多相功率转换器控制的制作方法

本发明涉及针对电机(诸如，风力涡轮机发电机)的多相功率转换器的领域。特别地，本发明涉及对包括针对每个相的至少一个pwm逆变器模块的多相功率转换器进行控制的方法。此外，本发明涉及针对多相功率转换器的控制器、计算机程序和利用这种功率转换器的风力涡轮机发电机。

背景技术：

1、现代风力涡轮机发电机使用多相功率转换器以生成它们的输出ac功率。这种多相功率转换器(典型地，3相功率转换器)包括针对每个相的一个或多个pwm逆变器模块。众所周知的是，在这种pwm逆变器模块中发生的切换可能导致各种问题，包括与emc(电磁兼容性)相关的问题。最近的调查已经示出：严重emc相关问题可能特别地在两个条件同时适用时发生：(1)发电机相的电流过零；以及(2)针对电流过零发电机相和另一发电机相两者在类似时间处(同时或接近于同时)发生的pwm切换操作。

2、因此，可能存在针对避免上面提及的问题的简单且成本效益高的方式的需要。

技术实现思路

1、该需要可以由根据独立权利要求的主题来满足。本发明的有利实施例由从属权利要求描述。

2、根据本发明的第一方面，提供了一种对包括针对每个相的至少一个pwm逆变器模块的多相功率转换器进行控制的方法。所述方法包括：(a)接收针对每个相的电压参考值；(b)针对每对相，检验是否对应的一对电压参考值之间的差处于预定阈值以下；(c)通过以每对经修改的电压参考值之间的差等于或大于所述预定阈值这样的方式修改所接收的电压参考值，来针对每个相生成经修改的参考值；以及(d)基于经修改的电压参考值来针对pwm逆变器模块生成pwm切换信号。

3、本发明的该方面基于下述思想：通过确保在生成pwm切换信号时所依赖的参考电压值以至少与预定阈值相对应的量而不同，来获得针对不同相的pwm逆变器模块中的切换的最小接近度。从而，针对任何两个相的参考电压将始终至少以预定阈值而不同，并且pwm逆变器模块中的对应切换将以对应的最小时间差而发生。这防止了上面描述的emc相关问题的发生。

4、根据本发明，修改针对所述差处于所述预定阈值以下的一对相的所接收的电压参考值包括：(a)基于所述差和所述预定阈值来计算电压偏移值；(b)将所述电压偏移值加到与所述一对相中的一个相相对应的电压参考值；以及(c)从与所述一对相中的另一个相相对应的电压参考值减去所述电压偏移值。

5、换言之，通过将所述电压偏移值加到一个相的电压参考值并从另一个相的电压参考值减去电压偏移值，相应地增加了两个相的相应电压参考值之间的总体差。

6、根据本发明实施例，将所述电压偏移值加到所述电压参考值中最大的一个，并且从所述电压参考值中最小的一个减去所述电压偏移值。

7、根据本发明进一步实施例，所述电压偏移值被计算为所述预定阈值与所述对应的一对电压参考值之差之间的差的一半。

8、根据本发明，所述方法进一步包括：(a)接收针对每个相的进一步电压参考值；(b)基于所述对应电压偏移值来调整针对每个相的进一步电压参考值；(c)针对每对相，检验是否对应的一对经调整的进一步电压参考值之间的进一步差处于所述预定阈值以下；(d)通过以每对经修改的进一步电压参考值之间的进一步差等于或大于所述预定阈值这样的方式修改经调整的进一步电压参考值，来针对每个相生成经修改的进一步电压参考值；以及(e)基于经修改的进一步电压参考值来针对所述pwm逆变器模块生成进一步pwm切换信号。

9、这里，针对相(即，针对pwm逆变器模块的下一切换周期)而接收进一步电压参考值的集合。进一步电压参考值可以不同于先前电压参考值，或者它们可以与先前电压参考值部分相同或完全相同。在任何情况下，进一步电压参考值是基于先前被应用于电压参考值(即，在前一周期中)的对应电压偏移值来调整的。如果没有电压偏移值被应用于一个或多个相，则对应的经调整的进一步电压参考值与相应进一步电压参考值相同。该调整以消除电压参考值的修改为目的提供了反馈特征，使得所得到的来自pwm逆变器模块的输出电压不(随时间)与期望波形显著偏离。然后以与在前一周期中相同的方式在检验和生成步骤中使用经调整的电压参考值。

10、根据本发明，调整针对每个相的进一步电压参考值包括：(a)如果在修改电压参考值时所述电压偏移值被加到该相的电压参考值，则从所述进一步电压参考值减去所述电压偏移值(即，在前一周期中应用的电压偏移值)；以及(b)如果在修改电压参考值时从该相的电压参考值减去了所述电压偏移值，则将所述电压偏移值(即，在前一周期中应用的电压偏移值)加到所述进一步电压参考值。

11、换言之，如果针对相的电压参考在前一周期中增大，则针对该相的电压参考值将在下一周期中相应地减小，并且反之亦然。

12、根据本发明进一步实施例，修改针对所述进一步差处于所述预定阈值以下的一对相的经调整的电压参考值包括：(a)基于所述进一步差和所述预定阈值来计算进一步电压偏移值；(b)将所述进一步电压偏移值加到与所述一对相中的一个相相对应的经调整的进一步电压参考值；以及(c)从与所述一对相中的另一个相相对应的经调整的进一步电压参考值减去所述进一步电压偏移值。

13、换言之，通过将进一步电压偏移值加到一个相的经调整的进一步电压参考值并从另一个相的经调整的进一步电压参考值减去进一步电压偏移值，相应地增加了两个相的相应电压参考值之间的总体差。

14、根据本发明进一步实施例，将所述进一步电压偏移值加到经调整的进一步电压参考值中最大的一个，并且从经调整的进一步电压参考值中最小的一个减去所述进一步电压偏移值。

15、根据本发明进一步实施例，所述进一步电压偏移值被计算为所述预定阈值与所述对应的一对经调整的进一步电压参考值之间的进一步差之间的差的一半。

16、根据本发明的第二方面，提供了一种针对多相功率转换器的控制器，所述多相功率转换器包括针对每个相的至少一个pwm逆变器模块。所述控制器包括：(a)输入单元，被配置成接收针对每个相的电压参考值；以及(b)处理单元，被配置成：(b1)针对每对相，检验是否对应的一对电压参考值之间的差处于预定阈值以下；(b2)通过以每对经修改的电压参考值之间的差等于或大于所述预定阈值这样的方式修改所接收的电压参考值，来针对每个相生成经修改的电压参考值；以及(b3)基于经修改的电压参考值来针对所述pwm逆变器模块生成pwm切换信号。

17、本发明的该方面一般基于与上面讨论的第一方面相同的思想，且实质上提供了能够执行根据第一方面的方法的控制器。

18、根据本发明，所述处理单元被配置成通过下述操作来修改针对所述差处于所述预定阈值以下的一对相的所接收的电压参考值：(a)基于所述差和所述预定阈值来计算电压偏移值；(b)将所述电压偏移值加到与所述一对相中的一个相相对应的电压参考值；以及(c)从与所述一对相中的另一个相相对应的电压参考值减去所述电压偏移值。

19、换言之，通过将电压偏移值加到一个相的电压参考值并从另一个相的电压参考值减去电压偏移值，相应地增加了两个相的相应电压参考值之间的总体差。

20、特别地，可以将电压偏移值加到电压参考值中最大的一个，并且可以从电压参考值中最小的一个减去电压偏移值。

21、特别地，电压偏移值可以被计算为预定阈值与对应的一对电压参考值之差之间的差的一半。

22、根据本发明，所述输入单元被配置成接收针对每个相的进一步电压参考值，并且所述处理单元被配置成：(a)基于所述对应电压偏移值(即，在前一周期中应用的电压偏移值)来调整针对每个相的进一步电压参考值；(b)针对每对相，检验是否对应的一对经调整的进一步电压参考值之间的进一步差处于所述预定阈值以下；(c)通过以每对经修改的进一步电压参考值之间的进一步差等于或大于所述预定阈值这样的方式修改经调整的进一步电压参考值，来针对每个相生成经修改的进一步电压参考值；以及(d)基于经修改的进一步电压参考值来针对所述pwm逆变器模块生成进一步pwm切换信号。

23、这里，针对相(即，针对pwm逆变器模块的下一切换周期)而接收进一步电压参考值的集合。进一步电压参考值可以不同于先前电压参考值，或者它们可以与先前电压参考值部分相同或完全相同。在任何情况下，进一步电压参考值是基于先前被应用于电压参考值(即，在前一周期中)的对应电压偏移值来调整的。如果没有电压偏移值被应用于一个或多个相，则对应的经调整的进一步电压参考值与相应进一步电压参考值相同。该调整以消除电压参考值的修改为目的提供了反馈特征，使得所得到的来自pwm逆变器模块的输出电压不(随时间)与期望波形显著偏离。然后以与在前一周期中相同的方式在检验和生成步骤中使用经调整的电压参考值。

24、根据本发明的第三方面，提供了一种包括计算机可读指令的计算机程序，所述计算机可读指令在由计算机特别是针对多相功率转换器的控制器的处理器执行时使所述计算机执行根据第一方面或其以上实施例中的任一个的方法。

25、本发明的该方面基于与上面描述的第一方面实质上相同的思想。

26、根据本发明的第四方面，提供了一种风力涡轮机发电机，包括多相功率转换器和根据上面描述的第二方面的控制器。

27、应当注意，已经参考不同主题描述了本发明实施例。特别地，已经参考方法类型权利要求描述了一些实施例，而已经参考装置类型权利要求描述了其他实施例。然而，本领域技术人员将从以上和以下描述中理解，除非以其他方式指示，除属于一种类型的主题的特征的任何组合外，与不同主题相关、特别地与方法类型权利要求的特征和装置类型权利要求的特征的组合相关的特征的任何组合也是本文档的公开内容的一部分。

28、本发明的上面限定的方面和进一步方面从下文中要描述的实施例的示例中明显可见，且参考实施例的示例加以解释。下文中将参考实施例的示例来更详细地描述本发明。然而，应当明确注意，本发明不限于所描述的示例性实施例。