[发明专利]变换器、安装电力系统的方法及变换器的使用

说明书

一种变换器(20)包括壳体(21)，壳体(21)具有用于将变换器(20)安装到DIN轨(12)的安装结构(23)。变换器电路(30)设置在壳体(21)内并且包括一个或多个基于宽带隙半导体的有源开关元件。变换器电路适于执行总谐波电压失真测量并基于其执行控制功能。

技术领域

本发明涉及变换器及提供包括变换器的电力系统。本发明尤其涉及用于有源谐波滤波、功率因数校正、负载平衡或电池能量储存的变换器。

背景技术

变换器用于低压电力质量和能量储存应用。通常，此类应用中的变换器包括基于Si的有源开关元件，并具有用于与电流互感器(current transformer)或其他元件的有线连接的输入，电流互感器或其他元件可以提供用于控制目的的总谐波电流失真(THiD)测量。

各种缺点与此类技术相关联。基于Si的有源开关元件导致变换器具有较大的尺寸，这严重限制了变换器安装的灵活性。举例说明，可能需要专用面板或专用立式机柜来为电源应用(例如汽车电池充电和放电或者中型或小型工业电力供应)实施有源谐波滤波器。当需要有线连接到电流互感器时，由于对系统进行操作所需的连接的复杂性，因此需要专门的技术人员来确定尺寸、安装和/或调试。安装和操作变换器需要专用工具和授权人员。这使得有源谐波滤波器、功率因数校正电路、负载平衡电路或电池能量储存系统的规划和安装更具挑战性、更容易出错且耗时。

进一步举例说明，可能难以将电流互感器安装到通电装置的总线汇流条(busbar)。这使得安装可在馈线(feeder)下游提供反馈的电流互感器具有挑战性。配电变压器的主馈线下游侧可能有一个或多个电流互感器，但很少有电流互感器安装在各个馈线的下游侧。由于缺乏来自相关联的电流互感器的适当反馈，这使得在使用常规变换器时提供分散式变换器布置成为问题。

发明内容

需要提供改进的变换器和安装用于有源谐波滤波、功率因数校正、负载平衡或电池能量储存的电力系统的方法。与常规技术相比，尤其需要可以更容易安装并允许机柜占用空间减少的变换器。替代地或附加地，需要可以分散式方式安装的变换器，例如，安装在各个馈线的下游侧。

根据本发明的实施例，提供了变换器和安装电力系统的方法。

变换器是基于宽带隙半导体的变换器，具有由基于宽带隙半导体的部件实现的一个或多个有源开关元件。变换器具有用于安装到DIN轨的安装结构。变换器不需要至电流互感器或提供总谐波电流失真(THiD)测量的其他部件的有线连接的输入。

宽带隙半导体可以是SiC或GaN。

变换器可以是用于低压(LV)开关设备(switchgear)的变换器。

如本文所使用的，术语“DIN轨”泛指标准化轨，包括符合EN 60715(例如DIN EN60715:2018-07或DIN EN 60715:2001-09)、EN 50035、BS5825或DIN 46277的轨。

一种变换器包括壳体，壳体具有用于将该变换器安装到DIN轨的安装结构。变换器包括变换器电路，该变换器电路设置在壳体内并且包括一个或多个基于宽带隙半导体的有源开关元件，其中，该变换器电路适于确定总谐波电压失真(THvD)，并且基于所确定的THvD执行控制功能。

变换器电路的所有有源开关元件可以是基于宽带隙半导体的。

变换器电路的所有有源开关元件可以是基于SiC或GaN的半导体开关。

变换器电路可以是AC/DC、DC/AC、AC/AC或DC/DC变换器电路。

控制功能可以包括控制基于宽带隙半导体(例如，SiC-或GaN-)的有源开关元件的切换。

控制功能可以包括执行有源谐波滤波、功率因数校正、负载平衡、能量储存控制中的一项或多项。