CN106464161B - 使npc转换器中的dc链路电容器放电 - Google Patents

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Abstract

电转换器(10)包括至少两个转换器单元(16),每个转换器单元(16)包括具有中性点(30)的中性点钳位半桥(32,34)、AC输出(38,40)、正DC输出(26)和负DC输出(28),并且每个转换器单元(16)包括具有两个DC链路电容器(31)的DC链路(20),这些DC链路电容器使正DC输出(26)和负DC输出(28)与中性点(30)互连。转换器单元(16)的半桥(32,34)经由它的中性点(30)、经由第一连接并且经由它的AC输出、经由第二连接互连,并且第一连接和第二连接中的至少一个包括电滤波器(52,54)。用于使DC链路电容器(31)放电的方法包括:使第一转换器单元(16)的第一半桥(32,34)切换到正状态,其中它的AC输出(38,40)与它的正DC输出(26)连接,并且同时使第二转换器单元(16)的第二半桥(32,34)切换到负状态,其中它的AC输出(38,40)与它的负DC输出(28)连接,使得第一转换器单元的DC链路电容器(31)和第二转换器单元(16)的DC链路电容器(31)彼此相对互连并且经由电滤波器(52,54)放电。

Description

使NPC转换器中的DC链路电容器放电
技术领域
本发明涉及用于使电转换器的DC链路电容器放电的方法和控制器。
背景技术
一些类型的AC-AC频率转换器可包括多个中性点钳位转换器单元。这些转换器单元可并联连接用于提供转换器的相和/或串联连接用于使输出电压和相的电压水平数量增加。
对于这类转换器的示例可在CN 202197222 U和WO2006/000111 A1中找到。
转换器的每个转换器单元可具有DC链路,其具有DC(直流)电容器来累积能量,其用于通过使DC链路与相应相输出互连的逆变器的切换状态来产生输出电压。由于安全原因,DC电容器通常必须在维护期间或在转换器被停止时放电。
一个可能的放电方法经由高压继电器和放电电阻器的布置来进行。然而,该方法要求附加硬件元件,其可使转换器的生产和维护成本增加。
对于不同转换器拓扑的一些其他方法在WO2012/013245 A1和US2008/0278117 A1中呈现。
EP 2 541 746 A2示出DC链路电容器可向电网中放电,其可经由扼流圈与转换器互连。在EP 2 541 746 A2中提及NPC转换器。
US 2005/0231171 A1、JP 2009 017750 A和DE 42 35 138 A1示出两级转换器,其具有可向滤波器或负载中放电的DC链路电容器。
发明内容
本发明的目标是要降低电转换器的成本。
该目标由独立权利要求的主题实现。另外的示范性实施例根据从属权利要求和下列描述是显而易见的。
本发明的第一方面涉及用于使电转换器的DC链路电容器放电的方法。该电转换器可以是AC-AC转换器,其使电网与电机或另外的电网互连。转换器可以是功率或中压转换器,即可适于切换超过1.000V的电压和/或超过100A和电流。
根据本发明的实施例,转换器包括至少两个转换器单元。每个转换器单元包括具有中性点的中性点钳位半桥、AC输出、正DC输出和负DC输出,并且每个转换器单元包括DC链路,其具有使正DC输出和负DC输出与中性点互连的至少两个DC链路电容器。
转换器单元可并联连接用于提供多于一个输出相。在该情况下,转换器可包括三个转换器单元,用于生成三相电压。备选地或另外地,转换器单元可串联连接。
根据本发明的实施例,转换器单元的半桥经由它的中性点、经由第一连接并且经由它的AC输出、经由第二连接互连,并且第一连接和第二连接中的至少一个包括电滤波器。例如,并联连接的转换器单元可包括经由公共链路而与它们的AC输出直接互连的半桥和/或串联连接的转换器单元可包括经由串联连接而与它们的AC输出直接互连的半桥。必须理解,直接连接可未包括另外的元件,例如电容器、感应器或电阻器。
此外,半桥可经由中性点滤波器与它们的中性点互连和/或经由EMC滤波器与它们的AC输出互连。
根据本发明的实施例,方法包括:使第一转换器单元的第一半桥切换到正状态,其中它的AC输出与它的正DC输出连接,并且同时使第二转换器单元的第二半桥切换到负状态,其中它的AC输出与它的负DC输出连接,使得第一转换器单元的DC链路电容器和第二转换器单元的DC链路电容器彼此相对互连并且经由电滤波器放电。
换言之,经由直接连接以及经由电滤波器的连接互连的两个半桥采用生成经由电滤波器使两个DC链路电容器放电的电流回路这种方式切换,该电滤波器通常包括可用于耗散电能的电阻器。
方法可在转换器中已经存在的控制器中实现并且因而可降低生产成本,因为可省略其他放电硬件(例如附加电阻器、高压继电器、FO转换器和监管)。方法可仅使用转换器的主要组件,其无论如何可为了转换器的主要功能而存在,例如以通过施加不同电压来控制电机中的速度和/或转矩。
根据本发明的实施例,电滤波器包括串联连接的滤波电阻器和滤波电容器。通常,电滤波器可包括每个相的分支并且每个滤波分支可包括串联连接的电阻器和电容器。
根据本发明的实施例,方法进一步包括:使第一半桥和第二半桥同时切换到中性状态,其中它们的AC输出与中性点连接,使得在第一和第二半桥处于正和负状态时通过DC链路电容器充电的滤波电容器使DC链路电容器放电。在半桥在两个相对状态切换后,它们可在中性状态中切换。
根据本发明的实施例,方法进一步包括:使第一半桥切换到负状态并且同时使第二或第三半桥切换到正状态,使得第一半桥的第二DC链路电容器和第二或第三半桥的第二DC链路电容器彼此相对互连并且经由电滤波器放电。在使两个半桥切换到第一相对状态(第一个是正状态,第二个是负状态)中和/或使两个半桥切换到中性状态中后,两个半桥可切换到第二相对状态(第一个是负状态,第二个是正状态)中。采用这样的方式,对应DC链路的DC链路电容器的其他DC链路电容器可放电。
例如,半桥可反之亦然地重复切换。放电可通过采用电容器的电业被交替施加到电滤波器中的方式来改变开关的切换状态而进行。
根据本发明的实施例,方法进一步包括:重复半桥的交替切换用于使DC链路电容器放电直到DC链路电容器的电压到达预定义值。上文描述的方法步骤可采用重复方式应用于转换器单元,使得它们的DC链路电容器同时且同等放电。在到达预定义值(比如例如0V)时,通过切换的放电可被停止。
根据本发明的实施例,方法进一步包括:在电压已到达预定义值时使DC链路电容器短路。例如在预定义值不是0V(例如超出100V)的情况下,DC链路电容器可通过由相应地切换半桥来使它们短路而充分放电。
根据本发明的实施例,转换器单元中的每个包括与DC链路并联连接的公共半桥和相半桥。因而,转换器单元中的每个可包括中性点钳位逆变器,其由两个半桥组成。
如已经论述的,转换器单元可并联连接并且可提供电转换器的不同相。在该情况下,转换器单元可经由使公共半桥的AC输出互连的公共连接或公共链路而星形连接。公共连接或公共链路可用于经由中性点滤波器和/或EMC滤波器使DC链路电容器放电。
根据本发明的实施例,转换器单元经由连接到转换器单元的中性点的中性点滤波器而星形连接并且DC链路电容器经由中性点滤波器放电。
作为一种可能性,转换器的中性点滤波器可用来使DC链路放电并且公共半桥可如上文和下文解释的那样切换。这可对两个转换器单元的中性点滤波器分支的滤波电容器充电并且可使DC链路电容器放电。在那之后两个切换转换器单元可切换回到中性状态,从而再次使滤波电容器放电。能量在滤波电阻器中耗散。
根据本发明的实施例,DC链路电容器通过切换转换器单元的公共半桥而放电。相半桥处于打开状态,其中转换器单元的相应相输出与相半桥断开。如上文所述的,在通过中性点滤波器的放电时间期间,当相半桥处于断开状态时,没有电压可馈送给电机。例如,为了避免电压馈送给电机,相半桥的所有半导体开关可切断,即相半桥可处于断开状态。
根据本发明的实施例,转换器单元经由连接到转换器单元的相输出的EMC滤波器而星形连接。DC链路电容器经由EMC滤波器放电。作为另外的备选方案或另外地,连接到输出相的EMC滤波器可用于DC链路放电。代替采用中性点滤波器放电,相同方法可与EMC滤波器一起使用。公共和相叠加可切换,从而导致更快放电。然而,这意味着可向电机施加电压。
根据本发明的实施例,三个转换器单元并联连接用于提供电转换器的三个相输出。为了对三相电机或电网馈电,可使用三个转换器单元。在该情况下,转换器单元可采用周期方式切换以使所有DC链路电容器同等且同时放电。
根据本发明的实施例,方法进一步包括:使第一转换器单元的第一半桥同时切换到正状态并且使第二转换器单元的第二半桥切换到负状态;同时使第二半桥切换到正状态并且使第三转换器单元的第三半桥切换到负状态;以及同时使第一半桥切换到负状态并且使第三半桥切换到正状态。切换方法可包括三个切换相,其中三个可能转换器单元对的全部六个DC链路电容器放电。
根据本发明的实施例,第一转换器单元和第二转换器单元串联连接,使得第一转换器单元的相半桥经由它的AC输出与第二转换器单元的公共半桥的AC输出连接。转换器的一个相分支包括对于每个相的两个串联连接转换器单元,这也可以是可能的。例如,第一转换器单元还可包括整流器。第一转换器的中性点和第二转换器的中性点可经由中性点滤波器互连。例如,转换器可包括三对串联连接的转换器单元并且因此中性点滤波器可包括六个星形连接分支。
在该情况下,两个串联连接的转换器单元可经由中性点滤波器放电。
根据本发明的实施例,方法进一步包括:同时使第一转换器单元的相半桥切换到正状态并且使第二转换器单元的公共半桥切换到负状态;同时使第一转换器单元的相半桥切换到负状态并且使第二转换器单元的公共半桥切换到正状态。采用这样的方式,在两个转换器单元与中性点滤波器的两个分支之间形成电流回路。
对于串联连接,可使用关于并联连接转换器单元的类似的方法。然而,切换不是在两个相之间而是在基本与扩展转换器单元之间进行。
采用该方法,可仅切换一个相。其他相可同时被切换或移位。扩展转换器单元的公共半桥可关于基本转换器单元的相半桥同相反向切换。切换边缘可以是同时的。
根据本发明的实施例,方法进一步包括:每当使半桥切换到正状态或负状态后使半桥同时切换到中性状态。采用这样的方式,在先前的步骤期间通过DC链路电容器充电的滤波电容器可另外使DC链路电容器放电。
根据本发明的实施例,半桥中的每个包括使正DC输出与AC输出连接的两个上半导体开关、使AC输出与负DC输出连接的两个下半导体开关以及使中性点与两个上半导体开关和两个下半导体开关之间的中点互连的两个二极管。
根据本发明的实施例,转换器是AC-AC转换器并且每个转换器单元此外包括整流器,用于向它的DC链路提供DC电压。
根据本发明的实施例,转换器包括变压器,其具有与转换器单元的整流器互连的多个二次绕组。
本发明的另外的方面涉及用于电转换器的控制器,其适于执行前述的权利要求中的一个的方法的步骤。控制器还可用于其他控制功能,例如通过相应地切换转换器单元的半导体开关来生成期望的输出频率以及例如故障检测。
必须理解,如在上文和下文描述的方法的特征可以是如在上文和下文描述的控制器的特征并且反之亦然。
方法可经由软件(例如在控制器的CPU上运行的计算机程序)在控制器中实现。然而,方法还可至少部分在硬件(例如FPGA)中实现。
本发明的这些和其他方面从下文描述的实施例将是明显的并且将参考它们来阐明。
附图说明
本发明的主题将在下面文本中参考在附图中图示的示范性实施例更详细地解释,其中:
图1示意示出根据本发明的实施例具有控制器的AC-AC转换器。
图2示意示出根据本发明的实施例的采用方法的切换状态的转换器单元。
图3示出根据本发明的实施例的用于使DC链路电容器放电的方法的流程图。
图4示出根据本发明的实施例的采用方法的切换方案的简图。
图5示意示出根据本发明的实施例的采用方法的另外的切换状态的转换器单元。
图6示意示出根据本发明的实施例的采用方法的另外的切换状态的转换器单元。
图7示出根据本发明的实施例的采用方法的切换方案的简图。
图8示出根据本发明的实施例采用由方法产生的DC链路电压的简图。
在图中使用的参考符号和它们的含义采用概括形式在参考符号列表中列出。原则上,相同的部件在图中提供有相同的参考符号。
具体实施方式
图1示出在电网12与电机器14(例如发电机或马达)之间连接的AC-AC转换器10。电网12、转换器10和机器14各包括三个相U、V、W。
对于每个相,AC-AC转换器10包括转换器单元16,其包括整流器18、DC链路20和中性点钳位逆变器22。无源整流器18连接到变压器24的二次绕组,该变压器24经由它的一次绕组与电网12连接。整流器18中的每个向相应DC链路20提供DC电压,该相应DC链路20经由正DC输出26、负DC输出28和中性点30连接到相应逆变器22。DC链路20包括两个DC链路电容器31,其串联连接并且分别使正DC输出26与中性点30以及使负DC输出28与中性点30连接。
每个逆变器22包括两个半桥32、34,其并联连接到DC链路20。半桥32、34中的每个包括在正DC输出26与AC输出38、40之间串联连接的两个上半导体开关36以及在AC输出38、40与负DC输出28之间串联连接的两个下半导体开关42。
中性点30经由二极管44连接到上和下半导体开关36、42之间的中点,即半桥32、34和逆变器22是被中性点钳位。
第一(公共)半桥32的AC输出38通过公共链路46而星形连接。第二相半桥34的AC输出40正提供转换器10的相输出48。
所有转换器单元16的半导体开关36、42由控制器50控制,该控制器50可在相输出48处控制和调节转换器10的输出电压和/或电流。控制器还可接收转换器10中的电流和/或电压的测量值,特别是DC链路电容器31的电压。
转换器10包括中性点滤波器52,其采用星形方式使转换器单元16的中性点30互连。中性点滤波器52的星点可接地。此外,转换器10包括EMC(电磁兼容性)滤波器54,其采用星形方式使转换器单元16的相输出48互连。EMC滤波器54的星点可接地。
控制器50适于采用DC链路电容器31经由半桥32、34放电这种方式切换半桥32、34的半导体开关36、42而不进一步需要辅助继电器、开关或电阻器。
图2示出图1的转换器的简化电路图。图1的半桥32、34被开关符号代替,这些开关符号指示半桥32、34的四个可能切换状态。
在打开、断开(切换)状态中,半桥32、34打开并且输出26、28、30彼此断开。
在正(切换)状态中,半桥32、34使正DC输出26与AC输出38、40互连。
在负(切换)状态中,半桥32、34使负DC输出28与AC输出38、40互连。
在中性(切换)状态中,半桥32、34使中性点30与AC输出38、40互连。
此外,中性点滤波器52和EMC滤波器54在图3中示出。滤波器52、54中的每个包括每个相的分支,其具有串联连接的滤波电容器56和滤波电阻器58。每个滤波器52、54的分支星形连接并且经由星点接地。EMC滤波器54另外包括相输出中的滤波感应器60。
图3示出可由控制器50执行用于使电容器31放电的方法的流程图。
在第一步骤S10中,转换器10的所有半桥可切换到打开状态。例如,控制器50接收命令来关闭转换器10。
在第二步骤S12中,第一转换器单元的第一半桥切换到正状态并且第二转换器单元的第二半桥切换到负状态。
例如,关于图2,U相的公共半桥32和V相的公共半桥可对应地切换。
图2示出所得的电流路径62。采用这种方式,U相转换器单元16的上DC链路电容器31以及V相转换器单元16的DC链路电容器31彼此相对互连并且经由电滤波器52放电直到滤波电容器56和DC链路电容器31相等。
在步骤S14中,第一半桥和第二半桥(例如U相和V相的公共半桥32)都切换到中性状态中并且滤波电容器56向滤波电阻器58中放电。
在步骤S16中,第一半桥切换到负状态并且第二或第三半桥切换到正状态。例如,在仅仅两个相和两个转换器单元16的情况下,第二半桥可以是V相的公共半桥32。然而,在如在图2中示出的三个相的情况下,U相和W相或V相和W相可采用这种方式切换。这将参考图4更详细解释。
在第四步骤中,第一转换器单元16的第二DC链路电容器31(例如下DC链路电容器)和第二或第三转换器单元16的第二DC链路电容器31(例如上DC链路电容器)彼此相对互连并且经由电滤波器52放电。
在步骤S18中,半桥切换回到中性状态,如关于步骤S14描述的。
图4示出三个相U、V、W的公共半桥32的切换状态的简图。
首先,第一对半桥32(例如U相和V相半桥)(同时)切换到正和负状态。这之后,第一对半桥32(同时)切换回到中性状态。
其次,第二对半桥32(例如V相和W相半桥)采用这种方式切换。
在周期的第三部分中,第三对半桥32(例如W相和V相半桥)采用这种方式切换。
在这种周期中,每个相U、V、W的每个上和下DC链路电容器31放电。通过重复周期,所有DC链路电容器31可同时且同等放电。
关于正和负切换半桥32的时间间隔可全部具有相同长度t1并且关于中性切换半桥32的时间间隔可全部具有长度t0(其可与t1不同)。采用参数t1和t0,滤波电阻器58上的放电速度和负载可被调谐。
图5涉及其中DC链路电容器31经由EMC滤波器54放电的备选方法。图5示出与图2类似的但经由EMC滤波器54的电流路径62。
图3的方法可采用下面的方式修改:在步骤S10中,公共半桥32全部切换到中性状态,使得中性点30经由公共链路46互连。在下面步骤中,相半桥34与公共半桥32类似地切换,如关于图2和4解释的。
图6涉及可用于使串联连接的转换器模块放电的另外的方法。如在图6中示出的,在每个相中,转换器10可包括基本转换器模块16(其可连接到整流器18)和扩展转换器模块16,其正提供输出相48并且经由它的公共半桥32与基本转换器单元16的相半桥34连接。
中性点滤波器52包括具有串联连接的电阻器58和电容器56的六个分支,这些电阻器和电容器以一端连接到中性点30并且以另一端连接到星点。
对于图6的转换器10,图3的方法可因为在步骤S12至S18期间基本转换器单元16的相半桥34和扩展转换器单元16的公共半桥32切换为第一和第二转换器单元而修改。
图7示出图6的转换器的相中的一个的半桥32、34的切换状态的简图,其与图4相似。
首先,基本转换器单元16的半桥34和扩展转换器单元16的半桥32(同时)切换到正状态和负状态。这之后,这些半桥32、34(同时)切换回到中性状态。
其次,两个半桥32、34类似地切换,但如在周期的第一部分中那样具有相对切换状态。
时间间隔t1和t0可具有相同性质,如关于图4解释的。
图8示出关于对于3333Hz的测量放电曲线64、对于667Hz的测量放电曲线和对于3333Hz的计算理论放电曲线的简图。能够看到测量的放电明显比计算的要快。然而,测量的中性点滤波电流与预期值匹配。这可意味着附加损耗在转换器单元16内大部分可能在半导体中耗散。
测量示出放电时间与频率成间接比例。
如在图3中还指示的,交替切换可重复直到DC链路电容器的电压到达预定义值。关于图3,在已到达预定义值时,在步骤S20中,DC链路电容器31可短路用于使它们完全放电。
例如,在约560 V处,控制器50可造成短路。预定义值可设置成未向任何组件施加明显应力的水平。它还使总放电时间(对于低于50 V的电压可到达该时间)急剧缩短。
尽管本发明已经在附图和前述描述中详细地图示和描述,这种图示和描述要认为是说明性的或示范性的而不是限制性的;本发明不限于公开的实施例。公开的实施例的其他变体能够被本领域内并且实施要求保护的本发明的技术人员在从对图、公开和所附的权利要求的研究中理解和实现。在权利要求中,单词“包括”不排除其他元件或步骤,并且不定冠词“一”或“一个”不排除多数。单个处理器或控制器或其他单元可实现在权利要求中陈述的若干项目的功能。某些措施在互相不同的从属权利要求中陈述的不争事实不指示这些措施的组合无法被有利地使用。在权利要求中的任何参考标号不应该解释为限制范围。
参考符号列表
10. 转换器
12. 电网
14. 机器
16. 转换器单元
18. 整流器
20. DC链路
22. 逆变器
24. 变压器
26. 正DC输出
28. 负DC输出
30. 中性点
31. DC链路电容器
32. 公共半桥
34. 相半桥
36. 上半导体开关
38. 第一AC输出
40. 第二AC输出
42. 下半导体开关
44. 二极管
46. 公共链路
48. 相输出
50. 控制器
52. 中性点滤波器
54. EMC滤波器
56. 滤波电容器
58. 滤波电阻器
60. 滤波感应器
62. 电流路径
64,66,68. 放电曲线

Claims (17)

1.一种用于使电转换器(10)的DC链路电容器(31)放电的方法,其中所述电转换器(10)包括至少两个转换器单元(16),每个转换器单元(16)包括具有中性点(30)的中性点钳位半桥(32,34)、AC输出(38,40)、正DC输出(26)和负DC输出(28),并且每个转换器单元(16)包括具有两个DC链路电容器(31)的DC链路(20),所述DC链路电容器使所述正DC输出(26)和所述负DC输出(28)与所述中性点(30)互连;
其中所述半桥(32,34)适于切换到正状态,其中它的AC输出(38,40)与它的正DC输出(26)连接,所述半桥(32,34)适于切换到负状态,其中它的AC输出(38,40)与它的负DC输出(28)连接,以及所述半桥(32,34)适于切换到中性状态,其中它的AC输出(38,40)与所述中性点(30)连接;
其中所述转换器单元(16)的所述半桥(32,34)经由所述半桥(32,34)的中性点(30)、经由第一连接并且经由所述转换器单元(16)的AC输出、经由第二连接互连,并且所述第一连接和所述第二连接中的至少一个包括具有串联连接的滤波电阻器(58)和滤波电容器(56)的电滤波器(52,54);
所述方法包括:
使所述至少两个转换器单元的第一转换器单元(16)的第一半桥(32,34)切换到所述正状态,其中它的AC输出(38,40)与它的正DC输出(26)连接,
同时使所述至少两个转换器单元的第二转换器单元(16)的第二半桥(32,34)切换到负状态,其中它的AC输出(38,40)与它的负DC输出(28)连接,使得所述第一转换器单元(16)的DC链路电容器(31)和所述第二转换器单元(16)的DC链路电容器(31)彼此相对互连并且经由所述电滤波器(52,54)放电,其中经由直接连接以及经由所述电滤波器(52,54)的连接而互连的所述两个半桥(32,34)被切换,使得生成经由所述电滤波器(52,54)使所述DC链路电容器(31)放电的电流回路(62)并且所述电滤波器(58)的所述滤波电阻器(58)用于耗散电能;
使所述第一半桥(32,34)和所述第二半桥(32,34)同时切换到中性状态中,其中它们的AC输出(38,40)与所述中性点(30)连接,使得在所述第一和第二半桥处于正和负状态时通过所述DC链路电容器(31)充电的所述滤波电容器(56)使所述DC链路电容器(31)放电;
重复所述半桥(32,34)的交替切换用于使DC链路电容器(31)放电直到所述DC链路电容器的电压到达预定义值。
2.如权利要求1所述的方法,进一步包括:
使所述第一半桥(32,34)切换到负状态并且同时使所述第二半桥或第三半桥(32,34)切换到正状态,使得所述第一半桥的所述DC链路电容器(31)中的一个和所述第二或第三半桥的所述DC链路电容器(31)中的一个彼此相对互连并且经由所述电滤波器(52,54)放电。
3.如权利要求1所述的方法,进一步包括:
在所述电压已到达所述预定义值时,使所述DC链路电容器短路。
4.如权利要求2所述的方法,进一步包括:
在所述电压已到达所述预定义值时,使所述DC链路电容器短路。
5.如权利要求1-4中任一项所述的方法,
其中所述转换器单元(16)中的每个包括与所述DC链路(20)并联连接的公共半桥(32)和相半桥(34);
其中所述转换器单元(16)并联连接并且提供所述电转换器(10)的不同相(48);
其中所述转换器单元(16)经由使所述公共半桥(32)的所述AC输出(38)互连的公共连接(46)而星形连接。
6.如权利要求5所述的方法,
其中所述转换器单元(16)经由连接到所述转换器单元(16)的所述中性点(30)的中性点滤波器(52)而星形连接;
其中所述DC链路电容器(31)经由所述中性点滤波器(52)放电。
7.如权利要求6所述的方法,
其中所述DC链路电容器(31)通过切换所述转换器单元(16)的所述公共半桥(32)而放电;
其中所述相半桥(34)处于打开状态,其中所述转换器单元的相应相输出(48)与所述相半桥(34)断开。
8.如权利要求5所述的方法,
其中所述转换器单元(16)经由连接到所述转换器单元(16)的相输出(48)的EMC滤波器(54)而星形连接;
其中所述DC链路电容器(31)经由所述EMC滤波器(54)放电。
9.如权利要求6所述的方法,
其中所述转换器单元(16)经由连接到所述转换器单元(16)的相输出(48)的EMC滤波器(54)而星形连接;
其中所述DC链路电容器(31)经由所述EMC滤波器(54)放电。
10.如权利要求1-4中任一项所述的方法,
其中三个转换器单元(16)并联连接用于提供所述电转换器(10)的三个相输出(48);
所述方法包括:
同时使第一转换器单元的第一半桥切换到所述正状态并且使第二转换器单元的第二半桥切换到所述负状态;
同时使所述第二半桥切换到所述正状态并且使第三转换器单元的第三半桥切换到所述负状态;
同时使所述第一半桥切换到所述负状态并且使所述第三半桥切换到所述正状态。
11.如权利要求1-4中任一项所述的方法,
其中第一转换器单元(16)和第二转换器单元(16)串联连接,使得所述第一转换器单元的相半桥(34)经由它的AC输出(40)与所述第二转换器单元的公共半桥(32)的所述AC输出(38)连接;
其中所述第一转换器单元(16)的所述中性点(30)和所述第二转换器单元(16)的所述中性点(30)经由中性点滤波器(52)互连;
所述方法包括:
同时使所述第一转换器单元的所述相半桥(34)切换到所述正状态并且使所述第二转换器单元的所述公共半桥(32)切换到所述负状态;
同时使所述第一转换器单元的所述相半桥(34)切换到所述负状态并且使所述第二转换器单元的所述公共半桥(32)切换到所述正状态。
12.如权利要求10所述的方法,进一步包括:
每当使所述半桥切换到正状态或负状态后使所述半桥(32,34)同时切换到所述中性状态。
13.如权利要求11所述的方法,进一步包括:
每当使所述半桥切换到正状态或负状态后使所述半桥(32,34)同时切换到所述中性状态。
14.如权利要求1-4中任一项所述的方法,
其中所述半桥(32,34)中的每个包括使所述正DC输出(26)与所述AC输出(38,40)连接的两个上半导体开关(36)、使所述AC输出(38,40)与所述负DC输出(28)连接的两个下半导体开关(42)以及使所述中性点(30)与所述两个上半导体开关(36)和两个下半导体开关(42)之间的中点互连的两个二极管(44)。
15.如权利要求1-4中任一项所述的方法,
其中所述电转换器(10)是AC-AC转换器并且转换器单元(16)此外包括整流器(18),用于向它的DC链路(20)提供DC电压。
16.如权利要求15所述的方法,
其中所述电转换器(10)包括变压器(24),其具有与所述转换器单元(16)的所述整流器(18)互连的多个二次绕组。
17.一种用于电转换器(10)的控制器(50),其适于执行如前述权利要求中任一项所述的方法。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015165716A1 (en) * 2014-04-29 2015-11-05 Abb Technology Ag Discharging dc link capacitors in an npc converter
KR101864946B1 (ko) * 2016-10-26 2018-06-05 한국전력공사 단일형 컨버터의 출력전압 제어 장치 및 그 방법
DE102018202661A1 (de) * 2018-02-22 2019-08-22 Zf Friedrichshafen Ag Verfahren und Vorrichtung zum Entladen eines Zwischenkreiskondensators
TWI700883B (zh) * 2019-11-27 2020-08-01 公準精密工業股份有限公司 微渦輪發電系統及其電力管理方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102857117A (zh) * 2011-06-28 2013-01-02 科孚德机电技术有限公司 用于驱动电路的方法以及电路

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4235138C2 (de) 1992-10-19 1998-03-19 Kiepe Bahn Elektrik Gmbh Einrichtung zur Schutzentladung von Gleichspannungskondensatoren in einer Stromrichteranlage
JP2005287137A (ja) * 2004-03-29 2005-10-13 Honda Motor Co Ltd 平滑コンデンサの放電装置
JP5105154B2 (ja) 2007-07-09 2012-12-19 本田技研工業株式会社 制御装置
EP2672621B1 (en) * 2012-06-07 2019-01-23 ABB Research Ltd. Method for zero-sequence damping and voltage balancing in a three-level converter with split dc-link capacitors and virtually grounded LCL filter
US9246407B2 (en) * 2013-03-29 2016-01-26 General Electric Company Voltage balancing system and method for multilevel converters
WO2015165716A1 (en) * 2014-04-29 2015-11-05 Abb Technology Ag Discharging dc link capacitors in an npc converter

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102857117A (zh) * 2011-06-28 2013-01-02 科孚德机电技术有限公司 用于驱动电路的方法以及电路

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