 A1 WO2019166096 A1 WO 2019166096A1 EP 2018055093 W EP2018055093 W EP 2018055093W WO 2019166096 A1 WO2019166096 A1 WO 2019166096A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- input
- output
- converter
- frequency
- arrangement
- Prior art date
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS 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
- H02M5/00—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
- H02M5/02—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc
- H02M5/04—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters
- H02M5/22—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M5/225—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode comprising two stages of AC-AC conversion, e.g. having a high frequency intermediate link
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS 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
- H02M5/00—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
- H02M5/02—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc
- H02M5/04—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters
- H02M5/22—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M5/275—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M5/297—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal for conversion of frequency
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS 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
- H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
- H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
- H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/48—Conversion 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
- H02M7/483—Converters with outputs that each can have more than two voltages levels
- H02M7/4835—Converters 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
Definitions
- the invention relates to a converter arrangement and a
- Generators which are connected to a power grid, are often operated at the grid frequency of the power grid. In order to transmit the electrical energy over long distances, the generator voltage generated by a generator is usually at a higher transmission voltage
- the invention is based on the object
- Inverter assembly and a method for converting an AC input voltage into an AC output voltage which are particularly suitable to couple a generator to a power grid, wherein the frequency of the
- Generator voltage differs from the mains frequency of the mains.
- Inverter unit connected.
- a direct converter also called a matrix converter
- An inverter arrangement according to the invention allows
- Inverter arrangement therefore for coupling a generator to a power grid, the grid frequency of the frequency of the
- Input-side converter unit comprises a plurality of parallel-connected switching branches, each switching branch having a plurality of switching modules connected in series, each arranged a full bridge circuit with four switching units and one in the bridge branch of the full bridge circuit
- each output-side converter unit more in series having switched switching modules, each having a
- IGBT Insulated Gate Bipolar Transistor
- Switch branch coil advantageously allows for smoothing and limiting the output-side currents and voltages of the switching branch.
- a further embodiment of the invention provides that the converter arrangement for converting a Input AC voltage in an AC output voltage whose output frequency is different from the input frequency of the input AC voltage is designed.
- Such a converter arrangement is particularly suitable for coupling a generator to a power grid, whose
- Mains frequency is different from the frequency of the generator voltage.
- the input frequency is increased with the input-side direct converter to an intermediate frequency and the
- Intermediate frequency is preferably significantly higher than the input frequency, for example, it is a multiple of the input frequency, z. B. five times or six times the input frequency. Increasing the input frequency to an intermediate frequency makes it possible to make the transformers connected between the two direct converters smaller than without increasing the input frequency to
- the invention further provides a use of a
- each phase of a generator output voltage of the generator is connected to an input terminal of the converter arrangement and each phase of a mains voltage of the power grid is connected to a
- FIG. 2 shows a circuit diagram of a switching module.
- FIG. 1 shows a circuit diagram of an embodiment of a converter arrangement 1 according to the invention which couples a three-phase generator 5 driven by a turbine 3 to a three-phase power network 7.
- the converter arrangement 1 has an input side
- inverters 13 are designed in each case in particular as a multilevel converter (also referred to as a modular multilevel converter), more precisely as a multilevel matrix converter (also referred to as a modular multilevel matrix converter).
- the input-side direct converter 9 has three input-side direct converter 9
- Each input terminal 15 is connected to a phase of a generator output voltage of the generator 5.
- the output side direct converter 13 has three input side direct converters
- Each output terminal 19 is connected via a coupling transformer 23 with a phase of
- Each transformer 11 is on the primary side with each input terminal 15 via a respective input side
- Inverter unit 21 connected.
- Each input-side converter unit 17 has three parallel-connected switching branches 25, each switching branch 25 having five series-connected switching modules 27.
- Input coil 29 connected, which is connected to all switching branches 25.
- For each switching branch 25 of each input-side converter unit 17 is a transformer side
- Each output-side converter unit 21 has seven switching modules 27 connected in series, each of which is designed like a switching module 27 of an input-side converter unit 17.
- an intermediate coil 33 is connected between each output-side converter unit 21 and the transformer 11 connected to it. Between each output-side converter unit 21 and the output terminal 19 connected to it, an output coil 35 is connected.
- Inverter assembly 1 is.
- the converter arrangement 1 converts the AC input voltage into an AC output voltage having an output frequency which is the same as the mains frequency of the mains 7 and different from the input frequency of the AC input voltage.
- Input-side direct converter 9 is the
- the input frequency is 50 Hz
- the output frequency is 50 Hz
- Intermediate frequency is 300 Hz and the output frequency is 60 Hz.
- FIG. 2 shows a circuit diagram of a switching module 27.
- the switching module 27 has a full bridge circuit with four
- Each switching unit 37 includes an insulated gate bipolar transistor (IGBT) 41 and a parallel-connected one
- Freewheeling diode 43 on.
- the bipolar transistors 41 are driven by a control unit, not shown.
- Inverter arrangement 1 can be modified in various ways.
- the switching branch coils 31 can be omitted if primary windings of the transformers 11 have sufficient inductances.
- the intermediate coils 33 may be omitted if secondary windings of the
- Transformers 11 have sufficient inductance.
- the output coils 35 may be omitted if primary windings of the coupling transformers 23 sufficient inductances
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Ac-Ac Conversion (AREA)
Abstract
Die Erfindung betrifft eine Umrichteranordnung (1) zur Umwandlung einer Eingangswechselspannung mit einer Eingangsfrequenz in eine Ausgangswechselspannung mit einer Ausgangsfrequenz. Die Umrichteranordnung (1) umfasst einen eingangsseitigen direkten Umrichter (9) mit mehreren Eingangsanschlüssen (15) und eingangsseitigen Umrichtereinheiten (17), eine mit der Anzahl der Eingangsanschlüsse (15) übereinstimmende Anzahl von Transformatoren (11) und einen ausgangsseitigen direkten Umrichter (13) mit ausgangsseitigen Umrichtereinheiten (21) und einer mit der Anzahl der Eingangsanschlüsse (15) übereinstimmenden Anzahl von Ausgangsanschlüssen (19). Jeder Transformator (11) ist primärseitig mit jedem Eingangsanschluss (15) über jeweils eine eingangsseitige Umrichtereinheit (17) und sekundärseitig mit jedem Ausgangsanschluss (19) über jeweils eine ausgangsseitige Umrichtereinheit (21) verbunden.
Description
Beschreibung
MODULARER MATRIX AC/AC MEHRPUNKTUMRICHTER MIT HÖHERFREQUENTEN
TRANSFORMATOREN
Die Erfindung betrifft eine Umrichteranordnung und ein
Verfahren zur Umwandlung einer Eingangswechselspannung in eine Ausgangswechselspannung und die Kopplung eines
Generators an ein Stromnetz.
Generatoren, die an ein Stromnetz gekoppelt werden, werden häufig mit der Netzfrequenz des Stromnetzes betrieben. Um die elektrische Energie über große Entfernungen zu übertragen, wird die von einem Generator erzeugte Generatorspannung dabei in der Regel auf eine höhere Übertragungsspannung
transformiert. Alternativ wird die Generatorspannung
gleichgerichtet und übertragen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
Umrichteranordnung und ein Verfahren zur Umwandlung einer Eingangswechselspannung in eine Ausgangswechselspannung anzugeben, die insbesondere geeignet sind, einen Generator an ein Stromnetz zu koppeln, wobei sich die Frequenz der
Generatorspannung von der Netzfrequenz des Stromnetzes unterscheidet .
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine
Umrichteranordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 10 und eine
Verwendung einer derartigen Umrichteranordnung mit den
Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Eine erfindungsgemäße Umrichteranordnung zur Umwandlung einer Eingangswechselspannung mit einer Eingangsfrequenz in eine Ausgangswechselspannung mit einer Ausgangsfrequenz umfasst einen eingangsseitigen direkten Umrichter mit mehreren
Eingangsanschlüssen und eingangsseitigen Umrichtereinheiten, eine mit der Anzahl der Eingangsanschlüsse übereinstimmende Anzahl von Transformatoren und einen ausgangsseitigen
direkten Umrichter mit einer mit der Anzahl der
Eingangsanschlüsse übereinstimmenden Anzahl von
Ausgangsanschlüssen und ausgangsseitigen Umrichtereinheiten. Jeder Transformator ist primärseitig mit jedem
Eingangsanschluss über jeweils eine eingangsseitige
Umrichtereinheit und sekundärseitig mit jedem
Ausgangsanschluss über jeweils eine ausgangsseitige
Umrichtereinheit verbunden.
Ein direkter Umrichter, der auch als Matrix-Konverter
bezeichnet wird, führt eine Spannungs- und Frequenzumrichtung in einer so genannten Matrix durch, die jede Ausgangsphase wahlweise mit einer Eingangsphase über einen Schaltpfad verbindet .
Eine erfindungsgemäße Umrichteranordnung ermöglicht
insbesondere die Umwandlung einer Eingangswechselspannung in eine Ausgangswechselspannung, deren Ausgangsfrequenz sich von der Eingangsfrequenz der Eingangswechselspannung
unterscheidet. Insbesondere eignet sich die
Umrichteranordnung daher zur Kopplung eines Generators an ein Stromnetz, dessen Netzfrequenz von der Frequenz der
Generatorspannung abweicht.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass jede
eingangsseitige Umrichtereinheit mehrere parallel geschaltete Schaltzweige aufweist, wobei jeder Schaltzweig mehrere in Reihe geschaltete Schaltmodule aufweist, die jeweils eine Vollbrückenschaltung mit vier Schalteinheiten und einem in dem Brückenzweig der Vollbrückenschaltung angeordneten
Brückenzweigkondensator aufweisen. Dabei kann zu jedem
Schaltzweig jeder eingangsseitigen Umrichtereinheit
transformatorseitig eine Schaltzweigspule in Reihe geschaltet sein. Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass jede ausgangsseitige Umrichtereinheit mehrere in Reihe
geschaltete Schaltmodule aufweist, die jeweils eine
Vollbrückenschaltung mit vier Schalteinheiten und einem in dem Brückenzweig der Vollbrückenschaltung angeordneten
Brückenzweigkondensator aufweisen. Die Schalteinheiten weisen beispielsweise jeweils einen Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode (IGBT = Insulated-Gate Bipolar Transistor) und eine dazu parallel geschaltete Freilaufdiode auf.
Der modulare Aufbau der Umrichtereinheiten aus Schaltmodulen ermöglicht eine den gewünschten Ein- und
Ausgangswechselspannungen und -strömen angepasste Auslegung der Umrichteranordnung. Die Ausführung der Schaltmodule als Vollbrückenschaltung mit vier Schalteinheiten führt dabei zu einer einfachen Verschaltbarkeit der Schaltmodule, die den modularen Aufbau vereinfacht. Eine zu einem Schaltzweig jeweils transformatorseitig in Reihe geschaltete
Schaltzweigspule ermöglicht vorteilhaft eine Glättung und Begrenzung der ausgangsseitigen Ströme und Spannungen des Schaltzweiges .
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sehen vor, dass zwischen jede eingangsseitige Umrichtereinheit und den mit ihr verbundenen Eingangsanschluss eine Eingangsspule
geschaltet ist, und/oder dass zwischen jede ausgangsseitige Umrichtereinheit und den mit ihr verbundenen Transformator eine Zwischenspule geschaltet ist, und/oder dass zwischen jede ausgangsseitige Umrichtereinheit und den mit ihr
verbundenen Ausgangsanschluss eine Ausgangsspule geschaltet ist .
Die vorgenannten Ausgestaltungen der Erfindung ermöglichen vorteilhaft eine Glättung und Begrenzung der eingangsseitigen Ströme und Spannungen der Umrichtereinheiten beziehungsweise der ausgangsseitigen Ströme und Spannungen der
ausgangsseitigen Umrichtereinheiten .
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Umrichteranordnung zur Umwandlung einer
Eingangswechselspannung in eine Ausgangswechselspannung, deren Ausgangsfrequenz sich von der Eingangsfrequenz der Eingangswechselspannung unterscheidet, ausgelegt ist. Eine derartige Umrichteranordnung eignet sich insbesondere zur Kopplung eines Generators an ein Stromnetz, dessen
Netzfrequenz sich von der Frequenz der Generatorspannung unterscheidet .
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine
Eingangswechselspannung mit einer Eingangsfrequenz in eine Ausgangswechselspannung mit einer Ausgangsfrequenz mittels einer erfindungsgemäßen Umrichteranordnung umgewandelt. Dabei wird die Eingangsfrequenz mit dem eingangsseitigen direkten Umrichter auf eine Zwischenfrequenz erhöht und die
Zwischenfrequenz wird mit dem ausgangsseitigen direkten
Umrichter auf die Ausgangsfrequenz transformiert. Die
Zwischenfrequenz ist dabei vorzugsweise deutlich höher als die Eingangsfrequenz, beispielsweise ist sie ein Vielfaches der Eingangsfrequenz, z. B. das Fünffache oder Sechsfache der Eingangsfrequenz. Die Erhöhung der Eingangsfrequenz auf eine Zwischenfrequenz ermöglicht, die zwischen die beiden direkten Umrichter geschalteten Transformatoren kleiner auszulegen als ohne eine Erhöhung der Eingangsfrequenz auf die
Zwischenfrequenz .
Die Erfindung sieht ferner eine Verwendung einer
erfindungsgemäßen Umrichteranordnung zur Kopplung eines
Generators an ein Stromnetz vor, wobei die Umrichteranordnung eingangsseitig mit dem Generator und ausgangsseitig mit dem Stromnetz verbunden wird. Insbesondere wird dabei jede Phase einer Generatorausgangsspannung des Generators mit einem Eingangsanschluss der Umrichteranordnung verbunden und jede Phase einer Netzspannung des Stromnetzes wird mit einem
Ausgangsanschluss der Umrichteranordnung, beispielsweise über einen Koppeltransformator, verbunden. Die Vorteile dieser Verwendung einer erfindungsgemäßen Umrichteranordnung ergeben sich aus den oben bereits genannten Vorteilen einer
erfindungsgemäßen Umrichteranordnung .
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im
Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung von
Ausführungsbeispielen, die im Zusammenhang mit den
Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigen:
FIG 1 einen Schaltplan einer Umrichteranordnung,
FIG 2 einen Schaltplan eines Schaltmoduls.
Figur 1 zeigt einen Schaltplan eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Umrichteranordnung 1, die einen von einer Turbine 3 angetriebenen dreiphasigen Generator 5 an ein dreiphasiges Stromnetz 7 koppelt.
Die Umrichteranordnung 1 weist einen eingangsseitigen
direkten Umrichter 9, drei Transformatoren 11 und einen ausgangsseitigen direkten Umrichter 13 auf. Der
eingangsseitige Umrichter 9 und der ausgangsseitige
Umrichter 13 sind im Ausführungsbeispiel insbesondere jeweils als ein Multilevel-Konverter (auch als modularer Multilevel- Konverter bezeichnet) ausgestaltet, genauer gesagt als ein Multilevel-Matrix-Konverter (auch als modularer Multilevel- Matrix-Konverter bezeichnet) .
Der eingangsseitige direkte Umrichter 9 weist drei
Eingangsanschlüsse 15 und neun eingangsseitige
Umrichtereinheiten 17 auf. Jeder Eingangsanschluss 15 ist mit einer Phase einer Generatorausgangsspannung des Generators 5 verbunden .
Der ausgangsseitige direkte Umrichter 13 weist drei
Ausgangsanschlüsse 19 und neun ausgangsseitige
Umrichtereinheiten 21 auf. Jeder Ausgangsanschluss 19 ist über einen Koppeltransformator 23 mit einer Phase einer
Netzspannung des Stromnetzes 7 verbunden.
Jeder Transformator 11 ist primärseitig mit jedem Eingangsanschluss 15 über jeweils eine eingangsseitige
Umrichtereinheit 17 und sekundärseitig mit jedem
Ausgangsanschluss 19 über jeweils eine ausgangsseitige
Umrichtereinheit 21 verbunden.
Jede eingangsseitige Umrichtereinheit 17 weist drei parallel geschaltete Schaltzweige 25 auf, wobei jeder Schaltzweig 25 fünf in Reihe geschaltete Schaltmodule 27 aufweist.
Zwischen jede eingangsseitige Umrichtereinheit 17 und den mit ihr verbundenen Eingangsanschluss 15 ist eine
Eingangsspule 29 geschaltet, die mit allen Schaltzweigen 25 verbunden ist. Zu jedem Schaltzweig 25 jeder eingangsseitigen Umrichtereinheit 17 ist transformatorseitig eine
Schaltzweigspule 31 in Reihe geschaltet.
Jede ausgangsseitige Umrichtereinheit 21 weist sieben in Reihe geschaltete Schaltmodule 27 auf, die jeweils wie ein Schaltmodul 27 einer eingangsseitigen Umrichtereinheit 17 ausgebildet sind.
Zwischen jede ausgangsseitige Umrichtereinheit 21 und den mit ihr verbundenen Transformator 11 ist eine Zwischenspule 33 geschaltet. Zwischen jede ausgangsseitige Umrichtereinheit 21 und den mit ihr verbundenen Ausgangsanschluss 19 ist eine Ausgangsspule 35 geschaltet.
Von dem Generator 5 wird eine Generatorausgangsspannung erzeugt, die die Eingangswechselspannung der
Umrichteranordnung 1 ist. Die Umrichteranordnung 1 wandelt die Eingangswechselspannung in eine Ausgangswechselspannung mit einer Ausgangsfrequenz um, die mit der Netzfrequenz des Stromnetzes 7 übereinstimmt und sich von der Eingangsfrequenz der Eingangswechselspannung unterscheidet. Mit dem
eingangsseitigen direkten Umrichter 9 wird die
Eingangsfrequenz auf eine Zwischenfrequenz erhöht. Mit dem
ausgangsseitigen direkten Umrichter 13 wird die
Zwischenfrequenz auf die Ausgangsfrequenz transformiert.
Beispielsweise beträgt die Eingangsfrequenz 50 Hz, die
Zwischenfrequenz beträgt 300 Hz und die Ausgangsfrequenz beträgt 60 Hz.
Figur 2 zeigt einen Schaltplan eines Schaltmoduls 27. Das Schaltmodul 27 weist eine Vollbrückenschaltung mit vier
Schalteinheiten 37 und einem in dem Brückenzweig der
Vollbrückenschaltung angeordneten Brückenzweigkondensator 39 auf. Jede Schalteinheit 37 weist einen Bipolartransistor 41 mit isolierter Gate-Elektrode (IGBT = Insulated-Gate Bipolar Transistor) und eine dazu parallel geschaltete
Freilaufdiode 43 auf. Die Bipolartransistoren 41 werden durch eine nicht dargestellte Steuereinheit angesteuert.
Das in den Figuren gezeigte Ausführungsbeispiel einer
Umrichteranordnung 1 kann auf verschiedene Weisen abgewandelt werden. Beispielsweise können die Eingangsspulen 29
entfallen, wenn Wicklungen des Generators 5 ausreichende Induktivitäten aufweisen. Die Schaltzweigspulen 31 können entfallen, wenn Primärwicklungen der Transformatoren 11 ausreichende Induktivitäten aufweisen. Die Zwischenspulen 33 können entfallen, wenn Sekundärwicklungen der
Transformatoren 11 ausreichende Induktivitäten aufweisen. Die Ausgangsspulen 35 können entfallen, wenn Primärwicklungen der Koppeltransformatoren 23 ausreichende Induktivitäten
aufweisen. Ferner können die Schaltzweige 25 der
eingangsseitigen Umrichtereinheiten 17 und/oder die
ausgangsseitigen Umrichtereinheiten 21 von dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel abweichende Anzahlen von
Schaltmodulen 27 aufweisen, wobei diese Anzahlen den
gewünschten Ein- und Ausgangswechselspannungen und -strömen der Umrichteranordnung 1 angepasst werden.
Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte
Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele
eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
Bezugs zeichenliste
I Umrichteranordnung
3 Turbine
5 Generator
7 Stromnetz
9 eingangsseitiger direkter Umrichter
II Transformator
13 ausgangsseitiger direkter Umrichter
15 Eingangsanschluss
17 eingangsseitige Umrichtereinheit
19 Ausgangsanschluss
21 ausgangsseitige Umrichtereinheit
23 Koppeltransformator
25 Schaltzweig
27 Schaltmodul
29 Eingangsspule
31 Schaltzweigspule
33 Zwischenspule
35 Ausgangsspule
37 Schalteinheit
39 Brückenzweigkondensator
41 Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode
43 Freilaufdiode
Claims
1. Umrichteranordnung (1) zur Umwandlung einer
Eingangswechselspannung mit einer Eingangsfrequenz in eine Ausgangswechselspannung mit einer Ausgangsfrequenz, die Umrichteranordnung (1) umfassend
- einen eingangsseitigen direkten Umrichter (9) mit mehreren Eingangsanschlüssen (15) und eingangsseitigen
Umrichtereinheiten (17),
- eine mit der Anzahl der Eingangsanschlüsse (15)
übereinstimmende Anzahl von Transformatoren (11) und
- einen ausgangsseitigen direkten Umrichter (13) mit ausgangsseitigen Umrichtereinheiten (21) und einer mit der Anzahl der Eingangsanschlüsse (15) übereinstimmenden Anzahl von Ausgangsanschlüssen (19),
- wobei jeder Transformator (11) primärseitig mit jedem Eingangsanschluss (15) über jeweils eine eingangsseitige Umrichtereinheit (17) und sekundärseitig mit jedem
Ausgangsanschluss (19) über jeweils eine ausgangsseitige Umrichtereinheit (21) verbunden ist.
2. Umrichteranordnung (1) nach Anspruch 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
jede eingangsseitige Umrichtereinheit (17) mehrere parallel geschaltete Schaltzweige (25) aufweist, wobei jeder
Schaltzweig (25) mehrere in Reihe geschaltete
Schaltmodule (27) aufweist, die jeweils eine
Vollbrückenschaltung mit vier Schalteinheiten (37) und einem in dem Brückenzweig der Vollbrückenschaltung angeordneten Brückenzweigkondensator (39) aufweisen.
3. Umrichteranordnung (1) nach Anspruch 2,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
zu jedem Schaltzweig (25) jeder eingangsseitigen
Umrichtereinheit (17) transformatorseitig eine
Schaltzweigspule (31) in Reihe geschaltet ist.
4. Umrichteranordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
jede ausgangsseitige Umrichtereinheit (21) mehrere in Reihe geschaltete Schaltmodule (27) aufweist, die jeweils eine Vollbrückenschaltung mit vier Schalteinheiten (37) und einem in dem Brückenzweig der Vollbrückenschaltung angeordneten Brückenzweigkondensator (39) aufweisen.
5. Umrichteranordnung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
jede Schalteinheit (37) einen Bipolartransistor (41) mit isolierter Gate-Elektrode und eine dazu parallel geschaltete Freilaufdiode (43) aufweist.
6. Umrichteranordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
zwischen jede eingangsseitige Umrichtereinheit (17) und den mit ihr verbundenen Eingangsanschluss (15) eine
Eingangsspule (29) geschaltet ist.
7. Umrichteranordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
zwischen jede ausgangsseitige Umrichtereinheit (21) und den mit ihr verbundenen Transformator (11) eine
Zwischenspule (33) geschaltet ist.
8. Umrichteranordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
zwischen jede ausgangsseitige Umrichtereinheit (21) und den mit ihr verbundenen Ausgangsanschluss (19) eine
Ausgangsspule (35) geschaltet ist.
9. Umrichteranordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei sich die Eingangsfrequenz und die Ausgangsfrequenz voneinander unterscheiden.
10. Verfahren zur Umwandlung einer Eingangswechselspannung mit einer Eingangsfrequenz in eine Ausgangswechselspannung mit einer Ausgangsfrequenz mittels einer gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildeten
Umrichteranordnung (1), wobei die Eingangsfrequenz mit dem eingangsseitigen direkten Umrichter (9) auf eine
Zwischenfrequenz erhöht wird und die Zwischenfrequenz mit dem ausgangsseitigen direkten Umrichter (13) auf die
Ausgangsfrequenz transformiert wird.
11. Verwendung einer gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 ausgebildeten Umrichteranordnung (1) zur Kopplung eines
Generators (5) an ein Stromnetz (7), wobei die
Umrichteranordnung (1) eingangsseitig mit dem Generator (5) und ausgangsseitig mit dem Stromnetz (7) verbunden wird.
12. Verwendung gemäß Anspruch 11,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
jede Phase einer Generatorausgangsspannung des Generators (5) mit einem Eingangsanschluss (15) der Umrichteranordnung (1) verbunden wird und jede Phase einer Netzspannung des
Stromnetzes (7) mit einem Ausgangsanschluss (19) der
Umrichteranordnung (1) verbunden wird.
13. Verwendung gemäß Anspruch 12,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
jeder Ausgangsanschluss (19) der Umrichteranordnung (1) über einen Koppeltransformator (23) mit einer Phase des
Stromnetzes (7) verbunden wird.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/EP2018/055093 WO2019166096A1 (de) | 2018-03-01 | 2018-03-01 | Modularer matrix ac/ac mehrpunktumrichter mit höherfrequenten transformatoren |
US16/977,166 US11233460B2 (en) | 2018-03-01 | 2018-03-01 | Modular matrix AC/AC multipoint converter having higher-frequency transformers |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/EP2018/055093 WO2019166096A1 (de) | 2018-03-01 | 2018-03-01 | Modularer matrix ac/ac mehrpunktumrichter mit höherfrequenten transformatoren |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2019166096A1 true WO2019166096A1 (de) | 2019-09-06 |
Family
ID=61622543
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/EP2018/055093 WO2019166096A1 (de) | 2018-03-01 | 2018-03-01 | Modularer matrix ac/ac mehrpunktumrichter mit höherfrequenten transformatoren |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US11233460B2 (de) |
WO (1) | WO2019166096A1 (de) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2458725A1 (de) * | 2010-11-30 | 2012-05-30 | ABB Research Ltd. | Elektrisches Energiewandlersystem und Verfahren zu dessen Betrieb |
CN102545644B (zh) * | 2012-03-14 | 2014-07-16 | 山东大学 | 一种矩阵式交-交高压变频器拓扑结构 |
WO2017016594A1 (en) * | 2015-07-28 | 2017-02-02 | Abb Schweiz Ag | Arrangement, method and computer program product for limiting circulating currents |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1750363A1 (de) * | 2005-08-03 | 2007-02-07 | Abb Research Ltd. | Mehrpegel- Wechselstrom/Gleichstromwandler für Traktionsanwendungen |
US9065321B2 (en) * | 2011-12-22 | 2015-06-23 | Varentec, Inc. | Isolated dynamic current converters |
US10608545B2 (en) * | 2015-10-05 | 2020-03-31 | Resilient Power Systems, LLC | Power management utilizing synchronous common coupling |
WO2017201209A1 (en) * | 2016-05-17 | 2017-11-23 | Georgia Tech Research Corporation | Soft switching solid state transformers and converters |
US10998825B2 (en) * | 2018-02-12 | 2021-05-04 | The Texas A&M University System | Method and apparatus for medium-voltage electronic power conversion |
-
2018
- 2018-03-01 US US16/977,166 patent/US11233460B2/en active Active
- 2018-03-01 WO PCT/EP2018/055093 patent/WO2019166096A1/de active Application Filing
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2458725A1 (de) * | 2010-11-30 | 2012-05-30 | ABB Research Ltd. | Elektrisches Energiewandlersystem und Verfahren zu dessen Betrieb |
CN102545644B (zh) * | 2012-03-14 | 2014-07-16 | 山东大学 | 一种矩阵式交-交高压变频器拓扑结构 |
WO2017016594A1 (en) * | 2015-07-28 | 2017-02-02 | Abb Schweiz Ag | Arrangement, method and computer program product for limiting circulating currents |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
STEPHAN KENZELMANN ET AL: "A versatile DC-DC converter for energy collection and distribution using the Modular Multilevel Converter", 2011 14TH EUROPEAN CONFERENCE ON POWER ELECTRONICS AND APPLICATIONS (EPE 2011) : BIRMINGHAM, UNITED KINGDOM, 30 AUGUST - 1 SEPTEMBER 2011, 1 January 2011 (2011-01-01), Piscataway, NJ, pages 1 - 10, XP055396299, ISBN: 978-1-61284-167-0 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US11233460B2 (en) | 2022-01-25 |
US20210067049A1 (en) | 2021-03-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1311058B1 (de) | Frequenzumrichter | |
EP2107672A1 (de) | Dreiphasiger Wechselrichter ohne Verbindung zwischen dem Neutralleiter des Netzes und dem Mittelpunkt des Zwischenkreises | |
DE102009034354A1 (de) | Sternpunktreaktor | |
EP1186091B1 (de) | Spannungszwischenkreis-umrichter | |
DE102012206409A1 (de) | Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Schaltung | |
DE102014208552A1 (de) | Stromversorgungsschaltung für eine gate-ansteuerschaltung eines stromrichters | |
WO2017080928A1 (de) | Modularer mehrstufenumrichter und verfahren zum betreiben eines modularen mehrstufenumrichters | |
EP3291432A1 (de) | Dual-active-bridge mit modularen mehrpunktbrücken | |
WO2019166096A1 (de) | Modularer matrix ac/ac mehrpunktumrichter mit höherfrequenten transformatoren | |
DE102015105889A1 (de) | Schaltmodul und Umrichter mit wenigstens einem Schaltmodul | |
WO2020043304A1 (de) | Verfahren zum betreiben eines stromrichters | |
WO2005124985A1 (de) | Matrixumrichter zur kopplung von drehspannungsnetzen | |
EP2448078B1 (de) | Elektrische Schaltung zur Umwandlung elektrischer Energie zwischen einem dreiphasigen Stromnetz und einem einphasigen Stromnetz | |
EP3331118B1 (de) | Anlage zum übertragen elektrischer leistung | |
WO2013189668A2 (de) | Einspeisung von solarenergie in ein energieversorgungsnetz mittels solarwechselrichter | |
EP3857691B1 (de) | Einrichtung zum übersetzen einer gleichspannung | |
WO2014086428A1 (de) | Mehrstufiger umrichter mit zusatzmodul | |
WO2020011339A1 (de) | Anlage und verfahren zum energieversorgen einer hochleis-tungslast | |
EP3291433A1 (de) | Gleichspannungswandler mit transformator | |
DE102009008048A1 (de) | Verfahren zur Regelung eines selbstgeführten Netzstromrichters eines Spannungszwischenkreis-Umrichters | |
DE10323218A1 (de) | Hochspannungsumrichter und Verfahren zu seiner Ansteuerung | |
DE102017203233A1 (de) | Modularer Wechselrichter | |
DE102014211892A1 (de) | Verfahren zum Betreiben eines einen Spannungszwischenkreis aufweisenden modularen Mehrstufenstromrichters | |
DE102014224686A1 (de) | Anbindung von Generatoren an ein Hochspannungsgleichstromnetz | |
DE102015219338A1 (de) | Gleichspannungswandler und Verfahren zum Betrieb eines Gleichspannungswandlers |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 18710386 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 18710386 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |