專利名稱：用于交換功率的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及以不同目的與三相電力網(wǎng)絡(luò)交換功率的技術(shù)領(lǐng)域，諸如用于獲得無功功率補(bǔ)償、穩(wěn)定電力網(wǎng)絡(luò)以及減小其中的干擾，諸如減小由連接到其的負(fù)載所生成的網(wǎng)絡(luò)中的諧波。傳統(tǒng)上進(jìn)行對電力網(wǎng)絡(luò)中對無功功率流的補(bǔ)償，尤其是通過將電感器和電容器形式的無功阻抗元件旁路連接到電力網(wǎng)絡(luò)。通過將半導(dǎo)體開關(guān)與這種電感器串聯(lián)連接，可以控制流過電感器的電流并且因此也可以控制與所述網(wǎng)絡(luò)的無功功率交換。通過將半導(dǎo)體開關(guān)與這種電容器串聯(lián)連接以及對其的控制，可以逐步控制供應(yīng)到電力網(wǎng)絡(luò)的無功功率。旁路連接的電容器主要在工業(yè)網(wǎng)絡(luò)中用于補(bǔ)償在例如大型異步電動機(jī)中的無功功率消耗。這種設(shè)備的另一種應(yīng)用涉及諸如在工業(yè)電弧爐中的無功功率消耗變化很大的負(fù)載，在該電弧爐中可能會出現(xiàn)與通過網(wǎng)絡(luò)的不同相傳輸?shù)碾娏ο嚓P(guān)的不穩(wěn)定性。
背景技術(shù)：
本發(fā)明更具體而言涉及用于以旁路連接與三相電力網(wǎng)絡(luò)交換功率的設(shè)備，所述設(shè)備包括電壓源轉(zhuǎn)換器，其具有三個相支路，每個相支路具有串聯(lián)連接的所謂H橋形式的開關(guān)單元，該H橋包括兩個開關(guān)元件，所述兩個開關(guān)元件并聯(lián)連接并且每個開關(guān)元件具有至少兩個半導(dǎo)體組件，該至少兩個半導(dǎo)體組件串聯(lián)連接并且每個具有關(guān)斷類型的半導(dǎo)體裝置以及與其反向并聯(lián)連接的整流元件，每個所述開關(guān)單元還包括與所述開關(guān)元件并聯(lián)連接的至少一個能量存儲電容器，每個開關(guān)元件的半導(dǎo)體組件之間的中間點(diǎn)形成開關(guān)單元的端子，以用于連接到相鄰開關(guān)單元的相應(yīng)端子，從而形成所述串聯(lián)連接的開關(guān)單元，其中電壓源轉(zhuǎn)換器的三個相支路通過形成三角形(delta)連接而互連；檢測裝置，其配置成檢測所述三相電力網(wǎng)絡(luò)以及電壓源轉(zhuǎn)換器的所述三個相支路的電氣條件；控制單元，其配置成控制每個開關(guān)單元的所述半導(dǎo)體組件的所述半導(dǎo)體裝置，并且由此，每個開關(guān)單元依賴于從所述檢測裝置接收的信息而傳遞跨過每個所述開關(guān)單元的端子的電壓，該電壓為零、+U或-U，其中U為所述電容器兩端的電壓，以連同相支路的其它開關(guān)單元一起傳遞電壓脈沖，該電壓脈沖為由每個開關(guān)單元如此傳遞的電壓之和。這種設(shè)備通過例如US5532575 以及文章“A Multilevel Voltage-Sourceinverter with Separate DC Sources for Static Var Generation，，，1995IEEE, 第2541-2548頁是已知的。在用于與三相電力網(wǎng)絡(luò)交換功率的設(shè)備中使用這種類型的電壓源轉(zhuǎn)換器的優(yōu)點(diǎn)在于，以數(shù)目較少的這種串聯(lián)連接的開關(guān)單元，已經(jīng)可以獲得數(shù)目較多的由轉(zhuǎn)換器傳遞的不同水平的所述電壓脈沖，從而使得在不使用任何平滑濾波器情況下，已經(jīng)可以獲得具有的基頻形狀非常接近正弦電壓的所述電壓。再者，借助比兩種或三種水平電壓源轉(zhuǎn)換器中使用的開關(guān)頻率顯著更低的開關(guān)頻率，已經(jīng)可以獲得這一點(diǎn)。而且，這使得有可能獲得顯著更低的損耗并且也減小濾波問題以及諧波電流和射頻干擾，從而使得用于其的設(shè)備可以不那么昂貴。這共同地引起該設(shè)備的更佳性能以及與此這種設(shè)備相關(guān)的成本節(jié)約，其中此類設(shè)備具有在開關(guān)單元中并未構(gòu)建能量存儲電容器的轉(zhuǎn)換器。
對于這種設(shè)備的可靠且高效的操作而言，重要的是使轉(zhuǎn)換器的每個所述三個相支路相對于其余兩個相支路的總直流電壓平衡。然而，能量會在轉(zhuǎn)換器的相支路之間和/或電力網(wǎng)絡(luò)和轉(zhuǎn)換器之間轉(zhuǎn)移。這種相支路的總直流電壓的不平衡可能由轉(zhuǎn)換器或周圍設(shè)備的控制中的故障造成，或者由電力網(wǎng)絡(luò)中尚未被補(bǔ)償?shù)母蓴_造成。重要的是以可靠且高效方式并且不造成任何另外干擾地恢復(fù)轉(zhuǎn)換器的相支路的相互總直流電壓的平衡。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種解決上述問題的如上所公開類型的設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明，此目的是通過提供這樣一種設(shè)備來獲得，其中所述控制單元配置成，在從所述檢測裝置接收每個所述三個相支路相對于其余兩個相支路的總直流電壓不平衡的信息時，計算零序電流的幅值和相位(phase position)的值,對于所述零序電流,當(dāng)其在所述三個相支路的三角形連接電路中循環(huán)時，每個所述三個相支路相對于其余兩個相支路的總直流電壓平衡被恢復(fù)；以及控制相支路的所述開關(guān)單元的半導(dǎo)體裝置，從而將這種零序電流添加到轉(zhuǎn)換器的每個相支路的電流。 通過以此方式，將零序電流添加到轉(zhuǎn)換器的電流基準(zhǔn)以用于控制開關(guān)單元的半導(dǎo)體裝置，每個所述三個相支路相對于其余兩個相支路的總直流電壓平衡可以單純地通過在三角形連接的轉(zhuǎn)換器的三個相支路中循環(huán)的零序電流被恢復(fù)，而在轉(zhuǎn)換器和電力網(wǎng)絡(luò)之間沒有任何附加電流交換，其中該電流交換會導(dǎo)致干擾或?qū)﹄娏W(wǎng)絡(luò)的其它影響。因此，在根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備中，轉(zhuǎn)換器的三個相支路的所述相互總直流電壓的恢復(fù)以及藉此這些相支路的能量將完全不依賴于在所述網(wǎng)絡(luò)中占優(yōu)勢的條件以及使其完全不受能量恢復(fù)過程影響。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述控制單元配置成，通過將所述三個相支路A、B、C的所述總直流電壓的差模定義為如下所述的矢量來實(shí)施所述零序電流的所述計算I oc.cmi =(2Udc,a_Udc,b-Udc,c)/3+j*(Uoc,b_Udc，c)/ V3從而把將被添加到電流基準(zhǔn)以用于控制所述開關(guān)單元的所述半導(dǎo)體裝置的零序電流基準(zhǔn)/。計算為/O = Zi3cic7n* *^^5UDC, A，UDC,Bc，UDC,c分別為所述相支路A、B和C的所述總直流電壓。因而，可以通過這種方式計算被添加到轉(zhuǎn)換器電流基準(zhǔn)的零序電流基準(zhǔn)，從而通過循環(huán)零序電流而獲得轉(zhuǎn)換器的相支路的能量平衡的恢復(fù)。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，所述控制單元進(jìn)一步配置成在從所述檢測裝置接收造成需要生成負(fù)序電流的信息時，在計算所述零序電流的幅值和相位的值時使用此信息，對于所述零序電流，在生成所述負(fù)序電流時當(dāng)所述零序電流在所述三個相支路的三角形連接電路中循環(huán)時，每個所述相支路中的所述能量存儲電容器中存儲的所得到的能量在所述平衡的情形中將是恒定的；以及控制相支路的所述開關(guān)單元的半導(dǎo)體裝置，從而將這種零序電流添加到轉(zhuǎn)換器的每個相支路的電流。通過僅僅實(shí)施這種計算而形成將功率從所述相其中之一移動到另一個的負(fù)序電流以及實(shí)施針對期望生成的負(fù)序電流而對開關(guān)單元的半導(dǎo)體裝置的控制，可以以此方式補(bǔ)償比如由于連接到其的電弧爐的功率消耗的巨大變化或者閃爍引起的所述電力網(wǎng)絡(luò)中的不穩(wěn)定性。添加到轉(zhuǎn)換器電流基準(zhǔn)的零序電流基準(zhǔn)將保證，如果存在各相中所述能量的平衡，則可以形成期望的負(fù)序電流而不導(dǎo)致每個相中存儲在電容器中的能量的任何變化，以及以否則的話保證這種能量平衡將被恢復(fù)。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，電壓源轉(zhuǎn)換器的每個相支路具有與其串聯(lián)連接的無功阻抗元件，以用于影響該設(shè)備和所述網(wǎng)絡(luò)之間的無功功率流，并且這個無功阻抗元件根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例包括電容器，且根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例包括電感器，從而分別用于無功功率生成以及無功功率的消耗。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，電壓源轉(zhuǎn)換器的每個相支路中的所述串聯(lián)連接的開關(guān)單元的開關(guān)單元數(shù)目為彡4，彡8或彡12。盡管由于所需要的串聯(lián)連接的開關(guān)單元的數(shù)目減小而實(shí)現(xiàn)這種類型的設(shè)備的成本節(jié)約，但是當(dāng)所述串聯(lián)連接中的開關(guān)單元的數(shù)目相當(dāng)高而導(dǎo)致由該轉(zhuǎn)換器傳遞的電壓脈沖的可能水平數(shù)目較高時，這種類型的轉(zhuǎn)換器的使用是特別令人感興趣的。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，所述半導(dǎo)體組件的所述半導(dǎo)體裝置為IGBT(絕緣柵雙極晶體管)、IGCT(集成柵換向晶閘管)或者GTO(柵極關(guān)斷晶閘管)。這些是適合于這種 轉(zhuǎn)換器的半導(dǎo)體裝置，不過關(guān)斷類型的其它半導(dǎo)體裝置也是可以想到的。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，所述電壓源轉(zhuǎn)換器具有和與其串聯(lián)連接的所述無功阻抗元件一起生成具有如下基頻的電壓的能力，該基頻等于電力網(wǎng)絡(luò)的各個相的電壓的基頻，并且幅值為20kV-500kV，優(yōu)選地為30kV-200kV。這種設(shè)備將適合于與比如高壓輸電線(典型地承載132-500kV的電壓)或者對基礎(chǔ)電壓為36kV的工業(yè)電弧爐饋電的電力網(wǎng)絡(luò)交換功率。本發(fā)明還涉及一種根據(jù)所附方法獨(dú)立權(quán)利要求在用于以旁路連接與三相電力網(wǎng)絡(luò)交換功率的設(shè)備中，恢復(fù)電壓源轉(zhuǎn)換器的三個相支路的每一個相對于其余兩個相支路的總直流電壓平衡的方法。這種方法以及在所附方法從屬權(quán)利要求中定義的根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的各方法的優(yōu)點(diǎn)和有利特征通過對根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的不同實(shí)施例的上述討論而清楚顯現(xiàn)。本發(fā)明還涉及根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備在與三相電力網(wǎng)絡(luò)交換功率中的用途，其中優(yōu)選地這種用途是用于與對工業(yè)電弧爐饋電的電力網(wǎng)絡(luò)以及與高壓輸電線形式的三相電力網(wǎng)絡(luò)交換功率。從下述描述中將看出本發(fā)明的另外優(yōu)點(diǎn)和有利特征。


參考附圖在下文具體描述作為實(shí)例被引用的本發(fā)明的實(shí)施例。在附圖中圖I為示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的設(shè)備的一般結(jié)構(gòu)的非常簡化的視圖，以及圖2為根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的設(shè)備的視圖，其與圖I類似。
具體實(shí)施例方式圖I示意性說明根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的設(shè)備的一般結(jié)構(gòu)，該設(shè)備用于以旁路連接與三相電力網(wǎng)絡(luò)交換功率，該三相電力網(wǎng)絡(luò)為任何可想到的類型并且此處僅由用于將該設(shè)備連接到這種網(wǎng)絡(luò)的線路1-3表示。此網(wǎng)絡(luò)可以比如為對工業(yè)電弧爐或者典型地以36kV電壓工作的任何其它設(shè)備饋電的電力網(wǎng)絡(luò)。如果該設(shè)備將連接到高壓輸電線形式(其典型地傳送諸如132-500kV量級的高得多的電壓)的網(wǎng)絡(luò)，則該設(shè)備通過圖I中未示出的變壓器連接到該網(wǎng)絡(luò)。該設(shè)備4包括電壓源轉(zhuǎn)換器5，其具有三個相支路A、B和C，每個相支路具有串聯(lián)連接的開關(guān)單元7，出于附圖簡化的原因而僅僅示出該開關(guān)單元中的三個，但是其數(shù)目可以是任何可想到的數(shù)目并且通常為10的量 級。每個開關(guān)單元具有所謂H橋的形式，該H橋包括兩個開關(guān)元件8、9，所述兩個開關(guān)元件并聯(lián)連接并且每個具有至少兩個半導(dǎo)體組件10-13，所述半導(dǎo)體組件串聯(lián)連接并且每個具有關(guān)斷類型的半導(dǎo)體裝置14(比如像是IGBT)以及與其反向并聯(lián)連接的整流元件15 (諸如續(xù)流二極管)。每個開關(guān)單元進(jìn)一步包括至少一個能量存儲電容器16，該能量存儲電容器具有跨過其端子的電壓U并且與開關(guān)元件并聯(lián)連接。每個開關(guān)元件的半導(dǎo)體組件之間的中間點(diǎn)17、17’形成開關(guān)單元的端子，以用于連接到相鄰開關(guān)單元的相應(yīng)端子，從而形成串聯(lián)連接的開關(guān)單元。因而，轉(zhuǎn)換器的每個相支路是由所謂的H橋單元的鏈?zhǔn)芥湽?jié)形成。轉(zhuǎn)換器的三個相支路A-C通過形成三角形連接而互連。裝置18配置成檢測所述三相電力網(wǎng)絡(luò)以及電壓源轉(zhuǎn)換器的所述三個相支路的電氣條件，該裝置以18示出。這種條件可以是三個相中的電流和電壓的幅值和相位，通過其也可以發(fā)現(xiàn)干擾和諧波。就電壓源轉(zhuǎn)換器的所述三個相支路而言，這種條件可以是每個所述三個相支路相對于其余兩個相支路的總直流電壓的不平衡。檢測裝置18配置成將關(guān)于所述電氣條件的信息另外發(fā)送到控制單元19，該控制單元配置成控制每個開關(guān)單元的開關(guān)組件的半導(dǎo)體裝置，并且由此每個開關(guān)單元依賴于從檢測裝置18接收的信息而傳遞跨過每個所述開關(guān)單元的端子的電壓，該電壓為零、+U或-U，其中U為開關(guān)單元的電容器16兩端的電壓，以連同各個相支路A-C的其它開關(guān)單元一起傳遞電壓脈沖，該電壓脈沖為由每個開關(guān)單元如此傳遞的電壓之和。更確切地說，控制單元19配置成，在從所述檢測裝置18接收到每個所述三個相支路相對于其余兩個相支路的總直流電壓不平衡的信息時，按照下述方式控制電壓源轉(zhuǎn)換器的開關(guān)單元?？刂茊卧?9隨后配置成計算零序電流Itl的幅值和相位的值，對于所述零序電流，當(dāng)其在所述三個相支路的三角形連接電路中循環(huán)時，每個所述三個相支路相對于其余兩個相支路的總直流電壓的平衡被恢復(fù)；以及控制相支路的開關(guān)單元的半導(dǎo)體裝置，從而將這種零序電流添加到轉(zhuǎn)換器的每個相支路的電流。這意味著通過在三角形連接中循環(huán)所述零序電流可以恢復(fù)三個相支路之間的能量平衡，而對電力網(wǎng)絡(luò)沒有任何影響。更確切地說，控制單元19配置成，通過將所述三個相支路A、B、C的所述總直流電壓的差模定義為如下所述的矢量來實(shí)施所述零序電流的所述計算I DC,Unb ==(2UdC,A"UdC,B"UdC,C ) /3+j *(UdC,B~UdC,C ) / V3從而將被添加到電流基準(zhǔn)以用于控制所述開關(guān)單元的所述半導(dǎo)體裝置的零序電
流基準(zhǔn)7。計算為7。=UDC, A，UDCjBc, UDC, c分別為所述相支路A、B和C的所述總直流電壓。再者，控制單元19進(jìn)一步配置成在從檢測裝置18接收造成需要生成負(fù)序電流的信息時(如果由于其中的干擾引起的電力網(wǎng)絡(luò)中的不平衡將被補(bǔ)償，則情況會是如此)，在計算所述零序電流的幅值和相位的值時使用此信息，對于所述零序電流，在生成所述負(fù)序電流時當(dāng)所述零序電流在所述三個相支路的三角形連接電路中循環(huán)時，每個所述相支路中的所述能量存儲電容器中存儲的所得到的能量在所述平衡的情形下將是恒定的；以及控制相支路的所述開關(guān)單元的半導(dǎo)體裝置，從而將這種零序電流添加到轉(zhuǎn)換器的每個相支路的電流。因而，對于特定的這種負(fù)序電流，將存在這樣的零序電流，當(dāng)該零序電流添加到各個相中的電流時，將導(dǎo)致每個相中電流與電壓正交，并且藉此不存在電容器放電或充電。這當(dāng)然也包括通過添加零序電流基準(zhǔn)的控制，該零序電流基準(zhǔn)在存在不平衡時將恢復(fù)不平衡。再者，控制單元可以配置成，當(dāng)控制所述半導(dǎo)體裝置以減小峰值電流時，通過將三次諧波電流添加到電流基準(zhǔn)而獲得轉(zhuǎn)換器的電流負(fù)載能力的增加。三次諧波為零序類型并且將保持在三角形連接。所添加的零序分量的幅值和相是基于最高轉(zhuǎn)換器相電流。圖2示出根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的設(shè)備，該設(shè)備與根據(jù)圖I的設(shè)備不同僅僅在于示出該設(shè)備在具體情形中如何連接到具有三個相21-23的三相電力網(wǎng)絡(luò)20，該三相電力網(wǎng)絡(luò)對諸如電弧爐的電氣設(shè)備饋電，所述三個相通過變壓器24連接到高壓電力網(wǎng)絡(luò)25，其中諧波濾波器26布置在所述電力網(wǎng)絡(luò)20到高壓電力網(wǎng)絡(luò)25的連接處。根據(jù)此實(shí)施例的設(shè)備的整體功能將與圖I所示實(shí)施例的設(shè)備相同，并且由于此原因而在此圖中使用相同的 附圖標(biāo)記。需指出的是，盡管在設(shè)計根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備時采取了具體措施來獲得在三角形連接中的零序電流循環(huán)的生成以及負(fù)序電流，但該設(shè)備可以用于對電力網(wǎng)絡(luò)屬性的其它類型的影響，諸如用于無功功率補(bǔ)償以及用于減小電力網(wǎng)絡(luò)中的諧波(該諧波可由所述負(fù)載生成)。該設(shè)備可以由于此原因也具有與轉(zhuǎn)換器的每個相支路串聯(lián)連接的無功阻抗元件，諸如用于無功功率消耗的電感器以及用于無功功率生成的電容器，并且在各圖中示出了電感器27形式的這種無功阻抗元件。此電感器也可以起到平滑由轉(zhuǎn)換器生成的電壓的功能。本發(fā)明當(dāng)然不以任何方式而受限于上述實(shí)施例，對其進(jìn)行調(diào)整的許多可能性對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯見的，而不背離在所附權(quán)利要求書中定義的本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于以旁路連接與三相電カ網(wǎng)絡(luò)交換功率的設(shè)備，所述設(shè)備包括 電壓源轉(zhuǎn)換器(5)，其具有三個相支路(A-C)，每個相支路具有串聯(lián)連接的所謂H橋形式的開關(guān)單元(7)，該H橋包括兩個開關(guān)元件(8、9)，所述兩個開關(guān)元件并聯(lián)連接并且每個開關(guān)元件具有至少兩個半導(dǎo)體組件(10-13)，該至少兩個半導(dǎo)體組件串聯(lián)連接并且每個具有關(guān)斷類型的半導(dǎo)體裝置(14)以及與其反向并聯(lián)連接的整流元件(15)，每個所述開關(guān)單元還包括與所述開關(guān)元件并聯(lián)連接的至少ー個能量存儲電容器(16)，每個開關(guān)元件的半導(dǎo)體組件之間的中間點(diǎn)(17，17’)形成開關(guān)單元(7)的端子，以用于連接到相鄰開關(guān)単元的相應(yīng)端子，從而用于形成所述串聯(lián)連接的開關(guān)單元， 其中所述電壓源轉(zhuǎn)換器的三個相支路(A-C)通過形成三角形連接而互連， 檢測裝置(18)，其配置成檢測所述三相電カ網(wǎng)絡(luò)以及電壓源轉(zhuǎn)換器的所述三個相支路的電氣條件， 控制単元(19)，其配置成控制每個開關(guān)単元的所述半導(dǎo)體組件的所述半導(dǎo)體裝置(14)，并且由此，每個開關(guān)單元依賴于從所述檢測裝置(18)接收的信息而傳遞跨過每個所述開關(guān)単元的端子的電壓，該電壓為零、+U或-U，其中U為跨過所述電容器(16)兩端的電壓，以連同相支路的其它開關(guān)単元一起傳遞電壓脈沖，該電壓脈沖為由每個開關(guān)単元如此傳遞的電壓之和， 其特征在于，所述控制単元(19)配置成，在從所述檢測裝置(18)接收每個所述三個相支路(A-C)的總直流電壓相對于其余兩個相支路不平衡的信息時，計算零序電流(Itl)的幅值和相位的值，對于所述零序電流，當(dāng)其在所述三個相支路的三角形連接電路中循環(huán)時，每個所述三個相支路相對于其余兩個相支路的總直流電壓的平衡被恢復(fù)；以及控制相支路的所述開關(guān)単元的半導(dǎo)體裝置(14)，從而將這種零序電流添加到轉(zhuǎn)換器的每個相支路的電流。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其特征在于，所述控制単元(19)配置成，通過將所述三個相支路A、B、C的所述總直流電壓的差模定義為如下所述的矢量來實(shí)施所述零序電流的所述計算 /dc 獅=(2Udc，a-Udc,b-Udc,c)/3+j*(UDc,b-Udc,c)/ V3 以便把將被添加到電流基準(zhǔn)以用于控制所述開關(guān)単元(7)的所述半導(dǎo)體裝置(14)的零序電流基準(zhǔn)/。計算為/。4 W , UDC, A, UDCjBc, UD。,。分別為所述相支路A、B和C的所述總直流電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的設(shè)備，其特征在于，所述控制単元(19)進(jìn)ー步配置成在從所述檢測裝置(18)接收造成需要生成負(fù)序電流的信息時，在計算所述零序電流的幅值和相位的值時使用此信息，對于所述零序電流，在生成所述負(fù)序電流時當(dāng)所述零序電流在所述三個相支路的三角形連接電路中循環(huán)時，每個所述相支路中的所述能量存儲電容器(16)中存儲的所得到的能量在所述平衡的情形下將是恒定的；以及控制相支路的所述開關(guān)單元(7)的半導(dǎo)體裝置(14)，從而將這種零序電流添加到轉(zhuǎn)換器的每個相支路的它流。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求任何一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在干，該電壓源轉(zhuǎn)換器的每個相支路具有與其串聯(lián)連接的無功阻抗元件(27)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其特征在于，所述無功阻抗元件(27)包括電感器。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的設(shè)備，其特征在于，所述無功阻抗元件包括電容器。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求任何一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，所述電壓源轉(zhuǎn)換器的每個相支路(A-C)中的開關(guān)單元(7)的數(shù)目為彡4，彡8或者彡12。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求任何一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，所述半導(dǎo)體組件的所述半導(dǎo)體裝置(14)為IGBT (絕緣柵雙極晶體管)、IGCT (集成柵換向晶閘管)或GTO (柵極關(guān)斷晶閘管)。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求任何一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，所述電壓源轉(zhuǎn)換器(5)具有和與其串聯(lián)連接的所述無功阻抗元件一起生成具有如下基頻的電壓的能力，該基頻等于電力網(wǎng)絡(luò)的各個相的電壓的基頻，并且幅值為20kV-500kV，優(yōu)選地為30kV-200kV。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求任何一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，所述控制単元(19)配置成，當(dāng)控制所述半導(dǎo)體裝置(14)時，將三次諧波電流添加到電流基準(zhǔn)。
11.一種在用于以旁路連接與三相電カ網(wǎng)絡(luò)交換功率的設(shè)備(4)中恢復(fù)電壓源轉(zhuǎn)換器(5)的每個三個相支路(A-C)相對于其余兩個相支路的總直流電壓的平衡的方法，其中所述設(shè)備包括電壓源轉(zhuǎn)換器，其具有三個相支路，每個相支路具有串聯(lián)連接的所謂H橋形式的開關(guān)單元(7)，該H橋包括兩個開關(guān)元件(8、9)，所述兩個開關(guān)元件并聯(lián)連接并且每個開關(guān)元件具有至少兩個半導(dǎo)體組件(10-13)，該半導(dǎo)體組件串聯(lián)連接并且每個具有關(guān)斷類型的半導(dǎo)體裝置(14)以及與其反向并聯(lián)連接的整流元件(15)，每個所述開關(guān)單元還包括與所述開關(guān)元件并聯(lián)連接的至少ー個能量存儲電容器(16)，每個開關(guān)元件的半導(dǎo)體組件之間的中間點(diǎn)(17，17’ )形成開關(guān)單元的端子，以用于連接到相鄰開關(guān)単元的相應(yīng)端子，從而形成所述串聯(lián)連接的開關(guān)單元， 其中電壓源轉(zhuǎn)換器的三個相支路通過形成三角形連接而互連，該方法包括步驟 籲檢測所述三相電カ網(wǎng)絡(luò)以及電壓源轉(zhuǎn)換器(5)的所述三個相支路(A-C)的電氣條件，以及 控制每個開關(guān)單元的所述半導(dǎo)體組件的所述半導(dǎo)體裝置(14)，并且由此，每個開關(guān)単元依賴于來自所述檢測的信息而傳遞跨過每個所述開關(guān)単元的端子的電壓，該電壓為零、+U或-U，其中U為所述電容器(16)兩端的電壓，以用于連同相支路的其它開關(guān)單元傳遞電壓脈沖，該電壓脈沖為由每個開關(guān)單元如此傳遞的電壓之和， 其特征在于，該方法包括下述另外步驟 在檢測到每個所述三個相支路相對于其余兩個相支路的總直流電壓不平衡時，計算零序電流的幅值和相位的值，對于所述零序電流，當(dāng)其在所述三個相支路的三角形連接電路中循環(huán)時，每個所述三個相支路相對于其余兩個相支路的總直流電壓的平衡被恢復(fù)；以及控制相支路的所述開關(guān)単元(7)的半導(dǎo)體裝置(14)，從而將計算的這種零序電流添加到轉(zhuǎn)換器的每個相支路(A-C)的電流。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，通過將所述三個相支路A、B、C的所述總直流電壓的差模定義為如下所述的矢量來實(shí)施所述計算I DCJJnb =(2Udc,a-Udc,B"UDC,c)/3+j*(UDc,B'UDC,c)/ V3 以便把將被添加到電流基準(zhǔn)以用于控制所述開關(guān)単元(7)的所述半導(dǎo)體裝置(14)的零序電流基準(zhǔn)/。計算為/。= /oc.c/M *dWt,UDC, A, UDCjBc, UD。,。分別為所述相支路A、B和C的所述總直流電壓。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的方法，其特征在于，在所述計算步驟中，在檢測到需要生成負(fù)序電流的信息時，在計算所述零序電流的幅值和相位的值時使用此信息，對于所述零序電流，在生成所述負(fù)序電流時當(dāng)所述零序電流在所述三個相支路(A-C)的三角形連接電路中循環(huán)時，每個所述相支路中的所述能量存儲電容器(16)中存儲的所得到的能量將在所述平衡的情形下將是恒定的；以及在控制相支路的開關(guān)單元的所述半導(dǎo)體裝置時，如此操作從而將這種零序電流添加到轉(zhuǎn)換器的每個相支路的電流。
14.根據(jù)權(quán)利要求1-10任意一項(xiàng)所述的設(shè)備在與三相電カ網(wǎng)絡(luò)交換功率中的用途。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的用途，其中所述電カ網(wǎng)絡(luò)對エ業(yè)電弧爐饋電并且典型地承載36kV的電壓。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的用途，其用干與高壓傳輸線形式的三相電カ網(wǎng)絡(luò)交換功率，該高壓傳輸線典型地承載132-500kV的電壓。
全文摘要
一種用于與三相電力網(wǎng)絡(luò)交換功率的設(shè)備，包括電壓源轉(zhuǎn)換器(5)，其具有三個相支路(A-C)，每個相支路具有串聯(lián)連接的開關(guān)單元。三個相支路通過形成三角形連接而互連。該設(shè)備還包括控制單元(19)，其配置成計算零序電流的幅值和相位的值，對于所述零序電流，當(dāng)其在所述三個相支路的三角形連接電路中循環(huán)時，如果存在不平衡，則每個所述三個相支路(A-C)相對于其余兩個相支路的總直流電壓平衡被恢復(fù)；以及控制相支路的開關(guān)單元的半導(dǎo)體裝置，從而將這種零序電流添加到轉(zhuǎn)換器的每個相支路的電流。
文檔編號H02J3/18GK102804580SQ200980159956
公開日2012年11月28日 申請日期2009年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月18日
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