DE102007063434A1 - Inverter system and control method - Google Patents

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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 "Multilevel Inverter by Cascading Industrial VSI", Remus Teodorescu, Frede Blaabjerg, et al., IEEE Transactions an Industrial Electronics, 08/2002 und „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 beschrieben sind. Grundsätzlich wird durch Reihenschaltung von Zellen oder Bauteilen eine gegenüber der Nennspannung der Bauteile erhöhte Ausgangsspannung und damit Leistung erreicht.Here are many variations of Multilevel power converters used. There are topologies such as "Series Connected H-Bridge", 3-level NPC, FLC and hybrid methods, as described in "Multilevel Inverter by Cascading Industrial VSI", Remus Teodorescu, Frede Blaabjerg, et al., IEEE Transactions on Industrial Electronics, 08/2002 and Krug, D. Malinowski, M. Bernet, S., Industry Applications Conference, 2004. 39th IAS Annual Meeting., Conference Record 2004 IEEE. "Design and Comparison of Medium Voltage Multi-Level Converters for Industry Applications" are described. Basically, by series connection of cells or components with respect to the rated voltage of the components increased output voltage and thus achieved performance.

In "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 , Pulsewidth Modulation for Electronic Power Conversion", Joachim Holtz, Proceeding of the IEEE, Vol. 82, 08/1994 und "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 sind trägerbasierte Modulationsverfahren und auch Raumzeigermodulationsverfahren sowie deren Implementierungsmöglichkeiten für diese Topologien beschrieben.In "Multilevel Inverter by Cascading Industrial VSI", Remus Teodorescu, Frede Blaabjerg, et al., IEEE Transactions on Industrial Electronics, 08/2002 . "Optimal Pulse-Width Modulation for Three-Level Inverters", Thomas Bruckner, Donald Grahame Holmes, IEEE Transactions on Power Electronics 01/2005 . Pulsewidth Modulation for Electronic Power Conversion ", Joachim Holtz, Proceeding of the IEEE, Vol. 82, 08/1994 and "Pulse Width Modulation for Power Converters: Principles and Practice", Holmes, DG Lipo, TA, IEEE Press Series on Power Engineering, Wiley-IEEE Press, 2003 carrier-based modulation methods and also space-vector modulation methods as well as their implementation possibilities for these topologies are described.

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 1 aufgezeigt.The basic structure of such a parallel connection is in 1 demonstrated.

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 12 dargestellt ist, besteht aus 2 selbstlöschenden Halbleiterschaltern (S1, S2), im Folgenden auch Schalter genannt. Hier kommen Insulated Gate Bipolar Transistoren (IGBT), Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistoren (MOSFET), Gate turn-off Thyristoren (GTO), Integrated Gate Commutated Thyristoren (IGCT) und Bipolartransistoren zum Einsatz. Parallel zu den Halbleiterschaltern sind Freilaufdioden (D1, D2), im Folgenden auch Inversdioden genannt, geschaltet.Each inverter consists of 3 half-bridges, hereafter also called bridge branches or phase leg. Each half bridge, as in 12 is composed of 2 self-extinguishing semiconductor switches (S1, S2), hereinafter also called switch. Insulated gate bipolar transistors (IGBT), metal oxide semiconductor field effect transistors (MOSFET), gate turn-off thyristors (GTO), integrated gate commutated thyristors (IGCT) and bipolar transistors are used. Freewheeling diodes (D1, D2), also referred to below as inverse diodes, are connected in parallel with the semiconductor switches.

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 DE 41 11 734 C1 ist ein Verfahren beschrieben, welches diese Probleme löst. Eine Steuereinheit gibt Potentialstellbefehle, weiterhin auch Schaltvektoren oder Schaltzustände genannt, an beide Wechselrichter vor. Durch eine unabhängige Kreisstrombegrenzung werden die Potentialstellbefehle für einen Brückenzweig invertiert ausgegeben, wenn der Kreisstrom einen Grenzwert überschritten hat. Erst wenn der Kreisstrom unter einen reduzierten Grenzwert gesunken ist, wird der eigentliche Potentialstellbefehl wieder ausgegeben. Diese Regelung ist unabhängig von der eigentlichen Steuereinheit, welche die Potentialstellbefehle vorgibt. Bei dieser Anwendung werden grundsätzlich beide parallelen Wechselrichter mit dem gleichen Sollwert versorgt.In DE 41 11 734 C1 a method is described which solves these problems. A control unit specifies potential adjustment commands, also referred to as switching vectors or switching states, to both inverters. An independent circulating current limitation causes the potential setting commands for a bridge branch to be output inverted when the circulating current has exceeded a limit value. Only when the circulating current has fallen below a reduced limit, the actual potential adjustment command is issued again. This regulation is independent of the actual control unit, which specifies the potential adjustment commands. In this application, both parallel inverters are always supplied with the same setpoint.

In DE 38 16 444 C2 ist ein Verfahren beschrieben, welches die Kreisstromproblematik derart löst, dass zu einem gemeinsamen Phasengesamtspannungssollwert ein Korrektursignal für jeden einzelnen Wechselrichter hinzuaddiert wird, so dass der Kreisstrom verringert wird.In DE 38 16 444 C2 a method is described, which solves the Kreisstromproblematik such that a correction signal for each individual inverter is added to a common phase total voltage setpoint, so that the circulating current is reduced.

In EP 0 813 292 A2 wird eine Konfiguration von 3 bzw. n parallelen Wechselrichtern beschrieben, bei der die 3 bzw. n Wechselrichter über Induktivitäten verbun den sind. Ein PWM Generator gibt für jede Phase ein PWM Signal aus. In Abhängigkeit vom Kreisstrom wird der Wechsel des Pegels des PWM Signals verzögert. Damit kann eine Balancierung des Querstroms erreicht werden. Eine bewusste Erzeugung einer Multilevel Ausgangsspannung wird hier nicht vorgenommen.In EP 0 813 292 A2 describes a configuration of 3 or n parallel inverters, in which the 3 or n inverters are connected via inductors. A PWM generator outputs a PWM signal for each phase. Depending on the circulating current, the change of the level of the PWM signal is delayed. Thus, a balancing of the cross-flow can be achieved. A conscious generation of a multilevel output voltage is not performed here.

In DE 43 41 868 C2 wird eine Parallelschaltung von 2 Wechselrichtern beschrieben, die als 2-Level oder als 3-Level NPC ausgeführt sein kann. Hier wird ein raumzeigerbasiertes Modulationsverfahren eingesetzt. Eine Zeitdauerberechnungseinheit berechnet die Dauer der Schaltzustände, welche für beide Wechselrichter gleich sind. In Abhängigkeit von der Größe der Kreisströme verändert eine Zeitdauerkorrektureinrichtung die Sollzeiten für jeden einzelnen Wechselrichter derart, dass die Abweichung der Ausgangsströme voneinander reduziert wird. Es werden nur die durch unterschiedliches Schaltverhalten und unterschiedliche Impedanzen auftretenden Kreisströme reduziert. Eine Multilevel Ausgangsspannung soll nicht erzeugt werden.In DE 43 41 868 C2 describes a parallel connection of 2 inverters, which can be implemented as 2-level or 3-level NPC. Here, a space-vector-based modulation method is used. A duration calculation unit calculates the duration of the switching states, which are the same for both inverters. Depending on the size of the circulating currents, a time-duration correction device changes the setpoint times for each individual inverter in such a way that the deviation of the output currents from one another is reduced. Only the circulating currents occurring due to different switching behavior and different impedances are reduced. A multilevel output voltage should not be generated.

Das Ausgangsspektrum solcher Lösungen, wie sie in DE 41 11 734 C1 , EP 0 813 292 A2 und DE 43 41 868 C2 beschrieben sind, zeigt das erste auftretende Trägerband bei der Schaltfrequenz.The range of such solutions, as in DE 41 11 734 C1 . EP 0 813 292 A2 and DE 43 41 868 C2 are described, shows the first occurring carrier tape at the switching frequency.

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 JP 60098875 gezeigt. Hier wird vorgeschlagen, in einer Konfiguration mit n parallel geschalteten Wechselrichtern die Trägersignale der Modulatoren der einzelnen Wechseltrichter jeweils um den Faktor 360°/n zu verschieben und so virtuell eine Erhöhung der Schaltfrequenz um den Faktor n zu erreichen. Die Problematik der Kreisströme wird hier nicht betrachtet.This is z. In JP 60098875 shown. In a configuration with n inverters connected in parallel, it is proposed here to shift the carrier signals of the modulators of the individual alternating funnels by a factor of 360 ° / n in each case and thus to virtually increase the switching frequency by the factor n. The problem of the circulating currents is not considered here.

In „An Interleaved Active Power Filter with reduced Size of Passive Components", L. Asiminoaei, u. a., IEEE 2006 wird die Parallelschaltung von 2 Spannungszwischenkreiswechselrichtern für einen aktiven Filter dargestellt, bei denen die Trägersignale um 180° verschoben sind. Zur Reduktion der Kreisströme wird der Einsatz von Gleichtaktdrosseln vorgeschlagen.In "An Interleaved Active Power Filter with Reduced Size of Passive Components", L. Asiminoaei, et al., IEEE 2006 shows the parallel connection of 2 voltage source inverters for an active filter in which the carrier signals are shifted by 180 °. To reduce the circulating currents, the use of common mode chokes is proposed.

In EP 0 600 635 B1 wird ein Verfahren zur Modulation einer parallelen Wechselrichteranordnung dargestellt, bei der die Trägersignale für jeden einzelnen Wechselrichter in Abhängigkeit von der Polarität des Sollwertsignals (Phasensollspannung) geändert werden. Ein Verfahren zur Minimierung der Kreisströme in Zusammenhang mit dem dargestellten Modulationsverfahren wird nicht angegeben.In EP 0 600 635 B1 A method of modulating a parallel inverter arrangement is shown in which the carrier signals for each individual inverter are changed in dependence on the polarity of the setpoint signal (phase setpoint voltage). A method for minimizing the circulating currents in connection with the illustrated modulation method is not specified.

In EP 0 697 763 B1 wird ein Verfahren, basierend auf einer 2-Level Raumzeigermodulation, dargestellt. Der 2-Level Raumzeigemodulator berechnet für einen vorgegebenen Sollspannungsvektor die entsprechenden Schaltzeiten und wählt die zu nutzenden Schaltvektoren aus. Eine „Vektorvertauschungseinheit" gibt die Schaltvektoren in unterschiedlicher Reihenfolge an die PWM Einheiten der einzelnen Wechselrichter aus. Der erste Wechselrichter erhält die Vektoren in der Reihenfolge (Vi,Vj, V7, Vj, Vi,V0), der zweite Wechselrichter in der Reihenfolge (V0, Vi, Vj, V7, Vj, Vi). Dadurch wird erreicht, dass sich die Schaltzustände der beiden Wechselrichter zeitweilig unterscheiden und so ein zusätzliches Level in der Ausgangsspannung entsteht. Damit ist das Ausgangsspektrum besser als bei Synchronbetrieb der beiden Wechselrichter. Allerdings ist bei diesem Verfahren die Verzerrung der Ausgangsspannung durch Harmonische der Grundwelle größer als bei einem 3-Level Wechselrichter mit 3-Level Raumzeigermodulator, da bei letzterem sichergestellt werden kann, dass nur Schaltzustände eines angrenzenden Bereiches zum jeweiligen Sollspannungsvektors zur Darstellung diese Sollspannungsvektors herangezogen werden. (Innerhalb von kurzen Zeitabschnitten wechselt die Phase-Phase Ausgangsspannung zwischen drei Spannungsleveln). Zur Begrenzung der Kreisströme kann die Reihenfolge der Schaltvektoren, in der sie an die PWM Einheiten der Wechselrichter gegeben werden, vertauscht werden, um so den Kreisströmen entgegenzuwirken.In EP 0 697 763 B1 A method based on 2-level space vector modulation is presented. The 2-level space-demodulator calculates the corresponding switching times for a given nominal voltage vector and selects the switching vectors to be used. A "vector exchange unit" outputs the switching vectors in different order to the PWM units of the individual inverters, the first inverter receives the vectors in order (V i , V j , V 7 , V j , V i , V 0 ), the second one Inverters in the order (V 0 , V i , V j , V 7 , V j , V i ) .This ensures that the switching states of the two inverters are temporarily different and thus creates an additional level in the output voltage Output spectrum is better than with synchronous operation of the two inverters However, in this method, the distortion of the output voltage by harmonics of the fundamental wave is greater than in a 3-level inverter with 3-level space vector modulator, since the latter can be ensured that only switching states of an adjacent area to respective setpoint voltage vector is used to represent this setpoint voltage vector (within a short period of time) sections, the phase-phase output voltage changes between three voltage levels). To limit the circulating currents, the order of the switching vectors, in which they are given to the PWM units of the inverters, can be reversed, so as to counteract the circulating currents.

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:

1: Prinzipschaltung einer grundsätzlichen Struktur einer Parallelschaltung von zwei Wechselrichtern, 1 : Basic circuit of a basic structure of a parallel connection of two inverters,

2: allgemeine Struktur einer Wechselrichteranordnung gemäß der Erfindung, 2 : general structure of an inverter arrangement according to the invention,

2a alternative Struktur einer Wechselrichteranordnung gemäß der Erfindung 2a alternative structure of an inverter arrangement according to the invention

3: allgemeine Anordnung von n parallel geschalteten Wechselrichtern, 3 : general arrangement of n parallel-connected inverters,

4: Prinzipschaltbild einer Anordnung von n parallel geschalteten Wechselrichtern, 4 : Block diagram of an arrangement of n parallel-connected inverters,

5: Drosseln als induktive Koppeleinheiten an den Brückenausgängen nach 4, 5 : Chokes as inductive coupling units at the bridge outputs 4 .

6: Gleichtaktdrosseln als induktive Koppeleinheiten an den Brückenausgängen nach 4, 6 : Common mode chokes as inductive coupling units at the bridge outputs 4 .

7: Reihenschaltung von Drossel und Gleichtaktdrossel als induktive Koppeleinheiten an den Brückenausgängen nach 4, 7 : Series connection of choke and common mode choke as inductive coupling units at the bridge outputs 4 .

8: auf einem gemeinsamen Kern befindliche Drosseln als induktive Koppeleinheiten an den Brückenausgängen nach 4, 8th : Chokes located on a common core as inductive coupling units at the bridge outputs 4 .

8a eine äquivalente Anordnung von stromkompensierten 2-phasigen Drosseln zur Drosselanordnung in 8 8a an equivalent arrangement of current-compensated 2-phase chokes for throttle arrangement in 8th

9: prinzipielle Bauform einer induktiven Koppeleinheit nach 8, 9 : basic design of an inductive coupling unit according to 8th .

9a eine weitere Bauform einer induktiven Koppeleinheit nach 8 9a another design of an inductive coupling unit after 8th

9b eine verbesserte Bauform einer induktiven Koppeleinheit nach 8 9b an improved design of an inductive coupling unit after 8th

10: Schaltbild eines 2-Level Brückenzweiges (Halbbrücke), 10 : Circuit diagram of a 2-level bridge branch (half bridge),

11: Beispielsweise Darstellung des Ausgangsspektrums und einiger Ausgangsgrößen einer Anordnung mit 4 parallelen 2 Level Wechselrichtern mit einem 2 Level Sinus-Dreieck-Modulato (Stand der Technik), 11 : For example, representation of the output spectrum and some output variables of an arrangement with 4 parallel 2-level inverters with a 2-level sine-delta modulato (prior art),

12: Beispielsweise Darstellung des Ausgangsspektrums und einiger Ausgangsgößen einer Anordnung mit 4 parallelen 2 Level Wechselrichtern mit einem 2 Level Sinus-Dreieck-Modulator mit phasenverschobenen Trägersignalen (Stand der Technik), 12 : For example, representation of the output spectrum and some output sizes of an arrangement with 4 parallel 2-level inverters with a 2-level sine-delta-modulator with phase-shifted carrier signals (prior art),

13: Prinzipschaltbild eines 3-Level Brückenzweiges in NPC-Topologie, 13 : Block diagram of a 3-level bridge branch in NPC topology,

14: Prinzipschaltbild von vier parallel geschalteten 2-Level Wechselrichtern als 5-Level Modulator für drei Phasen, 14 : Block diagram of four parallel-connected 2-level inverters as a 5-level modulator for three phases,

15: Tabelle der Phasenschaltzustände eines 5-Level Modulators nach 14, 15 : Table of phase switching states of a 5-level modulator after 14 .

16a: Darstellung der möglichen Schaltzustände eines Brückenzweiges eines 2-Level Wechselrichters, 16a : Representation of the possible switching states of a bridge branch of a 2-level inverter,

16b: Beispiel eines Schaltzustandes eines 3-phasigen 2-Level Wechselrichters, 16b : Example of a switching state of a 3-phase 2-level inverter,

16c: Beispiel eines Schaltzustandes von vier parallel geschalteten 3-phasigen 2-Level Wechselrichtern, 16c : Example of a switching state of four parallel-connected 3-phase 2-level inverters,

17a: Darstellung des Phasenzustandes 0 eines 5-Level Pulsweitenmodulators, der aus vier parallel geschalteten 2-Level Wechselrichtern besteht, 17a : Representation of the phase state 0 of a 5-level pulse width modulator, which consists of four parallel 2-level inverters,

17b: Darstellung des Phasenzustandes 1 eines 5-Level Pulsweitenmodulators, der aus vier parallel geschalteten 2-Level Wechselrichtern besteht, 17b : Representation of the phase state 1 of a 5-level pulse width modulator, which consists of four parallel 2-level inverters,

17c: Darstellung des Phasenzustandes 2 eines 5-Level Pulsweitenmodulators, der aus vier parallel geschalteten 2-Level Wechselrichtern besteht, 17c : Representation of the phase state 2 of a 5-level pulse width modulator, which consists of four parallel 2-level inverters,

17d: Darstellung des Phasenzustandes 3 eines 5-Level Pulsweitenmodulators, der aus vier parallel geschalteten 2-Level Wechselrichtern besteht, 17d : Representation of the phase state 3 of a 5-level pulse width modulator, which consists of four parallel 2-level inverters,

17e: Darstellung des Phasenzustandes 4 eines 5-Level Pulsweitenmodulators, der aus vier parallel geschalteten 2-Level Wechselrichtern besteht, 17e : Representation of the phase state 4 of a 5-level pulse width modulator, which consists of four parallel 2-level inverters,

18: Darstellung der Ausgangsspannung einer Phase als Raumzeiger in einem Raumzeigersechseck eines 5-Level Pulsweitenmodulators nach den 14 und 15, der nach dem Raumzeigermodulationsverfahren arbeitet, 18 : Representation of the output voltage of a phase as a space vector in a space vector hexagon of a 5-level pulse width modulator after the 14 and 15 operating according to the space vector modulation method,

19: Beispiel eines aus vier parallel geschalteten 2-Level Wechselrichtern bestehenden 5-Level Pulsweitenmodulators, der nach dem Sinus-Dreiecksverfahren arbeitet, 19 : Example of a 5-level pulse width modulator consisting of four parallel-connected 2-level inverters that works according to the sine-triangular method,

20: Darstellung des Stromflusses in einem 5-Level Pulsweitenmodulator nach 19, 20 : Representation of the current flow in a 5-level pulse width modulator 19 .

21: Blockschaltbild eines Schaltzustandsselektors mit Phasenstrombegrenzungsregelung, 21 1 is a block diagram of a switching state selector with phase current limiting control;

22: Blockschaltbild eines Schaltzustandsselektors mit Kreisstromregelung, 22 1 is a block diagram of a switching state selector with circulating current control,

23: Beispielhafte Darstellung der Ausgangsspektren einer Phase eines nach dem Raumzeigermodulationsverfahren arbeitenden 5-Level Pulsweitenmodulators mit einer Kreisstromregelung nach 22, 23 Exemplary illustration of the output spectra of a phase of a 5-level pulse width modulator operating according to the space vector modulation method with a circulating current control according to FIG 22 .

24: Blockschaltbild eines Schaltzustandsselektors mit Gleichtaktstromregelung, 24 1 is a block diagram of a switching state selector with common mode current regulation;

25: Blockschaltbild eines Schaltzustandsselektors mit gleichzeitiger Kreisstromregelung, Phasenstrombegrenzungsregelung und Kreisstromregelung, 25 1 is a block diagram of a switching state selector with simultaneous circulating current regulation, phase current limiting regulation and circulating current regulation;

26: Blockschaltbild eines Schaltzustandsselektors mit Grenzwertüberwachung und gleichzeitiger Kreisstromregelung, 26 : Block diagram of a switching state selector with limit value monitoring and simultaneous circulating current control,

27: Beispielhafte Darstellung der Ausgangsspektren einer Phase eines nach dem Raumzeigermodulationsverfahren arbeitenden 5-Level Pulsweitenmodulators mit einer Grenzwertüberwachung und gleichzeitiger Kreisstromregelung nach 26, 27 Exemplary representation of the output spectra of a phase of a 5-level pulse width modulator operating according to the space vector modulation method with limit value monitoring and simultaneous circulating current control according to FIG 26 .

28: Prinzipschaltung einer zweiphasigen Topologie mit einem 3-Level Modulator. 28 : Basic circuit of a two-phase topology with a 3-level modulator.

In 2 ist die allgemeine Struktur der Ansteuerung der Wechselrichter gemäß der Erfindung dargestellt.In 2 shows the general structure of the drive of the inverter according to the invention.

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 2a ist die allgemeine Struktur der Ansteuerung der Wechselrichter gemäß der Erfindung dargestellt, wenn die übergeordnete Regelung statt eines Sollspannungsvektors einen k-Level Schaltzustandsvektor vorgibt. Bei dieser Struktur wird kein zusätzlicher Modulator benötigt und die k-Level Schaltzustände werden direkt vom Schaltzustandsselektor verarbeitet.In 2a the general structure of the control of the inverter is shown according to the invention, when the higher-level control instead of a desired voltage vector, a k-level switching state vector specifies. In this structure no additional modulator is needed and the k-level switching states are processed directly by the switching state selector.

Eine allgemeine Anordnung von n parallel geschalteten Wechselrichtern ist in 3 dargestellt. Eine Anzahl von n Wechselrichtern (n ≥ 2) WR 1 bis WR n ist eingangsseitig mit einem gemeinsamen Zwischenkreis (C1 .. C4) verbunden. Dieser Zwischenkreis stellt eine Spannungsquelle dar und kann aus beliebigen Kombinationen von Kapazitäten bestehen. Der Ausgang eines jeden Wechselrichters ist jeweils mit einer induktiven Koppeleinheit (L1 ... Ln) verbunden. Die Parallelschaltung der Ausgänge der Koppeleinheiten (L1 ... Ln) führt die Ströme der einzelnen Stromrichter zusammen und leitet sie an die Last weiter.A general arrangement of n parallel connected inverters is in 3 shown. A number of n inverters (n ≥ 2) WR 1 to WR n are connected on the input side to a common intermediate circuit (C1 .. C4). This DC link represents a voltage source and can consist of any combination of capacities. The output of each inverter is in each case connected to an inductive coupling unit (L 1 ... L n ). The parallel connection of the outputs of the coupling units (L 1 ... L n ) merges the currents of the individual power converters and forwards them to the load.

Das die Erfindung betreffende System ist in 4 dargestellt. Eine Anzahl von ebenfalls n Wechselrichtern (n ≥ 2) WR 1 bis WR n ist eingangsseitig mit einem gemeinsamen Zwischenkreis (C1 .. C4) verbunden. Dieser Zwischenkreis stellt eine Spannungsquelle dar und kann aus beliebigen Kombinationen von Kapazitäten bestehen. Es ist für das Verfahren unerheblich, ob es sich um einen auf die einzelnen Wechselrichter verteilten oder einen zentralen Zwischenkreis handelt. Eine induktive Koppeleinheit L führt die Ströme der einzelnen Stromrichter zusammen und leitet sie an die Last (Last) weiter.The system concerning the invention is in 4 shown. A number of n changes as well Richter (n ≥ 2) WR 1 to WR n is connected on the input side to a common DC link (C1 .. C4). This DC link represents a voltage source and can consist of any combination of capacities. It is irrelevant for the method whether it is a distributed to the individual inverters or a central DC link. An inductive coupling unit L combines the currents of the individual power converters and forwards them to the load (load).

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 4 dargestellte induktive Koppeleinheit L kann z. B. wie in den 5, 6, 7 und 8 ausgeführt sein. Alle Umsetzungsmöglichkeiten habe die Gemeinsamkeit, dass die Ströme einer Phase der n parallel geschalteten Wechselrichter zusammen gefasst werden und als ein Summenstrom an die Last weitergegeben werden können.In the 4 illustrated inductive coupling unit L can, for. B. as in the 5 . 6 . 7 and 8th be executed. All implementation options have the common feature that the currents of one phase of the n parallel-connected inverters can be combined and passed on as a summation current to the load.

In 5 ist an die Brückenausgänge der Wechselrichter jeweils eine Induktivität Li(i = 1 ... n) angeschlossen. Sie wirken sowohl zur Begrenzung des Kreisstromanstieges als auch zur Glättung des Ausgangsstromes. Sie dämpft also symmetrische als auch asymmetrische Störungen. Die Induktivität kann als 3 einphasige Drosseln oder als eine dreiphasige Drossel je Wechselrichter ausgeführt sein.In 5 In each case an inductance L i (i = 1 ... n) is connected to the bridge outputs of the inverters. They act both to limit the increase of the circular current and to smooth the output current. It thus damps symmetric as well as asymmetrical disturbances. The inductance can be designed as 3 single-phase chokes or as a three-phase choke per inverter.

In 6 ist hinter jedem der n Wechselrichter eine Gleichtaktdrossel geschaltet. Sie ist dadurch gekennzeichnet, dass sie nur für asymmetrische Störströme, zu denen der auftretende Kreisstrom gehört, wirkt. Sie kann als Ringkerndrossel ausgeführt sein, die mit 3 gleichsinnigen Wicklungen bewickelt ist.In 6 behind each of the n inverters a common mode choke is switched. It is characterized in that it only acts for asymmetric interference currents, to which the circulating current occurring belongs. It can be designed as a toroidal core choke, which is wound with 3 coils in the same direction.

In 7 ist die Kombination von Drosseln, die denen der 5 und 6 entsprechen, dargestellt. Hier werden die Kreisströme durch beide Drosselarten gedämpft.In 7 is the combination of throttles, that of the 5 and 6 correspond, shown. Here, the circulating currents are damped by both throttle types.

In 8 ist eine induktive Kopplungseinheit gezeigt, die aus 3 Teileinheiten (LU, LV, LW) besteht, bei der die Ströme einer Phase von allen n Wechselrichtern durch eine Drossel gekoppelt sind. Sie wirkt als Differential Mode Drossel und dämpft damit nur die Kreisströme. Dies hat den Vorteil, dass an der Drossel kein Spannungsabfall durch den Laststrom erzeugt wird. Der Kern der Drossel muss auch nur den durch den Kreisstrom erzeugten magnetischen Fluss führen.In 8th an inductive coupling unit is shown which consists of 3 subunits (L U , L V , L W ) in which the currents of one phase of all n inverters are coupled by a choke. It acts as a differential mode throttle and thus only damps the circulating currents. This has the advantage that at the throttle no voltage drop is generated by the load current. The core of the choke must also only carry the magnetic flux generated by the circulating current.

In 8b ist eine in ihrer Wirkung äquivalente Anordnung zur induktiven Kopplungseinheit in 8 gezeigt, bei der in die Ausgangsphasen der n Wechselrichter jeweils 2-phasige Stromkompensierte Drosseln geschaltet sind, wobei die Kompensationswicklungen der Drosseln einer jeden Phase so verschaltet sind, dass eine Ausgangsstromkompensation erreicht wird und die Induktivität der Drosseln nur auf die Kreisstromanteile des Ausgangsstroms der Wechselrichter wirkt.In 8b is an equivalent in their effect arrangement for inductive coupling unit in 8th shown, in which in the output phases of the n inverters each 2-phase current-compensated reactors are connected, the compensation windings of the chokes of each phase are connected so that an output current compensation is achieved and the inductance of the chokes only acts on the circulating current components of the output current of the inverter ,

In 9 ist eine mögliche Ausführungsform von Drosseln gemäß 8 für 4 parallel geschaltete Wechselrichter gezeigt.In 9 is a possible embodiment of throttles according to 8th for 4 inverters connected in parallel.

In 9a ist eine weitere Ausführungsform von Drosseln gemäß 8 für 4 parallel geschaltete Wechselrichter gezeigt.In 9a is another embodiment of throttles according to 8th for 4 inverters connected in parallel.

In 9b ist eine verbesserte Ausführungsform von Drosseln gemäß 8 für 4 parallel geschaltete Wechselrichter gezeigt, bei der der symmetrische Aufbau der Drossel eine gleiche Kopplung der einzelnen Wicklungen zueinander bedingt. Für eine allgemeine Anordnung mit n parallel geschalteten Wechselrichtern ist die Drossel mit n Wicklungen symmetrisch sternförmig ausgeführt.In 9b is an improved embodiment of throttles according to 8th for 4 inverters connected in parallel, in which the symmetrical structure of the inductor causes an equal coupling of the individual windings to one another. For a general arrangement with n inverters connected in parallel, the inductor with n windings is symmetrically star-shaped.

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 10 ist ein dem Fachmann gut bekannter 2-Level Brückenzweig (Halbbrücke) dargestellt. Zwei Halbleiterschalter (IGBT, IGCT, MOFET, Bipolartransistor) sind in Reihe geschaltet und an eine Spannung UDC angeschlossen. Antiparallel zu den Halbleiterschaltern befindet sich jeweils eine Inversdiode (D1, D2). Der Mittelpunkt zwischen den beiden Halbleiterschaltern ist der Ausgang (A) der Brückenzweiges In 11 sind Ausgangsstrom, -spannung, Phasen- und Kreisstrom sowie Spannungsspektrum einer Parallelschaltung von 4 Wechselrichtern die mit einem 2-Level Sinus-Dreieck-Modulator angesteuert werden dargestellt. Es handelt sich dabei um 3-phasige Wechselrichter.In 10 is a well-known to those skilled 2-level bridge branch (half bridge) shown. Two semiconductor switches (IGBT, IGCT, MOFET, bipolar transistor) are connected in series and connected to a voltage U DC . Antiparallel to the semiconductor switches is in each case an inverse diode (D1, D2). The one with Telepoint between the two semiconductor switches is the output (A) of the bridge branches In 11 output current, voltage, phase and circulating current as well as voltage spectrum of a parallel connection of 4 inverters which are controlled by a 2-level sine-delta modulator. These are 3-phase inverters.

In 12 sind die selben Größen dargestellt, nur dass zur Steuerung der Wechselrichter 2 Level Sinus Dreieck Modulatoren mit zueinander verschobenen Trägersignalen genutzt wurden.In 12 the same sizes are shown, except that 2-level sine-wave modulators with mutually shifted carrier signals were used to control the inverters.

In 13 ist ein dem Fachmann gut bekannter 3-Level Brückenzweig der allgemein bekannten NPC Topologie dargestellt. Zwischen dem positiven Gleichspannungsanschluss (+UDC/2) und dem Ausgang (A) sind zwei Halbleiterschalter S1 und S2 angeordnet, wobei jeweils parallel zum Schalter S1 die Diode D1 antiparallel und parallel zum Schalter S2 die Diode D2 antiparallel geschaltet sind. Zwischen dem negativen Gleichspannungsanschluss (–UDC/2) und dem Ausgang (A) sind die Schalter S3 und S4 in Reihe geschaltet. Jeweils parallel zum Schalter S3 ist die Diode D3 antiparallel, und parallel zum Schalter S4 ist die Diode D4 antiparallel geschaltet. Der Mittelpunkt (M) zwischen dem positiven und dem negativen Gleichspannungsanschluss ist mit der Anode der Diode D5 (NPC-Diode) verbunden, wobei dessen Kathode zwischen den beiden Schaltern S1 und S2 angeschlossen ist. Die Katode der Diode D6 ist mit der Anode der Diode D5 verbunden. Die Kathode von D6 ist zwischen den Schaltern S3 und S4 angeschlossen.In 13 is a well-known 3-level bridge branch of the well-known NPC topology shown. Between the positive DC voltage connection (+ U DC / 2) and the output (A), two semiconductor switches S1 and S2 are arranged, in each case parallel to the switch S1, the diode D1 in anti-parallel and parallel to the switch S2, the diode D2 are connected in anti-parallel. Between the negative DC voltage connection (-U DC / 2) and the output (A), the switches S3 and S4 are connected in series. In each case parallel to the switch S3, the diode D3 is antiparallel, and parallel to the switch S4, the diode D4 is connected in anti-parallel. The midpoint (M) between the positive and negative DC terminals is connected to the anode of diode D5 (NPC diode) with its cathode connected between the two switches S1 and S2. The cathode of diode D6 is connected to the anode of diode D5. The cathode of D6 is connected between switches S3 and S4.

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 14 ist die betrachtete Konfiguration dargestellt. Vier Wechselrichter WR1 bis WR4 sind mit einem gemeinsamen Zwischenkreis (–UDC/2, M, +UDC/2) verbunden. Die Wechselrichter bestehen jeweils aus 3 Brückenzweigen gemäß 10. Die Strommesseinrichtungen SM1 bis SM4 messen den Strom in jeder Phase des jeweiligen Wechselrichters. Jedem Brückenausgang sind die Induktivitäten L1.U, L1.V und L1.W nachgeschaltet. Die Ausgänge der Induktivitäten L1.U sind miteinander verbunden und bilden den Ausgang U. Die Ausgänge der Induktivitäten L1.V sind miteinander verbunden und bilden den Ausgang V. Die Ausgänge der Induktivitäten L1.W sind miteinander verbunden und bilden den Ausgang W. An die Ausgänge U, V und W ist eine dreiphasige Last (z. B. Motor, Generator) angeschlossen. In 15 sind beispielhaft zwei 5-level Ausgangszustände wie sie ein 5-level Modulator erzeugt mit den jeweiligen redundanten Schaltzuständen für die 4 2-Level Wechselrichter dargestellt.In 14 the considered configuration is shown. Four inverters WR1 to WR4 are connected to a common DC link (-U DC / 2, M, + U DC / 2). The inverters each consist of 3 bridge branches according to 10 , The current measuring devices SM1 to SM4 measure the current in each phase of the respective inverter. Each bridge output is followed by the inductors L1.U, L1.V and L1.W. The outputs of the inductors L1.U are connected together and form the output U. The outputs of the inductors L1.V are connected together and form the output V. The outputs of the inductors L1.W are connected together and form the output W. An Outputs U, V and W are connected to a three-phase load (eg motor, generator). In 15 By way of example, two 5-level output states as produced by a 5-level modulator are shown with the respective redundant switching states for the 4 2-level inverters.

Wie in 16a dargestellt, kann jeder Brückenzweig des 2-Level Wechselrichters die Brückenschaltzustände 0 und 1 annehmen. Die dargestellten Schalter symbolisieren die eingesetzten selbstabschaltenden Halbleiterschalter, die z. B. als IGBT, IGCT, MOSFET oder Bipolartransistor ausgeführt sein können. Im Brückenschaltzustand 0 ist jeweils der untere Schalter eingeschaltet und der obere Schalter offen. Die Ausgangsspannung beträgt in diesem Fall –Udc/2. Im Brückenschaltzustand 1 ist der obere Schalter eingeschaltet und der untere Schalter offen. Die Ausgangsspannung beträgt dann +Udc/2.As in 16a Each bridge branch of the 2-level inverter can assume the bridge switching states 0 and 1. The switches shown symbolize the self-turn-off semiconductor switches used, the z. B. can be configured as IGBT, IGCT, MOSFET or bipolar transistor. In bridge switching state 0, the lower switch is always switched on and the upper switch open. The output voltage in this case is -U dc / 2. In bridge switching state 1, the upper switch is on and the lower switch is open. The output voltage is then + U dc / 2.

In 16b ist ein Wechselrichter im Einzelwechselrichterschaltzustand 011 gezeigt. Das bedeutet, dass der erste Brückenzweig (U) den Brückenschaltzustand 0, der zweite Brückenzweig den Brückenschaltzustand 1 und der dritte Brückenzweig ebenfalls den Brückenschaltzustand 1 aufweist.In 16b an inverter is shown in single inverter switching state 011. This means that the first bridge branch (U) has the bridge switching state 0, the second bridge branch has the bridge switching state 1 and the third bridge branch likewise has the bridge switching state 1.

In 16c sind die vier parallel geschaltete Wechselrichter WR1 bis WR4 in einem Beispielschaltzustand dargestellt.In 16c the four inverters WR1 to WR4 connected in parallel are shown in an example switching state.

In den 17a bis 17e sind die möglichen Ausgangsspannungen UXM für die Konfiguration mit vier parallel geschalteten 2-Level Brückenzweigen der Wechselrichter WR 1 bis WR 4 innerhalb einer Phase X im Leerlauf dargestellt. Die angegebenen Spannungen gelten für den Leerlauffall oder für die Konfiguration einer induktiven Koppeleinheit gemäß 8. Es sind folgende Ausgangsspannungen UXM dargestellt:In the 17a to 17e For example, the possible output voltages U XM for the configuration with four parallel-connected 2-level bridge branches of the inverters WR 1 to WR 4 are shown in idle phase X. The specified voltages apply to idling or to the configuration of an inductive coupling unit according to 8th , The following output voltages U XM are shown:

17a: Level Zustand 0 17a : Level state 0

Es sind in allen Wechselrichtern WR 1 bis WR 4 jeweils alle unteren Schalter eingeschaltet und alle oberen Schalter ausgeschaltet. Daraus ergibt sich: UXM = –Udc/2 In all inverters WR 1 to WR 4, all lower switches are switched on and all upper switches are switched off. This results in: U XM = -U dc / 2

17b: Phasenschaltzustand 1 17b : Phase switching state 1

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: UXM = –Udc/4 In the inverters WR 1 to WR 3, the lower switches are switched on and the upper switches are switched off. In the inverter WR 4, the upper switch is turned on and the lower switch is turned off. This results in: U XM = -U dc / 4

17c: Phasenschaltzustand 2 17c : Phase switching state 2

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: UXM = 0V In the inverters WR 1 and WR 2, the upper switches are switched off and the lower switches are switched on. In inverters WR 3 and WR 4, the upper switches are switched on and the lower switches are switched off. This results in: U XM = 0V

17d: Phasenschaltzustand 3 17d : Phase switching state 3

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: UXM = +Udc/4 In the inverters WR 2 to WR 4, the upper switches are switched on and the lower switches are switched off. In the inverter WR 1, the upper switch is turned off and the lower switch is turned on. This results in: U XM = + U dc / 4

17e: Phasenschaltzustand 4 17e : Phase switching state 4

Es sind in allen Wechselrichtern WR 1 bis WR 4 jeweils alle oberen Schalter eingeschaltet und alle unteren Schalter ausgeschaltet. Daraus ergibt sich: UXM = +Udc/2 In all inverters WR 1 to WR 4, all upper switches are switched on and all lower switches are switched off. This results in: U XM = + U dc / 2

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 15 entnommen werden kann, 5 Spannungslevel erzeugt werden.In contrast to the parallel connection of 2-level voltage inverters with equally controlled switches, where only 2 output voltage levels U XM (-U dc / 2, + U dc / 2) are possible, as shown in the table below 15 can be taken, 5 voltage levels are generated.

Die zu den 2 bis 17e bisher erläuterten Sachverhalte bilden die Grundlage für den Einsatz eines Multilevelmodulators. Jede Phase kann in Bezug auf den gemeinsamen Zwischenkreismittelpunkt 5 Spannungszustände, die Phasenausgangszustände, einnehmen.The to the 2 to 17e Facts explained so far form the basis for the use of a multilevel modulator. Each phase may assume voltage states, the phase output states, with respect to the common DC link center 5.

Um ein optimales Ausgangsspektrum zu erreichen, wird als ein mögliches Verfahren das 5-Level Raumzeigermodulationsverfahren eingesetzt. In 18 ist ein zu den 14 und 15 zugehöriges Raumzeigersechseck der Ausgangsspannung dargestellt. Die Schnittpunkte der Linien des Sechsecks repräsentieren die Zustände, die die Ausgangsspannung der vier parallel geschalteten Wechselrichter WR1 bis WR4 annehmen kann. In den Schnittpunkten sind die Zustände der 3 Phasen zur Erreichung des jeweiligen Ausgangsspannungsvektors angegeben (Ausgangsspannungstripel). Alle Tripel, die an einem Schnittpunkten stehen, geben die gleiche Ausgangsspannung der 4 Wechselrichter aus. Die Auswahl eines sinnvollen Tripels kann nach bekannten Methoden wie z. B. Minimierung der Common-Mode Spannung oder die Minimierung der Schaltvorgänge erfolgen.To achieve an optimal output spectrum, the 5-level space vector modulation method is used as a possible method. In 18 is one to the 14 and 15 associated space vector hexagon of the output voltage shown. The intersections of the lines of the hexagon represent the states that the output voltage of the four inverters WR1 to WR4 connected in parallel can assume. The states of the 3 phases for reaching the respective output voltage vector are indicated in the intersections (output voltage triplet). All triples that are at an intersection output the same output voltage of the 4 inverters. The selection of a meaningful triple can according to known methods such. B. minimizing the common-mode voltage or minimize the switching operations.

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 23 dargestellt. Im Vergleich zum Stand der Technik, dargestellt in den 11 und 12, ist zu erkennen, dass die Spannungssprünge ΔU, wie in 23 aufgezeigt, gegenüber dem Stand der Technik nur halb so groß sind und damit auch der Oberwellenanteil geringer ausfällt.The target voltage vector to be imaged is generated by outputting the 3 adjacent switching vectors. This ensures that the chained voltage (eg U UV ) only jumps by the amount ΔU = 2 · U dc / 8 during a switching period duration. This has a positive effect on the output spectrum. To illustrate the advantage of this method, the output spectrum of such a 5-level modulator is as a result in 23 shown. Compared to the prior art, shown in the 11 and 12 , it can be seen that the voltage jumps ΔU, as in 23 shown, compared to the prior art are only half as large and thus the harmonic content is lower.

Eine weitere Möglichkeit zur Generierung eines Ausgangsspannungstripels ist die Nutzung eines Sinus-Dreieckverfahrens. Eine Beispielvariante ist in 19 gezeigt.Another way to generate an output voltage triplet is to use a sine-triangle method. An example variant is in 19 shown.

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 19 ist für den Zeitraum T0 der Phasenausgangszustand einer Phase dargestellt. Der Wert des sinusförmigen Referenzsignals liegt während dieser Zeit über 3 Trägersignale. Damit ist der Phasenausgangszustand 3. Das bedeu tet, dass bei drei der vier Brückenzweige der betrachteten Phase U der obere Schalter eingeschaltet ist (Brückenschaltzustand 1) und bei einem der vier Brückenzweige der untere Schalter eingeschaltet (Brückenschaltzustand 0) ist.In 19 For the period T0, the phase output state of a phase is shown. The value of the sinusoidal reference signal is over 3 carrier signals during this time. This means that the phase output state is 3. This means that in three of the four bridge arms of the considered phase U the upper switch is switched on (bridge switching state 1) and in one of the four bridge branches the lower switch is switched on (bridge switching state 0).

Für den Phasenausgangszustand 3 ergeben sich vier verschiedene Phasenschaltzustände (1110, 1101, 1011, 0111). In diesem Fall ist der Phasenschaltzustand 0111 in 19 dargestellt. Die vier Phasenschaltzustände ergeben alle die gleichen Ausgangsspannungen. Sie unterscheiden sich jedoch in der auftretenden Kreisstromänderung dixk/dt. Der Stromflussplan zu diesem Beispiel wird in 20 gezeigt, wobei hier die Phase X die Phase U darstellt.For phase output state 3, there are four different phase switching states (1110, 1101, 1011, 0111). In this case, the phase switching state is 0111 in 19 shown. The four phase switching states all give the same output voltages. However, they differ in the circulating current change di xk / dt occurring. The current flow diagram for this example is in 20 shown, where the phase X represents the phase U here.

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 17a bis 17e dargestellt.An additional possibility of modulation is to calculate a pulse pattern offline, that is, not in real time during operation of the inverters, according to desired optimization criteria. Here as well, an output voltage triplet with the phase output states 0 to 4 is generated as a result. The resulting output voltages are in the 17a to 17e shown.

Die verschiedenen Möglichkeiten für die Änderung des Kreisstromes können aus den 17a bis 17e hergeleitet werden und sind nachfolgend in Tabelle 1 aufgezeigt. Tabelle 1: Stromanstiege in Abhängigkeit vom Phasenschaltzustand Phasenausgangszustand UXM Phasenschaltzustand dixk,1/dt dixk,2/dt dixk,3/dt dixk,4/dt 0 –Udc/2 0000 0 0 0 0 1 –Udc/4 1000 3/4 Udc/L –1/4 Udc/L –1/4 Udc/L –1/4 Udc/L 0100 –1/4 Udc/L 3/4 Udc/L –1/4 Udc/L –1/4 Udc/L 0010 –1/4 Udc/L –1/4 Udc/L 3/4 Udc/L –1/4 Udc/L 0001 –1/4 Udc/L –1/4 Udc/L 1/4 Udc/L 3/4 Udc/L 2 0V 1100 1/2 Udc/L 1/2 Udc/L –1/2 Udc/L –1/2 Udc/L 1010 1/2 Udc/L –1/2 Udc/L 1/2 Udc/L –1/2 Udc/L 1001 1/2 Udc/L –1/2 Udc/L –1/2 Udc/L 1/2 Udc/L 0110 –1/2 Udc/L 1/2 Udc/L 1/2 Udc/L –1/2 Udc/L 0101 –1/2 Udc/L 1/2 Udc/L –1/2 Udc/L 1/2 UdC/L 0011 –1/2 Udc/L –1/2 Udc/L 1/2 Udc/L 1/2 Udc/L 3 +Udc/4 0111 –3/4 Udc/L 1/4 Udc/L 1/4 Udc/L 1/4 Udc/L 1011 1/4 Udc/L –3/4 Udc/L 1/4 Udc/L 1/4 Udc/L 1101 1/4 Udc/L 1/4 Udc/L –3/4 Udc/L 1/4 Udc/L 1110 1/4 Udc/L 1/4 Udc/L 1/4 Udc/L –3/4 Udc/L 4 +Udc/2 1111 0 0 0 0 The different possibilities for the change of the circulating current can from the 17a to 17e are derived and are shown in Table 1 below. Table 1: Current increases as a function of the phase switching state Phase output state U XM Phase switching state di xk, 1 / dt di xk, 2 / dt di xk, 3 / dt di xk, 4 / dt 0 -U dc / 2 0000 0 0 0 0 1 -U dc / 4 1000 3/4 U dc / L -1/4 U dc / L -1/4 U dc / L -1/4 U dc / L 0100 -1/4 U dc / L 3/4 U dc / L -1/4 U dc / L -1/4 U dc / L 0010 -1/4 U dc / L -1/4 U dc / L 3/4 U dc / L -1/4 U dc / L 0001 -1/4 U dc / L -1/4 U dc / L 1/4 U dc / L 3/4 U dc / L 2 0V 1100 1/2 U dc / L 1/2 U dc / L -1/2 U dc / L -1/2 U dc / L 1010 1/2 U dc / L -1/2 U dc / L 1/2 U dc / L -1/2 U dc / L 1001 1/2 U dc / L -1/2 U dc / L -1/2 U dc / L 1/2 U dc / L 0110 -1/2 U dc / L 1/2 U dc / L 1/2 U dc / L -1/2 U dc / L 0101 -1/2 U dc / L 1/2 U dc / L -1/2 U dc / L 1/2 U dC / L 0011 -1/2 U dc / L -1/2 U dc / L 1/2 U dc / L 1/2 U dc / L 3 + U dc / 4 0111 -3/4 U dc / L 1/4 U dc / L 1/4 U dc / L 1/4 U dc / L 1011 1/4 U dc / L -3/4 U dc / L 1/4 U dc / L 1/4 U dc / L 1101 1/4 U dc / L 1/4 U dc / L -3/4 U dc / L 1/4 U dc / L 1110 1/4 U dc / L 1/4 U dc / L 1/4 U dc / L -3/4 U dc / L 4 + U dc / 2 1111 0 0 0 0

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 21 bis 27, wie in 14 dargestellt, beschrieben. Eine übergeordnete Regelung stellt einen Sollspannungsvektor am Eingang eines 5-Level Modulators zur Verfügung. Aus dieser Sollspannung erstellt der Modulator zeitlich aufgelöste Ausgangszustände für die Phasen U, V und W. Es ergeben sich fünf mögliche Ausgangspannungslevel je Phase für Wechselrichter-Konfigurationen, wie sie in den 17a bis 17e dargestellt sind: +Udc/2, +Udc/4, 0V, –Udc/4, –Udc/2. Diese Phasenausgangslevel entsprechen den Phasenausgangszuständen 4, 3, 2, 1, 0 gemäß Tabelle in 15 und Tabelle 1. Die Schaltzustände der Brückenzweige werden gemäß 16a mit 1 für +Udc und 0 für –Udc bezeichnet. Die Summe der Werte der Schaltzustände der Wechselrichter für eine Phase muss gleich dem Wert des Ausgangszustands dieser Phase sein.Embodiments of the switching state selector for four parallel-connected 2-level inverters WR1 to WR4 according to FIGS 21 to 27 , as in 14 shown, described. A higher-level control provides a setpoint voltage vector at the input of a 5-level modulator. From this setpoint voltage, the modulator generates time resolved output states for phases U, V and W. There are five possible output voltage levels per phase for inverter configurations as described in US Pat 17a to 17e are shown: + U dc / 2, + U dc / 4, 0V, -U dc / 4, -U dc / 2. These phase output levels correspond to the phase output states 4, 3, 2, 1, 0 according to table in FIG 15 and Table 1. The switching states of the bridge branches are according to 16a with 1 for + U dc and 0 for -U dc . The sum of the values of the switching states of the inverters for one phase must be equal to the value of the output state of this phase.

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 21, 22, 24, 25 und 26 nur die Phase U dargestellt.In the following embodiments, the phases U, V, W are treated equally; for the sake of clarity are in the 21 . 22 . 24 . 25 and 26 only the phase U is shown.

Ein Ausführungsbeispiel für einen Schaltzustandsselektor gemäß 21 stellt eine Phasenstrombegrenzungsregelung der Phasenströme der einzelnen Wechselrichter WR1 bis WR4 dar. Der Schaltzustandsselektor besteht aus einer Einheit zur Zuordnung des Phasenausgangszustands zu dem Phasenschaltzustand einer Phase ZA. Diese Einheit zur Zuordnung des Phasenausgangszustands zu dem Phasenschaltzustand einer Phase ZA hat als Eingang den Regelungsgrößenistwertvektor RI, bestehend aus den Regelungsgrößenistwerten für die vier Wechselrichter WR1 bis WR4. Im Ausführungsbeispiel ist der Regelungsgrößenistwertvektor RI der Phasenstrom der vier Wechselrichter jeweils in den Phasen U, V, W; in Phase U die Phasenströme i1,U ... i4,U, in Phase V die Phasenströme i1,V ... i4,V und in Phase W die Phasenströme i1,W ... i4,W, im weiteren Verlauf auch als Stromistwertvektor der Phase U, V oder W bezeichnet. Die Einheit ZA wählt den Phasenschaltzustand entsprechend Tabelle 1 so aus, dass hohe Phasenströme verringert und niedrige Phasenströme erhöht werden.An embodiment of a switching state selector according to 21 FIG. 12 illustrates a phase current limiting control of the phase currents of the individual inverters WR1 to WR4. The switching state selector consists of a phase output state assignment unit to the phase switching state of a phase ZA. This unit for assigning the phase output state to the phase switching state ei The phase ZA has as input the control value actual value vector RI, consisting of the control value actual values for the four inverters WR1 to WR4. In the exemplary embodiment, the regulation value actual value vector RI is the phase current of the four inverters in each case in the phases U, V, W; in phase U, the phase currents i 1, U ... i 4, U , in phase V, the phase currents i 1, V ... i 4, V and in phase W, the phase currents i 1, W ... i 4, W , hereinafter referred to as Stromistwertvektor the phase U, V or W. The unit ZA selects the phase switching state according to Table 1 so that high phase currents are reduced and low phase currents are increased.

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 22 dargestellt. Der Schaltzustandsselektor regelt den Kreisstrom in einer Phase. Der Schaltzustandsselektor besteht aus einer Einheit zur Zuordnung des Phasenausgangszustands zu dem Phasenschaltzustand einer Phase ZA, wie bereits im Ausführungsbeispiel zu 21 ausgeführt, und einem Berechnungsblock BR für den Regelungsgrößenistwertvektor RI. Im Berechnungsblock BR wird der Regelungsgrößenistwertvektor RI aus den Phasenströme i1,U ... i4,U für Phase U, aus den Phasenströme i1,V ... i4,V für Phase V und aus den Phasenströme i1,W ... i4,W für Phase W berechnet. Im Ausführungsbeispiel ist der Regelungsgrößenistwertvektor RI die Abweichung der Phasenströme gleicher Phase der vier Wechselrichter WR1 bis WR4 vom Durchschnitt des Phasenstroms derselben Phase der Wechselrichter. Das entspricht dem Kreisstromanteil des Phasenstroms eines Wechselrichters. Die Einheit zur Zuordnung des Pha senausgangszustands zu dem Phasenschaltzustand einer Phase ZA bestimmt den Phasenschaltzustand, wie bereits im Ausführungsbeispiel zu 21 ausgeführt.An embodiment of a switching state selector with circulating current control is in 22 shown. The switching state selector regulates the circulating current in one phase. The switching state selector consists of a unit for the assignment of the phase output state to the phase switching state of a phase ZA, as already in the exemplary embodiment 21 executed, and a calculation block BR for the Regelgrößenistwertvektor RI. In the calculation block BR, the control value actual value vector RI is obtained from the phase currents i 1, U ... i 4, U for phase U, from the phase currents i 1, V ... i 4, V for phase V and from the phase currents i 1, W ... i 4, W calculated for phase W. In the embodiment, the control amount actual value vector RI is the deviation of the phase currents of the same phase of the four inverters WR1 to WR4 from the average of the phase current of the same phase of the inverters. This corresponds to the circulating current component of the phase current of an inverter. The unit for the assignment of the Pha senausgangszustands to the phase switching state of a phase ZA determines the phase switching state, as already in the embodiment to 21 executed.

Das Ausgangsspektrum als Ergebnis der Realisierung gemäß 22 mit einer raumzeigerbasierten Multilevelmodulation ist in 23 aufgezeigt. Es ist ein Kreisstrom zu erkennen, der einen Spitzenwert von 500A erreicht.The output spectrum as a result of the realization according to 22 with a space vector based multilevel modulation is in 23 demonstrated. It can be seen a circular current, which reaches a peak of 500A.

Ein Ausführungsbeispiel für einen Schaltzustandsselektor mit Gleichtaktstromregelung ist in 24 dargestellt. Der Schaltzustandsselektor regelt den Gleichtaktstrom der vier Wechselrichter WR1 bis WR4. Der Schaltzustandsselektor besteht aus einer Einheit zur Zuordnung des Phasenausgangszustands zu dem Phasenschaltzustand einer Phase ZA, wie bereits im Ausführungsbeispiel zu 21 ausgeführt, und einem Berechnungsblock BR für den Regelungsgrößenistwertvektor RI. Im Berechnungsblock BR wird der Regelungsgrößenistwertvektor RI aus den Phasenströme i1,U ... i4,U, i1,V ... i4,V und i1,W ... i4,W berechnet. Im Ausführungsbeispiel ist der Regelungsgrößenistwertvektor RI die Summe der Phasenströme eines Wechselrichters. Die Einheit zur Zuordnung des Phasenausgangszustands zu dem Phasenschaltzustand einer Phase ZA bestimmt den Phasenschaltzustand, wie bereits im Ausführungsbeispiel zu 21 ausgeführt.An exemplary embodiment of a switching state selector with common-mode current regulation is shown in FIG 24 shown. The switching state selector controls the common mode current of the four inverters WR1 to WR4. The switching state selector consists of a unit for the assignment of the phase output state to the phase switching state of a phase ZA, as already in the exemplary embodiment 21 executed, and a calculation block BR for the Regelgrößenistwertvektor RI. In the calculation block BR, the control value actual value vector RI is calculated from the phase currents i 1, U ... i 4, U , i 1, V ... i 4, V and i 1, W ... i 4, W. In the exemplary embodiment, the control value actual value vector RI is the sum of the phase currents of an inverter. The unit for assigning the phase output state to the phase switching state of a phase ZA determines the phase switching state, as already in the exemplary embodiment 21 executed.

Ein Ausführungsbeispiel für einen Schaltzustandsselektor ist in 25 dargestellt. Der Schaltzustandsselektor regelt auf eine zusammengesetzte Regelungsgröße. Der Schaltzustandsselektor besteht aus einer Einheit zur Zuordnung des Phasenausgangszustands zu dem Phasenschaltzustand einer Phase ZA, wie bereits im Ausführungsbeispiel zu 21 ausgeführt, einem Berechnungsblock BR2, wie bereits im Ausführungsbeispiel zu 22 ausgeführt, und einem Berechnungsblock BR3, wie bereits im Ausführungsbeispiel zu 24 ausgeführt. Es werden die beiden Ausgangsvektoren der Berechnungsblocks zusammen mit einem Regelungsgrößenistwertvektor RI, wie bereits im Ausführungsbeispiel zu 21 ausgeführt, als Eingänge für einen zusätzlichen Rechenblock KG verwendet. Dieser bildet die Gewichtete Summe der Quadrate der einzelnen Eingangsvektorelemente unter Berücksichtigung aller relevanten Vorzeichen: RIn,P = SIGN(RI1n,P)·G1·RI1n,P 2 + SIGN(RI2n,P)·G2·RI2n,P 2 + SIGN(RI3n,P)·G3·RI3n,P 2 An embodiment of a switching state selector is in 25 shown. The switching state selector controls a composite control variable. The switching state selector consists of a unit for the assignment of the phase output state to the phase switching state of a phase ZA, as already in the exemplary embodiment 21 executed, a calculation block BR2, as already in the embodiment too 22 executed, and a calculation block BR3, as already in the embodiment too 24 executed. The two output vectors of the calculation blocks are added together with a control value actual value vector RI, as already in the exemplary embodiment 21 executed, as inputs for an additional calculation block KG used. This forms the weighted sum of the squares of the individual input vector elements taking into account all relevant signs: RI n, P = SIGN (RI1 n, P ) · G1 · RI1 n, P 2 + SIGN (RI2 n, P ) · G2 · RI2 n, P 2 + SIGN (RI3 n, P ) · G3 · RI3 n, P 2

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 26 dargestellt. Der Schaltzustandsselektor regelt den Kreisstrom in einer Phase, wie bereits im Ausführungsbeispiel zu 22 ausgeführt. Der Schaltzustandsselektor besteht aus einer Einheit zur Zuordnung des Phasenausgangszustands zu dem Phasenschaltzustand einer Phase ZA, wie bereits im Ausführungsbeispiel zu 21 ausgeführt, und einem Berechnungsblock BR, wie bereits im Ausführungsbeispiel zu 22 ausgeführt. Zusätzlich werden die Beträge der Elemente des Regelungsgrößenistwertvektors RI für die Phasen U, V, W von einem Grenzwertkomparator GK überwacht. Überschreitet ein Element des Regelungsgrößenistwertvektors RI einen an den Grenzwertkomparator GK ausgegebenen Grenzwert oder gibt der Modulator ein Phasenschaltzustandsänderungssignal, wird an die Einheit zur Zuordnung des Phasenausgangszustands zu dem Phasenschaltzustand einer Phase ZA ein Phasenschaltzustandsänderungssignal ausgegeben. Die logische Oder-Verknüpfung findet in der Einheit v statt.. Die Einheit zur Zuordnung des Phasenausgangszustands wiederum berechnet daraufhin einen neuen Phasenschaltzustand für die Phase der Grenzwertüberschreitung und gibt diesen neuen Phasenschaltzustand aus.An exemplary embodiment of a switching state selector with limit value monitoring is shown in FIG 26 shown. The switching state selector regulates the circulating current in one phase, as already in the exemplary embodiment 22 executed. The switching state selector consists of a unit for the assignment of the phase output state to the phase switching state of a phase ZA, as already in the exemplary embodiment 21 executed, and a calculation block BR, as already in the embodiment too 22 executed. In addition, the amounts of the elements of the control quantity actual value vector RI for the phases U, V, W are monitored by a limit comparator GK. When an element of the control amount actual value vector RI exceeds a threshold output to the threshold comparator GK, or the modulator outputs a phase switching state change signal, a phase switching state change signal is output to the phase output state allocation unit. The logical OR operation takes place in the unit v. The phase output state assignment unit, in turn, calculates a new phase switching state for the limit override phase and outputs this new phase switching state.

Das Ausgangsspektrum als Ergebnis der Realisierung gemäß 26 ist in 27 dargestellt. Im Gegensatz zum Verfahren nach 22 ist der Kreisstrom hier auf 200A begrenzt. Aus dem Kurvenverlauf ist erkennbar, dass bei Erreichen von 200A ein Schaltzustand gewählt wird, der den Kreisstrom redu ziert. Durch den zusätzlichen Schaltvorgang zur Begrenzung des Kreisstromes fallen zusätzliche Schaltverluste an. Ein Ausführungsbeispiel für eine zweiphasige Topologie, wie in 28 dargestellt, nutzt einen Schaltzustandsselektor, wie er in den Ausführungsbeispielen zu den 21 oder 22 beschrieben ist. Ein trägerbasierter Mehrlevelmodulator, im Ausführungsbeispiel ein 3-Level Modulator, erzeugt die Phasenausgangszustände entsprechend der Referenzsignale der Sollspannungsvorgabe der jeweiligen Phase. Die in den Ausführungsbeispielen zu den 21 und 22 beschriebenen Schaltzustandsselektoren bestimmen den Phasenschaltzustand nur mit Hilfe der Phasenströme derselben Phase. Damit lassen sich diese Schaltzustandsselektoren auch auf ein-, zwei- oder mehrphasige Systeme übertragen. Eine Grenzwertüberwachung wie im Ausführungsbeispiel zu 26 ist ebenso möglich.The output spectrum as a result of the realization according to 26 is in 27 shown. Unlike the procedure according to 22 the circulating current is limited here to 200A. It can be seen from the curve that, when reaching 200 A, a switching state is selected which reduces the circulating current. Due to the additional switching process for limiting the circulating current, additional switching losses occur. An exemplary embodiment of a two-phase topology, as in 28 uses a switching state selector, as in the embodiments of the 21 or 22 is described. A carrier-based multi-level modulator, in the exemplary embodiment a 3-level modulator, generates the phase output states corresponding to the reference signals of the target voltage specification of the respective phase. The in the embodiments of the 21 and 22 described switching state selectors determine the phase switching state only with the aid of the phase currents of the same phase. Thus, these switching state selectors can also be transferred to single, dual or multi-phase systems. A limit value monitoring as in the embodiment too 26 is also possible.

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Claims (23)

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 dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung ausgebildet ist, 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.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 parallel inverters 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 controller for controlling the inverter in response to a default vector of a higher-level control or regulating unit, characterized in that the control device is designed to control the inverter such that the output voltage at the load terminal in dependence on the default vector of a higher-level control unit a certain state of a number of different states wherein at least some states of the output voltage are provided by a number of different combinations of operating states of the inverters For each state of the output voltage, the control device selects that combination of operating states of the inverters from the number of different combinations in which a desired criterion is fulfilled as optimally as possible. Wechselrichteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorgabevektor einer Übergeordneten Steuerungs- oder Regelungseinheit jeweils den Augenblickswert einer Sollspannung bezeichnet.Inverter arrangement according to claim 1, characterized characterized in that the default vector of a parent Control unit respectively the instantaneous value of a Designated voltage. Wechselrichteranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die parallel geschalteten Wechselrichter von einer oder mehreren Wechselrichterhalbbrücken gebildet sind, wobei die Wechselrichterhalbbrücken jeweils zwei oder mehr Schaltelementen 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, wobei die einander entsprechenden Ausgänge der Wechselrichter über eine oder mehrere Induktivitäten miteinander verbunden sind, und wobei die Steuerungseinrichtung 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 aufweist, 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.Inverter arrangement according to Claim 1 or 2, thereby characterized in that the parallel-connected inverters of one or more inverter half bridges formed are, wherein the inverter half bridges each 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 the corresponding outputs the inverter via one or more inductors connected to each other, and wherein the control device one Modulator for determining pulse widths, polarities and possibly amplitudes of the DC voltage pulses to approach to an output AC voltage desired, especially sinusoidal Form, and a switching state selector least mediate Driving the switching elements, which is designed such that he under different in terms of approach to a desired output AC voltage for a respective time possible and with respect the current output voltage equivalent switching state combinations the switching elements determines that switching state combination, in which an optimization criterion is optimally fulfilled. Wechselrichteranordnung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Modulator ein Pulsweitenmodulator ist, der nach dem Sinus-Dreiecksverfahren arbeitet.Inverter arrangement according to claim 3, characterized in that the modulator is a pulse width modulator is that works on the sine triangular method. Wechselrichteranordnung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wechselrichter 2-Level Wechselrichter sind, wobei eine Anzahl von n 2-Level Wechselrichtern parallel geschaltet sind und die Wechselrichteranordnung als (n+1)-Level Pulsweitenmodulator im Sinus-Dreiecksverfahren mit einer Anzahl von n dreieckförmigen Trägersignalen arbeitet.Inverter arrangement according to claim 4, characterized in that the inverters 2-level inverters where a number of n 2-level inverters are connected in parallel and the inverter arrangement as (n + 1) level pulse width modulator in the sine-triangular method with a number of n triangular Carrier signals works. Wechselrichteranordnung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Modulator ein Pulsweitenmodulator ist, ausgebildet ist, eine Mehrlevelraumzeigermodulation durchzuführen.Inverter arrangement according to claim 3, characterized in that the modulator is a pulse width modulator is configured to perform a multi-level space vector modulation. Wechselrichteranordnung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Wechselrichter 2-Level Wechselrichter sind, wobei eine Anzahl von n Wechselrichtern parallel geschaltet sind und die Wechselrichteranordnung als (n+1)-Level Pulsweitenmodulator im Mehrlevelraumzeigermodulationsverfahren arbeitet.Inverter arrangement according to claim 6, characterized in that the inverters 2-level inverters are, with a number of n inverters connected in parallel and the inverter arrangement as (n + 1) level pulse width modulator works in multi-level space vector modulation method. Wechselrichteranordnung gemäß einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltzustandsselektor Strommesseinrichtungen zur Messung von Strömen an den Ausgängen der Wechselrichter aufweist und ausgebildet ist, die Auswahl der Betriebszustände in Abhängigkeit von den gemessenen Werten der Ströme an den Ausgängen der Wechselrichter vorzunehmen.Inverter arrangement according to a of claims 3 to 7, characterized in that the switching state selector Current measuring devices for measuring currents at the outputs has the inverter and is adapted to the selection of Operating states depending on the measured values the currents at the outputs of the inverters make. Wechselrichteranordnung gemäß einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltzustandsselektor ausgebildet ist, die Auswahl der Betriebszustände aus den mit Hilfe der Systemparameter berechneten Strömen an den Ausgängen der Wechselrichter vorzunehmen.Inverter arrangement according to a of claims 3 to 7, characterized in that the switching state selector is formed, the selection of operating conditions from the using the system parameters calculated currents to the Outputs of the inverters. Wechselrichteranordnung gemäß einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltzustandsselektor ausgebildet ist, sich je nach Kombination von Betriebszuständen der Wechselrichter einstellende Kreisströme zwischen einzelnen Wechselrichtern vorauszuberechnen.Inverter arrangement according to a of claims 3 to 9, characterized in that the switching state selector is formed, depending on the combination of operating conditions the inverter adjusting circulating currents between individual To precalculate inverters. Wechselrichteranordnung gemäß einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltzustandsselektor ausgebildet ist, als Optimierungskriterium eine Minimierung der Phasenströme durchzuführen.Inverter arrangement according to a of claims 3 to 10, characterized in that the switching state selector is designed as a minimization of the optimization criterion Perform phase currents. Wechselrichteranordnung gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltzustandsselektor je Phase eine Einheit zur Zuordnung des Phasenausgangszustands zu dem Phasenschaltzustand der jeweiligen Phase aufweist und ausgebildet ist, mittels eines von den Strommesseinrichtungen ermittelten und an die Einheit zur Zuordnung des Phasenausgangszustands zu dem Phasenschaltzustand der jeweiligen Phase ausgegebenen Stromistwertvektors eine Minimierung der Phasenströme durchzuführen.Inverter arrangement according to claim 11, characterized in that the switching state selector per phase a unit for assigning the phase output state to the phase switching state the respective phase and is formed by means of a determined by the current measuring devices and to the unit for Assignment of the phase output state to the phase switching state The current actual value vector output in each phase minimizes to carry out the phase currents. Wechselrichteranordnung gemäß einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltzustandsselektor ausgebildet ist, eine Minimierung der Kreisströme als Optimierungskriterium durchzuführen.Inverter arrangement according to a of claims 3 to 10, characterized in that the switching state selector is formed, a minimization of the circulating currents as an optimization criterion perform. Wechselrichteranordnung gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltzustandsselektor je Phase 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 aufweist und ausgebildet ist, mittels eines von den Strommesseinrichtungen ermittelten und an die Berechnungseinheit ausgegebenen Stromistwertvektors und eines von der Berechnungseinheit an die Einheit zur Zuordnung des Phasenausgangszustands zu dem Phasenschaltzustand der jeweiligen Phase ausgegebenen berechneten Regelungsgrößenistwertvektors eine Minimierung der Kreisströme durchzuführen.Inverter arrangement according to claim 13, characterized in that the switching state selector per phase a 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 one Phase and is formed by means of one of the current measuring devices determined and output to the calculation unit Stromistwertvektors 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 control value actual value vector to perform a minimization of the circulating currents. Wechselrichteranordnung gemäß einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltzustandsselektor ausgebildet ist, eine Gleichtaktstromregelung als Optimierungskriterium durchzuführen.Inverter arrangement according to a of claims 3 to 10, characterized in that the switching state selector is designed, a common mode current control as an optimization criterion perform. Wechselrichteranordnung gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltzustandsselektor je Phase 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 aufweist und ausgebildet ist, mittels eines von den Strommesseinrichtungen ermittelten und an die Berechnungseinheit ausgegebenen Stromistwertvektors und eines von der Berechnungseinheit an die Einheit zur Zuordnung des Phasenausgangszustands zu dem Phasenschaltzustand der jeweiligen Phase ausgegebenen berechneten Regelungsgrößenistwertvektors eine Gleichtaktstromregelung durchzuführen.Inverter arrangement according to claim 15, characterized in that the switching state selector per phase a calculation unit for calculating one for a common mode 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 one Phase and is formed by means of one of the current measuring devices determined and output to the calculation unit Stromistwertvektors 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 control value actual value vector to perform a common mode current control. Wechselrichteranordnung gemäß einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltzustandsselektor ausgebildet ist, eine Auswahl von Schaltzustandskombinationen anhand mehrerer Optimierungskriterien gemäß einem der Ansprüche 10 bis 15 durchzuführen.Inverter arrangement according to a of claims 3 to 10, characterized in that the switching state selector is formed, a selection of switching state combinations based several optimization criteria according to one of Perform claims 10 to 15. Wechselrichteranordnung gemäß Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltzustandsselektor je Phase 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 Empfindlichkeit der einzelnen Optimierungskriterien wie Minimierung der Phasenströme, Minimierung der Kreis ströme 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 aufweist, wobei die Strommesseinrichtungen des Schaltzustandsselektors mit den Eingängen aller Berechnungseinheiten, 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 mit dem Eingang der Berechnungseinheit zur Berechnung der gewichteten Summe von allen Regelungsgrößenistwertvektoren und der Ausgang der Berechnungseinheit zur Berechnung der gewichteten Summe von allen Regelungsgrößenistwertvektoren mit der Einheit zur Zuordnung des Phasenausgangszustands zu dem Phasenschaltzustand der jeweiligen Phase verbunden sind, und dass der Schaltzustandsselektor ausgebildet ist, mittels eines von den Strommesseinrichtungen ermittelten und an alle Berechnungseinheiten ausgegebenen Stromistwertvektors 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 mehrerer Optimierungskriterien gemäß einem der Ansprüche 10 bis 15 durchzuführen.An inverter arrangement according to claim 17, characterized in that the switching state selector per phase comprises a calculation unit for calculating a Kreisstromregelung suitable control value actual value vector, a calculation unit for calculating a suitable for a common mode current control Regelgrößenistwertvektors, a unit for adjusting the sensitivity of the individual optimization criteria such as minimization of the phase currents, minimization the circuit currents and common mode current control, a calculation unit for calculating the weighted sum of all Regelgrößengrößenwertvektoren and a unit for assigning the phase output state to the phase switching state of the respective phase, wherein the current measuring means of the switching state selector with the inputs of all calculation units, the unit for adjusting the sensitivity of each Optimization criteria and the outputs of the calculation unit for calculating ei A control current actual value vector suitable for a circulating current control, and the calculation unit for calculating a common mode current control value actual value vector with the input of the weighted sum calculating unit of all the control value actual value vectors and the output of the weighted sum calculating unit of all the control value actual value vectors with the phase output state allocation unit are connected to the phase switching state of the respective phase, and that the switching state selector is configured to have a calculated weighted control quantity actual value vector outputted from the weighted sum calculating unit of all the control amount actual value vectors to the phase output state allocation unit to the phase switching state of the respective phase by a current actual value vector determined by the current measuring means and outputted to all the calculation units Selection of switching state combinations based on several optimization criteria according to any one of claims 10 to 15 perform. Wechselrichteranordnung gemäß einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltzustandsselektor ausgebildet ist, eine Grenzwertüberwachung für ein oder mehrere Optimierungskriterien durchzuführen.Inverter arrangement according to a of claims 11 to 18, characterized in that the switching state selector is designed, a limit monitoring for to carry out one or more optimization criteria. Wechselrichteranordnung gemäß Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltzustandsselektor je Phase 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 Phasenschaltzustandsänderungssignalgeber für eine logische Oder-Verknüpfung des Grenzwertkomperatorsignals mit einem von einem Mehrlevelmodulator erhaltenen Phasenschaltzustandsänderungswert und für die Ausgabe eines Phasenschaltzustandsänderungssignals bei Grenzwertüberschreitung oder Phasenschaltzustandsänderung des Modulators an die Einheit zur Zuordnung des Phasenausgangszustands zu dem Phasenschaltzustand der jeweiligen Phase aufweist und ausgebildet ist, eine Grenzwertüberwachung für ein oder mehrere Optimierungskriterien durchzuführen und bei Grenzwertüberschreitung oder Phasenschaltzustandsänderung mittels der Einheit zur Zuordnung des Phasenausgangszustands zu dem Phasenschaltzustand der jeweiligen Phase eine neue Phasenschaltzustandsberechnung vorzunehmen und im Ergebnis eine Phasenschaltzustandsänderung auszugeben.Inverter arrangement according to claim 19, characterized in that the switching state selector per phase additionally a unit for determining the amount value to the unit for assigning the phase output state to the Phase switching state of the respective phase output Regelungsgrößenistwertvektors, one connected to the unit for determining the magnitude value of the control quantity actual value vector Limit comparator for the comparison of the absolute value of the control value actual value vector with a the limit comparator output limit and one with the Limit comparator connected phase switching state change signal generator for a logical OR operation of the limit comparator signal with a phase switching state change value obtained from a multi-level modulator and for the output of a phase switching state change signal at limit value overrun or phase switching state change of the modulator to the unit for assigning the phase output state to the phase switching state of the respective phase and formed is a limit monitor for one or more To carry out optimization criteria and if the limit value is exceeded or phase switching state change 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. Wechselrichteranordnung gemäß einem der Ansprüche 3 bis 20, dadurch gekennzeichnet, 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 um 1 größer ist als die Anzahl der parallel geschalteten Wechselrichter multipliziert mit der um 1 verminderten Anzahl der Level der Einzelwechselrichter.Inverter arrangement according to a of claims 3 to 20, characterized in that the modulator is designed, a carrier-based pulse width modulation method perform such that a number of the corresponding the number of parallel connected inverters of carrier signals be linked to a reference signal (setpoint), that the number of possible initial states 1 greater than the number of parallel connected Inverter multiplied by the number of times decreased by 1 Level of the individual inverters. Wechselrichteranordnung gemäß Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Modulator ausgebildet ist, vorausberechnete Pulsmuster zu verarbeiten.Inverter arrangement according to claim 21, characterized in that the modulator is formed, process precalculated pulse patterns. Wechselrichteranordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 22 dadurch gekennzeichnet, dass die Wechselrichteranordnung eine mehrphasige Topologie mit einem Multilevelmodulator aufweist.Inverter arrangement according to a of claims 1 to 22, characterized in that the inverter arrangement has a multi-phase topology with a multilevel modulator.
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