專利名稱：運行變流器電路的方法以及執(zhí)行方法的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及功率電子學(xué)的領(lǐng)域。本發(fā)明以根據(jù)獨立權(quán)利要求前序部 分所述的用于運行變流器電路的方法以及用于執(zhí)行該方法的裝置為出 發(fā)點。
現(xiàn)有技術(shù)
常規(guī)的變流器電路包括具有多個可控功率半導(dǎo)體開關(guān)的變流器單 元，所述可控功率半導(dǎo)體開關(guān)以公知的方式連線用于轉(zhuǎn)換至少兩個開關(guān)
電壓水平。在變流器單元的每一個相端子上連接LCL濾波器。此外，電 容式儲能器與變流器單元連接，所述電容式儲能器通常由一個或多個電 容器構(gòu)成。對于變流器電路的運行設(shè)置裝置，該裝置具有用于生成磁滯 有功功率值、磁滯無功功率值和所選出的通量部分(Flusssektor)的調(diào) 節(jié)設(shè)備，該調(diào)節(jié)設(shè)備經(jīng)由用于從磁滯有功功率值、磁滯無功功率值和所 選出的通量部分形成控制信號的控制電路與可控功率半導(dǎo)體開關(guān)相連 接。因此借助控制信號來控制功率半導(dǎo)體開關(guān)。
在上述變流器電路中成問題的是，由于LCL濾波器的共振，LCL 濾波器可能在濾波器輸出電流和濾波器輸出電壓中引起持續(xù)的失真、即 所不期望的振蕩，正像根椐圖3在濾波器輸出電流的常見時間特性曲線 中所展示的那樣。在典型地連接在濾波器輸出端上的交流電網(wǎng)中或在連 接在濾波器輸出端上的電負載中，這種失真可能導(dǎo)致?lián)p害或者甚至于破 壞，因此是極度不受歡迎的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)因此是說明 一種用于運行變流器電路的方法，借助該 方法可以主動減弱在濾波器輸出電流和濾波器輸出電壓中由連接在變 流器電路上的L C L濾波器所引起的失真。本發(fā)明的任務(wù)另外是說明 一 種 可以特別簡單地執(zhí)行該方法的裝置。通過權(quán)利要求1或權(quán)利要求9的所 述特征來解決這些任務(wù)。在從屬權(quán)利要求中說明本發(fā)明的有利改進方 案。
變流器電路包括帶有多個可控功率半導(dǎo)體開關(guān)的變流器單元和連接在變流器單元的每一個相端子上的LCL濾波器。在用于運行變流器電 路的本發(fā)明方法中，現(xiàn)在借助從磁滯有功功率值、從磁滯無功功率值和 從所選出的通量部分所形成的控制信號來控制可控功率半導(dǎo)體開關(guān)。根 椐本發(fā)明，借助第 一磁滯調(diào)節(jié)器從差分有功功率值中形成磁滯有功功率
值來形成i分有功功率值，^中，從濾波器電容電壓的Park-Clarke變換 的低通濾波的d分量與濾波器電容電壓的Park-Clarke變換的有關(guān)濾波器 輸出電流的基波所濾波的d分量的乘積除以可調(diào)節(jié)的阻尼系數(shù)來形成阻 尼有功功率值。此外，借助第二磁滯調(diào)節(jié)器從差分無功功率值形成磁滯
無功功率值，并從參考無功功率值中減去估算的無功功率值和阻尼無功 功率值來形成差分無功功率值，其中，從濾波器電容電壓的Park-Clarke 變換的低通濾波的d分量與濾波器電容電壓的Park-Clarke變換的有關(guān)濾 波器輸出電流的基波所濾波的q分量的負乘積除以可調(diào)節(jié)的阻尼系數(shù)來 形成阻尼無功功率值。
波器輸出電流和濾波器輸出電壓中的失真:即;受歡迎的振蕩,;吏得大^
減少和在最好情況下在很大程度上抑制這些失真。本發(fā)明方法的其它優(yōu) 點在于，不必將分立的、占地方的、耗費地實現(xiàn)的和因此昂貴的阻尼電 阻連接到相應(yīng)的相端子上，以便可以有效減弱不受歡迎的失真。
執(zhí)行用于運行變流器電路的方法的本發(fā)明裝置具有用來生成磁滯 有功功率值、磁滯無功功率值和所選出通量部分的調(diào)節(jié)設(shè)備，該調(diào)節(jié)設(shè) 備經(jīng)由用于形成控制信號的控制電路與可控功率半導(dǎo)體開關(guān)相連接。根 椐本發(fā)明，調(diào)節(jié)設(shè)備包括用于形成磁滯有功功率值、磁滯無功功率值和 所選出的通量部分的第一計算單元，其中，第一計算單元具有用于從差 分有功功率值形成磁滯有功功率值的第 一磁滯調(diào)節(jié)器、用于從差分無功 功率值形成磁滯無功功率值的第二磁滯調(diào)節(jié)器和用于形成所選出的通 量部分的向量分配器。調(diào)節(jié)設(shè)備還包括用于從參考有功功率值中減去估 算的有功功率值和阻尼有功功率值來形成差分有功功率值的第一加法
:來形成差;無功功率值的第丄加法器:除此之外 調(diào)節(jié)設(shè)備包括用;
形成阻尼有功功率值和阻尼無功功率值的第二計算單元，其中，從濾波
8器電容電壓的Park-Clarke變換的低通濾波的d分量與濾波器電容電壓的 Park-Clarke變換的有關(guān)濾波器輸出電流的基波所濾波的d分量的乘積除 以可調(diào)節(jié)的阻尼系數(shù)來形成阻尼有功功率值。此外從濾波器電容電壓的 Park-Clarke變換的低通濾波的d分量與濾波器電容電壓的Park-Clarke 變換的有關(guān)濾波器輸出電流的基波所濾波的d分量的負乘積除以可調(diào)節(jié) 的阻尼系數(shù)來形成阻尼無功功率值。
因此可以很簡單和成本低廉地實現(xiàn)執(zhí)行用于運行變流器電路的方 法的本發(fā)明裝置，因為可以保持電路耗費極其小，并且此外只需要微小 數(shù)量的用于構(gòu)造的元件。借助該裝置可以因此特別簡單地執(zhí)行本發(fā)明方 法。
從本發(fā)明優(yōu)選實施形式的以下的詳細說明書結(jié)合附圖可以表明本 發(fā)明的這些和其它的任務(wù)、優(yōu)點和特征。


圖l展示了執(zhí)行用于運行變流器電路的本發(fā)明方法的本發(fā)明裝置的
實施形式，
圖2展示了第七計算單元的實施形式，
圖3展示了濾波器輸出電流的常見時間特性曲線，
圖4展示了按照本發(fā)明方法具有主動阻尼的濾波器輸出電流的時間
特性曲線，和
圖5展示了第二計算單元的實施形式。
在參考符號清單中匯總地列出了在附圖中所采用的參考符號及其 含義。原則上在圖中相同的部分具有相同的參考符號。所說明的實施形 式示范性地代表了發(fā)明主題，并且不具有限制性的作用。
具體實施例方式
的實施形式。變流器電路根據(jù)圖l、^:帶有多個可控功率半導(dǎo)體開關(guān)的 變流器單元1和連接在變流器單元1的每一個相端子2上的LCL濾波器 3。每一個LCL濾波器3因此均具有第一濾波器電感Lfi、第二濾波器電 感Lfg以及濾波器電容Cf，其中，第一濾波器電感U與變流器單元1的 所屬的相端子2、與第二濾波器電感Lfg和與濾波器電容Cf相連接。各 個LCL濾波器3的濾波器電容Cf還互相連接。在圖1中示范性地以三
9相方式實施變流器單元l。要提及的是，變流器單元1 一般可以;故構(gòu)成 為用于關(guān)于與變流器單元1相連接的電容式儲能器19的電壓來轉(zhuǎn)換>2 個開關(guān)電壓水平的每個變流器單元1 (多級變流器電路)，其中，于是 由任意數(shù)量的電容來形成電容式儲能器19,于是與相應(yīng)實施的子變流器 電路相匹配地連接這些電容。
在用于運行變流器電路的本發(fā)明方法中，現(xiàn)在借助從磁滯有功功率 值dP、從磁滯無功功率值dQ和從所選出的通量部分6 n中所形成的控制 信號S來控制變流器單元1的可控功率半導(dǎo)體開關(guān)。通常分配表(查找 表)或基于脈寬調(diào)制的調(diào)制器用于形成控制信號，其中在所述分配表中 將磁滯有功功率值dP、磁滯無功功率值dQ和所選出的通量部分6 n固定 地分配給相應(yīng)的控制信號S。根據(jù)本發(fā)明，像在圖1中所展示的那樣， 借助第一磁滯調(diào)節(jié)器16從差分有功功率值Pdiff中形成磁滯有功功率值
dP。還從參考有功功率值Pref減去所估算的有功功率值P和阻尼有功功
率值Pd來形成差分有功功率值Pdiff,其中，由濾波器電容電壓的 Park-Clarke變換的低通濾波的d分量uTCf>d與濾波器電容電壓的 Park-Clarke變換的有關(guān)濾波器輸出電流ifgi、 ifg2、 ifg3基波所濾波的d分 量uGCf,d的乘積除以可調(diào)節(jié)的阻尼系數(shù)kd來形成阻尼有功功率值Pd，尤 其是以下的公式表明了這點
Pd=(UTCf,d'UGCf，d)/kd
參考有功功率值Pref可以自由調(diào)節(jié)，并且是應(yīng)施加在LCL濾波器3
的輸出端上的有功功率的額定值。還借助第二磁滯調(diào)節(jié)器17從差分無
功功率值Qdiff中形成磁滯無功功率值dQ，并從參考無功功率值Qref中減
去所估算的無功功率值Q和阻尼無功功率值Qd來形成差分無功功率值 Qdiff,其中，由濾波器電容電壓的Park-Clarke變換的低通濾波的d分量 UTCf，d與濾波器電容電壓的Park-Clarke變換的有關(guān)濾波器輸出電流ifgl、
ifg2、 ifg3基波所濾波的q分量UGCf,q的負乘積除以可調(diào)節(jié)的阻尼系數(shù)kd
來形成阻尼無功功率值Qd，尤其是以下的公式表明了這點
參考無功功率值Qref可以自由調(diào)節(jié)，并且是應(yīng)施加在LCL濾波器3
的輸出端上的無功功率的額定值。要提及的是，如下來定義空間矢量變換
其中，7是復(fù)數(shù)參量，Xa是參量又的空間矢量變換的Ot分量，和X-是參量又的空間矢量變換的P分量。按照上述公式生成參量的所有已經(jīng) 提及的和以下還要提及的空間矢量變換。
通過阻尼有功功率值Pd和阻尼無功功率值Qd，可以有利地主動減
弱在濾波器輸出電 和濾波器輸出電壓中的失真、即不受
歡迎的振蕩，使得可以大大減少和在最好情況下在很大程度上抑制這些 失真。本發(fā)明方法的另一優(yōu)點在于，不必將分立的、占地方的、耗費地 實現(xiàn)的和因此昂貴的阻尼電阻連接到相應(yīng)的相端子2上，以便可以有效 減弱不受歡迎的失真。
根據(jù)圖1,執(zhí)行用于運行變流器電路的本發(fā)明方法的本發(fā)明裝置為 此具有用來生成磁滯有功功率值dP、磁滯無功功率值dQ和所選出的通 量部分6 n的調(diào)節(jié)設(shè)備4,該調(diào)節(jié)設(shè)備4經(jīng)由用于形成控制信號S的控制 電路5與可控功率半導(dǎo)體開關(guān)相連接?？刂齐娐?例如包括將磁滯有功 功率值dp、磁滯無功功率值dg和所選出的通量部分6 n固定地分配給相 應(yīng)控制信號S的分配表(查找表)或基于脈寬調(diào)制的調(diào)制器。調(diào)節(jié)設(shè)備 4根據(jù)本發(fā)明包括用于形成磁滯有功功率值dP、磁滯無功功率值dQ和所 選出的通量部分6n的第一計算單元6，其中，第一計算單元6具有用于 從差分有功功率值Pdlff中形成磁滯有功功率值dP的第 一磁滯調(diào)節(jié)器16、 用于從差分無功功率值Qdiff中形成磁滯無功功率值dQ的第二磁滯調(diào)節(jié) 器17和用于形成所選出的通量部分6n的向量分配器18。調(diào)節(jié)設(shè)備4此
外包括用于從參考有功功率值Pref中減去所估算的有功功率值P和阻尼
有功功率值Pd來形成差分有功功率值Pdiff的第 一加法器7和用于從參考
無功功率值Qref中減去所估算的無功功率值Q和阻尼無功功率值Qd來
形成差分無功功率值Qdiff的第二加法器8。調(diào)節(jié)設(shè)備4還包括用于形成 阻尼有功功率值Pd和阻尼無功功率值Qd的第二計算單元9,其中，從 濾波器電容電壓的Park-Clarke變換的低通濾波的d分量UTCf,d與濾波器 電容電壓的Park-Clarke變換的有關(guān)濾波器輸出電 流ifgi、 ifg2、 ifg3 基波所 濾波的d分量uGCf,d的乘積除以可調(diào)節(jié)的阻尼系數(shù)kd來形成阻尼有功功 率值Pa,以及從濾波器電容電壓的Park-Clarke變換的低通濾波的d分
ii量uTCf,d與濾波器電容電壓的Park-Clarke變換的有關(guān)濾波器輸出電流 ifgi、 ifg2、 ifg3基波所濾波的q分量UGcf，q的負乘積除以可調(diào)節(jié)的阻尼系數(shù) kd來形成阻尼無功功率值Qd。
因此可以很簡單和成本低廉地實現(xiàn)執(zhí)行用于運行變流器電路的方 法的本發(fā)明裝置，因為可以保持電路耗費極其小，并且另外只需要微小 數(shù)量的用于構(gòu)造的元件。借助該裝置因此可以特別簡單地執(zhí)行本發(fā)明方 法。
要提及的是，Park-Clarke變換一般定義為 "(xd+jxq)ej￡Dt ，
其中，又是復(fù)數(shù)參量，Xd是參量又的Park-Clarke變換的d分量，和 Xq是參量7的Park-Clarke變換的q分量。在Park-Clarke變換中，有利地 不僅變換復(fù)數(shù)參量又的基波，而且也變換復(fù)數(shù)參量又的所有出現(xiàn)的諧波。
優(yōu)選地從濾波器電容電 中形成濾波器電容電壓的 Park-Clarke變換的低通濾波的d分量uTCf,d、濾波器電容電壓的 Park-Clarke變換的有關(guān)濾波器4命出電流ifgl 、 ifg2 、 ifg3的基波所濾波的d 分量UGCf,d和濾波器電容電壓的Park-Clarke變換的有關(guān)濾波器輸出電流 ifgi、 ifg2、 ifg3的基波所濾波的q分量UGcf,q。在圖5中,為了更好地闡述阻 尼有功功率值Pd和阻尼無功功率值Qd的形成，為此展示了第二計算單 元9的實施形式，.該實施形式也示出了從濾波器電容電 流icfi 、 icf2、 icfi 中形成濾波器電容電壓的Park-Clarke變換的低通濾波的d分量uTCf,d、 濾波器電容電壓的Park-Clarke變換的有關(guān)濾波器輸出電 流ifgi、 ifg2、 ifg3 的基波所濾波的d分量ucjcf,d和濾波器電容電壓的Park-Clarke變換的有
關(guān)濾波器輸出電流ifgl、 ifg2、 ifg3的基波所濾波的q分量UGCf,q。
根據(jù)圖5，首先從所輸送的濾波器電容電流icn、 icn、 icrj中通過空 間矢量變換來形成濾波器電容電流的空間矢量變換的a分量和p分量 icf,ae。之后，將濾波器電容電流的空間矢量變換的a分量和P分量iCf, ae進行積分，使得生成濾波器電容電壓的空間矢量變換的oc分量和P分 量ucf,"。之后，將濾波器電容電壓的空間矢量變換的a分量和P分量 ucf,"進行Park-Clarke變換，其中，僅僅繼續(xù)采用濾波器電容電壓的 Park-Clarke變換的從中所產(chǎn)生的d分量ucf,d。隨后借助低通將濾波器電 容電壓的Park-Clarke變換的d分量ucf,d進行濾波，使得生成上述濾波
12器電容電壓的Park-Clarke變換的低通濾波的d分量uTCf,d。低通濾波有 利地導(dǎo)致，濾波器電容電壓的Park-Clarke變換的低通濾波的d分量uTCf>d 僅還具有有關(guān)濾波器輸出電 流ifgi、 ifg2、 ifg3 的基波部分，并因此濾除所 有諧波。除此之外，通過有關(guān)濾波器輸出電 流ifgi、 ifg2、 ifg3 的基波借助 帶阻濾波器對濾波器電容電壓的空間矢量變換的a分量和P分量ucf," 進行濾波，生成濾波器電容電壓的空間矢量變換的有關(guān)濾波器輸出電流 if.gi、 ifg2、 ifg3的基波所濾波的oc分量和P分量^,"e。濾波有利地導(dǎo)致， 濾波器電容電壓的空間矢量變換的有關(guān)濾波器輸出電流ifg!、 ifg2、 ifg3的 基波所濾波的oc分量和P分量Gcf."P有利地僅還具有有關(guān)濾波器輸出電
流ifgi、 ifg2、 ifg3的諧波部分，并因而濾除基波部分。有關(guān)濾波器輸出電 流ifgi、 ifg2、 ifg3的基波部分有利地對應(yīng)于與第二濾波器電感Lfg和濾波 器電容Cf有關(guān)的共振頻率，該共振頻率于是得出為
之后，根據(jù)圖5將濾波器電容電壓的空間矢量變換的有關(guān)濾波器輸 出電流ifgl 、 ifg2、ifg3的基波所濾波的a分量和P分量Gcf."e進行Park-Clarke 變換，由此于是生成濾波器電容電壓的Park-Clarke變換的所述有關(guān)濾波 器豐俞出電流ifgl、 ifg2、 ifg3的基波所濾波的d分量uocf,d和濾波器電容電 壓的Park-Clarke變才灸的有關(guān)濾波器^T出電^fl ifgi、 ifg2、 ifg3 的基波所濾波 的q分量UGCf,q。根據(jù)圖5于是按照上面已經(jīng)詳細闡述的公式，由濾波器 電容電壓的Park-Clarke變換的低通濾波的d分量uTCW與濾波器電容電 壓的Park-Clarke變換的有關(guān)濾波器輸出電流ifgl、 ifg2、 ifg3的基波所濾波 的d分量UGCf，d的乘積除以可調(diào)節(jié)的阻尼系數(shù)kd來形成阻尼有功功率值 Pd,并且由濾波器電容電壓的Park-Clarke變換的低通濾波的d分量uTCf,d 與濾波器電容電壓的Park-Clarke變換的有關(guān)濾波器輸出電流ifgl 、 ifg2、 ifg3的基波所濾波的q分量uGCf,q的負乘積除以可調(diào)節(jié)的阻尼系數(shù)kd來形 成阻尼無功功率值Qd。
分別從濾波器輸出電流的空間矢量變換的oc分量ifga、從濾波器輸 出電流的空間矢量變換的P分量ifg"從濾波器輸出通量的空間矢量變
換的CX分量屮b和從濾波器輸出通量的空間矢量變換的P分量平Le形成
已經(jīng)在上面所述的估算的有功功率值P和估算的無功功率值Q，尤其是
13以下的公式表明了這點
為了形成所估算的有功功率值P和所估算的無功功率值Q,根據(jù)圖 1的調(diào)節(jié)設(shè)備4具有第三計算單元10，借助該第三計算單元10分別按 照所屬的上述公式來計算所估算的有功功率值P和所估算的無功功率值Q。
從估算的濾波器電容通量的空間矢量變換的a分量甲cfa和從濾波 器輸出電流的空間矢量變換的ct分量ifgn形成濾波器輸出通量的空間矢 量變換的oc分量甲La，尤其是以下的公式表明了這點
此外從估算的濾波器電容通量的空間矢量變換的P分量屮c f e和從 濾波器輸出電流的空間矢量變換的P分量ifge形成濾波器輸出通量的空 間矢量變換的P分量甲Lo,尤其是以下的公式表明了這點
= Vcf卩-Lfg 、&
為了形成濾波器輸出通量的空間矢量變換的CC分量甲La和濾波器
輸出通量的空間矢量變換的P分量平LM根據(jù)圖l的調(diào)節(jié)設(shè)備4具有第 四計算單元U,借助該第四計算單元11分別按照所屬的上述公式計算
濾波器輸出通量的空間矢量變換的a分量Vb和濾波器輸出通量的空 間矢量變換的P分量^u。
從通過根據(jù)圖1所測量的相端子電流ifil、 ifi2、 ifi3的空間矢量變換 所形成的相端子電流的空間矢量變換的a分量ifia中和從通過根椐圖1 所測量的濾波器電容電流icn、 icf2、 icn的空間矢量變換所形成的濾波器 電容電流的空間矢量變換的ot分量i c f a中通過求和形成濾波器輸出電流 的空間矢量變換的cc分量ifga。另外，從通過根據(jù)圖1所測量的相端子 電流ifii、 ifi2、 ifi3的空間矢量變換所形成的相端子電流的空間矢量變換 的P分量ir"和從通過根據(jù)圖1所測量的濾波器電容電流icn、 icf2、 icD 的空間矢量變換所形成的濾波器電容電流的空間矢量變換的P分量icfP 通過求和形成濾波器輸出電流的空間矢量變換的P分量ifge。因此可以 有利地取消濾波器輸出電流ifg!、 ifg2、 ifg3的測量，由此簡化了裝置，因為不需要測量傳感器、尤其是不需要電流互感器。要提及的是，在所屬
的計算單元9、 10、 13、 M之內(nèi)或單獨在特別為此所設(shè)置的空間矢量變 換單元中實現(xiàn)或可以實現(xiàn)所測量的相端子電流ifil、 ifi2、 ifi3和所測量的 濾波器電容電流icn、 iCc、 icfi以及其它被空間矢量變換的參量的空間矢 量變換。
又從與變流器單元1相連接的電容式儲能器19的當前直流電壓值
Udc、從控制信號S和從相端子電流的空間矢量變換的OC分量ifia形成估
算的濾波器電容通量的空間矢量變換的ct分量^cf ,尤其是以下的公式
表明了這點，其中，Uc。是從當前直流電壓值Ude和從控制信號所形成的
變流器單元1的相端子電壓的a分量 Veto =/uCadt-Lfii,ia
相應(yīng)地，從與變流器單元1相連接的電容式儲能器19的當前直流 電壓值ude、從控制信號S和從相端子電流的空間矢量變換的P分量ifiP 形成估算的濾波器電容通量的空間矢量變換的P分量^cfe，其中UCPa 是從當前直流電壓值Ud。和從控制信號所形成的變流器單元1的相端子 電壓的P分量
Vc審=J"uCpdt—Lfi i叩
為了形成估算的濾波器電容通量的空間矢量變換的cc分量屮cfa和
估算的濾波器電容通量的空間矢量變換的卩分量Vae,根據(jù)圖1的調(diào)節(jié) 設(shè)備4具有第五計算單元12，借助該第五計算單元12分別按照所屬的 上述公式計算所估算的濾波器電容通量的空間矢量變換的a分量平Cfa 和所估算的濾波器電容通量的空間矢量變換的P分量W c f e 。
為了形成已經(jīng)提及的差分無功功率值Qdiff,附加地添加補償無功功 率值Qc。mp，其中，通過借助低通濾波器15對估算的濾波器電容無功功
率值Qct低通濾波來形成補償無功功率值Qc。mp。因此有利地避免，在
LCL濾波器3的輸出端上施加有LCL濾波器3、尤其是LCL濾波器3 的濾波器電容Cf的不受歡迎的無功功率部分，使得可以確保，在LCL
濾波器3的輸出端上僅出現(xiàn)與所調(diào)節(jié)的參考無功功率值Qref相符的無功 功率值。根據(jù)圖h將補償無功功率值Qe。mp附加地輸送給第二加法器8。此外，從濾波器電容電流的空間矢量變換的a分量icfa、從濾波器電容 電流的空間矢量變換的P分量icf"從所估算的濾波器電容通量的空間 矢量變換的a分量Vcfa和所從估算的濾波器電容通量的空間矢量變換 的P分量甲cfp形成所估算的濾波器電容無功功率值Qcf,尤其是以下的 公式表明了這點
為了形成所估算的濾波器電容無功功率值QCf,調(diào)節(jié)設(shè)備4根據(jù)圖1 具有第六計算單元13,借助該第六計算單元13按照上迷的公式計算所 估算的濾波器電容無功功率值Qcf。
為了形成已經(jīng)提及的差分有功功率值Pdiff，附加地添加至少一個有 關(guān)濾波器輸出電流ifgi 、 ifg2 、 ifg3 的基波的補償諧波有功功率值Ph。為了 形成已經(jīng)提及的差分無功功率值Qdiff,還附加地添加至少 一個有關(guān)濾波 器輸出電流ifg卜ifg2、 ifg3的基波的補償諧波無功功率值Qh。根椐圖1， 附加地將補償諧波有功功率值Ph輸送給用于形成差分有功功率值Pdiff 的笫一加法器7。除此之外，根椐圖1，附加地將補償諧波無功功率值 Qh輸送給用于形成差分無功功率值Q礎(chǔ).的第二加法器7。分別從濾波器 輸出電流的空間矢量變換的a分量ifga、從濾波器輸出電流的空間矢量 變換的P分量ifg"從濾波器輸出通量的空間矢量變換的ot分量^La、 從濾波器輸出通量的空間矢量變換的p分量甲w和從有關(guān)濾波器輸出 電流ifgi、 ifg2、 ifg3的基波的基波角cot來形成補償諧波有功功率值Ph和 補償諧波無功功率值Qh。根據(jù)圖1，由鎖相環(huán)路(鎖相環(huán)(Phase locked loop),簡稱PLL)將基波角on提供給計算單元9、 10、 l3、 14和向 量分配器18。根據(jù)圖1,調(diào)節(jié)設(shè)備4具有用于形成補償諧波有功功率值 Ph和補償諧波無功功率值Qh的第七計算單元14，其中，在圖2中展示 了第七計算單元14的實施形式。添加或接入至少一個用于形成差分有 功功率值Pdiff的補償諧波有功功率值Ph和至少一個用于形成差分無功功 率值Qdiff的補償諧波無功功率值Qh，有利地導(dǎo)致諧波的有效減少，并因 此總的導(dǎo)致在降低諧波方面的進一 步改善。
根據(jù)圖2，首先從所輸送的濾波器輸出電流ifgl、 ifg2、 ifg3中通過空 間矢量變換來形成濾波器輸出電流的空間矢量變換的ct分量i fg a和濾波器輸出電流的空間矢量變換的P分量ifgP。之后，對濾波器輸出電流的 空間矢量變換的cc分量i f g 。和濾波器輸出電流的空間矢量變換的P分量 ifgp進行Park-Clarke變換，低通濾波并且作為與濾波器輸出電流ifgi 、 ifg2、 ifg3的基波有關(guān)的濾波器輸出電流的至少一個所希望的所選出的諧波的 Park-Clarke變換的d分量和q分量ihd、 ihq來輸出。下標h代表這些和 下述參量的第h個諧波，其中，h=l， 2, 3，...。
根據(jù)圖2,優(yōu)選按照比例積分特性，將濾波器輸出電流的所希望的 所選出的第h個諧波的Park-Clarke變換的d分量和q分量ihd、 ihq分別 調(diào)整到所屬的可預(yù)定的參考值Thd、 Thq,并在此之后進行逆Park-Clarke 變換，由此形成參考濾波器輸出電流的第h個諧波的空間矢量變換的oc 分量i;和參考濾波器輸出電流的第h個諧波的空間矢量變換的P分量 i*he。最后從參考濾波器輸出電流的第h個諧波的空間矢量變換的a分 量r"、參考濾波器輸出電流的第h個諧波的空間矢量變換的P分量" e、濾波器輸出通量的空間矢量變換的oc分量甲La和濾波器輸出通量的
空間矢量變換的P分量^L分別計算補償諧波有功功率值Ph和補償諧波 無功功率值Qh,尤其是以下的公式表明了這點
在圖3中示出了濾波器輸出電流ifg,、 ifg2、 ifg3的常見時間特性曲線。 為了說明按照上述本發(fā)明方法的主動阻尼的作用方式，在圖4中展示了 濾波器輸出電流ifg,、 ifg2、 ifg3的時間特性曲線，其中，主動地減弱濾波 器輸出電流ifg,、 ifg2、 ifg3中的不受歡迎的振蕩，使得大大減少了這種失 真。此外，按照上述的本發(fā)明方法對諧波的附加有主動減少導(dǎo)致在降低 諧波方面的進一步改善。
本發(fā)明方法的所有步驟可以被實現(xiàn)為軟件，其中，于是例如這些軟 件可以被裝載到尤其是具有數(shù)字信號處理器的計算機系統(tǒng)上，并可以在 其上運行。在Park-Clarke變換時，例如通過向基波頻率cot添加附加項， 一般可以考慮尤其是為了計算在這種系統(tǒng)中所出現(xiàn)的數(shù)字延遲時間。此 外，也可以在計算機系統(tǒng)中、尤其是在數(shù)字信號處理器中實現(xiàn)上面詳細 說明的本發(fā)明裝置。
17總之可以表明，能夠很簡單和成本低廉地實現(xiàn)執(zhí)行用于運行變流器 電路的本發(fā)明方法的尤其是圖1中所展示的本發(fā)明裝置，因為電路耗費 是極其小的，并且此外只需要微小數(shù)量的用于構(gòu)造的元件。因此利用該 裝置可以特別簡單地^l行本發(fā)明方法。
參考符號清單
1變流器單元
2J~ ，■>O" 一_ 》1L 55"平7b附日禍丁
3LCL濾波器
4調(diào)節(jié)設(shè)備
5控制電路
6第一計算單元
7第一加法器
8第二加法器
9第二計算單元
10第三計算單元
11第四計算單元
12第五計算單元
13第六計算單元
14第七計算單元
15低通濾波器
16第一磁滯調(diào)節(jié)器
17第二磁滯調(diào)節(jié)器
18向量分配器
權(quán)利要求
1.用于運行變流器電路的方法，其中，所述變流器電路具有帶有多個可控功率半導(dǎo)體開關(guān)的變流器單元(1)和連接在變流器單元(1)的每一個相端子(2)上的LCL濾波器(3)，其中，借助從磁滯有功功率值(dP)、從磁滯無功功率值(dQ)和從所選出的通量部分(θn)所形成的控制信號(S)控制可控功率半導(dǎo)體開關(guān)，其特征在于，從差分有功功率值(Pdiff)借助第一磁滯調(diào)節(jié)器(16)形成所述磁滯有功功率值(dP)，從參考有功功率值(Pref)減去所估算的有功功率值(P)和阻尼有功功率值(Pd)來形成所述差分有功功率值(Pdiff)，其中，從濾波器電容電壓的Park-Clarke變換的低通濾波的d分量(uTCf，d)與濾波器電容電壓的Park-Clarke變換的有關(guān)濾波器輸出電流(ifg1，ifg2，ifg3)的基波所濾波的d分量(uGCf，d)的乘積除以可調(diào)節(jié)的阻尼系數(shù)(kd)來形成所述阻尼有功功率值(Pd)，從差分無功功率值(Qdiff)借助第二磁滯調(diào)節(jié)器(17)形成所述磁滯無功功率值(dQ)，從參考無功功率值(Qref)減去所估算的無功功率值(Q)和阻尼無功功率值(Qd)來形成所述差分無功功率值(Qdiff)，其中，從濾波器電容電壓的Park-Clarke變換的低通濾波的d分量(uTCf，d)與濾波器電容電壓的Park-Clarke變換的有關(guān)濾波器輸出電流(ifg1，ifg2，ifg3)的基波所濾波的q分量(uGCf，q)的負乘積除以可調(diào)節(jié)的阻尼系數(shù)(kd)來形成所述阻尼無功功率值(Qd)。
2. 按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于，從濾波器電容電流(icn, ice, icn )形成濾波器電容電壓的Park-Clarke變換的低通濾波的d分量(uTCf,d)、濾波器電容電壓的Park-Clarke變換的有關(guān)濾波器輸出電流 (ifgi， ifg2, ifg3)的基波所濾波的d分量(uGCf,d)和濾波器電容電壓的 Park-Clarke變換的有關(guān)濾波器輸出電 流(ifgi ， ifg2, ifg3 )的基波所濾波的q分量(UGCf,q )。
3. 按照權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于，分別從濾波器輸出電 流的空間矢量變換的a分量(ifga )、從濾波器輸出電流的空間矢量變換的P分量(ifge)、從濾波器輸出通量的空間矢量變換的oc分量(甲L。)和從濾波器輸出通量的空間矢量變換的p分量(來形成所估算的有功功率值(P)和所估算的無功功率值(Q)。
4. 按照權(quán)利要求3的方法，其特征在于，從估算的濾波器電容通量 的空間矢量變換的oc分量(Vcfa )和從濾波器輸出電流的空間矢量變換 的oc分量(ifga )形成濾波器輸出通量的空間矢量變換的ot分量(甲")， 并且從估算的濾波器電容通量的空間矢量變換的P分量(甲Cfp )和從濾波器輸出電流的空間矢量變換的P分量(ifge )形成濾波器輸出通量的空 間矢量變換的卩分量(甲lo )。
5. 按照權(quán)利要求4的方法，其特征在于，從與變流器單元(l)相連 接的電容式儲能器(19)的當前直流電壓值(udc)、從控制信號(S) 和從相端子電流的空間矢量變換的oc分量(ifia )形成估算的濾波器電容通量的空間矢量變換的OC分量(甲Cfa)，和從與變流器單元U)相連接的電容式儲能器(19)的當前直流電壓值(Ude)、從控制信號(S)和從相端子電流的空間矢量變換的P分量(ifie )形成估算的濾波器電容通量的空間矢量變換的P分量(甲cfo )。
6. 按照權(quán)利要求4或5的方法，其特征在于，為了形成差分無功功率值(Qd,ff)，附加地添加補償無功功率值(Qe。mp),其中,通過對所估算的濾波器電容無功功率值(Qcf)低通濾波來形成所述補償無功功率值(Qcomp ^ 。
7. 按照權(quán)利要求6的方法，其特征在于，從濾波器電容電流的空間 矢量變換的a分量(icfa)、從濾波器電容電流的空間矢量變換的P分量(iCfP )、從估算的濾波器電容通量的空間矢量變換的OC分量(屮Cfa)和從估算的濾波器電容通量的空間矢量變換的P分量(VCfe )形成所估 算的濾波器電容無功功率值(Qcf)。
8. 按照權(quán)利要求4至7之一的方法，其特征在于，為了形成所述差 分有功功率值(Pdiff)，附加地添加有關(guān)濾波器輸出電 流(ifgi, ifg2, ifg3) 的基波的至少一個補償諧波有功功率值(Ph)，和為了形成所述差分無功功率值(Qdiff),附加地添加有關(guān)濾波器輸 出電流(ifg,, ifg2, ifg3)的基波的至少一個補償諧波無功功率值(Qh)。
9. 按照權(quán)利要求8的方法，其特征在于，分別從濾波器輸出電流的 空間矢量變換的a分量(ifga )、從濾波器輸出電流的空間矢量變換的p 分量(if")、從濾波器輸出通量的空間矢量變換的oc分量(VLa)、從 濾波器輸出通量的空間矢量變換的P分量(甲u)和從有關(guān)濾波器輸出 電流(ifgl, ifg2， ifg3)的基波的基波角(wt)形成所述補償諧波有功功 率值(Ph)和補償諧波無功功率值(Qh)。
10. 執(zhí)行用于運行變流器電路的方法的裝置，其中，所述變流器電路 具有帶有多個可控功率半導(dǎo)體開關(guān)的變流器單元U)和連接在變流器 單元(1 )的每一個相端子(2 )上的LCL濾波器(3 )，具有用來生成磁滯有功功率值(dP)、磁滯無功功率值(dQ)和所 選出的通量部分(6n)的調(diào)節(jié)設(shè)備(4),該調(diào)節(jié)設(shè)備(4)經(jīng)由用于形 成控制信號(S)的控制電路(5)與可控功率半導(dǎo)體開關(guān)相連接，其特 征在于，所述調(diào)節(jié)設(shè)備(4)包括用于形成磁滯有功功率值(dP)、磁滯無功功率值(dQ)和所選出 的通量部分(6n)的第一計算單元(6),其中，所述第一計算單元(6) 具有用于從差分有功功率值(Pdiff)形成磁滯有功功率值(dP)的第一磁 滯調(diào)節(jié)器(16)、用于從差分無功功率值(Qdiff)形成磁滯無功功率值 (dQ)的第二磁滯調(diào)節(jié)器(17)和用于形成所選出的通量部分(6n)的 向量分配器(18),用于從參考有功功率值(Pref)減去估算的有功功率值(P)和阻尼 有功功率值(Pd)形成差分有功功率值(Pdiff)的第一加法器(7)，用于從參考無功功率值(Qref)減去估算的無功功率值(Q)和阻尼 無功功率值(Qd)形成差分無功功率值(Qdiff)的第二加法器(8),用于形成阻尼有功功率值(Pd)和阻尼無功功率值(Qd)的第二計 算單元(9)，其中，從濾波器電容電壓的Park-Clarke變換的低通濾波 的d分量(UTCf,d)與濾波器電容電壓的Park-Clarke變換的有關(guān)濾波器 輸出電流(ifg,, ifg2， ifg3)的基波所濾波的d分量(uGcf,d)的乘積除以 可調(diào)節(jié)的阻尼系數(shù)(kd)來形成所述阻尼有功功率值(Pd),和從濾波 器電容電壓的Park-Clarke變換的低通濾波的d分量(uTCW)與濾波器 電容電壓的Park-Clarke變換的有關(guān)濾波器輸出電流(ifgl, ifg2， ifg3)的基波所濾波的q分量(uGCf, q)的負乘積除以可調(diào)節(jié)的阻尼系數(shù)(kd)來 形成所述阻尼無功功率值(Qd)。
11. 按照權(quán)利要求IO的裝置，其特征在于，所述第二計算單元(9) 從濾波器電容電流(iCfi, iCf2, ice)形成濾波器電容電壓的Park-Clarke 變換的低通濾波的d分量(uTcf,d)、濾波器電容電壓的Park-Clarke變 換的有關(guān)濾波器輸出電 流(ifgl, ifg2, ifg3 )的基波所濾波的d分量( UGCf,d J 和濾波器電容電壓的Park-Clarke變換的有關(guān)濾波器輸出電流(ifgl， ifg2,ifg3)的基波所濾波的q分量(UGCf,q)。
12. 按照權(quán)利要求IO或11的裝置，其特征在于，所迷調(diào)節(jié)設(shè)備(4) 具有第三計算單元(IO)，用于分別從濾波器輸出電流的空間矢量變換 的a分量(ifga)、從濾波器輸出電流的空間矢量變換的P分量(ifge )、 從濾波器輸出通量的空間矢量變換的a分量(WLa)和從濾波器輸出通 量的空間矢量變換的P分量(WLP )形成估算的有功功率值(P)和估 算的無功功率值(Q)。
13. 按照權(quán)利要求12的裝置，其特征在于，所述調(diào)節(jié)設(shè)備(4)具有 第四計算單元(11),用于形成濾波器輸出通量的空間矢量變換的a分量()和濾波器輸出通量的空間矢量變換的P分量(甲u )，其中， 從估算的濾波器電容通量的空間矢量變換的oc分量(Vcfa )和從濾波器 輸出電流的空間矢量變換的cx分量(i f g a)形成濾波器輸出通量的空間矢 量變換的oc分量(平La),和從估算的濾波器電容通量的空間矢量變換 的P分量(WcfB )和從濾波器輸出電流的空間矢量變換的P分量(ifge ) 形成濾波器輸出通量的空間矢量變換的P分量(平LO )。
14. 按照權(quán)利要求13的裝置，其特征在于，所述調(diào)節(jié)設(shè)備(4)具有 第五計算單元(12)，用于形成估算的濾波器電容通量的空間矢量變換 的oc分量(Vcfa )和估算的濾波器電容通量的空間矢量變換的P分量(W cfe),其中，從與變流器單元(1 )相連接的電容式儲能器(19)的當 前直流電壓值(Udc)、從控制信號(S)和從相端子電流的空間矢量變 換的oc分量(i fi a )來形成估算的濾波器電容通量的空間矢量變換的cx分 量(^Cfa )，并且從與變流器單元(1 )相連接的電容式儲能器(19) 的當前直流電壓值(Udc)、從控制信號(S)和從相端子電流的空間矢 量變換的P分量(iflP )來形成估算的濾波器電容通量的空間矢量變換的P分量(平cfe )。
15. 按照權(quán)利要求13或14的裝置，其特征在于，將補償無功功率值(Qc。mp)附加地輸送給用于形成差分無功功率值(Qdiff)的第二加法器(8)，其中，通過借助低通濾波器(15)對估算的濾波器電容無功功率值(Qcf)低通濾波來形成所述補償無功功率值(Qe。mp)。
16. 按照權(quán)利要求15的裝置，其特征在于，所述調(diào)節(jié)設(shè)備(4)具有 第六計算單元(13)，用于從濾波器電容電流的空間矢量變換的a分量(icfa)、從濾波器電容電流的空間矢量變換的P分量(icfe)、從所估 算的濾波器電容通量的空間矢量變換的cc分量(Vcfa )和從所估算的濾 波器電容通量的空間矢量變換的P分量(Vcfe )形成估算的濾波器電容 無功功率值(Qcf)。
17. 按照權(quán)利要求13至16之一的裝置，其特征在于，附加地將有關(guān) 濾波器輸出電流(ifgl， ifg2， ifg3)的基波的至少一個補償諧波有功功率 值(Ph)輸送給用于形成差分有功功率值(Pdlff)的第一加法器(7), 和附加地將有關(guān)濾波器輸出電流(ifgl, ifg2, ifg3)的基波的至少一個 補償諧波無功功率值(Qh)輸送給用于形成差分無功功率值(Q礎(chǔ))的 第二加法器(7)。
18. 按照權(quán)利要求17的裝置，其特征在于，所述調(diào)節(jié)設(shè)備(4)具有 第七計算單元，用于分別從濾波器輸出電流的空間矢量變換的ot分量(ifga)從濾波器輸出電流的空間矢量變換的P分量(ifgP)、從濾波器 輸出通量的空間矢量變換的a分量(WLa)、從濾波器輸出通量的空間矢量變換的P分量(屮u )和從有關(guān)濾波器輸出電流(ifgi， ifg2, ifg3) 的基波的基波角(wt)形成所述補償諧波有功功率值(Ph)和所述補償 諧波無功功率值(Qh)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種方法和具有所連接的LCL濾波器(3)的裝置，其中借助磁滯有功功率值(dP)、磁滯無功功率值(dQ)和所選出的通量部分(θn)來控制可控功率半導(dǎo)體開關(guān)。借助第一磁滯調(diào)節(jié)器(16)從差分有功功率值(Pdiff)中形成磁滯有功功率值(dP)，和從參考有功功率值(Pref)減去估算的有功功率值(P)和阻尼有功功率值(Pd)來形成差分有功功率值(Pdiff)，其中，從濾波器電容電壓的Park-Clarke變換的低通濾波的d分量(UTCf，d)與濾波器電容電壓的Park-Clarke變換的有關(guān)濾波器輸出電流(ifg1，ifg2，ifg3)的基波所濾波的d分量(UGCf，d)的乘積除以可調(diào)節(jié)的阻尼系數(shù)(kd)來形成阻尼有功功率值(Pd)。從差分無功功率值(Qdiff)借助第二磁滯調(diào)節(jié)器(17)形成磁滯無功功率值(dQ)，和從參考無功功率值(Qref)減去估算的無功功率值(Q)和阻尼無功功率值(Qd)來形成差分無功功率值(Qdiff)，其中，從濾波器電容電壓的Park-Clarke變換的低通濾波的d分量(UTCf，d)與濾波器電容電壓的Park-Clarke變換的有關(guān)濾波器輸出電流(ifg1，ifg2，ifg3)的基波所濾波的q分量(UGCf，q)的負乘積除以可調(diào)節(jié)的阻尼系數(shù)(kd)來形成阻尼無功功率值(Qd)。
文檔編號H02M1/12GK101517874SQ200780034159
公開日2009年8月26日 申請日期2007年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月15日
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