[发明专利]具有控制装置和无源频率滤波器的多相多级变流器以及用于控制多相多级装置变流器的方法

说明书

具有控制装置和无源频率滤波器的多相多级变流器以及用于控制多相多级装置变流器的方法。本发明涉及一种多相多级变流器(MMC)，其具有相模块(210)，相模块由多个子模块(610)形成，子模块具有储能器(1020)，其中，能够作为两个子模块极(ACP1，ACP2)之间的子模块电压(UDC)来接通和断开储能器电压(Uzk)，并且其中，为了衰减连接电压(21)的高频分量，每个相模块(210)设置有无源频率滤波器(F)，其谐振频率(fr)高于数字调节器(15a)的采样频率(ft)，调节器在相应地连续的采样时间点(ti)，接通断开的子模块电压(UDC)，并且断开接通的子模块电压(UDC)。为了不引起频率滤波器(F)的谐振点的激励，提出，控制装置(15)具有控制器(15b)，其在调节器(15a)的采样间隔(Ti)内，相应地相对于由调节器(15a)接通的子模块电压(UDC)，短时间地接通断开的子模块电压(UDC)中的至少一个至少一次，并且再次将其断开。此外，本发明涉及一种用于控制多相多级变流器(MMC)的方法。

技术领域

本发明涉及根据权利要求1和权利要求10的前序部分的具有控制装置和无源频率滤波器的多相多级变流器以及用于控制多相多级变流器的方法。

背景技术

多相多级变流器是已知的，并且例如与三相交流供电网连接。

每个多级变流器具有多个相模块，相模块由多个串联电连接的双极子模块构成。子模块具有多个半导体开关和单极可充电的储能器，其中，半导体开关可以作为子模块电压，来接通和断开与储能器的充电程度有关的储能器电压，子模块电压相应地存在于两个子模块极之间。

借助电流传感器来测量流过多级变流器、因此流过相模块的总电流，并且借助测量互感器来测量连接电压。将所测量的电流和电压测量值传输到控制装置，控制装置包括数字调节器，数字调节器以预先给定的采样频率在各个连续的采样时间点采集连接电压与预先给定的额定电压的偏差，额定电压以额定值的形式预先给定，根据额定值来计算用于子模块的半导体开关的控制信号，并且借助控制信号来调节偏差。控制信号相应地接通和断开子模块的电压。也就是说，子模块的一部分、因此子模块电压的一部分相应地接通，并且子模块的一部分、因此子模块电压的一部分相应地不接通(或者换句话说，断开)。接通的子模块电压的总和相应地形成连接电压，即多级变流器的输出电压，多级变流器的输出电压受调节限制而在采样间隔内、即在两个直接连续的采样时间点之间的时间段内不明显地变化。在此，接通的子模块电压特别是也可以在多个采样间隔内保持接通。

为了衰减连接电压的高频分量，特别是作为LCL无源滤波器为每个相模块设置了无源频率滤波器。这种频率滤波器具有有利地高于采样频率的谐振频率。

已知无源频率滤波器可以使在开关多相多级变流器时可能出现的高频干扰极大地衰减。该优点与被非常弱地衰减的谐振点对立，该谐振点由于基于开关决策的各个子模块的开关而每次以跳变的形式被激励。例如借助脉冲宽度调制或者从WO 2008086760中已知的开关试探法来做出开关决策。如果谐振点的频率明显低于开关频率，则可以借助采样调节使谐振点的激励充分衰减。谐振点的减小需要非常大、因此非常昂贵的滤波器元件。如果谐振点位于采样频率以上，则由于混叠效应，甚至可能导致谐振点的进一步激励。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，在采样频率附近控制具有无源频率滤波器的多相多级变流器，使得不发生频率滤波器、特别是LCL无源滤波器的谐振点的激励。

上述技术问题通过权利要求1的特征来解决。从属权利要求是有利的设计方案。

解决方案在多级变流器方面设置为，控制装置具有控制器，控制器在调节器的采样间隔内，相应地相对于由调节器接通的子模块电压UDC，在第一持续时间T1、T2内，至少一次(短时间地)接通断开的子模块电压UDC中的至少一个，并且再次将其断开。

特别是提出，控制器相对于由调节器接通的子模块电压UDC，以在时间上间隔开的方式依次(短时间地)接通多个相应地断开的子模块电压，并再次将其断开。