電壓源鏈?zhǔn)芥湽?jié)轉(zhuǎn)換器中的方法、計(jì)算機(jī)程序和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種電壓源鏈?zhǔn)芥湽?jié)轉(zhuǎn)換器（1）中的方法。該方法包括：檢測(cè)（41）一個(gè)轉(zhuǎn)換器單元模塊（10,20,…,n）的設(shè)備（24）的故障；阻斷（42）包括故障的位置（24）的相位腳（A）；將包括故障的位置（POS4）的轉(zhuǎn)換器單元模塊（20）的電容器部件（29）放電（43）至零；并且對(duì)于通過(guò)具有故障的位置（POS4）的轉(zhuǎn)換器單元模塊（20）的相位電流提供（44）電流路徑（30），該電流路徑（30）包括第一分支（30），進(jìn)而包括全H橋布置中的第一相位腳（A）和第二相位腳（B）的相對(duì)應(yīng)的位置（POS1,POS2），該第一分支（30）與包括故障的位置（POS4）的第二分支（31）并聯(lián)連接，該第二分支（31）包括全H橋布置的其余兩個(gè)位置（POS3,POS4）。本發(fā)明還包含了相對(duì)應(yīng)的計(jì)算機(jī)程序和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。
【專利說(shuō)明】電壓源鏈?zhǔn)芥湽?jié)轉(zhuǎn)換器中的方法、計(jì)算機(jī)程序和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明總體上涉及轉(zhuǎn)換器領(lǐng)域，并且尤其涉及鏈?zhǔn)芥湽?jié)(Chain-1 ink)轉(zhuǎn)換器及其保護(hù)。
【背景技術(shù)】
[0002]供應(yīng)電力的電力系統(tǒng)的可靠操作被例如家庭和工業(yè)的所有用戶所期待。為了提供所請(qǐng)求的可靠操作，電力系統(tǒng)的裝置需要是容錯(cuò)的，并且即使在裝置組件出現(xiàn)故障的情況下也能夠繼續(xù)操作。
[0003]作為這樣的裝置的特定示例，能夠提到靜態(tài)補(bǔ)償器(STATCOM)。STATC0M包括電壓源轉(zhuǎn)換器(VSC)，其具有連接至AC網(wǎng)絡(luò)的AC側(cè)和連接至諸如電容器的電力存儲(chǔ)的DC側(cè)。來(lái)自STATCOM的AC側(cè)的電壓輸出受到控制并且STATCOM因此作用為供應(yīng)或吸收來(lái)自AC網(wǎng)絡(luò)的無(wú)功功率。STATCOM因此能夠?qū)﹄娏ο到y(tǒng)提供電壓穩(wěn)定性。
[0004]一種類型的VSC包括鏈?zhǔn)芥湽?jié)轉(zhuǎn)換器，其也被稱作級(jí)聯(lián)H橋轉(zhuǎn)換器。在這樣的VSC中，多個(gè)單元模塊串聯(lián)連接。容易理解的是，當(dāng)增加單元模塊的數(shù)量(功率半導(dǎo)體的數(shù)量)時(shí)，故障的風(fēng)險(xiǎn)增加。
[0005]作為電力系統(tǒng)的裝置的VSC需要是容錯(cuò)的，因此即使在出現(xiàn)故障的情況下也能夠繼續(xù)操作。這樣的容錯(cuò)性能夠以不同方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。一種方式是例如通過(guò)旁通包含故障設(shè)備的單元模塊提供冗余度并且利用未損壞的單元模塊繼續(xù)進(jìn)行操作。
[0006]W02010/102666公開(kāi)了針對(duì)電壓源鏈?zhǔn)芥湽?jié)轉(zhuǎn)換器的操作的故障模式的方法和裝置。所描述的電壓源鏈?zhǔn)芥湽?jié)轉(zhuǎn)換器包括多個(gè)串聯(lián)連接的轉(zhuǎn)換器單元模塊，并且提供了一個(gè)或多個(gè)冗余轉(zhuǎn)換器單元模塊。每個(gè)轉(zhuǎn)換器單元模塊包括兩個(gè)相位腳。為了旁通故障轉(zhuǎn)換器單元模塊，包括故障轉(zhuǎn)換器單元模塊的相位腳被阻斷，并且其它的相位腳被驅(qū)動(dòng)為提供零AC電壓。
[0007]W02010/102666的設(shè)備和方法功能良好，但是將期望提供一種用于提供這樣的電壓源鏈?zhǔn)芥湽?jié)轉(zhuǎn)換器的容錯(cuò)性的可替換裝置和方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種容錯(cuò)的電壓源轉(zhuǎn)換器，并且尤其是提供一種可靠的旁通模式。
[0009]該目標(biāo)依據(jù)通過(guò)一種包括一個(gè)或多個(gè)相位的電壓源鏈?zhǔn)芥湽?jié)轉(zhuǎn)換器中的方法而實(shí)現(xiàn)的第一方面。每個(gè)相位包括多個(gè)串聯(lián)連接的全橋轉(zhuǎn)換器單元模塊，全橋轉(zhuǎn)換器單元模塊包括在全H橋布置中與電容器單元相連接的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)。每個(gè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)具有與之并聯(lián)連接的相應(yīng)續(xù)流二極管，并且每個(gè)全H橋布置包括第一相位腳和第二相位腳。該方法包括步驟:檢測(cè)轉(zhuǎn)換器單元模塊中的一個(gè)轉(zhuǎn)換器單元模塊的位置的故障，該故障位置包括故障半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)、故障續(xù)流二極管或故障門(mén)部件；阻斷包括該故障位置的相位腳；將包括該故障位置的轉(zhuǎn)換器單元模塊的電容器部件放電至零；并且為通過(guò)具有該故障位置的轉(zhuǎn)換器單元模塊的相位電流提供電流路徑，該電流路徑包括第一分支，其進(jìn)而包括該全H橋布置中的第一相位腳和第二相位腳的相對(duì)應(yīng)位置。該第一分支與包括故障位置的第二分支并聯(lián)連接，該第二分支包括該全H橋布置中的剩余兩個(gè)位置。利用本發(fā)明，無(wú)需在檢測(cè)到故障位置時(shí)使鏈?zhǔn)芥湽?jié)轉(zhuǎn)換器跳閘(trip)。故障單元模塊能夠保持在電路之中并且旁通相位電流，并且提供鏈?zhǔn)芥湽?jié)轉(zhuǎn)換器的可靠操作。
[0010]在一個(gè)實(shí)施例中，檢測(cè)故障的步驟包括從每個(gè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)位置的門(mén)部件的傳感器接收信息并且對(duì)該信息進(jìn)行分析以便檢測(cè)故障條件。
[0011]在另一個(gè)實(shí)施例中，阻斷的步驟包括關(guān)斷包括故障位置的相位腳的其它位置的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)。
[0012]在另一個(gè)實(shí)施例中，放電的步驟包括在電流過(guò)零點(diǎn)處切換工作的第二相位腳，同時(shí)根據(jù)故障位置的故障條件而將第一相位腳的非故障的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)保持在ON或OFF狀態(tài)。
[0013]在另一個(gè)實(shí)施例中，依據(jù)第一分支和第二分支各自的特性而在第一分支和第二分支之間共享相位電流。
[0014]該目標(biāo)依據(jù)通過(guò)一種用于控制包括一個(gè)或多個(gè)相位的鏈?zhǔn)芥湽?jié)轉(zhuǎn)換器的計(jì)算機(jī)程序而實(shí)現(xiàn)的第二方面。每個(gè)相位包括多個(gè)串聯(lián)連接的全橋轉(zhuǎn)換器單元模塊，全橋轉(zhuǎn)換器單元模塊包括在全H橋布置中與電容器部件相連接的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)。每個(gè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)具有與之并聯(lián)連接的相應(yīng)續(xù)流二極管，每個(gè)全H橋布置包括第一相位腳和第二相位腳。該計(jì)算機(jī)程序包括計(jì)算機(jī)程序代碼，當(dāng)在處理器上執(zhí)行時(shí)該計(jì)算機(jī)程序代碼時(shí)使得控制該鏈?zhǔn)芥湽?jié)轉(zhuǎn)換器的控制設(shè)備執(zhí)行以下步驟:檢測(cè)轉(zhuǎn)換器單元模塊中的一個(gè)轉(zhuǎn)換器單元模塊的位置的故障；阻斷包括該故障位置的相位腳，該故障位置包括故障半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)、故障續(xù)流二極管或故障門(mén)部件；將包括該故障位置的轉(zhuǎn)換器單元模塊的電容器部件放電至零；并且為通過(guò)具有該故障位置的轉(zhuǎn)換器單元模塊的相位電流提供電流路徑，該電流路徑包括第一分支，其進(jìn)而包括該全H橋布置中的第一相位腳和第二相位腳的相對(duì)應(yīng)位置，該第一分支與包括故障位置的第二分支并聯(lián)連接，該第二分支包括該全H橋布置中的其余兩個(gè)位置。
[0015]本發(fā)明還包含包括上述計(jì)算機(jī)程序的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，以及該計(jì)算機(jī)程序存儲(chǔ)于其上的計(jì)算機(jī)可讀裝置。
[0016]通過(guò)閱讀以下詳細(xì)描述和附圖，其另外的特征和優(yōu)勢(shì)將會(huì)清楚。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1圖示了鏈?zhǔn)芥湽?jié)轉(zhuǎn)換器。
[0018]圖2圖示了圖1的鏈?zhǔn)芥湽?jié)轉(zhuǎn)換器的單元模塊。
[0019]圖3圖示了鏈?zhǔn)芥湽?jié)轉(zhuǎn)換器及其控制和保護(hù)。
[0020]圖4a和4b圖示了有短路故障模式中的故障設(shè)備的放電模式期間的電流途徑。
[0021]圖5圖示了在故障出現(xiàn)時(shí)作為時(shí)間函數(shù)的轉(zhuǎn)換器單元模塊的電容器的電容器電壓。
[0022]圖6圖示了有短路故障模式中的故障設(shè)備的在旁通模式中的單元模塊中的電流路徑。
[0023]圖7a和7b圖示了有在開(kāi)路故障模式的故障設(shè)備的放電模式期間的電流路徑。[0024]圖8圖示了有在開(kāi)路故障模式的故障設(shè)備的在旁通模式中的單元模塊中的電流路徑。
[0025]圖9圖示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的方法的步驟的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]為了提供對(duì)本發(fā)明的總體理解，將首先參考圖1-3對(duì)鏈?zhǔn)芥湽?jié)轉(zhuǎn)換器及其與本發(fā)明相關(guān)的部分進(jìn)行描述。
[0027]圖1圖示了包括三個(gè)相位L1、L2、L3的鏈?zhǔn)芥湽?jié)轉(zhuǎn)換器I。每個(gè)相位包括多個(gè)串聯(lián)連接的全橋單元模塊；例如，相位LI包括轉(zhuǎn)換器單元模塊10、20、…、η。圖1的鏈?zhǔn)芥湽?jié)轉(zhuǎn)換器I被圖示為三角連接的布置，但是相位L1、L2、L3可以以不同形式進(jìn)行布置，例如以Y型連接布置。鏈?zhǔn)芥湽?jié)轉(zhuǎn)換器I的相位L1、L2、L3可以經(jīng)由相位電抗器4以及可能通過(guò)變壓器5而連接至AC電力網(wǎng)絡(luò)，其也被表示為電網(wǎng)。鏈?zhǔn)芥湽?jié)轉(zhuǎn)換器I利用以附圖標(biāo)記2示意性圖示的控制設(shè)備進(jìn)行控制。
[0028]圖2圖示了圖1的鏈?zhǔn)芥湽?jié)轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換器單元模塊10，其在下文中被表示為單元模塊10。有時(shí)也被表示為轉(zhuǎn)換器鏈路或鏈?zhǔn)芥湽?jié)單元模塊的單元模塊10包括四個(gè)閥11、
12、13、14。每個(gè)閥包括半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)，諸如絕緣柵雙極晶體管(IGBT)?；蛘吡硗獾兀瑸榱藢?duì)高電壓進(jìn)行管理，每個(gè)閥包括多個(gè)串聯(lián)連接的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)。在下文中，使用IGBT對(duì)本發(fā)明進(jìn)行描述，但是可替換地能夠使用其它半導(dǎo)體設(shè)備，例如門(mén)極可關(guān)斷晶閘管(GT0)、集成門(mén)極換向晶閘管(IGCT)、MOSFET或其它自換向設(shè)備。閥的IGBT能夠利用某個(gè)開(kāi)關(guān)頻率導(dǎo)通或關(guān)斷。也被表示為反并聯(lián)二極管的續(xù)流二極管與每個(gè)IGBT并聯(lián)連接。該二極管在IGBT的相反方向?qū)?。閥11、12、13、14在具有電容器部件15的全橋(全H橋的簡(jiǎn)稱)布置中進(jìn)行連接。每個(gè)轉(zhuǎn)換器單元模塊10、20、…、η能夠被示為包括兩個(gè)相位腳，每個(gè)相位腳包括兩個(gè)閥并且每個(gè)閥具有反并聯(lián)二極管 。特別地，閥11和14構(gòu)成第一相位腳，并且閥12和13構(gòu)成第二相位腳。
[0029]圖3圖示了圖1的鏈?zhǔn)芥湽?jié)轉(zhuǎn)換器的一個(gè)相位并且還圖示了其控制和保護(hù)。相位LI的每個(gè)單元模塊10、20、…、η，每個(gè)單元模塊10、20、…、η被分配連接至控制設(shè)備2的單元控制和保護(hù)部件。每個(gè)單元模塊的每個(gè)閥包括能夠利用其對(duì)閥進(jìn)行控制的門(mén)部件(GU)?？刂圃O(shè)備2提供用于開(kāi)關(guān)每個(gè)IGBT “0N/0FF”的控制信號(hào)?？刂圃O(shè)備2進(jìn)一步負(fù)責(zé)維護(hù)鏈?zhǔn)芥湽?jié)轉(zhuǎn)換器的安全，將參考其余的圖4-7對(duì)這方面進(jìn)行描述。
[0030]鏈?zhǔn)芥湽?jié)轉(zhuǎn)換器I另外的相位L2、L3以與以上所描述相同的方式布置。
[0031]簡(jiǎn)言之，在本發(fā)明的不同方面，提供了具有故障位置的單元模塊的旁通模式。在鏈?zhǔn)芥湽?jié)轉(zhuǎn)換器(級(jí)聯(lián)H橋)的單元模塊的旁通模式中，在與故障IGBT相反的分支(即，與故障IGBT并聯(lián)的分支)中通過(guò)工作的IGBT針對(duì)故障單元模塊中的相位電流提供替換路徑。故障單元模塊因此能夠保持在電路之中并且在不令鏈?zhǔn)芥湽?jié)轉(zhuǎn)換器跳閘的情況下旁通相位電流。注意到，出現(xiàn)故障的設(shè)備并不局限于IGBT，而是可替換地例如可能是門(mén)部件。
[0032]為了對(duì)相位電流提供所期望的替換路徑，單元模塊中的電容器部件(在下文中被表示為單元電容器)必須首先以受控方式被放電至零，因?yàn)樵O(shè)備(例如，IGBT)否則可能被損壞。特別地，單元電容器的能量可能通過(guò)故障相位腳而不受控地進(jìn)行放電，因此導(dǎo)致相位角的設(shè)備損壞。圖4a和4b圖示了在單元電容器的這種受控放電模式期間的電流路徑。[0033]在圖4a中，由于其具有故障模塊而參考單元模塊20。依據(jù)之前的描述，單元模塊20包括四個(gè)IGBT21、22、23、24，它們具有相應(yīng)的并聯(lián)連接的續(xù)流二極管25、26、27、28。第一相位腳A包括IGBT21、其二極管25、IGBT24及其二極管28，并且第二相位腳B則包括IGBT22、其二極管26、IGBT23及其二極管27。
[0034]每個(gè)相位腳最上方的IGBT及其相應(yīng)二極管和門(mén)部件，即IGBT21、二極管25、門(mén)部件⑶I以及IGBT22、二極管26、門(mén)部件⑶2，有時(shí)被表示為相應(yīng)相位腳的上部的IGBT位置。相對(duì)應(yīng)地，每個(gè)相位腳下部的IGBT、二極管和門(mén)部件，即IGBT23、二極管27、門(mén)部件⑶3以及IGBT24、二極管28、門(mén)部件⑶4，則被表示為相應(yīng)的相位腳的下部的IGBT位置。這些位置在圖6中被包圍地進(jìn)行圖示并且表示為P0SKIGBT21、二極管25、門(mén)部件⑶I)、P0S2(IGBT22、二極管 26、門(mén)部件 GU2)、P0S3 (IGBT23、二極管 27、門(mén)部件 GU3)和 P0S4 (IGBT24、二極管28、門(mén)部件⑶4)。
[0035]在圖4a、4b所圖示的情形中，第一相位腳A的下部的IGBT24 (P0S3)出現(xiàn)故障并且進(jìn)入了短路故障模式。包括故障設(shè)備的第一相位腳A在檢測(cè)到故障時(shí)立即被阻斷，即上部的IGBT21被關(guān)斷。隨后通過(guò)控制第二相位腳對(duì)單元電容器29進(jìn)行放電。特別地，通過(guò)開(kāi)關(guān)該健全的第二相位腳的IGBT22、23，在過(guò)零點(diǎn)處單元電容器29被放電至零。
[0036]在圖4a中，圖示了第一半個(gè)開(kāi)關(guān)周期的單元模塊中的電流流動(dòng)，該電流因此具有第一電流方向(由箭頭以常規(guī)方式指示)。在這半個(gè)開(kāi)關(guān)周期期間，單元電容器29可以被放電。電流流動(dòng)通過(guò)第二相位腳B的上部的IGBT22、通過(guò)單元電容器29以及通過(guò)第一相位腳的故障的下部的IGBT24 (處于短路)。單元電容器29因此而被放電。
[0037]圖4b圖示了緊跟下一個(gè)過(guò)零點(diǎn)的第二半開(kāi)關(guān)周期期間的電流路徑，并且提供的相反的電流方向。該電流方向同樣由箭頭以常規(guī)方式進(jìn)行指示。在該第二半開(kāi)關(guān)周期期間，電流流動(dòng)通過(guò)故障的IGBT24 (處于短路)和第二相位腳的下部的IGBT23。在這半個(gè)開(kāi)關(guān)周期期間，單元電容器29并不放電。
[0038]圖5是圖示單元電容器29的上述放電的圖形。特別地，單元電容器29的電壓被示為時(shí)間的函數(shù)。當(dāng)檢測(cè)到故障時(shí)，單元電容器的放電開(kāi)始。具有故障設(shè)備的相位腳A被阻斷，但是鏈?zhǔn)芥湽?jié)轉(zhuǎn)換器I并未跳閘。其它相位腳(即，健全的相位腳B)受到控制，即在過(guò)零點(diǎn)處進(jìn)行切換(零電流切換)，以便將單元電容器放電至零。故障設(shè)備必須能夠保持在穩(wěn)定的短路故障模式足夠長(zhǎng)的時(shí)間以便單元電容器的放電得以完成。作為示例，能夠使用諸如StakPak?的緊壓包裝設(shè)備(壓力裝配設(shè)備)。如果故障設(shè)備處于穩(wěn)定的短路故障模式，則單元電容器能夠被放電，同時(shí)恒定地將具有故障設(shè)備的相位腳A的工作的IGBT2KP0S1)保持為OFF。否則，如果故障IGBT在放電模式期間進(jìn)入開(kāi)路故障模式，則該相位腳A中其它的IGBT (POSl)將必須導(dǎo)通以便對(duì)單元電容器29進(jìn)行放電。具有故障設(shè)備擊穿為短路故障的風(fēng)險(xiǎn)的在滿單元電壓處切換該位置(POSl)將帶來(lái)具有高di/dt的潛在危險(xiǎn)情形。如果能夠安全假設(shè)故障設(shè)備將在短路故障模式保持足夠長(zhǎng)的時(shí)間以便完成電容器單元的放電，則該風(fēng)險(xiǎn)就得以避免。
[0039]當(dāng)單元模塊電壓為零時(shí)，可以開(kāi)始旁通模式，這將在以下參考圖6進(jìn)行描述。
[0040]圖6圖示了處于其旁通模式的單元模塊20的電流路徑，并且尤其是在故障IGBT24處于短路故障模式時(shí)的電流路徑。一旦單元電容器29已經(jīng)被放電進(jìn)入該IGBT旁通模式。在下文中，使用術(shù)語(yǔ)“分支”。上部的分支包括上部的IGBT21、22 (P0S1，P0S2)，而下部的分支包括下部的IGBT23、24 (P0S3，P0S4)。與故障IGBT24并聯(lián)的分支中的健全的IGBT21、22(P0SLP0S2)導(dǎo)通。與故障IGBT24并聯(lián)的該分支為相位LI的相位電流(以附圖標(biāo)記30指示)提供了電流路徑，相位LI包括具有故障設(shè)備24的轉(zhuǎn)換器單元模塊20。該相位電流將與兩個(gè)分支(30，31)各自的特性有關(guān)而在兩個(gè)分支(30，31)之間進(jìn)行共享。該電流的主要部分將通過(guò)下部的分支(31)，其具有處于短路故障模式的故障設(shè)備。
[0041]與故障IGBT相同分支中的健全的IGBT23 (P0S3)可以為ON或0FF，上述分支在所圖示的情況下為下部的分支。如果下部的分支的健全的IGBT23保持為0FF，則故障芯片(該芯片是IGBT24或其續(xù)流二極管28的一部分)中的rms (均方根)電流減小，因?yàn)樵撾娏鲀H以一個(gè)方向流過(guò)故障芯片，也就是在二極管27的正方向。通過(guò)該芯片的rms電流越低通常意味著該芯片能夠在進(jìn)入開(kāi)路故障模式之前在短路故障模式中保持更久。
[0042]例如IGBT的故障設(shè)備能夠處于任意狀態(tài)，即低或高的電阻性短路故障模式(SFCM)或開(kāi)路故障模式(OCFM)。該芯片的電阻趨于朝著其服務(wù)壽命終點(diǎn)而增大；該芯片因此將典型地處于(更)高的電阻性短路故障模式之中。
[0043]與【背景技術(shù)】部分中所提到的文獻(xiàn)W02010/102666中的單元模塊旁通相反，W02010/102666其中單元模塊的(多個(gè))電容器被用于激勵(lì)門(mén)部件，本發(fā)明對(duì)故障單元模塊的(多個(gè))電容器放電。本發(fā)明的旁通模式概念因此需要從自身單元模塊以外對(duì)門(mén)部件進(jìn)行激勵(lì)，這是因?yàn)閱卧K電源必須為零。為了進(jìn)行該激勵(lì)，相鄰的單元模塊可以被用于對(duì)故障單元模塊的門(mén)部件供電。其它可替換形式包括使用電池或光學(xué)電源對(duì)故障單元模塊進(jìn)行供電。
[0044]在上文中，單元模塊20中的故障已經(jīng)被描述為一個(gè)相位腳的IGBT的故障。如之前所提到的，在這樣的情況下，能夠安全地假設(shè)該設(shè)備(IGBT)將在一定時(shí)間內(nèi)處于短路故障模式之中。因此能夠?qū)﹄娙萜鲉卧?9進(jìn)行放電，同時(shí)在放電階段期間將故障相位腳中的其它位置恒定地保持為OFF。
[0045]然而，本發(fā)明還包含了認(rèn)為IGBT處于開(kāi)路故障模式的情形。例如，如果該位置的故障實(shí)際上由門(mén)部件故障所導(dǎo)致，則這可能會(huì)導(dǎo)致故障位置變?yōu)?FF，這等同于IGBT處于開(kāi)路故障模式。在這種情況下，IGBT仍然具有完好的電壓耐受能力(因?yàn)楣收显O(shè)備實(shí)際上是門(mén)部件而非IGBT)。因此，故障相位腳中的健全位置(POSl)可以在放電模式期間導(dǎo)通而沒(méi)有故障相位腳中短路的風(fēng)險(xiǎn)。
[0046]圖7a和7b圖示了故障設(shè)備為門(mén)部件對(duì)單元電容器進(jìn)行放電時(shí)針對(duì)上述情形的電流路徑，上述情況導(dǎo)致了故障位置的開(kāi)路條件。
[0047]圖7a圖示了第一半開(kāi)關(guān)周期，在第一半開(kāi)關(guān)周期期間電容器單元29不放電。電流因此流動(dòng)通過(guò)P0S2的IGBT22和POSl的二極管25。
[0048]圖7b圖示了第二半開(kāi)關(guān)周期，在第二半開(kāi)關(guān)周期期間電容器單元29放電。電流因此流動(dòng)通過(guò)P0S3的IGBT23、單元電容器29和POSl的IGBT21。
[0049]圖8圖示了處于其旁通模式中尤其是故障設(shè)備為門(mén)部件時(shí)的單元模塊20的電流路徑。在這種情況下，由于P0S4開(kāi)路，所以電流在兩個(gè)半開(kāi)關(guān)周期期間都流動(dòng)通過(guò)POSl和P0S2。在第一電流方向(第一半開(kāi)關(guān)周期)中，電流流動(dòng)通過(guò)POSl的二極管25和P0S2的IGBT22。在第二電流方向(第二半開(kāi)關(guān)周期)中，電流流動(dòng)通過(guò)P0S2的二極管26和POSl的IGBT21。[0050]無(wú)論故障是短路故障模式還是開(kāi)路故障模式，都提供了包括與具有故障設(shè)備(IGBT或⑶)的分支相對(duì)的分支的電流路徑。
[0051]圖9圖示了依據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的方法的步驟的流程圖。
[0052]如之前所描述的，方法40在電壓源鏈?zhǔn)芥湽?jié)轉(zhuǎn)換器I中執(zhí)行，其例如由控制電壓源鏈?zhǔn)芥湽?jié)轉(zhuǎn)換器I的控制設(shè)備2來(lái)執(zhí)行。方法40包括檢測(cè)41單元模塊10、20、…、η之一的位置(P0S4)的故障的第一步驟。故障位置(P0S4)可以由故障半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)24、故障續(xù)流二極管28或故障門(mén)部件⑶4所組成。
[0053]該故障檢測(cè)例如可以包括從每個(gè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)位置(？051、？052、？053、？054)的門(mén)部件GU1、GU2、GU3、GU4的傳感器(未圖示)接收信息并且對(duì)該信息進(jìn)行分析以便檢測(cè)故障條件。
[0054]方法40包括阻斷42包括故障位置的相位腳A的第二步驟，該故障位置例如是故障IGBT24。該阻斷步驟包括關(guān)斷包括故障位置(例如，IGBT24)的相位腳A的其它位置(POSl)的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)21。
[0055]方法40包括將包括故障位置(例如，IGBT24)的單元模塊20的電容器單元29放電43為零的第三步驟。該放電步驟44在之前已經(jīng)進(jìn)行了全面描述，例如參考圖4a、4b、5、7a、7b，并且實(shí)質(zhì)上包括在電流過(guò)零點(diǎn)處切換工作的第二相位腳B。
[0056]方法40包括針對(duì)通過(guò)具有故障位置(例如，IGBT24)的單元模塊20的相位電流提供44電流路徑30的第四步驟。如之前所描述的，電流路徑30包括第一分支30。第一分支30包括全H橋布置中的第一相位腳A和第二相位腳B的相對(duì)應(yīng)位置。也就是說(shuō)，根據(jù)哪個(gè)設(shè)備出現(xiàn)了故障，第一分支包括相位腳的上部位置或下部位置。第一分支30與包括故障位置(例如，IGBT24)的第二分 支31并聯(lián)連接。第二分支31包括全H橋布置的其余兩個(gè)位置，即同樣地，上部或下部位置 取決于哪個(gè)設(shè)備出現(xiàn)了故障。
[0057]本發(fā)明還包含了一種用于如所描述的那樣對(duì)電壓源鏈?zhǔn)芥湽?jié)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行控制的計(jì)算機(jī)程序4 (參考圖1)。計(jì)算機(jī)程序4包括計(jì)算機(jī)程序代碼，當(dāng)計(jì)算機(jī)程序代碼在處理器3上運(yùn)行時(shí)使得被配置為控制電壓源鏈?zhǔn)芥湽?jié)轉(zhuǎn)換器I的控制設(shè)備2用以:檢測(cè)轉(zhuǎn)換器單元模塊10、20、…、η中的一個(gè)轉(zhuǎn)換器單元模塊的設(shè)備24的故障；阻斷包括故障位置24的相位腳A ;將包括故障位置24的轉(zhuǎn)換器單元模塊20的電容器單元29放電至零；并且為通過(guò)具有故障位置24的轉(zhuǎn)換器單元模塊20的相位電流提供電流路徑30，該電流路徑30包括第一分支30，其進(jìn)而包括全H橋布置中的第一相位腳A和第二相位腳B的相應(yīng)位置(P0S1, P0S2)，該第一分支30與包括故障位置24的第二分支31并聯(lián)連接，該第二分支31包括全H橋布置的其余兩個(gè)位置(P0S3，P0S4)。
[0058]本發(fā)明進(jìn)一步包含一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品5，該計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品5包括上述計(jì)算機(jī)程序4以及其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序4的計(jì)算機(jī)可讀裝置。控制設(shè)備2包括能夠執(zhí)行存儲(chǔ)在例如存儲(chǔ)器形式的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品5之中的軟件指令的任意適當(dāng)?shù)闹醒胩幚砥?CPU)、微控制器、數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)等。計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品5可以是存儲(chǔ)器，諸如磁性存儲(chǔ)器、光學(xué)存儲(chǔ)器或者固態(tài)存儲(chǔ)器或甚至遠(yuǎn)程安裝存儲(chǔ)器中任意單一的一個(gè)或組合，或者讀寫(xiě)存儲(chǔ)器(RAM)和只讀存儲(chǔ)器(ROM)的任意組合。計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品5可以是諸如⑶(壓縮磁盤(pán))或DVD (數(shù)字多功能盤(pán))或藍(lán)光盤(pán)之類的光盤(pán)。
[0059]計(jì)算機(jī)程序4能夠存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀裝置上，該計(jì)算機(jī)程序能夠使得控制設(shè)備2 執(zhí)行根據(jù)這里所描述實(shí)施例的方法。
【權(quán)利要求】
1.一種在包括一個(gè)或多個(gè)相位(L1，L2，L3)的電壓源鏈?zhǔn)芥湽?jié)轉(zhuǎn)換器(I)中的方法(40)，每個(gè)相位包括多個(gè)串聯(lián)連接的全橋轉(zhuǎn)換器單元模塊(10，20，".，η)，所述全橋轉(zhuǎn)換器單元模塊(10，20,..., η)包括在全H橋布置中與電容器單元(15 ；29)連接的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)(21，22，23，24)，每個(gè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)(21，22，23，24)具有與之并聯(lián)連接的相應(yīng)的續(xù)流二極管(25，26，27，28)，每個(gè)全H橋布置包括第一相位腳(A)和第二相位腳(B)，所述方法(40)包括步驟: -檢測(cè)(41)所述轉(zhuǎn)換器單元模塊(10，20，...，!!)中的一個(gè)轉(zhuǎn)換器單元模塊的位置(P0S4)的故障，所述故障的位置(P0S4)包括故障的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)(24)、故障的續(xù)流二極管(28)或故障的門(mén)部件(⑶4)；-阻斷(42)包括所述故障的位置(P0S4)的所述相位腳(A)； -將包括所述故障的位置(P0S4)的轉(zhuǎn)換器單元模塊(20)的所述電容器部件(29)放電(43)至零；以及 -對(duì)于通過(guò)具有所述故障的位置(P0S4)的所述轉(zhuǎn)換器單元模塊(20)的相位電流提供(44 )電流路徑(30 )，所述電流路徑(30 )包括第一分支(30 )，進(jìn)而包括所述全H橋布置中的所述第一相位腳(A)和所述第二相位腳(B)的相對(duì)應(yīng)位置(POS1，POS2)，所述第一分支(30)與包括所述故障的位置(P0S4)的第二分支(31)并聯(lián)連接，所述第二分支(31)包括所述全H橋布置中的其余兩個(gè)位置(POS3，P0S4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述檢測(cè)(41)故障的步驟包括從每個(gè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)位置(POS1，POS2, POS3, P0S4)的門(mén)部件(⑶1，⑶2，⑶3，⑶4)的傳感器接收信息，并且對(duì)所述信息進(jìn)行分析以便檢測(cè)故障條件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述阻斷(42)的步驟包括關(guān)斷包括所述故障的位置(P0S4)的所述相位腳(A)的其它位置(POSl)的所述半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)(21)。
4.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中所述放電(43)的步驟包括在電流過(guò)零點(diǎn)處切換工作的所述第二相位腳(B)，同時(shí)取決于所述故障的位置(P0S4)的故障條件而將所述第一相位腳(A)的非故障的所述半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)(21)保持為ON或OFF狀態(tài)。
5.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中依據(jù)所述第一分支(30)和所述第二分支(31)的各自的特性而在所述第一分支(30)和所述第二分支(31)之間共享所述相位電流。
6.一種用于控制包括一個(gè)或多個(gè)相位(LI，L2，L3)的電壓源鏈?zhǔn)芥湽?jié)轉(zhuǎn)換器(I)的計(jì)算機(jī)程序(4)，每個(gè)相位包括多個(gè)串聯(lián)連接的全橋轉(zhuǎn)換器單元模塊(10，20，...，n)，所述全橋轉(zhuǎn)換器單元模塊(10，20，...，η)包括在全H橋布置中與電容器部件(15 ;29)連接的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)(21，22，23，24)，每個(gè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)(21，22，23，24)具有與之并聯(lián)連接的相應(yīng)的續(xù)流二極管(25，26，27，28)，每個(gè)全H橋布置包括第一相位腳(A)和第二相位腳(B)，所述計(jì)算機(jī)程序(4)包括計(jì)算機(jī)程序代碼，當(dāng)所述程序代碼在處理器(3)上運(yùn)行時(shí)使得控制所述鏈?zhǔn)芥湽?jié)轉(zhuǎn)換器(I)的控制設(shè)備(2 )用以: -檢測(cè)(41)所述轉(zhuǎn)換器單元模塊(10，20，...，!!)中的一個(gè)轉(zhuǎn)換器單元模塊的位置(P0S4)的故障，所述故障的位置(P0S4)包括故障的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)(24)、故障的續(xù)流二極管(28)或故障的門(mén)部件(⑶4)； -阻斷(42)包括所述故障的位置(P0S4)的所述相位腳(A)； -將包括所述故障的位置(P0S4)的所述轉(zhuǎn)換器單元模塊(20)的所述電容器部件(29)放電(43)至零；以及 -對(duì)于通過(guò)具有所述故障的位置(P0S4)的所述轉(zhuǎn)換器單元模塊(20)的相位電流提供(44 )電流路徑(30 )，所述電流路徑(30 )包括第一分支(30 )，進(jìn)而包括所述全H橋布置中的所述第一相位腳(A)和所述第二相位腳(B)的相對(duì)應(yīng)的位置(POSl，POS2)，所述第一分支(30)與包括所述故障的位置(24)的第二分支(31)并聯(lián)連接，所述第二分支(31)包括所述全H橋布置中的其余兩個(gè)位置(POS3，P0S4)。
7.一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品(5)，包括根據(jù)權(quán)利要求6所述的計(jì)算機(jī)程序(4)以及其上存儲(chǔ)所述計(jì)算機(jī)程序(4)的計(jì)算機(jī)可讀 裝置。
【文檔編號(hào)】H02M1/32GK103503289SQ201180070230
【公開(kāi)日】2014年1月8日 申請(qǐng)日期:2011年4月18日 優(yōu)先權(quán)日:2011年4月18日
【發(fā)明者】A·布洛姆伯格 申請(qǐng)人:Abb技術(shù)有限公司