專利名稱：用于關(guān)斷具有分散的能量存儲(chǔ)器的整流器的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于關(guān)斷具有分散的能量存儲(chǔ)器的整流器的方法，該整流器具有至少兩個(gè)分別具有上閥支路和下閥支路的相位模塊，該閥支路分別具有大量電串聯(lián)的雙極子模塊，這些雙極子模塊分別具有一個(gè)單極儲(chǔ)能電容器，該單極儲(chǔ)能電容器利用反并聯(lián)的二極管分別與兩個(gè)可切斷的半導(dǎo)體開關(guān)的串聯(lián)電路電并聯(lián)。
背景技術(shù)：
由DE 101 03 031 Al公布并在FIG 1中示意性描述了一種具有分散的能量存儲(chǔ)器的整流器。根據(jù)該描述，整流器2具有三個(gè)相位模塊41; 42和43，這些相位模塊分別具有上閥支路和下閥支路Pl和W或P2和N2或P3和N3。每個(gè)相位模塊4” 42或43的兩個(gè)閥支路PUl或P2，N2或P3，N3連接成電橋支路。上閥支路和下閥支路Pl和Nl或P2和N2 或P3和N3的連接點(diǎn)作為相位模塊41;42和43交流電方面的端口 Li，L2和L3引出。在這些交流電方面的端口 Li，L2和L3上連接了交流電機(jī)6或電網(wǎng)。相位模塊41;42和43相互并聯(lián)并與未詳細(xì)示出的直流電壓饋送裝置接通，該直流電壓饋送裝置連接在具有分散的能量存儲(chǔ)器Csm的整流器2的直流電壓端口 Ptl和Ntl上。直流電壓端口 Ptl和Ntl之間存在產(chǎn)生的直流電壓Udc0同理可知具有分散的能量存儲(chǔ)器Csm的描述，即每個(gè)閥支路P1，N1，P2，N2，P3和N3 具有大量電串聯(lián)的雙極子模塊SMI, SM2, SMn。根據(jù)子模塊SM 1的描述每個(gè)雙極子模塊SM1，SM2，...，SMn具有一個(gè)單極儲(chǔ)能電容器Csm、兩個(gè)可切斷的半導(dǎo)體開關(guān)Sl和S2以及兩個(gè)二極管Dl和D2。這兩個(gè)可切斷半導(dǎo)體開關(guān)Sl和S2電串聯(lián)，且該串聯(lián)電路與單極儲(chǔ)能電容器Csm并聯(lián)。二極管Dl或D2分別反并聯(lián)于可切斷半導(dǎo)體開關(guān)Sl和S2。該二極管Dl 或D2因此分別構(gòu)成一個(gè)空載二極管。兩個(gè)可切斷的半導(dǎo)體開關(guān)Sl和S2的連接點(diǎn)作為模塊端口 X2引出。單極儲(chǔ)能電容器Csm的負(fù)極端口構(gòu)成第二模塊端口 XI。如果單極儲(chǔ)能電容器Csm充電，則電容電壓Usm在儲(chǔ)能電容器上下降。每個(gè)閥支路PI, Ni, P2，N2, P3和N3的雙極子系統(tǒng)SMI, SM2，...，SMn的電容電壓 USMIJ Usm2，...，Ustfa 分別相加成為閥電壓 Uzpi，Uzni，Uzp2，Uzn2，Uzp3 和 UZN3。每個(gè)相位模塊 41;42 或43的各兩個(gè)閥電壓Uzpi，Uzni或Uzp2和Uzn2或Uzp3和Uzn3分別相加得出直流電壓端口 Ptl和 N。之間存在的直流電壓Udc。通過(guò)設(shè)計(jì)具有分散的能量存儲(chǔ)器Csm的整流器2的每個(gè)雙極子系統(tǒng)SM，可以分別在三種開關(guān)狀態(tài)，即開關(guān)狀態(tài)I，II和III中控制每個(gè)子模塊SM。在開關(guān)狀態(tài)Ι中，可切斷的半導(dǎo)體開關(guān)Sl處于接通-狀態(tài)并且可切斷的半導(dǎo)體開關(guān)S2處于關(guān)斷-狀態(tài)。由此在子模塊SM的模塊端口 X2和Xl處存在作為端電壓Ux2xi的電容電壓Usm，與流過(guò)的支路電流iz 的方向無(wú)關(guān)。在開關(guān)狀態(tài)II中，可切斷的半導(dǎo)體開關(guān)Si處于關(guān)斷-狀態(tài)并且可切斷的半導(dǎo)體開關(guān)S2處于接通-狀態(tài)，由此在子模塊SM的模塊端口 X2和Xl處存在為零的端電壓 Ux2xi，其同樣與流過(guò)的支路電流iz的方向無(wú)關(guān)。在開關(guān)狀態(tài)III中兩個(gè)可切斷的半導(dǎo)體開關(guān)Sl和S2均處于關(guān)斷-狀態(tài)。每個(gè)子模塊SM的端電壓Ux2xi的振幅在開關(guān)狀態(tài)III中取決于流過(guò)的支路電流iz的方向。若支路電流大于零，則子模塊SM的端電SUx2xi的振幅相應(yīng)于該子模塊SM的電壓Usm的振幅。相反，若支路電流小于零，則端電壓的振幅等于零。若無(wú)支路電流iz并且電流在子模塊SM的可切斷的半導(dǎo)體開關(guān)Sl和S2上的電壓分布對(duì)稱， 則端電壓Ux2xi的振幅相應(yīng)于子模塊SM電容電壓Usm的振幅的一半。根據(jù)DE 101 03 031 Al，在整流器2的日常運(yùn)行中僅使用具有分散的能量存儲(chǔ)器 Csm的整流器2的子模塊SM的開關(guān)狀態(tài)I和II。僅在例如其直流電壓端口 Ptl和Ntl斷路的故障狀況中，對(duì)于適合的空載運(yùn)行(中斷整流器運(yùn)轉(zhuǎn))并且對(duì)于開關(guān)狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)子模塊SM 的可切斷的半導(dǎo)體開關(guān)Sl和S2可忽略的短暫開關(guān)延時(shí)而使用開關(guān)狀態(tài)III。眾所周知，激活所謂的脈沖禁止器，以便將在臨界運(yùn)行狀態(tài)中，例如過(guò)流、過(guò)壓、控制器失靈、調(diào)節(jié)器失靈、整流器閥與調(diào)制器之間通信失靈，這樣斷開整流器，即開動(dòng)脈沖禁止以后使整流器處于安全狀態(tài)。根據(jù)DE 102004 043 877 Al由此實(shí)現(xiàn)該脈沖禁止器，即關(guān)斷自動(dòng)換向的整流器(逆變器)的全部整流器閥。這優(yōu)選地通過(guò)中斷來(lái)源于外部電壓的用于所屬的控制電路的光電耦合器的電源電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)。若在具有分散的能量存儲(chǔ)器Csm的整流器2中觸發(fā)脈沖禁止，那么必須根據(jù)

圖1同時(shí)阻止具有分散的能量存儲(chǔ)器Csm的整流器2的相位模塊41;42和43的全部閥支路P1，N1， P2，N2，P3，和N3的所有子模塊SMl，SM2，...，SMn的可切斷的半導(dǎo)體開關(guān)Sl和S2的全部控制信號(hào)?；谇宄蛟趫D2a中由根據(jù)圖1具有分散的能量存儲(chǔ)器Csm的整流器2中僅示出了相位模塊4i。該相位模塊的上閥支路和下閥支路Pl和m的子模塊SM1，. . .，SM4 在整流器2正常工作期間顯示開關(guān)狀態(tài)分配。在上閥支路Pl的四個(gè)子模塊SM1，. . .，SM4 中并且子模塊SM2至SM4處于開關(guān)狀態(tài)I中，子模塊SMl處于開關(guān)狀態(tài)II中。在下閥支路 Nl的子模塊SM1，. . .，SM4中，子模塊SMl至SM3處于開關(guān)狀態(tài)II中并且子模塊SM4處于開關(guān)狀態(tài)I中。因此根據(jù)振幅，在整流器2的直流電壓端口 Ptl和Ntl處存在的直流電壓Udc 為Ud。= 4 · Usmo上閥支路Pl相對(duì)于虛擬中點(diǎn)的電壓uZP為Uff = 3 · Usm，與此相反下閥支路附的電壓uZN為uZN = 1 · Usmo觸發(fā)脈沖禁止之后，上閥支路和下閥支路Pl和m的全部子模塊SMl至SM4轉(zhuǎn)換到開關(guān)狀態(tài)III中。在圖2b中示出了開關(guān)狀態(tài)III中的具有子模塊SMl至SM4的相位模塊I。脈沖禁止的設(shè)置一方面可以通過(guò)未詳細(xì)示出的整流器2的控制-和調(diào)節(jié)裝置出現(xiàn)的故障(例如過(guò)電流)并且另一方面也可以自發(fā)地通過(guò)子模塊SMl至SM4(干擾或廢除通信、 過(guò)壓)引起。由于設(shè)置脈沖禁止的時(shí)間點(diǎn)不可預(yù)測(cè)，因此電壓uZP和uZN或其在相位模塊I 的閥支路Pl和W上的變化duZP/dt和duZN/dt在設(shè)置脈沖禁止時(shí)僅通過(guò)相應(yīng)支路電流iZP1 和iZN1的方向確定。假設(shè)相位或42或43的兩個(gè)支路電壓Uzp和uZN之和在正常工作狀態(tài)下平均相應(yīng)于直流電壓Ud。，可以在設(shè)置脈沖禁止以后得出下表中
權(quán)利要求
1.一種用于關(guān)斷帶有分散的能量存儲(chǔ)器(Csm)的整流器(2)的方法，所述能量存儲(chǔ)器具有至少兩個(gè)分別具有上閥支路和下閥支路(P1，N1，P2，N2，P3，N3)的相位模塊(41;42，43)， 所述閥支路分別具有大量電串聯(lián)的雙極子模塊(SM1，SM2, SMn)，所述雙極子模塊分別具有一個(gè)單極儲(chǔ)能電容器(Csm)，所述單極儲(chǔ)能電容器利用反并聯(lián)二極管(D1，D2)分別與兩個(gè)可切斷的半導(dǎo)體開關(guān)(Si，S2)的串聯(lián)電路電并聯(lián)，所述方法具有下列方法步驟(a)基于在所述整流器(2)運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)的故障觸發(fā)脈沖禁止，(b)設(shè)置脈沖禁止以后將每個(gè)閥支路(Pl，m，P2，N2，P3，N3)的所述雙極子系統(tǒng)(SMl) 的開關(guān)狀態(tài)調(diào)節(jié)到開關(guān)狀態(tài)III中，(c)在經(jīng)過(guò)預(yù)定時(shí)間間隔(At)以后將每個(gè)閥支路(P1，Ni，P2，N2，P3，N3)的另一個(gè)子模塊(SM2)的開關(guān)狀態(tài)調(diào)節(jié)到所述開關(guān)狀態(tài)III中，以及(d)重復(fù)所述方法步驟c)直至將每個(gè)閥支路(Pl，m，P2，N2，P3，N3)的所有雙極子模塊(SMl，SM2，…，SMn)調(diào)節(jié)到所述開關(guān)狀態(tài)III中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，具有所述分散的能量存儲(chǔ)器(Csm)的所述整流器(2)的每個(gè)閥支路(P1，N1，P2，N2，P3，N3)的所述雙極子系統(tǒng)(SM1,SM2,.. · ,SMn)的時(shí)間分級(jí)的開關(guān)狀態(tài)控制利用每個(gè)相位模塊(41;42，43)的所述上閥支路和下閥支路(P1， N1，P2，N2，P3，N3)的外部雙極子系統(tǒng)(SMl)開始。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，具有所述分散的能量存儲(chǔ)器(Csm)的所述整流器(2)的每個(gè)閥支路(P1，N1，P2，N2，P3，N3)的所述雙極子系統(tǒng)(SM1,SM2,.. · ,SMn)的時(shí)間分級(jí)的開關(guān)狀態(tài)控制利用每個(gè)相位模塊(41;42，43)的所述上閥支路和下閥支路(P1， N1，P2，N2，P3，N3)的內(nèi)部雙極子系統(tǒng)(SMn)開始。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述預(yù)定時(shí)間間隔(At)等于所述雙極子模塊(SM1，SM2, ... , SMn)的所述可切斷的半導(dǎo)體開關(guān)(Si，S2)的斷開延時(shí)。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求1中所述的方法，其特征在于，在所述雙極子模塊(SM1，SM2，...， SMn)的所述開關(guān)狀態(tài)III中所述雙極子模塊(SM1，SM2, ... , SMn)的兩個(gè)所述可切斷的半導(dǎo)體開關(guān)(S1，S2)斷開。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于關(guān)斷帶有分散的能量存儲(chǔ)器(Csm)的整流器(2)的方法，該整流器具有至少兩個(gè)分別具有上閥支路和下閥支路(P1，N1，P2，N2，P3，N3)的相位模塊(41，42，43)，該閥支路分別具有大量電串聯(lián)的雙極子模塊(SM1，SM2，...，SMn)，這些雙極子模塊分別具有一個(gè)單極儲(chǔ)能電容器(CSM)，該單極儲(chǔ)能電容器利用反并聯(lián)的二極管(D1，D2)分別與兩個(gè)可切斷的半導(dǎo)體開關(guān)(S1，S2)的串聯(lián)電路電并聯(lián)。根據(jù)本發(fā)明，時(shí)間分級(jí)地將整流器(2)的每個(gè)相位模塊(41，42，43)的上閥支路和下閥支路(P1，N1，P2，N2，P3，N3)的子模塊(SM1，SM2，...，SMn)調(diào)節(jié)到開關(guān)狀態(tài)III中。由此，整流器(2)的電壓負(fù)荷和所連接的交流電機(jī)(6)或所連接的電網(wǎng)的電壓負(fù)荷顯著降低。
文檔編號(hào)H02H7/125GK102290793SQ20111016123
公開日2011年12月21日 申請(qǐng)日期2011年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月15日
發(fā)明者賴納·索默, 迪特馬·克呂格, 馬克·希勒 申請(qǐng)人:西門子公司