[发明专利]用于逆变器的开关设备、逆变器以及控制逆变器的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于逆变器的开关布置、一种逆变器以及一种用于控制逆变器的方法。

背景技术

一些转换器(如逆变器或整流器)可以具有三个DC(Direct Current)极。除了DC正极和DC负极之外，它们还具有DC中性极。例如，三电平转换器具有三个DC极。在T.Brückner,S.Bernet和H.Güldner,The Active NPC Converter and Its Loss-Balancing Control,IEEE Transactions on Industrial Electronics,Vol.52,No.3,June2005中给出了三电平转换器的示例。特别地，给出了三电平中性点钳位(NPC)转换器的示例。

图1示出了三电平逆变器的主电路的示例。如该示例所示出的，逆变器可以由连接在其直流正极U_DC,P与其直流负极U_DC,N之间的一个或更多个光伏板10供电。该逆变器进一步对与其交流极AC₁、AC₂、AC₃连接的三相功率系统进行供电。

与三电平逆变器的使用相关的可能问题在于：在正常操作下，在DC电路与地之间形成高频电压，即，共模电压u_cm包括高频分量。该高频分量可以例如在光伏应用的情况下对光伏板的绝缘施加压力，并且进一步在光伏板的支撑结构附近引起有害的高频电流。下式适用于图1的系统：

UDC>Ug6+Umargin---(1)]]>

其中

U_g＝由逆变器供电的三相功率系统的相电压

U_margin＝取决于系统控制和分量值的电压值

如图2所示，可以通过使逆变器DC电路的直流中性极M接地来防止共模电压u_cm的形成。此方案完全消除了共模电压u_cm，并且因而直流正极UDC,P对地的电压和直流负极U_DC,N对地的电压也是纯DC电压，在此情况下分别为U_PM和U_MN。与此方案相关的可能问题在于：DC电路的电压U_DC必须相当高。下式适用于图2的系统：

UDC>Ug8+Umargin---(2)]]>

由于通常仅共模电压u_cm的高频分量引起问题，所以可能仅除去这些分量就足够了。这可以通过将逆变器DC电路的直流中性极M连接至由逆变器供电的功率系统的虚拟中性点来实行。三相功率系统的虚拟中性点通常是指三相功率系统中的三个星形连接阻抗的星点。如图3所示，这样的虚拟中性点的示例是逆变器的AC输出滤波器的星形连接电容器的星点。该过程也被称为虚拟接地。与接地系统的情况(如图2中)相比，虚拟接地使得以DC电路的较低电压U_DC进行操作变为可能。然而，在与图1的系统相比较时，关于该方案的可能问题在于：例如，半导体开关的电流应力较大并且操作需要DC电路的较高电压U_DC。下式适用于图3的系统：