[发明专利]对于模块化多级AC/DC转换器中转换器单元的PWM的过调制型脉冲下降

说明书

技术领域

本发明大体上涉及多级转换器。更特定地，本发明涉及用于控制多级转换器的相脚中的单元的方法和计算机程序产品、对于多级转换器的控制设备和多级转换器。

背景技术

关注多级转换器在许多不同的输电环境中使用。它们可例如用作直流输电系统中的电压源转换器。它们然后通常用于在直流电（DC）与三相交流电（AC）之间转换。多级转换器然后典型地基于许多转换器单元，其中单元基本上提供电压贡献，其是零或基于单元的能量存储元件的电压，例如跨单元电容器的电压。

单元此外通常置于相脚中，其中每个相存在一个相脚。

控制相脚的单元的一个方法是对每个相脚的每个单元提供载波，其中相脚的载波具有典型地与锯齿波形相同的一致形状，但在时间上彼此以一定时间延迟地移位。每个这样的载波然后与成型为正弦波的电压参考比较。如果对应的载体越过电压参考则开关单元。该类型的控制在WO 2009/097063中示意示出和描述。

在这样的控制中，可以出现载波的峰值略微超过电压参考峰值的情形。如果载波峰值的出现在电压参考峰值附近的区间中出现（该区间可以是在峰值附近的±30度），则对应的单元可接通、之后几乎立即切断或反之亦然。该类型的开关通常不是必需的，但只导致不必要的开关损耗。因为单元的数量可是高的，多级转换器中不必要开关的数量可是明显的。

因此存在限制开关的需要。

WO 96/18234描述在峰值处限制开关所采用的一个方法，其通过所谓的死区脉宽调制（DBPWM）。

在死区PWM中，开关模式通过引入共模电压来实现，该共模电压基本上是具有不同频率的许多零序分量，例如三次、五次、九次等。共模意指全部三个相位具有相同的波形整形器。在DBPWM中，零序从而添加到许多相位所共有的电压参考。该零序添加使某些区域中的电压提升，例如在峰值电压附近，这可用于避免在峰值水平附近的开关。

JP 2000-69760和JP 09-149660似乎也描述DBPWM的变化。

DBPWM此外由V.G. Agelidis、P.D. Ziogas、G.Joos在Conf. Rec. IEEE PESC 1992、页427-432的“Dead-band PWM switching patterns（死区PWM开关模式）”中描述。

A.M Massoud等人也在2003年6月15-19日第34届电力电子专家会议、卷I、页171-176的“Control techniques for Multilevel Voltage Source Inverters（对于多级电压源逆变器的控制技术）”中描述DPBWM。

然而，这样引入零序将改变除峰值区域以外的区域中的共同电压参考的形状，例如在电压参考具有最陡斜坡的区域。这将导致不必要的开关，这不是可取的。在多级转换器中，载体的频率通常比2级转换器的载体频率低得多。这意指对于多级转换器的载波的较低斜率可导致在该区域中具有与电压参考的若干交叉。

常规DBPWM在基于单元的转换器中的应用可导致许多额外开关。Massoud还提到另一个调制方法：修改正弦PWM，其中修改载体。Massoud还提到该类型的调制导致复杂的硬件实现。如果应用于具有若干时移载体的情形（如在上文关于WO 2009/097063描述的）则该硬件实现将变得甚至更复杂。

因此在电压源转换器中的单元控制领域中仍然存在改进尤其以便减少开关损耗的需要。

发明内容

本发明针对使在多级转换器中进行的开关的量减少。

该目标根据本发明的第一方面通过控制多级转换器（其操作成在交流电与直流电之间转换）的相脚中的单元的方法来实现，该方法由转换器的单元控制部件执行并且包括：使用抽头变换器控制来将转换器的调制指数调节到0.8以上，

对相脚提供载波组，其中相脚的载波一致但在时间上彼此以一定时间延迟地移位，

对相脚提供电压参考，其与为转换器的其他相脚提供的电压参考分开，

在输电转换器波形的波形值检测为在输电转换器波形的峰值附近的选择区间中时停止单元的开关，以及

在输电转换器波形的波形值检测为在所述选择区间外时基于相应载波与电压参考的比较来控制部件的开关。

根据本发明的第二方面该目标通过对于操作成在交流电与直流电之间转换的多级转换器的控制设备实现，该转换器连接到可经由抽头变换器控制的变压器并且包括具有单元的三个相脚，该控制设备包括：

中央控制元件，其配置成