[发明专利]联合共模电压注入系统和方法

说明书

技术领域

本发明公开的实施方式涉及电能变换系统，特别涉及一种执行联合共模电压注入的电能变换系统和相关方法。

背景技术

变换器（Converter），尤其是多电平变换器，由于其具有较好的输出波形品质以及较高的耐压能力，在很多工业领域取得逐渐广泛的应用。例如，多电平变换器可以被用来执行直流至交流的电能变换操作，以提供单相或者多相交流电压给泵或者车辆设备中使用的电机装置，以驱动电机运转。另外，多电平变换器还被用在发电系统中，例如，风力发电设备以及光伏或者太阳能发电设备中，以执行直流至交流的电能变换操作，以提供单相或者多相的交流电压给输电网和/或配电网。

通常，上文提及的变换器装置在设计时需要调节或者控制与该变换器运作相关的各种特性参数，以满足特定的要求或者确保装置的可靠运行。举例而言，该变流器装置提供的输出交流电压或者电流通常需要被控制成具有较小的全谐波失真或者总谐波失真（Total Harmonic Distortion,THD），因为高阶的谐波信号会降低输入给电网的电能的品质，或者会对电机造成损害。此外，与该变换器装置相关的至少包括两个电容器装置的直流母线需要被控制成尽量使得该至少两个电容器装置的电压差值或者不平衡度最小化，以避免给一个或者多个开关器件施加过大的电压，和/或产生非希望的谐波信号。然而，为了实现对各种特性参数的可靠控制，传统的系统通常需要执行不同的控制策略或者算法，例如，通过执行载波移相控制算法可以实现降低输出总谐波失真，再例如，通过执行空间矢量状态选择算法可以实现平衡直流母线中的至少两个电容器的直流电压。然而，现有技术尚缺乏一种电能变换系统，其可以通过执行一种控制算法以达成对多个特性参数的控制或者调节。

发明内容

有鉴于上文提及之技术问题或者技术需求，本发明的一个方面在于提供一种电能变换系统。该电能变换系统包括：至少一个多电平变换器装置以及与该至少一个多电平变换器装置连接的控制器，该控制器包括第一共模电压注入模块和第二共模电压注入模块，该第一共模电压注入模块被配置成产生第一共模电压信号，该第一共模电压信号用于修改至少一个电压指令信号，以取得与该电能变换系统运作相关的第一功能，该第二共模电压注入模块被配置成至少基于一个本地限制条件产生第二共模电压信号，该第二共模电压信号用于修改该至少一个尚未被该第一共模电压信号修改的电压指令信号或者进一步修改已经被该第一共模电压信号修改的电压指令信号，以取得与该电能变换系统运作相关的第二功能。

本发明的另一个方面在于提供一种电能变换系统。该电能变换系统包括：至少一个多电平变换器装置以及与该至少一个多电平变换器装置连接的控制器，该控制器包括第一共模电压注入模块和第二共模电压注入模块，该第一共模电压注入模块被配置成产生第一共模电压信号，该第一共模电压信号用于修改至少一个电压指令信号，以调节该电能变换系统运作相关的至少一个第一特性参数，该第二共模电压注入模块被配置成至少基于一个本地限制条件产生第二共模电压信号，该第二共模电压信号用于修改该至少一个尚未被该第一共模电压信号修改的电压指令信号或者进一步修改已经被该第一共模电压信号修改的电压指令信号，以调节与该电能变换系统运作相关的至少一个第二特性参数。

本发明的另一个方面在于提供一种电能变换系统。该电能变换系统包括：至少一个多电平变换器装置，与该至少一个多电平变换器装置连接的直流母线设备以及与该至少一个多电平变换器装置连接的控制器，该直流母线设备包括至少两个电容器，该至少两个电容器相互连接形成至少一个直流母线中点，该控制器包括第一共模电压注入模块和第二共模电压注入模块，该第一共模电压注入模块被配置成产生第一共模电压信号，该第一共模电压信号用于修改至少一个电压指令信号，以调节该电能变换系统运作相关的至少一个第一特性参数，该第二共模电压注入模块被配置成至少基于一个本地限制条件产生第二共模电压信号，该第二共模电压信号用于修改该至少一个尚未被该第一共模电压信号修改的电压指令信号或者进一步修改已经该至少一个已经被该第一共模电压信号修改的电压指令信号，以调节流向或者流出该直流母线中点的直流电流分量，以平衡该至少两个电容器的电压。