[发明专利]借助电容测量监视变流器中电容器的老化

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于转换电流的装置，具有至少一个相模块，该相模块具 有交流电压接头和至少一个直流电压接头，其中在每个直流电压接头和交流电 压接头之间形成相模块支路，并且其中每个相模块支路具有由子模块组成的串 联电路，这些子模块分别具有电容器和至少一个功率半导体。

本发明还涉及一种用于借助变流器转换电流的方法。

背景技术

这样的装置和方法例如在A.Lesnicar和R.Marquardt在Powertech 2003上发 表的文章“An Innovative Modular Multilevel Converter Topology Suitable for a Wide Power Range”中已经公开。在那里公开了一种用于连接到交流电网而设 置的变流器。该变流器对于要与其相连的交流电网的每一相具有一个相模块， 其中每个相模块具有一个交流电压接头以及两个直流电压接头。在每个直流电 压接头和交流电压接头之间构成一个相模块支路，从而提供所谓的6脉波桥式 电路。模块支路由子模块的串联电路组成，这些子模块分别由两个分别并联连 接了反向续流二极管的可关断功率半导体组成。可关断功率半导体和续流二极 管串联连接，其中与所说的串联电路并联设置一个电容器。所说的子模块的组 件这样互相连接，使得在每个子模块的两极的输出端上降落电容器电压或者零 电压。

可关断功率半导体的控制借助所谓的脉宽调制来进行。用于控制功率半导 体的调节装置具有用于采集电流以获得电流值的测量传感器。电流值被传输到 具有输入接口和输出接口的中央控制单元。在输入接口和输出接口之间设置了 调制器，也就是软件例程。调制器除了别的之外还具有选择单元以及脉冲宽度 发生器。脉冲宽度发生器产生用于各个子模块的控制信号。可关断功率半导体 通过由脉冲宽度发生器产生的控制信号从导通状态(在该导通状态中电流可以 流经可关断功率半导体)转换到截止状态(在该截止状态经过该可关断功率半 导体的电流中断)。在此每个子模块具有用于采集降落在电容器上的电压的子 模块传感器。

用于所谓的多级变流器拓扑结构的控制方法的其它文章在R.Marquardt，A. Lesnicar，J.Hildinger发表于ETG-Fachtagung in Bad Nauenheim，Deutschland 2002 的“Modulares Stromrichterkonzept für Netzkupplungsanwendung bei hohen Spannungen”，A.Lesnicar，R.Marquarde的“A new modular voltage source inverter topology”，EPE’03 Toulouse，Frankreich 2003，和R.Marquardt，A.Lesnicar的 “New Concept for High Voltage-Modular Multilevel Converter”，PESC 2004 Conference in Aachen，Deutschland中公开。

在目前尚未公布的德国专利申请102005045090.3中公开了一种用于控制 具有分布的储能器的多相变流器的方法。公开的装置同样具有带有相模块的多 级变流器拓扑结构，这些相模块具有一个在每个相模块的中间对称设置的交流 电压接头和两个直流电压接头。每个相模块由两个相模块支路组成，这些相模 块支路在交流电压接头和直流电压接头中的一个之间延伸。每个相模块又包括 由子模块组成的串联电路，其中每个子模块由可关断功率半导体和与之反并联 连接的续流二极管组成。此外每个子模块还具有一个单极电容器。调节装置用 于调节功率半导体，这些调节装置也被用来调整在相模块之间流过的支路电流。 通过控制支路电流例如可以主动地衰减电流波动并且避免具有较小输出频率的 运行点。此外可以均衡所有的可关断半导体开关的负载并使极不对称的电压对 称。