DE102007063434A1 - Inverter system and control method - Google Patents
Inverter system and control method Download PDFInfo
- Publication number
- DE102007063434A1 DE102007063434A1 DE102007063434A DE102007063434A DE102007063434A1 DE 102007063434 A1 DE102007063434 A1 DE 102007063434A1 DE 102007063434 A DE102007063434 A DE 102007063434A DE 102007063434 A DE102007063434 A DE 102007063434A DE 102007063434 A1 DE102007063434 A1 DE 102007063434A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- phase
- switching state
- output
- inverters
- inverter
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
- H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
- H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M7/493—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode the static converters being arranged for operation in parallel
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
- H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
- H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M7/483—Converters with outputs that each can have more than two voltages levels
- H02M7/49—Combination of the output voltage waveforms of a plurality of converters
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
- H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
- H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
- H02M7/5387—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
- H02M7/53871—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration with automatic control of output voltage or current
- H02M7/53875—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration with automatic control of output voltage or current with analogue control of three-phase output
- H02M7/53876—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration with automatic control of output voltage or current with analogue control of three-phase output based on synthesising a desired voltage vector via the selection of appropriate fundamental voltage vectors, and corresponding dwelling times
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
- H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
- H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
- H02M7/539—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters with automatic control of output wave form or frequency
- H02M7/5395—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters with automatic control of output wave form or frequency by pulse-width modulation
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/0064—Magnetic structures combining different functions, e.g. storage, filtering or transformation
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Abstract
Die Anmeldung betrifft eine Wechselrichteranordnung mit einem Gleichspannungsanschluss, an den eine Gleichspannung anlegbar ist, einem Lastanschluss zum Anschluss einer Last, mehreren parallel geschalteten Wechselrichtern, deren Eingänge gemeinsam mit dem Gleichspannungsanschluss und deren Ausgänge über eine oder mehrere Induktivitäten gemeinsam mit dem Lastanschluss gekoppelt sind, und einer Steuerungseinrichtung zur Steuerung der Wechselrichter in Abhängigkeit eines Vorgabevektors einer übergeordneten Steuerungs- oder Regelungseinheit. Die Steuerungseinrichtung ist ausgebildet, die Wechselrichter derart anzusteuern, dass die Ausgangsspannung am Lastanschluss in Abhängigkeit vom Vorgabevektor einer übergeordneten Steuerungs- oder Regelungseinheit einen bestimmten Zustand aus einer Anzahl von unterschiedlichen Zuständen einnimmt, wobei wenigstens einige Zustände der Ausgangsspannung durch eine Anzahl verschiedener Kombinationen von Betriebszuständen der Wechselrichter erzielbar sind und die Steuerungseinrichtung für jeden Zustand der Ausgangsspannung diejenige Kombination von Betriebszuständen der Wechselrichter aus der Anzahl der verschiedenen Kombinationen auswählt, bei welcher ein gewünschtes Kriterium möglichst optimal erfüllt ist.The application relates to an inverter arrangement with a DC voltage terminal to which a DC voltage can be applied, a load terminal for connecting a load, a plurality of inverters connected in parallel, whose inputs are coupled together with the DC voltage terminal and its outputs via one or more inductors together with the load terminal, and a control device for controlling the inverters in dependence on a default vector of a higher-level control or regulation unit. The control device is designed to control the inverters in such a way that the output voltage at the load connection assumes a specific state from a number of different states depending on the default vector of a higher-level control or regulation unit, wherein at least some states of the output voltage are determined by a number of different combinations of operating states Inverters can be achieved and the controller selects for each state of the output voltage that combination of operating states of the inverter from the number of different combinations, in which a desired criterion is met as optimally as possible.
Description
Die Erfindung betrifft ein PWM-(Pulsweitenmodulations-)Steuerverfahren für parallel geschaltete selbstgeführte Spannungszwischenkreiswechselrichter, die auch als Gleichrichter oder aktive Filter betrieben werden können. Dabei können die Spannungszwischenkreiswechselrichter auf verschiedenen Topologien wie z. B. 2-Level oder 3-Level-NPC (Neutral Point Clamped) aufgebaut sein. Die Kopplung der Spannungszwischenkreiswechselrichter erfolgt über induktive Bauteile wie z. B. Drosseln, Transformatoren oder Wicklungsstränge von elektrischen Maschinen.The The invention relates to a PWM (Pulse Width Modulation) control method for parallel-connected self-commutated voltage source inverters, which can also be operated as a rectifier or active filter. In this case, the voltage source inverter can different topologies such. B. 2-level or 3-level NPC (Neutral Point Clamped). The coupling of the voltage source inverter via inductive components such. As reactors, transformers or winding strands of electrical machines.
Das Erreichen von hohen Ausgangsleistungen im Bereich von elektrischen Antrieben oder Filtern kann durch verschiedene Herangehensweisen erreicht werden.The Achieving high output in the range of electrical Drives or filters can be done through different approaches be achieved.
Hier
kommen vielfältige Variationen von Multilevel Stromrichtern
zum Einsatz. Es sind Topologien wie „Series Connected H-Bridge",
3-Level NPC, FLC und hybride Verfahren zu nennen, wie sie in
In
Neben den genannten Methoden, die auf Reihenschaltungskonzepten beruhen, wird die Parallelschaltung von einzelnen Wechselrichtern, im Folgenden auch Inverter oder Spannungswechselrichter genannt, in verschiedenen Veröffentlichungen beschrieben.Next the aforementioned methods, which are based on series circuit concepts, is the parallel connection of individual inverters, below Also called inverter or voltage inverter, in different Publications described.
Die
grundsätzliche Struktur einer solchen Parallelschaltung
ist in
Ein Gleichspannungszwischenkreis (ZK) speist zwei Spannungswechselrichter (WR1 und WR2), deren Ausgänge jeweils mit der äquivalenten Phase des anderen Wechselrichters über Drosseln (LU,1; LV,1; LW,1, LU,2; LV,2; LW,2) verbunden sind. Die Mittelpunkte zwischen den Drosseln (U, V, W) sind mit der Last verbunden.A DC intermediate circuit (ZK) feeds two voltage inverters (WR1 and WR2) whose outputs are in each case connected to the equivalent phase of the other inverter via inductors (L U, 1 ; L V, 1 ; L W, 1 , L U, 2 ; L V, 2 , L W, 2 ) are connected. The midpoints between the chokes (U, V, W) are connected to the load.
Jeder
Wechselrichter besteht aus 3 Halbbrücken, im Folgenden
auch Brückenzweige oder Phase leg genannt. Jede Halbbrücke,
wie sie in
Auf Grund des unterschiedlichen Schaltverhaltens der einzelnen Halbleiterschalter und der Impedanzunterschiede in den Zweigen kommt es im Betrieb zum Stromfluss zwischen den Halbbrücken der einzelnen Wechselrichter. Dieser wird im Folgenden als Kreisstrom oder auch als Querstrom bezeichnet. Der Kreisstrom erzeugt erhöhte Verluste und trägt nicht zum Laststrom bei.On Reason for the different switching behavior of the individual semiconductor switches and the impedance differences in the branches occurs during operation to the current flow between the half-bridges of the individual inverters. This is referred to below as a circular current or as a cross-flow designated. The circulating current generates increased losses and does not contribute to the load current.
In
In
In
In
Das
Ausgangsspektrum solcher Lösungen, wie sie in
Der Einsatz von parallel geschalteten Wechselrichtern bietet die Möglichkeit, das Ausgangsspektrum zu verbessern, indem nicht beide Wechselrichter zu jeder Zeit die gleiche Spannung ausgeben sondern bewusst unterschiedlich angesteuert werden. Dies verstärkt jedoch die Problematik der Kreisstromentstehung.Of the Use of parallel-connected inverters offers the possibility to improve the output spectrum, not by both inverters spend the same tension at any time but consciously different be controlled. However, this increases the problem the Kreisstromentstehung.
Dies
wird z. B. in
In
In
In
Zielstellung der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung anzugeben, die es ermöglicht, parallele Wechselrichter derart zu betreiben, dass das Ausgangsspannungsspektrum gegenüber den Verfahren des Standes der Technik deutlich verbessert ist und gleichzeitig die Kreisströme geregelt werden, wobei auf eine Erhöhung der Schaltfrequenz, was zusätzliche Verluste verursachen würde, verzichtet wird. Das verbesserte Ausgangsspektrum ermöglicht es, den passiven Filteraufwand (Drosseln, Kondensatoren, Transformatoren) zu reduzieren. In Verbindung mit der Anwendung im Bereich von elektrischen Antrieben (Motoren, Generatoren) führt der verringerte Oberwellengehalt der Spannung zu geringerem Stromripple und damit zu geringerem Drehmomentenripple, was sich durch eine geringere Belastung und geringere Verluste in der Maschine auszeichnet.The object of the invention is to provide a method and a circuit arrangement which makes it possible to operate parallel inverters in such a way that the output voltage spectrum is significantly improved compared to the methods of the prior art and at the same time the circulating currents are regulated, wherein an increase in the switching frequency, which would cause additional losses is waived. The improved output spectrum makes it possible to reduce the passive filtering effort (chokes, capacitors, transformers). In connection with the application in the field of electric drives (motors, generators) the reduced harmonic content of the voltage leads to lower current ripple and thus to lower torque ripple, which is characterized by a lower load and lower losses in the machine.
Im Anwendungsfall der Netzeinspeisung, z. B. von Windkraftanlagen oder von Active-Front-Ends von Industrieumrichtern, können die Netznormen bezüglich des Oberwellengehaltes mit deutlich reduziertem Filteraufwand erreicht werden.in the Application of the grid feed, z. B. of wind turbines or Active front-ends of industrial converters, the Network standards with respect to the harmonic content with significant reduced filter effort can be achieved.
Gleichzeitig ist das Verfahren für Hochgeschwindigkeitsantriebe einsetzbar, bei denen systembedingt hohe Ausgangsgrundwellenfrequenzen benötigt werden. Mittels des neuen Verfahrens können auch bei niedrigen Schaltfrequenzen einzelner Wechselrichter und hoher Ausgangsfrequenz geringe THD-(Total Harmonic Distortion-)Werte erreicht werden.simultaneously the method can be used for high-speed drives, where systemically high output fundamental frequencies needed become. By means of the new process can also at low Switching frequencies of individual inverters and high output frequency low THD (Total Harmonic Distortion) values are achieved.
Es wird ein Verfahren angegeben welches es ermöglicht, n-parallel geschaltete selbstgeführte Wechselrichter mit einem Multilevel-Modulations- oder Regelverfahren anzusteuern und damit die Vorteile dieser Multilevelverfahren ausnutzt, als da wären zum Beispiel ein optimiertes Ausgangsspektrum und ein niedriger THD, (so zu modulieren, dass einerseits die Ausgangsspannung eine Multilevel-Charakteristik und damit ein optimiertes Spektrum aufweist) und gleichzeitig sowohl die Ströme der einzelnen Wechselrichter zu symmetrieren als auch die auftretenden Kreisströme zu begrenzen bzw. minimieren.It a method is given which allows n-parallel switched self-commutated inverters with a multilevel modulation or control methods and thus the advantages of these multilevel methods exploits, as there would be, for example, an optimized output spectrum and a lower THD, (so modulate that, on the one hand, the output voltage a multilevel characteristic and thus an optimized spectrum and at the same time both the currents of the individual To invert inverters as well as the occurring circulating currents to limit or minimize.
Dabei werden die parallel geschalteten Wechselrichter nicht einzeln moduliert, sondern es wird ein gemeinsamer Multilevel-Modulator bzw. Multilevel-Regler, im Folgenden als Modulator bezeichnet, verwendet. Diesem nachgeschaltet ist ein Schaltzustandsselektor, welcher nach gewünschten Kriterien (Stromsymmetrierung, Kreisstromminimierung, Maximalstrom) von den möglichen redundanten Schaltzuständen denjenigen auswählt, welcher die Optimierungskriterien am besten erfüllt. Des Weiteren kann die Selektion der redundanten Schaltzustände derart ausgeführt werden, dass eine gewünschte Verteilung der Schaltverluste erreicht wird.there If the inverters connected in parallel are not individually modulated, but it becomes a common multilevel modulator or multilevel controller, hereinafter referred to as modulator used. Downstream of this is a switching state selector which is as desired Criteria (current balancing, circulating current minimization, maximum current) from the possible redundant switching states who chooses the optimization criteria best fulfilled. Furthermore, the selection of the redundant switching states are carried out in such a way that a desired distribution of the switching losses is achieved.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Wechselrichteranordnung der eingangs genannten Art mit mehreren parallel geschalteten, von einer oder mehreren Wechselrichterhalbbrücken gebildeten Wechselrichtern gelöst, wobei die Wechselrichterhalbbrücken jeweils zwei oder mehr Schaltelemente aufweisen, mit denen Gleichspannungspulse mit vom zeitliche Verlauf der diskreten Schaltzustände der Schaltelemente abhängiger Polarität, Pulsweite und ggf. Amplitude auf einen Ausgang einer Wechselrichterhalbbrücke zu schalten sind. Dabei sind die einander entsprechenden Ausgänge der Wechselrichter über eine oder mehrere Induktivitäten miteinander verbunden. Die Wechselrichteranordnung weist außerdem einen Modulator zum Bestimmen von Pulsweiten, Polaritäten und ggf. Amplituden der Gleichspannungspulse zur Annäherung an eine Ausgangswechselspannung gewünschter, insb. sinusartiger Form, und einen Schaltzustandsselektor zum wenigsten mittelbaren Ansteuern der Schaltelemente auf, der derart ausgebildet ist, dass er unter verschiedenen hinsichtlich der Annäherung an eine gewünschte Ausgangs-Wechselspannung für einen jeweiligen Zeitpunkt möglichen und bezüglich der momentanen Ausgangsspannung gleichwertigen Schaltzustandskombinationen der Schaltelemente diejenige Schaltzustandskombination bestimmt, bei der ein Optimierungskriterium optimal erfüllt ist.According to the invention This object is achieved by an inverter arrangement of the aforementioned type with several parallel connected, of one or more inverter half-bridges formed inverters, wherein the inverter half-bridges each having two or more switching elements, with which DC pulses with the timing of the discrete switching states the switching elements dependent polarity, pulse width and possibly amplitude to an output of an inverter half-bridge to switch. Here are the corresponding outputs the inverter via one or more inductors connected with each other. The inverter assembly also has a modulator for determining pulse widths, polarities and possibly amplitudes of the DC voltage pulses for approximation to an output AC voltage desired, especially sinusoidal Form, and a switch state selector least mediate Driving the switching elements, which is designed such that he under different regarding the approach to one desired output AC voltage for a possible date and with respect to the current output voltage equivalent switching state combinations of Switching the one switching state combination determines at an optimizing criterion is optimally fulfilled.
Eine mögliche Wechselrichteranordnung zeichnet sich dadurch aus, dass der Modulator ein Pulsweitenmodulator ist, der nach dem Sinus-Dreiecksverfahren arbeitet. Dabei besteht die Wechselrichteranordnung beispielsweise aus 2-Level Wechselrichter, wobei eine Anzahl von n 2-Level Wechselrichtern parallel ge schaltet sind und die Wechselrichteranordnung als (n+1)-Level Pulsweitenmodulator im Sinus-Dreiecksverfahren mit einer Anzahl von n dreieckförmigen Trägersignalen arbeitet.A possible inverter arrangement is characterized from that the modulator is a pulse width modulator, which after the Sine-triangular method works. In this case, there is the inverter arrangement, for example from 2-level inverters, where a number of n 2-level inverters are switched in parallel GE and the inverter arrangement as (n + 1) level Pulse width modulator in sine-triangular method with a number of n triangular carrier signals works.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Modulator ein Pulsweitenmodulator, der ausgebildet ist, eine Mehrlevelraumzeigermodulation durchzuführen. Dabei besteht die Wechselrichteranordnung beispielsweise ebenfalls aus 2-Level Wechselrichtern, wobei auch hier eine Anzahl von n Wechselrichtern parallel geschaltet sind und die Wechselrichteranordnung als (n+1)-Level Pulsweitenmodulator im Mehrlevelraumzeigermodulationsverfahren arbeitet.In another preferred embodiment of the invention the modulator is a pulse width modulator that is designed to perform a multi-level space vector modulation. there For example, the inverter arrangement is also made 2-level inverters, again with a number of n inverters are connected in parallel and the inverter arrangement as (n + 1) level Pulse width modulator operates in Mehrlevelraumzeigermodulationsverfahren.
Die Schaltelemente der Wechselrichteranordnung sind vorzugsweise Isolated-Gate Bipolartransistoren oder Integrated Gate Commutated Thyristoren.The Switching elements of the inverter arrangement are preferably insulated gate Bipolar transistors or integrated gate commutated thyristors.
Vorzugsweise weist der Schaltzustandsselektor Strommesseinrichtungen zur Messung von Strömen an den Ausgängen der Wechselrichter auf und ist ausgebildet, die Auswahl der Betriebszustände in Abhängigkeit von den gemessenen Werten der Ströme an den Ausgängen der Wechselrichter vorzunehmen. Weiterhin ist der Schaltzustandsselektor ausgebildet, sich je nach Kombination von Betriebszuständen der Wechselrichter einstellende Kreisströme, Phasenströme oder Kreis- und Phasenströme zwischen einzelnen Wechselrichtern vorauszuberechnen.Preferably the switching state selector comprises current measuring devices for the measurement currents at the outputs of the inverters up and is trained, the selection of operating conditions depending on the measured values of the currents at the outputs of the inverters. Furthermore is the switching state selector is formed, depending on the combination operating currents of the inverters adjusting circulating currents, Phase currents or phase and phase currents between to predict individual inverters.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ermittelt der Schaltzustandsselektor die Auswahl der Betriebszustände in Abhängigkeit von aus einem Systemmodell errechneten Werten der Ströme an den Ausgängen der Wechselrichter.In another preferred embodiment of the invention the switching state selector determines the selection of the operating states depending on a system model calculated Values of the currents at the outputs of the inverters.
Des Weiteren ist der Schaltzustandsselektor ausgebildet, als Optimierungskriterium eine Minimierung der Phasenströme durchzuführen. Dabei weist der Schaltzustandsselektor je Phase vorzugsweise eine Einheit zur Zuordnung des Phasenausgangszustands zu dem Phasenschaltzustand der jeweiligen Phase auf und ist ausgebildet, mittels eines von den Strommesseinrichtungen ermittelten und an die Einheit zur Zuordnung des Phasenausgangszustands zu dem Phasenschaltzustand der jeweiligen Phase ausgegebenen Regelungsgrößenistwertvektors eine Minimierung der Phasenströme durchzuführen.Of Furthermore, the switching state selector is designed as an optimization criterion to perform a minimization of the phase currents. In this case, the switching state selector preferably has one for each phase Unit for assigning the phase output state to the phase switching state the respective phase and is formed by means of a determined the current measuring devices and to the unit for assignment of the phase output state to the phase switching state of the respective one Phase output control value actual value vector to perform a minimization of the phase currents.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Schaltzustandsselektor ausgebildet, eine Minimierung der Kreisströme als Optimierungskriterium durchzuführen. Dabei weist der Schaltzustandsselektor je Phase vorzugsweise eine Berechnungseinheit zur Berechnung eines für eine Kreisstromregelung geeigneten Regelungsgrößenistwertvektors und eine mit dem Ausgang der Berechnungseinheit verbundenen Einheit zur Zuordnung des Phasenausgangszustands zu dem Phasenschaltzustand der jeweiligen Phase auf und ist ausgebildet, mittels eines von den Strommesseinrichtungen ermittelten und an die Berechnungseinheit ausgegebenen ersten Regelungsgrößenistwertvektors und eines von der Berechnungseinheit an die Einheit zur Zuordnung des Phasenausgangszustands zu dem Phasenschaltzustand der jeweiligen Phase ausgegebenen berechneten zweiten Regelungsgrößenistwertvektors eine Minimierung der Kreisströme durchzuführen.In a further preferred embodiment of the invention the switching state selector is designed to minimize the Circulating currents as an optimization criterion. In this case, the switching state selector preferably has one for each phase Calculation unit for calculating one for a circulating current control suitable control value actual value vector and a unit associated with the output of the calculation unit for assignment of the phase output state to the phase switching state of the respective phase on and is formed by means of one of the current measuring devices determined and output to the calculation unit first Regelungsgrößenistwertvektors and one from the calculation unit to the unit for assignment of the phase output state to the phase switching state of the respective one Phase output calculated second control value actual value vector to perform a minimization of the circulating currents.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Schaltzustandsselektor ausgebildet, eine Gleichtaktstromregelung als Optimierungskriterium durchzuführen. Dabei weist der Schaltzustandsselektor je Phase vorzugsweise eine Berechnungseinheit zur Berechnung eines für eine Gleichtaktstromregelung geeigneten Regelungsgrößenistwertvektors und eine mit dem Ausgang der Berechnungseinheit verbundenen Einheit zur Zuordnung des Phasenausgangszustands zu dem Phasenschaltzustand der jeweiligen Phase auf und ist ausgebildet, mittels eines von den Strommesseinrichtungen ermittelten und an die Berechnungseinheit ausgegebenen ersten Regelungsgrößenistwertvektors und eines von der Berechnungseinheit an die Einheit zur Zuordnung des Phasenausgangszustands zu dem Phasenschaltzustand der jeweiligen Phase ausgegebenen berechneten zweiten Regelungsgrößenistwertvektors eine Gleichtaktstromregelung durchzuführen.In another preferred embodiment of the invention the switching state selector is designed, a common mode current control as an optimization criterion. It has the Switching state selector per phase preferably a calculation unit to calculate one suitable for common mode current control Control value actual value vector and one with the Output of the calculation unit connected unit for assignment of the phase output state to the phase switching state of the respective one Phase up and is formed by means of one of the current measuring devices determined and output to the calculation unit first Regelungsgrößenistwertvektors and one from the calculation unit to the unit for assignment of the phase output state to the phase switching state of the respective one Phase output calculated second control value actual value vector to perform a common mode current control.
In einer noch anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Schaltzustandsselektor ausgebildet, eine Auswahl von Schaltzustandskombinationen anhand mehrerer Optimierungskriterien wie eine Minimierung der Phasenströme, eine Minimierung der Kreisströme und eine Gleichtaktstromregelung durchzuführen.In Yet another preferred embodiment of the invention the switching state selector is designed to select a selection of switching state combinations on the basis of several optimization criteria such as a minimization of the phase currents, a minimization of the circulating currents and a common mode current control perform.
Dabei weist der Schaltzustandsselektor je Phase vorzugsweise eine Berechnungseinheit zur Berechnung eines für eine Kreisstromregelung geeigneten Regelungsgrößenistwertvektors, eine Berechnungseinheit zur Berechnung eines für eine Gleichtaktstromregelung geeigneten Regelungsgrößenistwertvektors, eine Einheit zur Einstellung der Gewichtung der einzelnen Optimierungskriterien wie Minimierung der Phasenströme, Minimierung der Kreisströme und Gleichtaktstromregelung, eine Berechnungseinheit zur Berechnung der gewichteten Summe von allen Regelungsgrößenistwertvektoren und eine Einheit zur Zuordnung des Phasenausgangszustands zu dem Phasenschaltzustand der jeweiligen Phase auf.there For example, the switching state selector preferably has one calculation unit per phase for calculating a suitable for a circulating current control Control quantity actual value vector, a calculation unit for Calculation of one suitable for common mode current control Control value actual value vector, a unit for Setting the weighting of the individual optimization criteria such as Minimization of the phase currents, minimization of the circulating currents and common mode current control, a calculation unit for calculation the weighted sum of all control value actual value vectors and a phase output state allocation unit Phase switching state of the respective phase.
Die Strommesseinrichtungen des Schaltzustandsselektors sind dabei mit den Eingängen aller Berechnungseinheiten verbunden. Die Einheit zur Einstellung der Empfindlichkeit der einzelnen Optimierungskriterien und die Ausgänge der Berechnungseinheit zur Berechnung eines für eine Kreisstromregelung geeigneten Regelungsgrößenistwertvektors und der Berechnungseinheit zur Berechnung eines für eine Gleichtaktstromregelung geeigneten Regelungsgrößenistwertvektors sind dabei mit dem Eingang der Berechnungseinheit zur Berechnung der gewichteten Summe von allen Regelungsgrößenistwertvektoren verbunden. Der Ausgang der Berechnungseinheit zur Berechnung der gewichteten Summe von allen Regelungsgrößenistwertvektoren ist wiederum mit der Einheit zur Zuordnung des Phasenausgangszustands zu dem Phasenschaltzustand der jeweiligen Phase verbunden.The current measuring devices of the switching state selector are connected to the inputs of all calculation units. The unit for adjusting the sensitivity of the individual optimization criteria and the outputs of the calculation unit for calculating a Kreisstromregelung suitable Regelungsististwertvektors and the calculation unit for calculating a suitable for a common mode current control Regelgrößenistwertvektors are connected to the input of the calculation unit for calculating the weighted sum of all Regelgrößenbestwertvektoren. The output of the weighted sum calculation unit of all control value actual value vectors is in turn connected to the unit for assigning the phase output state to the phase switching state of the respective phase.
Der Schaltzustandsselektor ist dabei vorzugsweise ausgebildet, mittels eines von den Strommesseinrichtungen ermittelten und an alle Berechnungseinheiten ausgegebenen Stromistwertvektor und eines von der Berechnungseinheit zur Berechnung der gewichteten Summe von allen Regelungsgrößenistwertvektoren an die Einheit zur Zuordnung des Phasenausgangszustands zu dem Phasenschaltzustand der jeweiligen Phase ausgegebenen berechneten gewichteten Regelungsgrößenistwertvektors eine Auswahl von Schaltzustandskombinationen anhand der oben genannten Optimierungskriterien durchzuführen.Of the Switching state selector is preferably formed by means of one of the current measuring devices determined and to all calculation units output Stromwertwertvektor and one of the calculation unit for calculating the weighted sum of all control value actual value vectors to the unit for assigning the phase output state to the phase switching state of the respective phase, calculated weighted control value actual value vector a selection of switching state combinations based on the above Perform optimization criteria.
Des Weiteren ist der Schaltzustandsselektor vorzugsweise ausgebildet, eine Grenzwertüberwachung für ein oder mehrere Optimierungskriterien durchzuführen. Dabei weist der Schaltzustandsselektor gegenüber den vorgenannten Ausführungsformen je Phase vorzugsweise zusätzlich eine Einheit zur Ermittlung des Betragswertes des an die Einheit zur Zuordnung des Phasenausgangszustands zu dem Phasenschaltzustand der jeweiligen Phase ausgegebenen Regelungsgrößenistwertvektors, einen mit der Einheit zur Ermittlung des Betragswertes des Regelungsgrößenistwertvektors verbundenen Grenzwertkomparators für den Vergleich des Betragswertes des Regelungsgrößenistwertvektors mit einem an den Grenzwertkomparator ausgegebenen Grenzwert und einen mit dem Grenzwertkomparator verbundenen Phasenschaltzustandsänderungsvergleicher für den Vergleich des Betragswertes des Regelungsgrößenistwertvektors bei Grenzwertüberschreitung mit einem von einem Mehrlevelmodulator erhaltenen Phasenschaltzustandsänderungswert und für die Ausgabe eines Phasenschaltzustandsänderungssignals bei Grenzwertüberschreitung an die Einheit zur Zuordnung des Phasenausgangszustands zu dem Phasenschaltzustand der jeweiligen Phase auf.Of Furthermore, the switching state selector is preferably formed, a limit monitor for one or more Perform optimization criteria. In this case, the switching state selector compared to the aforementioned embodiments each Phase preferably additionally a unit for the determination the magnitude value of the to the unit for the assignment of the phase output state control value actual value vector outputted to the phase switching state of each phase, one with the unit for determining the absolute value of the control value actual value vector associated limit comparator for comparing the Amount value of the control value actual value vector with a limit value output to the limit comparator and a phase switching state change comparator connected to the limit comparator for the comparison of the magnitude value of the control value actual value vector if the limit is exceeded with one of a multi-level modulator obtained phase switching state change value and for the output of a phase switching state change signal if the limit value is exceeded, the unit is assigned of the phase output state to the phase switching state of the respective one Phase up.
Der Schaltzustandsselektor ist dabei ausgebildet, eine Grenzwertüberwachung für ein oder mehrere Optimierungskriterien durchzuführen und bei Grenzwertüberschreitung mittels der Einheit zur Zuordnung des Phasenausgangszustands zu dem Phasenschaltzustand der jeweiligen Phase eine neue Phasenschaltzustandsberechnung vorzunehmen und im Ergebnis eine Phasenschaltzustandsänderung auszugeben.Of the Switching state selector is designed, a limit value monitoring for one or more optimization criteria and when the limit value is exceeded by means of the unit for Assignment of the phase output state to the phase switching state the respective phase to make a new phase switching state calculation and as a result output a phase switching state change.
Vorzugsweise zeichnet sich die Wechselrichteranordnung dadurch aus, dass der Modulator ausgebildet ist, ein trägerbasiertes Pulsweitenmodulationsverfahren derart durchzuführen, dass eine Anzahl der entsprechend der Anzahl der parallel geschalteten Wechselrichter von Trägersignalen mit einem Referenzsignal (Sollwert) so verknüpft werden, dass die Anzahl der möglichen Ausgangszustände je Phase um 1 größer ist als die Anzahl der parallel geschalteten Wechselrichter multipliziert mit der um 1 verminderten Anzahl der Level der Einzelwechselrichter.Preferably the inverter arrangement is characterized in that the Modulator is formed, a carrier-based pulse width modulation method such carry out that a number of according to the number the parallel-connected inverter of carrier signals be linked to a reference signal (setpoint), that the number of possible initial states each phase is 1 greater than the number of parallel switched inverter multiplied by the reduced by 1 Number of levels of the individual inverters.
Bei einer alternativen Ausführungsform ist der Modulator ausgebildet, vorausberechnete Pulsmuster zu verarbeiten, wobei die Anzahl der möglichen Ausgangszustände je Phase um 1 größer sein kann als die Anzahl der parallel geschalteten Wechselrichter multipliziert mit der um 1 verminderten Anzahl der Level der Einzelwechselrichter.at an alternative embodiment, the modulator is designed to process precalculated pulse patterns, the number of possible output states per phase by 1 greater can be the number of inverters connected in parallel multiplied by the reduced by 1 number of levels of individual inverters.
In einer noch weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich die Wechselrichteranordnung dadurch aus, dass die Wechselrichteranordnung zwei oder mehr Wechselrichter mit Multileveltopologie mit einem gemeinsamen Modulator aufweist.In a still further preferred embodiment of the invention the inverter arrangement is characterized in that the Inverter arrangement two or more inverters with multilevel topology having a common modulator.
Die Erfindung soll nun anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert werden. Die Zeichnungen zeigen in:The Invention will now be more apparent with reference to the accompanying drawings be explained. The drawings show in:
In
Von einer überlagerten Regelung oder Steuerung wird ein Sollspannungsvektor U, bestehend aus Betrag und Phase oder α,β-Koordinaten vorgegeben. Der k-Level Modulator M erzeugt Ausgangssignale für jede der 3-Phasen. Diese Ausgangssignale entsprechen diskreten Phasenmittelpunktsspannungen mit k Levels und werden von einem Schaltzustandsselektor SZS weiterverarbeitet. Der k-Level Modulator M gibt eine diskrete Sollspannung, welche k Levels haben kann, für jede der 3 Phasen an den Schaltzustandsselektor vor. Dabei ist der Modulator M als Multilevel-Modulator aufgebaut. Die Ausgangszustände werden derart gewählt, dass der zu erreichende Sollspannungsvektor möglichst genau abgebildet wird.From a superimposed control or control becomes a desired voltage vector U, consisting of magnitude and phase or α, β coordinates specified. The k-level modulator M generates output signals for each of the 3 phases. These output signals correspond to discrete phase center voltages with k levels and are processed by a switching state selector SZS. The k-level modulator M gives a discrete desired voltage, which k levels, for each of the 3 phases to the switching state selector in front. In this case, the modulator M is constructed as a multilevel modulator. The output states are chosen such that the target voltage vector to be achieved as accurately as possible is shown.
Der Schaltzustandsselektor SZS bekommt von den Strommesseinrichtungen SM1 bis SMn die Messwerte der Ausgangsströme der einzelnen m-Level Wechselrichter. In Abhängigkeit von den gemessenen Strömen wählt er für den gewünschten Spannungszustand denjenigen redundanten Schaltzustand, der das/die gewünschten Optimierungskriterien erfüllt.Of the Switching state selector SZS gets from the current measuring devices SM1 to SMn are the measured values of the output currents of the individual m-level inverter. Depending on the measured Streaming he chooses for the desired Voltage state that redundant switching state, the / the met the desired optimization criteria.
Damit wird erreicht, dass die Ausgangsspannung der vom Modulator M vorgegebenen Spannung folgt und gleichzeitig die bestehenden Freiheitsgrade (redun dante Schaltzustände) zum Erreichen des Optimierungskriteriums genutzt werden. Es kann also der Kreisstrom geregelt werden, ohne dass sich dafür die Ausgangsspannung ändert.In order to is achieved that the output voltage of the predetermined by the modulator M. Stress follows and at the same time the existing degrees of freedom (redun dante Switching states) to achieve the optimization criterion be used. Thus, the circulating current can be regulated without that changes the output voltage for it.
In
Eine
allgemeine Anordnung von n parallel geschalteten Wechselrichtern
ist in
Das
die Erfindung betreffende System ist in
Die Ausgangsspannung eines Brückenzweiges kann in Bezug auf den Mittelpunkt des Zwischenkreises eine Anzahl m von diskreten Zuständen einnehmen. Aus der Kombination der n parallelen Wechselrichter ergeben sich k = n·(m – 1) + 1 verschiedene Ausgangsspannungslevel in Bezug zum Zwischenkreismittelpunkt. Diese Ausgangsspannungslevel können durch verschiedene Kombinationen der Schaltzustände der einzelnen Brückenzweige erreicht werden. Es gibt also für einen Ausgangsspannungslevel verschiedene redundante Schaltzustände. Hier bezeichnet Schaltzustände die Gesamtheit aller Zustände der in den Wechselrichtern beteiligten Schalter.The Output voltage of a bridge branch may be in relation to the center of the intermediate circuit a number m of discrete States. From the combination of n parallel Inverters result k = n * (m-1) + 1 different output voltage levels relative to the DC link center. These output voltage levels can be different Combinations of the switching states of the individual bridge branches be achieved. So there is an output voltage level different redundant switching states. Designated here Switching states the totality of all states of the switches involved in the inverters.
Die
in
In
In
In
In
In
In
In
In
Statt der Drosseln können auch Transformatoren zur Kopplung der einzelnen Wechselrichter eingesetzt werden.Instead of The reactors can also be used to couple the transformers individual inverters are used.
In
In
In
Das Verfahren soll nun am Beispiel von vier parallel geschalteten 3-phasigen 2-Level Wechselrichtern, deren Ausgangszustand mit Hilfe eines 5-Level Modulators bestimmt wird.The Method will now be based on the example of four parallel-connected 3-phase 2-level inverters, their initial state using a 5-level Modulators is determined.
In
Wie
in
In
In
In
den
Es
sind in allen Wechselrichtern WR 1 bis WR 4 jeweils alle unteren
Schalter eingeschaltet und alle oberen Schalter ausgeschaltet. Daraus
ergibt sich:
Es
sind in den Wechselrichtern WR 1 bis WR 3 jeweils die unteren Schalter
eingeschaltet und die oberen Schalter ausgeschaltet. In dem Wechselrichter
WR 4 ist jeweils der obere Schalter eingeschaltet und der untere
Schalter ausgeschaltet. Daraus ergibt sich:
Es
sind in den Wechselrichtern WR 1 und WR 2 jeweils die oberen Schalter
ausgeschaltet und die unteren Schalter eingeschaltet. In den Wechselrichtern
WR 3 und WR 4 sind jeweils die oberen Schalter eingeschaltet und
die unteren Schalter ausgeschaltet. Daraus ergibt sich:
Es
sind in den Wechselrichtern WR 2 bis WR 4 jeweils die oberen Schalter
eingeschaltet und die unteren Schalter ausgeschaltet. In dem Wechselrichter
WR 1 ist jeweils der obere Schalter ausgeschaltet und der untere
Schalter eingeschaltet. Daraus ergibt sich:
Es
sind in allen Wechselrichtern WR 1 bis WR 4 jeweils alle oberen
Schalter eingeschaltet und alle unteren Schalter ausgeschaltet.
Daraus ergibt sich:
Im
Gegensatz zur Parallelschaltung von 2-Level-Spannungswechselrichtern
mit gleich angesteuerten Schaltern, bei der nur 2 Ausgangsspannungslevel
UXM (–Udc/2,
+Udc/2) möglich sind, können,
wie aus der Tabelle gemäß
Die
zu den
Um
ein optimales Ausgangsspektrum zu erreichen, wird als ein mögliches
Verfahren das 5-Level Raumzeigermodulationsverfahren eingesetzt.
In
Der
abzubildende Sollspannungsvektor wird durch Ausgabe der 3 benachbarten
Schaltvektoren erzeugt. Damit wird sichergestellt, dass die verkettete
Spannung (z. B. UUV) während einer
Schaltperiodendauer nur um den Betrag ΔU = 2·Udc/8 springt. Dies wirkt sich positiv auf
das Ausgangsspektrum aus. Um den Vorteil dieses Verfahrens zu verdeutlichen,
ist das Ausgangsspektrum solch eines 5- Level Modulators als Ergebnis
in
Eine
weitere Möglichkeit zur Generierung eines Ausgangsspannungstripels
ist die Nutzung eines Sinus-Dreieckverfahrens. Eine Beispielvariante
ist in
Es werden vier Trägersignale (Dreieck oder Sägezahn), auch Carrier genannt, genutzt. Dargestellt ist das Referenzsignal für eine Phase. Gemäß dem Stand der Technik wird für jeden der Wechselrichter WR 1 bis WR 4 ein Trägersignal eingesetzt, welches die Schaltzustände des jeweiligen Wechselrichters festlegt.It become four carrier signals (triangle or sawtooth), also called carrier, used. Shown is the reference signal for a phase. According to the prior art For each of inverters WR 1 to WR 4, a carrier signal is generated used, which shows the switching states of the respective inverter sets.
Da jedoch nur die Anzahl der Wechselrichter, welche einen eingeschalteten oberen Schalter bzw. unteren Schalter haben, für die Phasenausgangsspannung entscheiden ist, soll auch nur ausgewertet werden, wie viele Trägersignale kleiner als das Referenzsignal sind.There but only the number of inverters, which one switched on upper switch or lower switch, for the phase output voltage decide is to be evaluated only how many carrier signals are smaller than the reference signal.
Liegt das Referenzsignal unter allen Trägersignalen ist der Zustand „0" zu wählen, liegt es über einem Trägersignal ist der Zustand „1" zu wählen, liegt es über 2 ist der Zustand „2" zu wählen. Dies kann bis zum n-ten Level fortgesetzt werden.Lies the reference signal among all carrier signals is the state "0" to choose, it lies above a carrier signal if the state "1" is to be selected, it is over 2 is to select the state "2." This can be up to continue to the nth level.
Die Modulation wird für jede Phase äquivalent ausgeführt. Nur die Referenzsignale sind um 120° bzw. 240° verschoben. Das bedeutet, dass dieses Verfahren für jede Phase einen Schaltzustand zwischen 0 und 4 und insgesamt ein Schalttripel wie bei der Raumzeigermodulation liefert.The Modulation is performed equivalently for each phase. Only the reference signals are shifted by 120 ° or 240 °. This means that this procedure has one for each phase Switching state between 0 and 4 and a total switching triplet like in the space vector modulation supplies.
In
Für
den Phasenausgangszustand 3 ergeben sich vier verschiedene Phasenschaltzustände
(1110, 1101, 1011, 0111). In diesem Fall ist der Phasenschaltzustand
0111 in
Eine
zusätzliche Möglichkeit der Modulation besteht
darin, offline, das heißt, nicht in Echtzeit während des
Betriebes der Wechselrichter, nach gewünschten Optimierungskriterien
ein Pulsmuster zu berechnen. Auch hier wird als Ergebnis ein Ausgangsspannungstripel
mit den Phasenausgangszuständen 0 bis 4 generiert. Die
sich ergebenden Ausgangsspannungen sind in den
Die
verschiedenen Möglichkeiten für die Änderung
des Kreisstromes können aus den
Es kann im Falle der Phasenausgangszustände 1, 2 und 3 ein Phasenschaltzustand unter verschiedenen Phasenschaltzuständen gewählt werden. Durch die gezielte Wahl der Phasenschaltzustände kann damit gezielt auf die Kreisstromanteile der einzelnen Ausgangsströme eingewirkt werden.It may be in the case of the phase output states 1, 2 and 3 Phase switching state under different phase switching states to get voted. Through the targeted choice of phase switching states can thus be targeted to the circulating current components of the individual output currents be acted.
Im
Folgenden werden Ausführungsbeispiele des Schaltzustandsselektors
für vier parallel geschaltete 2-Level Wechselrichter WR1
bis WR4 gemäß den
Der Schaltzustandsselektor setzt die Phasenausgangszustände in die Phasenschaltzustände der vier 2-Level Wechselrichter WR1 bis WR4 um. Der sich aus redundanten Phasenschaltzuständen ergebende Freiheitsgrad wird im Schaltzustandsselektor zur Betragsminimierung einer Regelungsgröße genutzt. In den folgenden Ausführungsbeispielen werden die Schaltzustände nur für die Phasen neu berechnet, bei denen sich auch der Ausgangszustand ändert. Die Phasenschaltzustände der Phasen, bei denen kein Wechsel des Phasenausgangszustands erfolgt, bleiben unverändert. Die einzelnen Phasenströme werden mittels der Strommesseinrichtungen SM1 bis SM4 gemessen oder mit Hilfe des Systemmodells vorausberechnet.Of the Switching state selector sets the phase output states into the phase switching states of the four 2-level inverters WR1 to WR4. The result of redundant phase switching states resulting degree of freedom is in the switching state selector to minimize the amount used a control variable. In the following Embodiments become the switching states only recalculated for the phases in which also the Initial state changes. The phase switching states the phases where there is no change in phase output state, stay unchanged. The individual phase currents are measured by the current measuring devices SM1 to SM4 or predicted using the system model.
In
den nachfolgenden Ausführungsbeispielen werden die Phasen
U, V, W gleich behandelt; der Übersicht halber werden in
den
Ein
Ausführungsbeispiel für einen Schaltzustandsselektor
gemäß
Ist nach einer Änderung des Phasenausgangszustands der Phasenausgangszustand in einer Phase auf 0 oder 4 gewechselt, werden die Brückenschaltzustände der vier Wechselrichter WR1 bis WR4 derselben Phase entsprechend alle auf 0 bzw. 1 gesetzt; es ist keine direkte Einflussnahme der Einheit zur Zuordnung des Phasenausgangszustands zu dem Phasenschaltzustand einer Phase ZA möglich. Ist der Phasenausgangszustand auf 1 gewechselt, werden der Brückenschaltzustand des Wechselrichters mit dem kleinsten Phasenstrom in der vom Wechsel betroffenen Phase auf 1 und die Brückenschaltzustände der Wechselrichter mit einem größeren Regelungsgrößenistwertvektor RI auf 0 gesetzt. Ist der Phasenausgangszustand auf 2 gewechselt, werden die Brückenschaltzustände der Wechselrichter mit den beiden kleinsten Phasenströmen in der vom Wechsel betroffenen Phase auf 1 und die mit den beiden größten Regelungsgrößenistwertvektor RI auf 0 gesetzt. Ist der Phasenausgangszustand auf 3 gewechselt, werden die Brückenschaltzustände mit den drei kleinsten Phasenströmen in der vom Wechsel betroffenen Phase auf 1 und der mit dem größten Regelungsgrößenistwertvektor RI auf 0 gesetzt. Entsprechend Tabelle 1 steigt für die Phasenausgangszustände 1,2 und 3, bedingt durch den Kreisstrom, der Phasenstrom in den Wechselrichtern mit dem Brückenschaltzustand 1. In den Wechselrichtern hingegen mit Brückenschaltzustand 0 sinkt der Phasenstrom.is after a change in the phase output state, the phase output state in one phase changed to 0 or 4, the bridge switching states of the four inverters WR1 to WR4 corresponding to the same phase all set to 0 or 1; it is not a direct influence of Unit for assigning the phase output state to the phase switching state a phase ZA possible. Is the phase output state on 1, the bridge switching state of the inverter with the smallest phase current in the phase affected by the change to 1 and the bridge switching states of the inverters with a larger control value actual value vector RI set to 0. If the phase output state has changed to 2, become the bridge switching states of the inverter with the two smallest phase currents in the change affected phase to 1 and those with the two largest Control value actual value vector RI is set to 0. When the phase output state changes to 3, the bridge switching states become with the three smallest phase currents in the transition affected phase to 1 and the one with the largest Control value actual value vector RI is set to 0. According to Table 1 increases for the phase output states 1,2 and 3, due to the circulating current, the phase current in the Inverters with the bridge switching state 1. In the Inverters, however, with bridge switching state 0 drops the phase current.
Ein
Ausführungsbeispiel für einen Schaltzustandsselektor
mit Kreisstromregelung ist in
Das
Ausgangsspektrum als Ergebnis der Realisierung gemäß
Ein
Ausführungsbeispiel für einen Schaltzustandsselektor
mit Gleichtaktstromregelung ist in
Ein
Ausführungsbeispiel für einen Schaltzustandsselektor
ist in
Über die Einheit „Gewichte" wird die Empfindlichkeit des Schaltzustandsselektors für die einzelnen Reglungsgrößen bestimmt. Die Quadrierung kann auch durch eine andere mathematische Funktion ersetzt werden. Der Ausgang des zusätzlichen Rechenblocks KG liefert den Regelungsgrößenistwertvektor RI für die Einheit zur Zuordnung des Phasenausgangszustands zu dem Phasenschaltzustand einer Phase ZA.about the unit "weights" becomes the sensitivity of the switching state selector determined for the individual control variables. The squaring can also be done by another mathematical function be replaced. The output of the additional computation block KG supplies the control value actual value vector RI for the unit for assigning the phase output state to the phase switching state of a phase ZA.
Ein
Ausführungsbeispiel für einen Schaltzustandsselektor
mit Grenzwertüberwachung ist in
Das
Ausgangsspektrum als Ergebnis der Realisierung gemäß
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list The documents listed by the applicant have been automated generated and is solely for better information recorded by the reader. The list is not part of the German Patent or utility model application. The DPMA takes over no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- - DE 4111734 C1 [0010, 0014] - DE 4111734 C1 [0010, 0014]
- - DE 3816444 C2 [0011] - DE 3816444 C2 [0011]
- - EP 0813292 A2 [0012, 0014] - EP 0813292 A2 [0012, 0014]
- - DE 4341868 C2 [0013, 0014] - DE 4341868 C2 [0013, 0014]
- - JP 60098875 [0016] - JP 60098875 [0016]
- - EP 0600635 B1 [0018] - EP 0600635 B1 [0018]
- - EP 0697763 B1 [0019] EP 0697763 B1 [0019]
Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
- - "Multilevel Inverter by Cascading Industrial VSI", Remus Teodorescu, Frede Blaabjerg, et al., IEEE Transactions an Industrial Electronics, 08/2002 [0003] - "Multilevel Inverter by Cascading Industrial VSI", Remus Teodorescu, Frede Blaabjerg, et al., IEEE Transactions on Industrial Electronics, 08/2002 [0003]
- - „Design and Comparison of Medium Voltage Multi-Level Converters for Industry Applications", Krug, D. Malinowski, M. Bernet, S., Industry Applications Conference, 2004. 39th IAS Annual Meeting., Conference Record 2004 IEEE [0003] - "Design and Comparison of Medium Voltage Multi-Level Converters for Industry Applications", Krug, D. Malinowski, M. Bernet, S., Industry Applications Conference, 2004. 39th IAS Annual Meeting., Conference Record 2004 IEEE [0003]
- - "Multilevel Inverter by Cascading Industrial VSI", Remus Teodorescu, Frede Blaabjerg, et al., IEEE Transactions an Industrial Electronics, 08/2002 [0004] - "Multilevel Inverter by Cascading Industrial VSI", Remus Teodorescu, Frede Blaabjerg, et al., IEEE Transactions on Industrial Electronics, 08/2002 [0004]
- - "Optimal Pulse-Width Modulation for Three-Level lnverters", Thomas Bruckner, Donald Grahame Holmes, IEEE Transactions an Power Electronics 01/2005 [0004] - "Optimal Pulse-Width Modulation for Three-Level Inverters", Thomas Bruckner, Donald Grahame Holmes, IEEE Transactions on Power Electronics 01/2005 [0004]
- - "Pulsewidth Modulation for Electronic Power Conversion", Joachim Holtz, Proceeding of the IEEE, Vol. 82, 08/1994 [0004] "Pulse Width Modulation for Electronic Power Conversion", Joachim Holtz, Proceeding of the IEEE, Vol. 82, 08/1994 [0004]
- - "Pulse Width Modulation for Power Converters: Principles and Practice", Holmes, D. G. Lipo, T. A., IEEE Press Series an Power Engineering, Wiley-IEEE Press, 2003 [0004] "Pulse Width Modulation for Power Converters: Principles and Practice", Holmes, DG Lipo, TA, IEEE Press Series on Power Engineering, Wiley-IEEE Press, 2003 [0004]
- - „An Interleaved Active Power Filter with reduced Size of Passive Components", L. Asiminoaei, u. a., IEEE 2006 [0017] - "Interleaved Active Power Filter with Reduced Size of Passive Components", L. Asiminoaei, et al., IEEE 2006 [0017]
Claims (23)
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102007063434A DE102007063434A1 (en) | 2007-06-29 | 2007-12-21 | Inverter system and control method |
DE112008001796.4T DE112008001796B4 (en) | 2007-06-29 | 2008-06-27 | Inverter system and control method |
PCT/EP2008/058317 WO2009003959A2 (en) | 2007-06-29 | 2008-06-27 | Inverter system and control method |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102007031120 | 2007-06-29 | ||
DE102007031120.8 | 2007-06-29 | ||
DE102007063434A DE102007063434A1 (en) | 2007-06-29 | 2007-12-21 | Inverter system and control method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102007063434A1 true DE102007063434A1 (en) | 2009-01-02 |
Family
ID=40076117
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102007063434A Withdrawn DE102007063434A1 (en) | 2007-06-29 | 2007-12-21 | Inverter system and control method |
DE112008001796.4T Active DE112008001796B4 (en) | 2007-06-29 | 2008-06-27 | Inverter system and control method |
Family Applications After (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE112008001796.4T Active DE112008001796B4 (en) | 2007-06-29 | 2008-06-27 | Inverter system and control method |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DE (2) | DE102007063434A1 (en) |
WO (1) | WO2009003959A2 (en) |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102011084473A1 (en) * | 2011-10-13 | 2013-04-18 | Continental Automotive Gmbh | Method for symmetrizing memory cells of a memory device and memory system for carrying out the method |
WO2014001116A1 (en) | 2012-06-26 | 2014-01-03 | Sma Solar Technology Ag | Parallel inverter on a choke |
EP2733806A1 (en) | 2012-11-19 | 2014-05-21 | Micronas GmbH | Bridge circuit with increased reliability |
WO2016137759A1 (en) * | 2015-02-25 | 2016-09-01 | Otis Elevator Company | Interposition inductor arrangement for multiple drives in parallel |
EP3125431A1 (en) * | 2015-07-27 | 2017-02-01 | Hamilton Sundstrand Corporation | Circuit with current sharing alternately switched parallel transistors |
WO2019049679A1 (en) * | 2017-09-11 | 2019-03-14 | Neturen Co., Ltd. | Output current synthesizer and power supply apparatus |
US10447114B2 (en) | 2014-09-12 | 2019-10-15 | Vestas Wind Systems A/S | Choke for interleaved switching |
DE102012221376B4 (en) | 2011-11-29 | 2021-07-22 | Fuji Electric Co., Ltd. | System for detecting a wiring fault in a parallel inverter system |
US20210359619A1 (en) * | 2016-11-16 | 2021-11-18 | Schneider Electric Solar Inverters Usa, Inc. | Interleaved parallel inverters with integrated filter inductor and interphase transformer |
WO2023208554A1 (en) * | 2022-04-29 | 2023-11-02 | Dspace Gmbh | Device and method for symmetrical current distribution in three-point npc inverter phases connected in parallel |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2477301A1 (en) | 2011-01-12 | 2012-07-18 | VENPOWER GmbH | Assembly for feeding electrical energy into an energy supply network |
US9787217B2 (en) * | 2013-08-30 | 2017-10-10 | Huawei Technologies Co., Ltd. | Power conversion circuit and power conversion system |
EP3301805A1 (en) | 2016-09-30 | 2018-04-04 | Fronius International GmbH | Method for operating an inverter and inverter |
DE102022116328B3 (en) | 2022-06-29 | 2023-09-07 | Olympus Winter & Ibe Gmbh | Electrosurgical generator with improved inverter control and method of operation |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6098875A (en) | 1983-10-31 | 1985-06-01 | Yaskawa Electric Mfg Co Ltd | Controlling method of multiple coupling inverter |
DE3816444C2 (en) | 1987-05-15 | 1990-10-31 | Mitsubishi Denki K.K., Tokio/Tokyo, Jp | |
DE4111733C1 (en) * | 1991-04-08 | 1992-09-17 | Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt, De | Universal symmetrising method for current distribution in parallel three=phase inverters - controlling pulse formation w.r.t. shunt or zero current thresholds by supplying corresp. null vectors |
DE4111734C1 (en) | 1991-04-08 | 1992-09-17 | Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt, De | Symmetrising current distribution in parallel three=phase inverters - controlling inversion of potential setting of power semiconductors w.r.t. detected shunt currents |
EP0600635B1 (en) | 1992-11-30 | 1997-05-14 | Hitachi, Ltd. | Parallel-connection multiple inverter system and control method therefor |
EP0813292A2 (en) | 1996-06-12 | 1997-12-17 | Kabushiki Kaisha Meidensha | Power inverter having three or more parallel driven PWM-type power inverting units |
DE19650994C1 (en) * | 1996-11-26 | 1998-06-04 | Daimler Benz Ag | Pulse-width modulation (PWM) of rated voltage waveform for three-level four-quadrant control-servo (4QS) e.g. for railway engineering |
EP0697763B1 (en) | 1994-03-02 | 2001-06-20 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | Multi-coupled power converter and its controlling method |
DE4341868C2 (en) | 1992-12-09 | 2002-03-07 | Mitsubishi Electric Corp | Parallel multiple inverter |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05344773A (en) * | 1992-06-09 | 1993-12-24 | Mitsubishi Electric Corp | Parallel operation controller for pwm inverter |
ATE141727T1 (en) * | 1992-12-03 | 1996-09-15 | Inventio Ag | METHOD FOR CONNECTING INVERTERS IN PARALLEL USING EXTREME CURRENT VALUES |
-
2007
- 2007-12-21 DE DE102007063434A patent/DE102007063434A1/en not_active Withdrawn
-
2008
- 2008-06-27 WO PCT/EP2008/058317 patent/WO2009003959A2/en active Application Filing
- 2008-06-27 DE DE112008001796.4T patent/DE112008001796B4/en active Active
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6098875A (en) | 1983-10-31 | 1985-06-01 | Yaskawa Electric Mfg Co Ltd | Controlling method of multiple coupling inverter |
DE3816444C2 (en) | 1987-05-15 | 1990-10-31 | Mitsubishi Denki K.K., Tokio/Tokyo, Jp | |
DE4111733C1 (en) * | 1991-04-08 | 1992-09-17 | Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt, De | Universal symmetrising method for current distribution in parallel three=phase inverters - controlling pulse formation w.r.t. shunt or zero current thresholds by supplying corresp. null vectors |
DE4111734C1 (en) | 1991-04-08 | 1992-09-17 | Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt, De | Symmetrising current distribution in parallel three=phase inverters - controlling inversion of potential setting of power semiconductors w.r.t. detected shunt currents |
EP0600635B1 (en) | 1992-11-30 | 1997-05-14 | Hitachi, Ltd. | Parallel-connection multiple inverter system and control method therefor |
DE4341868C2 (en) | 1992-12-09 | 2002-03-07 | Mitsubishi Electric Corp | Parallel multiple inverter |
EP0697763B1 (en) | 1994-03-02 | 2001-06-20 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | Multi-coupled power converter and its controlling method |
EP0813292A2 (en) | 1996-06-12 | 1997-12-17 | Kabushiki Kaisha Meidensha | Power inverter having three or more parallel driven PWM-type power inverting units |
DE19650994C1 (en) * | 1996-11-26 | 1998-06-04 | Daimler Benz Ag | Pulse-width modulation (PWM) of rated voltage waveform for three-level four-quadrant control-servo (4QS) e.g. for railway engineering |
Non-Patent Citations (6)
Title |
---|
"An Interleaved Active Power Filter with reduced Size of Passive Components", L. Asiminoaei, u. a., IEEE 2006 |
"Design and Comparison of Medium Voltage Multi-Level Converters for Industry Applications", Krug, D. Malinowski, M. Bernet, S., Industry Applications Conference, 2004. 39th IAS Annual Meeting., Conference Record 2004 IEEE |
"Multilevel Inverter by Cascading Industrial VSI", Remus Teodorescu, Frede Blaabjerg, et al., IEEE Transactions an Industrial Electronics, 08/2002 |
"Optimal Pulse-Width Modulation for Three-Level lnverters", Thomas Bruckner, Donald Grahame Holmes, IEEE Transactions an Power Electronics 01/2005 |
"Pulse Width Modulation for Power Converters: Principles and Practice", Holmes, D. G. Lipo, T. A., IEEE Press Series an Power Engineering, Wiley-IEEE Press, 2003 |
Pulsewidth Modulation for Electronic Power Conversion", Joachim Holtz, Proceeding of the IEEE, Vol. 82, 08/1994 |
Cited By (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102011084473A1 (en) * | 2011-10-13 | 2013-04-18 | Continental Automotive Gmbh | Method for symmetrizing memory cells of a memory device and memory system for carrying out the method |
DE102011084473B4 (en) | 2011-10-13 | 2022-06-23 | Vitesco Technologies GmbH | Method for balancing memory cells of a memory device and memory system for carrying out the method |
DE102012221376B4 (en) | 2011-11-29 | 2021-07-22 | Fuji Electric Co., Ltd. | System for detecting a wiring fault in a parallel inverter system |
WO2014001116A1 (en) | 2012-06-26 | 2014-01-03 | Sma Solar Technology Ag | Parallel inverter on a choke |
EP2733806A1 (en) | 2012-11-19 | 2014-05-21 | Micronas GmbH | Bridge circuit with increased reliability |
DE102012022495A1 (en) | 2012-11-19 | 2014-05-22 | Micronas Gmbh | Bridge circuit with increased reliability |
US9419609B2 (en) | 2012-11-19 | 2016-08-16 | Micronas Gmbh | Bridge circuit with improved fail-safety |
US10447114B2 (en) | 2014-09-12 | 2019-10-15 | Vestas Wind Systems A/S | Choke for interleaved switching |
WO2016137759A1 (en) * | 2015-02-25 | 2016-09-01 | Otis Elevator Company | Interposition inductor arrangement for multiple drives in parallel |
US10454387B2 (en) | 2015-02-25 | 2019-10-22 | Otis Elevator Company | Interposition inductor arrangement for multiple drives in parallel |
CN113054886A (en) * | 2015-02-25 | 2021-06-29 | 奥的斯电梯公司 | Insertion inductor arrangement for multiple parallel drivers |
CN107258052A (en) * | 2015-02-25 | 2017-10-17 | 奥的斯电梯公司 | Insertion inductor arrangement for multiple parallel drivers |
CN113054886B (en) * | 2015-02-25 | 2024-04-30 | 奥的斯电梯公司 | Inserted inductor arrangement for multiple parallel drivers |
US9912279B2 (en) | 2015-07-27 | 2018-03-06 | Hamilton Sundstrand Corporation | Circuit with current sharing alternately switched parallel transistors |
EP3125431A1 (en) * | 2015-07-27 | 2017-02-01 | Hamilton Sundstrand Corporation | Circuit with current sharing alternately switched parallel transistors |
US20210359619A1 (en) * | 2016-11-16 | 2021-11-18 | Schneider Electric Solar Inverters Usa, Inc. | Interleaved parallel inverters with integrated filter inductor and interphase transformer |
US11588393B2 (en) * | 2016-11-16 | 2023-02-21 | Schneider Electric Solar Inverters Usa, Inc. | Interleaved parallel inverters with integrated filter inductor and interphase transformer |
WO2019049679A1 (en) * | 2017-09-11 | 2019-03-14 | Neturen Co., Ltd. | Output current synthesizer and power supply apparatus |
US11031881B2 (en) | 2017-09-11 | 2021-06-08 | Neturen Co., Ltd. | Output current synthesizer and power supply apparatus |
WO2023208554A1 (en) * | 2022-04-29 | 2023-11-02 | Dspace Gmbh | Device and method for symmetrical current distribution in three-point npc inverter phases connected in parallel |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE112008001796A5 (en) | 2010-08-26 |
DE112008001796B4 (en) | 2022-03-10 |
WO2009003959A3 (en) | 2009-09-11 |
WO2009003959A2 (en) | 2009-01-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE112008001796B4 (en) | Inverter system and control method | |
EP2100367B1 (en) | Device for converting an electric current | |
EP3136581B1 (en) | Modular multilevel converter and method for operating same | |
EP0660498B1 (en) | Device and method for transforming three-phase AC current into DC current | |
EP3245727B1 (en) | Converter module for a multi-level energy converter | |
DE10326077A1 (en) | Procedure in connection with converter bridges | |
DE10108766A1 (en) | Pulse width modulation controlled power conversion unit | |
WO2006000111A1 (en) | Low harmonic multiphase converter circuit | |
DE10036099A1 (en) | Method for controlling an electrical machine with a pulse inverter | |
EP3211784A1 (en) | Double submodule for a modular multilevel converter and modular multilevel converter comprising same | |
EP2678933B1 (en) | Method for producing an output voltage at a moduler multilevel converter and assembly for performing the method | |
EP2786462A2 (en) | Method for controlling a multiphase converter | |
WO2014206704A1 (en) | Converter assembly having multi-step converters connected in parallel and method for controlling said multi-step converters | |
EP2928060A1 (en) | Modular frequency converter circuit with submodules having different switching capacities | |
EP3713073A1 (en) | Converter and method for controlling same | |
EP2067227B1 (en) | Drive energy supply in rail vehicles | |
EP2664049B1 (en) | Assembly for feeding electrical energy into an energy supply network | |
EP3605821B1 (en) | Self-controlled direct converter and control method for self-controlled direct converter | |
DE102017115639A1 (en) | Reduction of ripple current during switching operations of a bridge circuit | |
DE102019208559A1 (en) | Operation of switching elements of an inverter | |
EP3095178A1 (en) | Modular converter circuit having sub-modules, which are operated in linear operation | |
EP2732544A1 (en) | Method for regulating a centre voltage | |
EP2928056B1 (en) | Method and apparatus for operating a modular power converter with adjustable slew rates of the switching operations in the sub-modules | |
CH714100A2 (en) | Method for controlling a polyphase inverter. | |
WO2010088979A1 (en) | Method for regulating a self-commutated mains power converter of an intermediate voltage circuit converter |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
8143 | Lapsed due to claiming internal priority |