[发明专利]转换器系统的拆分DC链路的充电

说明书

一种转换器系统(10)包括：至少两个相模块(18a，18b)，每个相模块(18a，18b)包括与DC链路(24)互连的第一转换器腿(26a)和第二转换器腿(26b)；以及充电变压器(40)，用于对DC链路(24)进行充电。DC链路(24)包括串联连接在正点(30)、中点(32)和负点(34)之间的两个电容器(28a，28b)，各转换器腿(26a，26b)适合于将输出(36a，36b)与DC链路(24)的正点(30)、中点(32)或负点(34)互连。相模块(18a，18b)经由转换器腿(18a，18b)的输出(36a，36b)串联连接，使得较低相模块(18a)的第二转换器腿(36b)与较高相模块(18b)的第一转换器腿(36a)相连接。充电变压器(40)连接到最高相模块(18b)的DC链路(24)的中点(32)，其为转换器系统(10)的相输出(U，V，W)提供第二转换器腿(26b)的输出(36b)。转换器系统(10)还包括至少两个转换器相(20)，各转换器相(20)包括至少两个串联连接相模块(18a，18b)。在转换器相(20)的星形点(Y)处，转换器相(20)经由最低转换器模块(18a)的第一转换器腿(26a)的输出(36a)星形连接,其与较高转换器模块(18b)串联连接，由此充电变压器(40)的模块侧星形点(Y’)与转换器相(20)的星形点(Y)相连接或者没有连接。

技术领域

本发明涉及DC链路的充电的领域。具体来说，本发明涉及转换器系统以及用于对转换器系统的DC链路进行充电的方法和控制器。

背景技术

具有串联连接的相模块的多电平转换器系统可用于中压驱动中。这些转换器系统主要用于3 kV至15 kV的范围中，但是也可用于其他电压范围中。每一个相模块可包括能量存储元件，其采取直流电容器或DC链路电容器的形式。通常，这些元件需要在每次转换器系统开始操作时预先充电。

这些元件的充电通常是需要注意的操作，因为转换器系统在没有预充电DC链路电容器的情况下与中压电网的直接连接将会在电网本身上引起巨大电流。

可使用对DC链路电容器进行充电的若干方式。通常，独立充电单元元件直接连接到DC链路。这些充电单元元件通常包括连接到低压供应的电压变压器，除了已经存在的高功率中压变压器之外还放置所述变压器。

例如，US 8223515 B2示出一种中压系统，其具有以低压馈电绕组共用相同变压器磁芯的方式体现集成(耦合)到主变压器的充电变压器的设备。该低压馈电绕组用作预充电电路。

在WO2012/140008 A2中，提出中压转换器以及按照防止涌流的方式启动的方法。

在JP 2011109801 A中，低压馈电变压器元件专门连接到中压转换器，以便对DC链路电容器预先充电。

US 7929323 B2示出用于对功率转换器预先充电的设备的另外示例。

US 6072707在图2中公开一种具有两个相模块的转换器系统，每个相模块包括与DC链路互连的第一转换器腿和第二转换器腿，其中DC链路包括串联连接在正点、中点和负点之间的两个电容器，各转换器腿适合于将其输出与DC链路的正点、中点或负点互连。相模块经由转换器腿的输出串联连接，由此较低相模块的第二转换器腿与较高相模块的第一转换器腿相连接。

在US 2013/0176014 A1、EP 2747269 A2和EP 2733 837 A1中公开另外通用转换器系统。

发明内容

本发明的目的是降低成本并且降低具有串联连接的相模块的电气转换器的充电系统的复杂度。

这个目的通过独立权利要求的主题来实现。通过从属权利要求和下面的描述，另外示范实施例是显而易见的。

本发明的一个方面涉及一种转换器系统。一般来说，该转换器系统可以是例如适合于处理高于1.000 V的电压的中压系统。转换器系统可用于将电机、例如电马达与(中压)电力网互连。