[发明专利]DC链路充电设备和用于对DC链路电容器充电的方法

说明书

描述了一种DC链路充电设备，该DC链路充电设备具有DC链路电容器(C4)、整流器装置(S17‑S22)、以及接触器装置，该接触器装置被布置在电源电压端口(U、V、W)和该整流器装置(S17‑S22)之间并且具有至少一个接触器(13‑15)。这种充电设备应该以简单的方式以低损耗实现DC链路电容器的充电。为此，布置充电电容器(Cch1‑Cch3)以桥接所述至少一个接触器(13‑15)。

技术领域

本发明涉及DC链路充电设备，该DC链路充电设备具有DC链路电容器、整流器装置、以及接触器装置，所述接触器装置被布置在电源电压端口和整流器装置之间并且具有至少一个接触器。

背景技术

DC链路用于平滑由整流器装置产生的电压。换言之，DC链路电容器用于保持尽可能恒定的电压。

当DC链路电容器未被充电时，电容器中没有用于产生电压的电荷。换言之，DC链路电容器上的电压为零或几乎为零。如果DC链路直接连接到电网，则这会产生大电流，从而使其余组件过载。

因此，已知通过充电电阻来限制充电电流。然而，电阻器充电效率很差。大量的充电能量作为热量消散在充电电阻中。

发明内容

本发明所基于的目的是以简单的方式以低损耗实现DC链路电容器的充电。

该目的通过如开头所述的DC链路充电设备来解决，在该DC链路充电设备中布置充电电容器，以桥接至少一个接触器。

充电电容器与接触器并联布置。术语“接触器”以“开关”的一般含义使用。如果电源电压端口被连接到具有单相或多相(例如，一相、两相或三相)的电网，则针对每相或多相中的至少一相布置相应的接触器，例如，在两相系统中，并且至少一个接触器与充电电容器、或具有一个、两个、三个或更多个充电电容器的充电电容器装置并联连接。因此，当接触器断开时，充电电流可以通过充电电容器装置。充电电容器限制电流并向整流器装置的输入端提供必要的电能。整流器装置具体可以是有源整流器装置。

在本发明的实施例中，在接触器和整流器装置——特别是有源整流器装置之间布置滤波器装置，该滤波器装置在相与至少两相的中点(mid-point)之间具有至少一个滤波器电容器。滤波器装置可以是例如LCL滤波器装置，对于每相，该LCL滤波器装置通常具有串联连接的两个电感和被连接到上述中点(该中点也被称为“星点”)的电容器。LCL滤波器装置用于对整流器进行衰减(dampening)、滤波或开关(switching)。

在本发明的实施例中，充电电容器具有滤波器电容器的电容值的至少25％的电容值。充电电容器和滤波器电容器形成分压器。当将主电压施加到充电电容器的输入侧时，充电电容器将限制电流，但会将DC链路充电至由充电电容器和滤波器电容器之比所确定的电平。

在本发明的实施例中，整流器装置是具有由控制装置控制的多个开关的有源整流器，该控制装置被配置为，将电源端口的电压和在有源整流器端口处的充电电压之间的功率角调整到接近90°。实际上，几乎不可能达到90°的功率角。然而，功率角应尽可能接近90°，优选地大于85°。此外，控制装置可以调整电压幅度。这可以通过以尽可能高的调制系数来调制有源整流器并将角度变成90°或接近90°来实现。当功率角接近90°时，它将最大化DC母线的充电功率。有源整流器可以被连接到LC滤波器或LCL滤波器。

在本发明的实施例中，控制装置被配置为，在接触器被闭合之前将功率角减小到零并且使电压幅度与电网电压相同。当DC电压达到其标称值(或略高于该值，例如10％)时，有源整流器将与电网同步。为此，电网电压和有源整流器的电压之间的功率角变为零，并且电压幅度适合于电网电压的幅度，使得接触器上的电压差为零。然后，接触器将被闭合，在其两端没有电压，实际上没有电流流过充电电容器。然后，有源整流器准备运行。