[发明专利]三次谐波分量到基本参考波形的添加

说明书

技术领域

本发明总体上涉及电压源换流器。更特别地，本发明涉及一种使用添加了至少一个奇次谐波分量的基本参考波形来控制基于单元的电压源换流器的方法、控制装置和计算机程序产品，且还涉及这样的电压源换流器。

背景技术

存在有不同类型的电压源换流器，其中，最近变得受关注的一种类型是基于单元的电压源换流器。一种受关注的基于单元的电压源换流器是所谓的多电平电压源换流器。例如在DE 10103031中对这种换流器进行了描述。

在许多电压源换流器应用中，受关注的是将奇次谐波分量例如零序三次谐波分量添加到用于控制换流器的基本参考波形。这具有使所使用的调制参考的峰值降低的作用，这又能够使调制范围即换流器输出电压增加。在许多应用中，添加零序谐波不是有害的，这是因为三相电路中的Y点通常不接地(如在AC电动机中)或者换流器经由Y-Δ连接的变压器连接到公用电网。

例如，JP 2008193770的确描述了使用PWM规则控制的三相AC电动机。对称的三次谐波被添加到PWM控制，其中，该三次谐波的相位是基于相位滞后来调整的。

WO 01/03490描述了用输出中心点与人工电源星点(artificial mains star point)之间的连接来提高三相整流器系统的电压利用率的装置。此处，三次谐波添加有已定义的幅度和相位位置。

US 6058031描述了多电平高功率电动机驱动换流器和控制系统。使用注入有三次谐波的前馈正弦-三角调制来对切换位置进行选择。

US 2006/0279249对在包括多个功率单元的可变频率驱动器中注入三次谐波进行了描述。

对于普通的二电平电压源换流器来说，添加奇次谐波分量是简单且不复杂的。

然而，对于基于单元的电压源换流器，添加这种奇次谐波会有一些问题。由于单元电压纹波，在以传统方式添加谐波时所得到的调制参考峰值将不会充分地降低。这可以从图1中看出，图1示出了在添加三次谐波的情况下针对可忽略的及不可忽略的单元电压纹波调制参考量r与参考波形角度x的关系。在图1中，将针对可忽略的单元电压纹波的调制参考示为实曲线，而将针对不可忽略的单元电压纹波的调制参考示为虚曲线。如所见的，当存在不可忽略的单元电压纹波时，以传统的方式添加三次谐波导致了不对称的调制参考，因此添加三次谐波不导致与存在有可忽略的单元电压纹波的情况相比同样良好地降低参考波形中的峰值。

因此在该技术领域需要进行改进。

发明内容

本发明涉及使用添加了至少一个奇次谐波分量的基本参考波形来对基于单元的电压源换流器进行控制，以获得改进的调制范围。

本发明的一个目的是提供一种使用添加了至少一个奇次谐波分量的基本参考波形来控制基于单元的电压源换流器的方法，该方法提供了改进的调制范围。

根据本发明的第一方面，该目的通过以下方法来实现：一种使用添加了至少一个奇次谐波分量的基本参考波形来控制基于单元的电压源换流器的方法，该方法包括以下步骤：

-基于电压源换流器的操作数据针对要被添加到所述基本参考波形的至少一个谐波分量来确定调整因子；

-确定至少一个奇次谐波分量；

-将以调整因子进行了相位偏移的奇次谐波分量添加到基本参考波形，以及

-使用具有所添加的谐波分量的基本参考波形来控制电压源换流器。

本发明的另一个目的是提供一种使用添加了至少一个奇次谐波分量的基本参考波形来控制基于单元的电压源换流器的控制装置，该控制装置提供了改进的调制范围。

根据本发明的第二方面，该目的通过以下装置来实现：一种使用添加了至少一个奇次谐波分量的基本参考波形来控制基于单元的电压源换流器的控制装置，所述控制装置包括：

调整因子确定部件，该调整因子确定部件被配置成基于电压源换流器的操作数据针对要被添加到基本参考波形的至少一个谐波分量来确定调整因子，以及

控制部件，该控制部件被配置成：确定至少一个奇次谐波分量，将以调整因子进行了相位偏移的奇次谐波分量添加到基本参考波形，且使用具有所添加的谐波分量的基本参考波形来控制电压源换流器。

本发明的另一目的是提供一种电压源换流器，该电压源换流器提供了改进的调制范围。

根据本发明的第三方面，该目的通过一种电压源换流器来实现，其包括：

-至少两个分支，其中，每个分支都包括一定数目的电压源换流器单元，每个电压源换流器单元都具有与能量存储元件并联的至少一个切换部件，以及