[其他]用于进行对称无功功率补偿的转换器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于进行对称无功功率补偿的转换器以及这种转换器的控制方法。

背景技术

这种类型的转换器从现有技术中已知。例如文献US 8 207 712 B2示出了一种具有以星形连接彼此连接的三个相支路的转换器。三个相支路经由耦合电感连接到三相交流电网的与其相关联的相。每个相支路具有相模块，相模块具有两极子模块的串联电路，其中，子模块作为所谓的全桥电路构造。每个子模块因此包括功率半导体开关单元的两个串联电路，其中，每个功率半导体开关单元包括可关断的功率半导体以及与其反并联的二极管。此外，每个子模块具有电容器形式的能量存储器。可以控制每个子模块，使得在其极上降落一个电压，该电压对应于电容器的电压、电容器的但是具有相反的极性的电压或者对应于零电压、即值为零的电压。由此可以借助对子模块的合适的控制，在转换器的相模块上产生阶梯形的交流电压。阶梯高度在此对应于电容器电压。此外，已知的转换器包括控制装置，用于控制转换器的相支路中的电流，使得可以在交流电网中提供希望的电感性无功功率。

已知的转换器特别是还适合用于进行对称无功功率补偿。对称无功功率补偿对在对所有相对称地施加负载(与此相反，在不对称地施加负载时，交流电网中的各相中的电流具有彼此不同的幅值和不同的相位偏移角)时在交流电网中出现的无功功率进行补偿。

然而，已知的转换器在制造和运行时在技术上相对复杂并且成本高。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是，提出一种用于进行对称无功功率补偿的转换器，其结构简单并且成本相对低廉。

根据本实用新型，上述技术问题通过具有第一、第二和第三相支路的转换器来解决，其中，三个相支路中的每一个能够连接到三相交流电网的与其相关联的相，并且三个相支路以隔离的星形连接彼此连接，其中，第一相支路没有子模块，第二和第三相支路分别包括具有两极子模块的串联电路的相模块，其中，每个子模块具有能量存储器以及至少一个功率半导体，并且能够被控制为，使得正子模块电压、负子模块电压或者值为零的电压降落在子模块的极上，其中，转换器还包括用于调节相模块电流的控制装置，其中，借助控制装置能够确定在每个相模块处待设置的电压，并且控制装置包括退耦单元，其被构造为用于依据第一和第二相支路之间的第一连接电压、第二和第三相支路之间的第二连接电压以及分别由额定电流以及第二和第三相支路的相模块电流导出的第一和/或第二控制电压来计算用于每个相模块的校正电压，使得能够由控制电压和校正电压导出待设置的电压。

根据本实用新型，仅在三个相支路中的两个中设置相模块。以这种方式简化转换器的结构，这使其制造和运行成本下降。此外，由于所使用的子模块的总数减少，还可以减少子模块的控制开销。

转换器的相支路以隔离的星形连接彼此连接。这意味着，相支路在星形点聚集在一起，不能使该星形点达到特定电位、例如地电位。这特别是使得转换器的三个相支路中的电流不能彼此独立地调节。退耦单元用于计算这种相关性作为控制电压的校正值，其中，校正电压与转换器在交流电网上的连接点之间的连接电压以及由对相模块电流的调节产生的控制电压有关。

优选子模块被构造为全桥电路，其中，子模块的功率半导体开关例如是具有隔离的栅电极的双极晶体管(IGBT)或者金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。然而，在这种情境下，还可以想到具有与全桥电路不同的结构的子模块。特别是可以使用通过合适的控制可以在其极上设置子模块电压的多个正和/或多个负电压值、例如第一和第二正和/或第一和第二负电压值的子模块。在M.Gommeringer等的文章“Novel DC-AC Converter Topology for Multilevel Battery Energy Storage Systems”，PCIM Europe 2013中描述了这样的子模块的示例。降落在相模块上的电压对应于在子模块处设置的子模块电压的总和。

有利的是，子模块的能量存储器是存储电容器、特别优选高功率存储电容器，以便更好地满足高压应用的高要求。

根据本实用新型的一个有利实施方式，控制装置还具有连接到退耦单元的控制单元，用于借助脉冲宽度调制(PWM)对子模块进行控制。作为控制方法，可以使用任意合适的PWM方法或者还有从文献WO 2008/086760 A1中已知的方法。控制单元可以以所谓的模块管理系统(MMS)的形式实现，其中，两个相模块中的每一个都与MMS相关联。