Procedimiento para el funcionamiento de un circuito convertidor,

en el que el circuito convertidor presenta almenos dos módulos de fases (4), cada módulo de fases (4) presenta un primero y un segundo sistema convertidorparcial (1, 2) y para cada módulo de fases (4) los sistemas convertidores parciales (1, 2) están conectados en serieentre sí, cada sistema convertidor parcial (1, 2) comprende varias células de conmutación (3) bipolares conectadasen serie y cada célula de conmutación (2) presenta conmutadores de semiconductores de potencia bidireccionalescontrolables con dirección de conducción de la corriente unidireccional controlada y un acumulador de energíacapacitivo, en el que los conmutadores de semiconductores de potencia de las células de conmutación (3) del primersistema convertidor parcial (1) son activados por medio de una señal de activación (S1) y los conmutadores desemiconductores de potencia de las células de conmutación (3) del segundo sistema convertidor parcial (2) sonactivados por medio de otra señal de activación (S2), en el que para el primer sistema convertidor parcial (1), laseñal de activación (S1) se forma a partir de una señal de referencia (Vref, U1) con respecto a la tensión (U1) a travésdel primer sistema convertidor parcial (1), y en el que para el segundo sistema convertidor parcial (2), la otra señalde activación (S2) se forma a partir de una señal de referencia (Vref, U2) con respecto a la tensión (U2) a través delsegundo sistema convertidor parcial (2), caracterizado porque la señal de activación (S1) se forma adicionalmente apartir de una señal de amortiguación (Vd, U1) con respecto al primer sistema convertidor parcial (1), en el que la señalde amortiguación (Vd, U1) se forma a partir de una corriente común (i1) a través del primer sistema convertidor parcial(1) y a partir de un valor de resistencia (Rd,) predeterminable, y porte la otra señal de activación (S2) se formaadicionalmente a partir de una señal de amortiguación (Vd, U1) a partir de una corriente (i2) medida a través delsegundo sistema convertidor parcial (2) y a partir del valor de la resistencia (Rd) predeterminable.

Amortiguación activa de armónicos de corriente en un convertidor de niveles múltiples.

Campo técnico

La invención se refiere al campo de la electrónica de potencia. Parte de un procedimiento para el funcionamiento de un circuito convertidor de acuerdo con el preámbulo de las reivindicaciones independientes.

Estado de la técnica

Los circuitos convertidores se emplean actualmente en una pluralidad de aplicaciones. Un circuito convertidor especialmente fácil de escalar en la tensión se indica en el documento WO 2007/023064 A1. En la figura 1 se representa un circuito convertidor de este tipo de acuerdo con el estado de la técnica, en el que en la figura 1 se representa, para mayor claridad, solamente un módulo de fases del circuito convertidor. En él, el circuito convertidor presenta para cada fase un módulo de fases, en el que cada módulo de fases comprende un primer sistema convertidor parcial y un segundo sistema convertidor parcial y los sistemas convertidores parciales están conectados en serie entre sí. El punto de unión de los dos sistemas convertidores parciales conectados en serie forma una conexión de salida, por ejemplo, para una carga eléctrica. Cada sistema convertidor parcial comprende al menos una célula de conmutación de dos polos, en la que en el caso de varias células de conmutación de un sistema convertidor parcial, estas células de conmutación están conectadas en serie entre sí. Cada célula de conmutación de dos polos presenta conmutadores de semiconductores de potencia bidireccionables controlables con dirección de la conducción de la corriente unidireccional controlada y un acumulador de energía capacitivo. En la figura 1, cada célula de conmutación presenta dos conmutadores de semiconductores de potencia bidireccionales controlables conectados en serie con dirección de la conducción de la corriente unidireccional controlada y un acumulador de energía capacitivo conectado en paralelo al circuito en serie de los conmutadores de semiconductores de potencia. Un circuito convertidor del tipo indicado anteriormente se indica en el documento WO 2007133852 A2.

Puesto que el circuito convertidor de acuerdo con el documento WO 2007/023064 A o de acuerdo con el documento WO 2007/33852 A2 contienen circuitos oscilantes débilmente amortiguados, que están constituidos por dos o más módulos de fases, las oscilaciones en las corrientes que se producen en ellos deben ser amortiguadas de acuerdo con la técnica de regulación a través del primero y del segundo sistema convertidor parcial. En el documento WO 2007/33852 A2 se indica a tal fin un procedimiento de control, que sigue el principio de los intervalos de tiempo libremente seleccionables para operaciones de conmutación de los conmutadores de semiconductores de potencia bidireccionales controlables de las células de conmutación del primero y del segundo sistema convertidor parcial.

En el documento WO 2008/067784 A1 así como en A. Antonopoulus y col “On dynamics and voltage control of the Modular Multilevel Converter”, IPE 2009 se indica, además, respectivamente, un procedimiento del tipo indicado al principio para el funcionamiento de un circuito convertidor.

Representación de la invención

El cometido de la invención es indicar un procedimiento desarrollado con respecto al estado de la técnica y alternativo para el funcionamiento de un circuito convertidor, por medio del cual se pueden amortiguar activamente oscilaciones y distorsiones no deseadas en corrientes del primero y del segundo sistema convertidor parcial del circuito convertidor.

Este cometido se soluciona por medio de las características de las reivindicaciones 1, 3 y 6, respectivamente. En las reivindicaciones dependientes se indican desarrollos ventajosos de la invención.

Un circuito convertidor presenta al menos dos módulos de fases, cada módulo de fases comprende un primero y un segundo sistema convertidor parcial y para cada módulo de fases, los sistemas convertidores parciales están conectados en serie entre sí. Cada sistema convertidor parcial comprende varias células de conmutación bipolares conectadas y cada célula de conmutación presenta conmutadores de semiconductores de potencia bidireccionales controlables con dirección de conducción de la corriente unidireccional controlada y un acumulador de energía capacitivo. De acuerdo con el procedimiento según la invención, los conmutadores de semiconductores de potencia de las células de conmutación del primer sistema convertidor parcial son activados por medio de una señal de activación y los conmutadores de semiconductores de potencia de las células de conmutación del segundo sistema conmutador parcial son activados por medio de otra señal de activación. Además, para el primer sistema convertidor parcial la señal de activación se forma a partir de una señal de referencia con respecto a la tensión a través del primer sistema convertidor parcial y para el segundo sistema convertidor parcial, la otra señal de activación se forma a partir de una señal de referencia con respecto a la tensión a través del segundo sistema convertidor parcial. De acuerdo con la invención, la señal de activación se forma adicionalmente a partir de una señal de amortiguación con respecto al primer sistema convertidor parcial, en el que la señal de amortiguación se forma a partir de una corriente medida a través del primer sistema convertidor parcial y a partir de un valor de resistencia predeterminmable. Por lo demás, la otra señal de activación se forma adicionalmente a partir de una señal de amortiguación con respecto al segundo sistema convertidor parcial, en el que la señal de amortiguación se forma a partir de una corriente medida a través del segundo sistema convertidor parcial y a partir del valor de la resistencia predeterminable.

La señal de amortiguación respectiva corresponde en su actuación a una caída de la tensión a través de una resistencia óhmica en el sistema convertidor parcial respectivo y de esta manera amortigua las corrientes a través del sistema convertidor parcial respectivo en cada caso de manera deseada.

En otra forma de realización de la invención, la señal de amortiguación se forma con respecto al primer sistema convertidor parcial adicionalmente a partir de una corriente de referencia predeterminable a través del primer sistema convertidor parcial. La señal de amortiguación se forma con respecto al segundo sistema convertidor parcial adicionalmente a partir de una corriente de referencia predeterminable a través del segundo sistema convertidor parcial. A través de la previsión de una corriente de referencia durante la formación de la señal de amortiguación respectiva es posible de manera ventajosa que porciones de oscilación determinadas de forma selectiva de las corrientes sean amortiguadas a través del sistema convertidor parcial respectivo.

En una forma de realización alternativa de la invención, para el primer sistema convertidor parcial, la señal de activación se forma a partir de una señal de referencia generada en una unidad de cálculo central con respecto a la célula de conmutación respectiva en cada caso del primer sistema convertidor parcial. Para cada célula de conmutación del primer sistema convertidor parcial está prevista una unidad de cálculo local, en la que la señal de referencia con respecto a la célula de conmutación respectiva en cada caso del primer sistema convertidor parcial se transmite a la unidad de cálculo local respectiva en cada caso de las células de conmutación del primer sistema conmutador parcial. La señal de activación en cada unidad de cálculo local de las células de conmutación del primer sistema convertidor parcial se forma entonces adicionalmente a partir de una señal de amortiguación con respecto a la célula de conmutación respectiva del primer sistema convertidor parcial, en el que la señal de amortiguación se forma a partir de una corriente medida a través de la célula de conmutación respectiva del primer sistema convertidor parcial y a partir de un valor de la resistencia predeterminable. Para el segundo sistema convertidor parcial, la otra señal de activación se forma a partir de una señal de referencia generada en la unidad de cálculo central con respecto a la célula de conmutación respectiva en cada caso del segundo sistema convertidor parcial. Por lo demás, para cada célula de conmutación del segundo sistema convertidor parcial está prevista una unidad de cálculo local, en la que la señal de referencia con respecto a la célula de... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para el funcionamiento de un circuito convertidor, en el que el circuito convertidor presenta al menos dos módulos de fases (4) , cada módulo de fases (4) presenta un primero y un segundo sistema convertidor parcial (1, 2) y para cada módulo de fases (4) los sistemas convertidores parciales (1, 2) están conectados en serie entre sí, cada sistema convertidor parcial (1, 2) comprende varias células de conmutación (3) bipolares conectadas en serie y cada célula de conmutación (2) presenta conmutadores de semiconductores de potencia bidireccionales controlables con dirección de conducción de la corriente unidireccional controlada y un acumulador de energía capacitivo, en el que los conmutadores de semiconductores de potencia de las células de conmutación (3) del primer sistema convertidor parcial (1) son activados por medio de una señal de activación (S1) y los conmutadores de semiconductores de potencia de las células de conmutación (3) del segundo sistema convertidor parcial (2) son activados por medio de otra señal de activación (S2) , en el que para el primer sistema convertidor parcial (1) , la señal de activación (S1) se forma a partir de una señal de referencia (Vref, U1) con respecto a la tensión (U1) a través del primer sistema convertidor parcial (1) , y en el que para el segundo sistema convertidor parcial (2) , la otra señal de activación (S2) se forma a partir de una señal de referencia (Vref, U2) con respecto a la tensión (U2) a través del segundo sistema convertidor parcial (2) , caracterizado porque la señal de activación (S1) se forma adicionalmente a partir de una señal de amortiguación (Vd, U1) con respecto al primer sistema convertidor parcial (1) , en el que la señal de amortiguación (Vd, U1) se forma a partir de una corriente común (i1) a través del primer sistema convertidor parcial

(1) y a partir de un valor de resistencia (Rd, ) predeterminable, y porte la otra señal de activación (S2) se forma adicionalmente a partir de una señal de amortiguación (Vd, U1) a partir de una corriente (i2) medida a través del segundo sistema convertidor parcial (2) y a partir del valor de la resistencia (Rd) predeterminable.

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la señal de amortiguación (Vd, U1) se forma con respecto al primer sistema convertidor parcial (1) adicionalmente a partir de una corriente de referencia (Iref, U1) predeterminable a través del primer sistema convertidor parcial (1) , y porque la señal de amortiguación (Vd, U2) se forma con respecto al segundo sistema convertidor parcial (2) adicionalmente a partir de una corriente de referencia (Iref, U2) predeterminable a través del segundo sistema convertidor parcial (2) .

3. Procedimiento para el funcionamiento de un circuito convertidor, en el que el circuito convertidor presenta al menos dos módulos de fases (4) , cada módulo de fases (4) presenta un primero y un segundo sistema convertidor parcial (1, 2) y para cada módulo de fases (4) los sistemas convertidores parciales (1, 2) están conectados en serie entre sí, cada sistema convertidor parcial (1, 2) comprende varias células de conmutación (3) bipolares conectadas en serie y cada célula de conmutación (2) presenta conmutadores de semiconductores de potencia bidireccionales controlables con dirección de conducción de la corriente unidireccional controlada y un acumulador de energía capacitivo, en el que los conmutadores de semiconductores de potencia de las células de conmutación (3) del primer sistema convertidor parcial (1) son activados por medio de una señal de activación (S1) y los conmutadores de semiconductores de potencia de las células de conmutación (3) del segundo sistema convertidor parcial (2) son activados por medio de otra señal de activación (S2) , caracterizado porque para el primer sistema convertidor parcial

(1) la señal de activación (S1) se forma a partir de una señal de referencia (Vref, UZ2) generada en una unidad de cálculo central (7) con respecto a la célula de conmutación (3) respectiva en cada caso del primer sistema convertidor parcial, porque para cada célula de conmutación (3) del primer sistema convertidor parcial (1) está prevista una unidad de cálculo local (8) y la señal de referencia (Vref, UZ1) con respecto a la célula de conmutación (3) respectiva en cada caso del primer sistema convertidor parcial (1) se transmite a la unidad de cálculo local (8) respectiva en cada caso de la célula de conmutación (3) respectiva del primer sistema conmutador parcial (1) , porque la señal de activación (S1) en cada unidad de cálculo local (8) de las células de conmutación (3) del primer sistema convertidor parcial (1) se forma a partir de una señal de amortiguación (Vd, Z1) con respecto a la célula de conmutación (3) respectiva del primer sistema convertidor parcial (1) , en el que la señal de amortiguación (Vd, Z1) se forma a partir de una corriente (i1) medida a través de la célula de conmutación (3) respectiva del primer sistema convertidor parcial (1) y a partir de un valor de la resistencia (Rd) predeterminable, porque para el segundo sistema convertidor parcial (2) la otra señal de activación (S2) se forma a partir de una señal de referencia (Vref, UZ2) generada en la unidad de cálculo central (7) con respecto a la célula de conmutación (3) respectiva en cada caso del segundo sistema convertidor parcial (2) , porque para cada célula de conmutación (3) del segundo sistema convertidor parcial

(2) está prevista una unidad de cálculo local (9) y la señal de referencia (Vref, UZ2) con respecto a la célula de conmutación (3) respectiva del segundo sistema convertidor parcial (2) se transmite a la unidad de cálculo local (9) respectiva en cada caso de la célula de conmutación (3) respectiva del segundo sistema convertidor parcial (2) , porque la otra señal de activación (S2) en cada unidad de cálculo local (9) de las células de conmutación (3) del segundo sistema convertidor parcial (2) se forma adicionalmente a partir de una señal de amortiguación (Vd, Z2) con respecto a la célula de conmutación (3) respectiva del segundo sistema convertidor parcial (2) , en el que la señal de amortiguación (Vd, Z2) se forma a partir de una corriente (i2) medida a través de la célula de conmutación (3) respectiva del segundo sistema convertidor parcial (2) y a partir del valor de la resistencia (Rd) predeterminable.

4. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado porque la señal de amortiguación (Vd, Z1) respectiva se forma con respecto a la célula de conmutación (3) respectiva del primer sistema convertidor parcial (1) adicionalmente a partir de una corriente de referencia (Iref, U1) predeterminable a través de la célula de conmutación

(3) respectiva del primer sistema convertidor parcial (1) , y porque la señal de amortiguación (Vd, Z2) respectiva se forma con respecto a las células de conmutación (3) respectivas del segundo sistema convertidor parcial (2)

adicionalmente a partir de una corriente de referencia (Iref, U2) predeterminable a través de la célula de conmutación

(3) respectiva del segundo sistema convertidor parcial (2) .

5. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el valor de la resistencia (Rd) se predetermina constante o variable en el tiempo.

6. Procedimiento para el funcionamiento de un circuito convertidor, en el que el circuito convertidor presenta al menos dos módulos de fases (4) , cada módulo de fases (4) presenta un primero y un segundo sistema convertidor parcial (1, 2) y para cada módulo de fases (4) los sistemas convertidores parciales (1, 2) están conectados en serie entre sí, cada sistema convertidor parcial (1, 2) comprende varias células de conmutación (3) bipolares conectadas en serie y cada célula de conmutación (2) presenta conmutadores de semiconductores de potencia bidireccionales controlables con dirección de conducción de la corriente unidireccional controlada y un acumulador de energía capacitivo, en el que los conmutadores de semiconductores de potencia de las células de conmutación (3) del primer sistema convertidor parcial (1) son activados por medio de una señal de activación (S1) y los conmutadores de semiconductores de potencia de las células de conmutación (3) del segundo sistema convertidor parcial (2) son activados por medio de otra señal de activación (S2) , caracterizado porque para el primer sistema convertidor parcial

(1) la señal de activación (S1) se forma a partir de una señal de referencia de amortiguación (Vref, d U1) generada en una unidad de cálculo central (7) con respecto a la tensión (U1) a través del primer sistema convertidor parcial (1) , en el que la señal de referencia de amortiguación (Vref, d U1) se forma con respecto a la tensión (U1) a través del primer sistema convertidor parcial (1) a partir de una corriente de referencia (iref, U1) predeterminable a través del primer sistema convertidor parcial (2) , a partir de un valor de la resistencia (Rda) predeterminable y a partir de una señal de referencia (Vref, U1) con respecto a la tensión (U1) a través del primer sistema convertidor parcial (1) , porque para cada célula de conmutación (3) del primer sistema convertidor parcial (1) está prevista una unidad de cálculo y la señal de referencia de amortiguación (Vref, d U1) con respecto a la tensión (U1) se transmite a través del primer sistema convertidor parcial (1) a las unidades de cálculo locales (8) de las células de conmutación (2) del primer sistema conmutador parcial (1) , porque la señal de activación (S1) en cada unidad de cálculo local (8) de las células de conmutación (3) del primer sistema convertidor parcial (1) se forma a partir de una señal de amortiguación (Vd, Z1) con respecto a la célula de conmutación (3) respectiva del primer sistema convertidor parcial (1) , en el que la señal de amortiguación (Vd, Z1) se forma a partir de una corriente (i1) medida a través de la célula de conmutación (3) respectiva del primer sistema convertidor parcial (1) y a partir de un valor de la resistencia (Rdb) predeterminable, porque para el segundo sistema convertidor parcial (2) la otra señal de activación (S2) se forma a partir de una señal de referencia de amortiguación (Vref, d U2) generada en la unidad de cálculo central (9) con respecto a la tensión (U2) a través del segundo sistema convertidor parcial (2) , en el que la señal de referencia de amortiguación (Vref, d U2) se forma con respecto a la tensión (U2) a través del segundo sistema convertidor parcial (2) a partir de una corriente de referencia (iref, U1) predeterminable a través del segundo sistema convertidor parcial (2) a partir del valor de la resistencia (Rda) predeterminable y a partir de una señal de referencia (Vref, U2) con respecto a la tensión (U2) a través del segundo sistema convertidor parcial (1) , porque cada célula (3) del segundo sistema convertidor parcial

(2) está prevista una unidad de cálculo local (9) y la señal de referencia de amortiguación (Vref, d U2) se transmite con respecto a la tensión (U2) a través del segundo sistema convertidor parcial (2) a las unidades de cálculo locales (9) de las células de conmutación (3) del segundo sistema convertidor parcial (2) , porque la otra señal de activación (S2) en cada unidad de cálculo local (9) de las células de conmutación (3) del segundo sistema convertidor parcial

(2) se forma adicionalmente a partir de una señal de amortiguación (Vd, Z2) con respecto a la célula de conmutación

(3) respectiva del segundo sistema convertidor parcial (2) , en el que la señal de amortiguación (Vd, Z2) se forma a partir de una corriente (i2) medida a través de la célula de conmutación (3) respectiva del segundo sistema convertidor parcial (2) y a partir del otro valor de la resistencia (Rdb) predeterminable.

7. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado porque el valor de la resistencia (Rda) y el otro valor de la resistencia (Rdb) se predeterminan constantes o variables en el tiempo.