BRPI1100183A2 - Método de operação de um circuito conversor, bem como um aparelho para a execução do método - Google Patents
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Abstract
MÉTODO DE OPERAÇÃO DE UM CIRCUITO CONVERSOR, BEM COMO UM APARELHO PARA A EXECUÇÃO DO MÉTODO. A presente invenção refere-se a um método que é especificado para a operação de um circuito conversor, sendo que o circuito conversor tem pelo menos dois módulos de fase (4), cada módulo de fase (4) tem um primeiro e segundo sistemas subconversores (1, 2), e os sistemas subconversores (1,2) em cada módulo de fase (4) são conectados em série um ao outro, cada um dos sistemas subconversores (1,2) compreende uma pluralidade de células de comutação bipolares conectadas em série (3), e em cujo método os sinais de controle (S1, S2) para as células de comutação (3) são adicionalmente formados a partir de um sinal de amortecimento (Vd. U1, Vd. U2), sendo que o sinal de amortecimento (Vd. U1) é formado a partir de uma corrente medida (i1,i2) através dos respectivos sistemas subconversores (1, 2) e a partir de um valor de resistência predeterminável (Rd), a fim de atenuar correntes indesejáveis nos sistemas subconversores (1, 2).
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÉTODO DE OPERAÇÃO DE UM CIRCUITO CONVERSOR, BEM COMO UM APARELHO PARA A EXECUÇÃO DO MÉTODO".
CAMPO DA TÉCNICA A presente invenção refere-se ao campo dos equipamentos ele-
trônicos de força, e se refere em particular a um método de operação de um circuito conversor de acordo com o preâmbulo das reivindicações indepen- dentes.
TÉCNICA ANTERIOR Hoje em dia, os circuitos conversores são usados em uma multi-
plicidade de aplicações. Um circuito conversor cuja tensão pode ser escala- da de uma forma particularmente fácil é especificado na Publicação WO 2007/023064 A1. A figura 1 ilustra um circuito conversor, tal como este de acordo com o da técnica anterior, embora, para fins de clareza, a figura 1 ilustre apenas um módulo de fase do circuito conversor. O circuito conversor da referida Publicação tem um módulo de fase em cada fase, com cada mó- dulo de fase compreendendo um primeiro e um segundo sistemas subcon- versores, e com os sistemas subconversores sendo conectados em série um ao outro. O ponto de junção entre os dois sistemas subconversores conec- tados em série forma uma conexão de saída, por exemplo, para uma carga elétrica. Cada sistema subconversor compreende pelo menos uma célula de comutação bipolar, sendo que essas células de comutação são conectadas em série uma à outra quando há uma pluralidade de células de comutação em um sistema subconversor. Cada célula de comutação bipolar tem inter- ruptores semicondutores de força bidirecional controlável com uma direção de fluxo de corrente unidirecional controlada, e um armazenador de energia capacitivo. Na figura 1, cada célula de comutação tem dois interruptores se- micondutores de força bidirecional controlável conectados em série com uma direção de fluxo de corrente unidirecional controlada, e um armazenador de energia capacitivo conectado em paralelo ao circuito em série por meio dos interruptores semicondutores de força. Um circuito conversor deste tipo geral é também especificado na Publicação WO 2007/33852 A2. Uma vez que o circuito conversor de acordo com a Publicação WO 2007/023064 A1 ou de acordo com a Publicação WO 2007/33852 A2 contém circuitos ressonantes fracamente amortecidos, que consistem em dois ou mais módulos de fase, as oscilações que ocorrem nos mesmos de- vem ser amortecidas para fins de engenharia de controle nas correntes atra- vés dos primeiro e segundo sistemas subconversores. Neste contexto, a Pu- blicação WO 2007/33852 A2 especifica um método de controle que se ba- seia no princípio de intervalos de tempo livremente selecionáveis para as operações de comutação dos interruptores semicondutores de força bidire- cional controlável das células de comutação do primeiro e segundo sistemas subconversores. DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO
O objetivo da presente invenção é especificar um método alter- nativo, que foi desenvolvido em mais detalhamento a partir da técnica ante- rior, para a operação de um circuito conversor, por meio do qual oscilações e distorções indesejáveis nas correntes dos primeiro e segundo sistemas sub- conversores do circuito conversor podem ser ativamente amortecidas.
Este objetivo é obtido por meio das características das reivindi- cações 1, 3 e 6. Os desenvolvimentos vantajosos da presente invenção são especificados nas reivindicações dependentes.
O circuito conversor tem pelo menos dois módulos de fase, cada módulo de fase compreende um primeiro e segundo sistemas subconverso- res, e os sistemas subconversores em cada módulo de fase são conectados em série um ao outro. Cada sistema subconversor compreende uma plurali- dade de células de comutação bipolares conectadas em série, e cada célula de comutação tem interruptores semicondutores de força bidirecional contro- lável com uma direção de fluxo de corrente unidirecional controlada e um armazenador de energia capacitivo. Com base no método de acordo com a presente invenção, os interruptores semicondutores de força das células de comutação do primeiro sistema subconversor são controlados por meio de um sinal de controle, e os interruptores semicondutores de força das células de comutação do segundo sistema subconversor são controlados por meio de um outro sinal de controle. Além disso, o sinal de controle para o primeiro sistema subconversor é formado a partir de um sinal de referência com rela- ção à tensão através do primeiro sistema subconversor, e o outro sinal de controle para o segundo sistema subconversor é formado a partir de um si- nal de referência com relação à tensão através do segundo sistema subcon- versor. De acordo com a presente invenção, o sinal de controle é adicional- mente formado a partir de um sinal de amortecimento com relação ao primei- ro sistema subconversor, sendo que o sinal de amortecimento é formado a partir de uma corrente medida através do primeiro sistema subconversor e a partir de um valor de resistência predeterminável. Além disso, o outro sinal de controle é adicionalmente formado a partir de um sinal de amortecimento com relação ao segundo sistema subconversor, sendo que o sinal de amor- tecimento é formado a partir de uma corrente medida através do segundo sistema subconversor e a partir do valor de resistência predeterminável. O efeito do respectivo sinal de amortecimento corresponde a
uma queda de tensão através de uma resistência não reativa no sistema subconversor associado, e, portanto, amortece as correntes através do sis- tema subconversor respectivamente associado de uma maneira desejada.
Em uma outra modalidade da presente invenção, o sinal de a- mortecimento com relação ao primeiro sistema subconversor é adicional- mente formado a partir de uma corrente de referência predeterminável atra- vés do primeiro sistema subconversor. O sinal de amortecimento com rela- ção ao segundo sistema subconversor é adicionalmente formado a partir de uma corrente de referência predeterminável através do segundo sistema subconversor. A predefinição de uma corrente de referência para a formação do respectivo sinal de amortecimento, com vantagem, torna possível amor- tecer deliberadamente os específicos componentes de oscilação das corren- tes através do respectivo sistema subconversor.
Em uma modalidade alternativa da presente invenção, o sinal de controle para o primeiro sistema subconversor é formado a partir de um sinal de referência, que é produzido em uma unidade de cálculo central, com rela- ção à célula de comutação associada no primeiro sistema subconversor. Uma unidade de cálculo local é provida para cada célula de comutação do primeiro sistema subconversor, sendo que o sinal de referência com relação à célula de comutação associada no primeiro sistema subconversor é trans- mitido para as unidades de cálculo local para as células de comutação do primeiro sistema subconversor. O sinal de controle é, em seguida, adicio- nalmente formado em cada uma das unidades de cálculo local para as célu- las de comutação do primeiro sistema subconversor a partir de um sinal de amortecimento com relação à célula de comutação associada no primeiro sistema subconversor, sendo que o sinal de amortecimento é formado a par- tir de uma corrente medida através da célula de comutação associada no primeiro sistema subconversor e a partir de um valor de resistência prede- terminável. O outro sinal de controle para o segundo sistema subconversor é formado a partir de um sinal de referência, que é produzido na unidade de cálculo central, com relação à célula de comutação associada no segundo sistema subconversor. Além disso, uma unidade de cálculo local é provida para cada célula de comutação do segundo sistema subconversor, sendo que o sinal de referência com relação à célula de comutação associada no segundo sistema subconversor é transmitido para as unidades de cálculo local para as células de comutação do segundo sistema subconversor. Além disso, o outro sinal de controle é, em seguida, adicionalmente formado em cada uma das unidades de cálculo local para as células de comutação do segundo sistema subconversor a partir de um sinal de amortecimento com relação à célula de comutação associada no segundo sistema subconversor, sendo que o sinal de amortecimento é formado a partir de uma corrente me- dida através da célula de comutação associada no segundo sistema sub- conversor e a partir do valor de resistência predeterminável.
A alternativa acima mencionada resulta nas correntes através dos sistemas subconversores que são, com vantagem, amortecidas nas cé- lulas de comutação. O efeito do respectivo sinal de amortecimento corres- ponde a uma queda de tensão através de uma resistência não reativa em cada célula de comutação, sendo que o efeito geral corresponde a um circui- to em série de resistências não reativas, resultando, assim, nas correntes através das respectivas células de comutação do sistema subconversor as- sociado que são amortecidas da maneira desejada. A medição local das cor- rentes através das células de comutação torna possível ainda garantir a re- dundância e, portanto, a disponibilidade do amortecimento mesmo no caso de uma falha em uma medição de corrente, por exemplo, em uma célula de comutação. A formação local do sinal de controle, além disso, evita a neces- sidade de uma transmissão normal do sinal de controle para as células de comutação individuais.
Em uma outra modalidade da presente invenção, o respectivo sinal de amortecimento com relação à célula de comutação associada no primeiro sistema subconversor é adicionalmente formado a partir de uma corrente de referência predeterminável através da célula de comutação as- sociada no primeiro sistema subconversor, e o respectivo sinal de amorteci- mento com relação à célula de comutação associada no segundo sistema subconversor é adicionalmente formado a partir de uma corrente de referên- cia predeterminável através da célula de comutação associada no segundo sistema subconversor. Além das vantagens já mencionadas acima, a prede- finição da corrente de referência para a formação do respectivo sinal de a- mortecimento com vantagem torna possível amortecer deliberadamente os componentes de oscilação específicos das correntes através das células de comutação no sistema subconversor associado.
Em uma outra alternativa da presente invenção, o sinal de con- trole para o primeiro sistema subconversor é formado a partir de um sinal de referência de amortecimento, que é produzido em uma unidade de cálculo central, com relação à tensão através do primeiro sistema subconversor, sendo que o sinal de referência de amortecimento com relação à tensão a- través do primeiro sistema subconversor é formado a partir de uma corrente de referência predeterminável através do primeiro sistema subconversor, a partir de um valor de resistência predeterminável e a partir de um sinal de referência com relação à tensão através do primeiro sistema subconversor. Uma unidade de cálculo local é, em seguida, provida em cada célula de co- mutação do primeiro sistema subconversor, sendo que o sinal de referência de amortecimento com relação à tensão através do primeiro sistema sub- conversor é transmitido para as unidades de cálculo local para as células de comutação do primeiro sistema subconversor. O sinal de controle é adicio- nalmente formado em cada uma das unidades de cálculo local para as célu- Ias de comutação do primeiro sistema subconversor a partir de um sinal de amortecimento com relação à célula de comutação associada no primeiro sistema subconversor, sendo que o sinal de amortecimento é formado a par- tir de uma corrente medida através da célula de comutação associada no primeiro sistema subconversor e a partir de um outro valor de resistência predeterminável. Além disso, o outro sinal de controle para o segundo siste- ma subconversor é formado a partir de um sinal de referência de amorteci- mento, que é produzido na unidade de cálculo central, com relação à tensão através do segundo sistema subconversor, sendo que o sinal de referência de amortecimento com relação à tensão através do segundo sistema sub- conversor é formado a partir de uma corrente de referência predeterminável através do segundo sistema subconversor, a partir do valor de resistência predeterminável e a partir de um sinal de referência com relação à tensão através do segundo sistema subconversor. Além disso, uma unidade de cál- culo local é, em seguida, provida em cada célula de comutação do segundo sistema subconversor, sendo que o sinal de referência de amortecimento com relação à tensão através do segundo sistema subconversor é transmiti- do para as unidades de cálculo local para as células de comutação do se- gundo sistema subconversor. Além disso, o outro sinal de controle é adicio- nalmente formado em cada uma das unidades de cálculo local para as célu- Ias de comutação do segundo sistema subconversor a partir de um sinal de amortecimento com relação à célula de comutação associada no segundo sistema subconversor, sendo que o sinal de amortecimento é formado a par- tir de uma corrente medida através da célula de comutação associada no segundo sistema subconversor e a partir do outro valor de resistência prede- terminável. Com esta alternativa da presente invenção, da mesma forma, os componentes de oscilação específicos das correntes através das células de comutação no sistema subconversor associado podem ser, então, seletiva- mente amortecidos. Além disso, a corrente de referência, com vantagem, não é transmitida para as unidades de cálculo local.
Estes e outros objetos, vantagens e aspectos da presente inven- ção tornar-se-ão óbvios a partir da seguinte descrição detalhada das modali- dades preferidas da presente invenção em conjunto com os desenhos. BREVE DESCRIÇÃO DQS DESENHOS Nas figuras:
A figura 1 mostra uma modalidade de um circuito conversor de acordo com a técnica anterior, A figura 2 mostra uma primeira modalidade de um aparelho para
a execução do método de acordo com a presente invenção para a operação de um circuito conversor,
A figura 3 mostra uma segunda modalidade de um aparelho para a execução do método de acordo com a presente invenção para a operação de um circuito conversor,
A figura 4 mostra uma terceira modalidade de um aparelho para a execução do método de acordo com a presente invenção para a operação de um circuito conversor,
A figura 5 mostra uma quarta modalidade de um aparelho para a execução do método de acordo com a presente invenção para a operação de um circuito conversor, e
A figura 6 mostra uma quinta modalidade de um aparelho para a execução do método de acordo com a presente invenção para a operação de um circuito conversor. Os símbolos de referência utilizados nos desenhos e seus signi-
ficados são listados de maneira resumida na lista de símbolos de referência. A princípio, as mesmas peças são providas com os mesmos símbolos de referência nas figuras. As modalidades descritas representam exemplos da matéria de acordo com a presente invenção, e não têm qualquer efeito restri- tivo.
Meios para a implementação da presente invenção:
Como já mencionado inicialmente, a figura 1 mostra uma moda- Iidade de um circuito conversor de acordo com a técnica anterior. Em geral, o circuito conversor tem pelo menos dois módulos de fase 4, sendo que ca- da módulo de fase 4 compreende um primeiro e um segundo sistemas sub- conversores 1, 2, e os sistemas subconversores 1, 2 em cada módulo de fase 4 são conectados em série um ao outro. Cada um dos sistemas sub- conversores 1, 2 compreende uma pluralidade de células de comutação bi- polares conectadas em série 3, e cada célula de comutação 3 tem interrupto- res semicondutores de força bidirecional controlável com uma direção de fluxo de corrente unidirecional controlada e um armazenador de energia ca- pacitivo. Além disso, é possível, em cada um dos sistemas subconversores 1, 2, ter uma indutância em série com o circuito em série das células de co- mutação 3. O interruptor semicondutor de força controlável das células de comutação 3 nos sistemas subconversores 1, 2 é, em particular, da forma de um tiristor de bloqueio por porta (GTO), ou um tiristor integrado com um ele- trodo de controle comutado (IGCT - Integrated Gate Commutated Thyristor) (IGTC - Tiristor de Comutação por Porta Integrada), em cada caso tendo um diodo conectado, um contra o outro, em paralelo. No entanto, é também e- xequível que um interruptor semicondutor de força controlável seja, por e- xemplo, da forma de um transistor MOSFET de força com um diodo adicio- nalmente conectado, um contra o outro, em paralelo, ou um transistor bipolar com um eletrodo com porta isolada (IGBT), com um diodo adicionalmente conectado, um contra o outro, em paralelo. O número de células de comuta- ção 3 no primeiro sistema subconversor 1 de preferência corresponde ao número de células de comutação 3 no segundo sistema subconversor 2. A figura 2 mostra uma primeira modalidade de um aparelho para
a execução do método de acordo com a presente invenção para a operação de um circuito conversor. De acordo com o método, os interruptores semi- condutores de força das células de comutação 3 no primeiro sistema sub- conversor 1 são controlados por meio de um sinal de controle S1, e os inter- ruptores semicondutores de força das células de comutação 3 no segundo sistema subconversor 2 são controlados por meio de um outro sinal de con- trole S2. O sinal de controle S1 para o primeiro sistema subconversor 1 é formado a partir de um sinal de referência Vref. ui com relação à tensão U1 através do primeiro sistema subconversor 1. O outro sinal de controle S2 para o segundo sistema subconversor 2 é formado a partir de um sinal de referência Vref. U2 com relação à tensão U2 através do segundo sistema sub- conversor 2. Conforme mostrado na figura 2, o sinal de controle S1 é agora adicionalmente formado a partir de um sinal de amortecimento Vd. ui com relação ao primeiro sistema subconversor 1, sendo que o sinal de amorteci- mento Vd. ui é formado a partir de uma corrente medida i1 através do primei- ro sistema subconversor 1, e a partir de um valor de resistência predetermi- nável Rd. O sinal de amortecimento Vd. ui é formado de acordo com a se- guinte fórmula:
Vd. U1 = Il-Rd [1]
O outro sinal de controle S2, conforme mostrado na Figura 2, é adicionalmente formado a partir de um sinal de amortecimento Vd. U2 com relação ao segundo sistema subconversor 2, sendo que o sinal de amorte- cimento Vd. u2 é formado a partir de uma corrente medida i2 através do se- gundo sistema subconversor 2 e a partir do valor de resistência predetermi- nável Rd- O sinal de amortecimento Vd. U2 é formado de acordo com a se- guinte fórmula:
Vd. U2 = i2 · Rd [2]
O efeito do respectivo sinal de amortecimento Vd. ui, Vd. U2 cor- responde a uma queda de tensão através de uma resistência não reativa nos sistemas subconversores associados 1, 2, e, portanto, amortece as cor- rentes i1, i2 através dos sistemas subconversores respectivamente associa- dos 1, 2 de uma maneira desejada.
Conforme mostrado na figura 2, a soma é feita a partir do sinal de amortecimento Vd. ui com relação ao primeiro sistema subconversor 1 e a partir do sinal de referência Vref. ui com relação à tensão U1 através do pri- meiro sistema subconversor 1 e é passada para um modulador 5 que gera o sinal de controle S1 a partir do mesmo. Além disso, conforme mostrado na figura 2, a soma é feita a partir do sinal de amortecimento Vd. U2 com relação ao segundo sistema subconversor 2 e a partir do sinal de referência Vref. U2 com relação à tensão U2 através do segundo sistema subconversor 2, e passa para um modulador 6, que gera o outro sinal de controle S2 a partir do mesmo. Todos os moduladores, tais como os moduladores de largura de pulso, os moduladores baseados em métodos de carregador, os modulado- res de espaço vetorial ou os moduladores com uma característica de histe- rese podem ser usados como os moduladores 5, 6 na figura 2, ou ainda nas modalidades conforme mostradas na figura 3 a figura 5.
O sinal de amortecimento Vd. ui com relação ao primeiro sistema subconversor 1 de acordo com uma segunda modalidade de um aparelho para a execução do método de acordo com a presente invenção, conforme mostrado na figura 3 para a operação de um circuito conversor é de prefe- rência adicionalmente formado a partir de uma corrente de referência prede- terminável lref. ui através do primeiro sistema subconversor 1. O sinal de a- mortecimento Vd. ui é formado de acordo com a seguinte fórmula: Vd.Ui =(M-IrefUl)Rd [3]
Conforme mostrado na figura 3, o sinal de amortecimento Vd. U2 com relação ao segundo sistema subconversor 2 é adicionalmente formado a partir de uma corrente de referência predeterminável lref. U2 através do se- gundo sistema subconversor 2. O sinal de amortecimento Vd. U2 é formado de acordo com a seguinte fórmula:
Vd.U2 = (Í1 "lref. U2)-Rd [4]
O sinal de controle S1 e o outro sinal de controle S2 são em se- guida formados conforme mostrado na figura 3, de uma maneira correspon- dente à apresentada na figura 2. A predefinição da corrente de referência lref. ui, lref. 112 para a for-
mação do respectivo sinal de amortecimento Vd. ui, Vd. U2, com vantagem, torna possível que os componentes de oscilação específicos das correntes i1, i2 através do respectivo sistema subconversor sejam deliberadamente amortecidos.
A figura 4 mostra uma terceira modalidade de um aparelho para
a execução do método, de acordo com a presente invenção, para a opera- ção de um circuito conversor, ilustrando uma alternativa para as modalida- des mostradas na figura 2 e na figura 3. Conforme mostrado na figura 4, o sinal de controle S1 para o primeiro sistema subconversor 1 é formado a partir de um sinal de referência Vref. uzi, que é produzido em uma unidade de cálculo central 7, com relação à célula de comutação associada 3 no primei- ro sistema subconversor 1. Uma unidade de cálculo local 8 é, em seguida, provida para cada célula de comutação 3 no primeiro sistema subconversor 1, sendo que o sinal de referência Vref. uzi com relação à célula de comuta- ção associada 3 no primeiro sistema subconversor 1 é transmitido para as unidades de cálculo local 8 para as células de comutação 3 no primeiro sis- tema subconversor 1. Além disso, o sinal de controle S1 é adicionalmente formado em cada unidade de cálculo local 8 para as células de comutação 3 no primeiro sistema subconversor 1 a partir de um sinal de amortecimento Vd. zi com relação à célula de comutação associada 3 no primeiro sistema subconversor 1, sendo que o sinal de amortecimento Vd. zi é formado a partir de uma corrente medida i1 através da célula de comutação associada 3 no primeiro sistema subconversor 1 e a partir de um valor de resistência prede- terminável Ra- O sinal de amortecimento Vd. zi é formado de acordo com a seguinte fórmula:
Vd.zi = M-Rd [5]
Conforme mostrado na figura 4, o outro sinal de controle S2 para
o segundo sistema subconversor 2 é formado a partir de um sinal de refe- rência Vref. uz2, que é produzido na unidade de cálculo central 7, com relação à célula de comutação associada 3 no segundo sistema subconversor 2. Uma unidade de cálculo local 9 é provida para cada célula de comutação 3 no segundo sistema subconversor 2, sendo que o sinal de referência Vref. uz2 com relação à célula de comutação associada 3 no segundo sistema sub- conversor 2 é transmitido para as unidades de cálculo local 9 para as células de comutação 3 no segundo sistema subconversor 2. Além disso, o outro sinal de controle S2 é adicionalmente formado em cada unidade de cálculo local 9 para as células de comutação 3 no segundo sistema subconversor 2 a partir de um sinal de amortecimento Vd. Z2 com relação à célula de comuta- ção associada 3 no segundo sistema subconversor 2, sendo que o sinal de amortecimento Vd. Z2 é formado a partir de uma corrente medida i2 através da célula de comutação associada 3 no segundo sistema subconversor 2 e a partir do valor de resistência predeterminável Rd. O sinal de amortecimento Vd. Z2 é formado de acordo com a seguinte fórmula: Vd. a = i1-Rd [6]
A alternativa mencionada acima e conforme mostrado na figura 4 resulta nas correntes i1, i2 através dos sistemas subconversores 1, 2 que, com vantagem, são amortecidos nas células de comutação 3. O efeito do respectivo sinal de amortecimento Vd. zi, Vd. Z2 corresponde a uma queda de tensão através de uma resistência não reativa em cada célula de comutação 3, sendo que o efeito geral corresponde a um circuito em série de resistên- cias não reativas, por meio do qual as correntes i1, i2 através das respecti- vas células de comutação 3 nos sistemas subconversores associados 1, 2 são amortecidas da maneira desejada. A medição local das correntes i1, i2 através das células de comutação 3 torna ainda possível garantir a redun- dância e, portanto, a disponibilidade do amortecimento mesmo no evento de uma falha da medição de corrente, por exemplo, na célula de comutação 3. Além disso, a formação local do sinal de controle S1, S2 evita a necessidade para a transmissão normal do sinal de controle S1, S2 para as células de comutação individuais 3, por exemplo, a partir de uma unidade central ou superordinada.
Conforme mostrado na figura 4, a soma é feita a partir do sinal de amortecimento Vd. zi com relação à célula de comutação associada 3 no primeiro sistema subconversor 1 e a partir do sinal de referência Vref. uzi com relação à célula de comutação associada 3 no primeiro sistema subconver- sor 1, e é passada para um modulador 5, que gera o sinal de controle S1 a partir do mesmo. Além disso, conforme mostrado na figura 4, a soma é feita a partir do sinal de amortecimento Vd. Z2 com relação ao segundo sistema subconversor 2 e a partir do sinal de referência Vref. uz2 com relação à célula de comutação associada 3 no segundo sistema subconversor 2, e é passada para um modulador 6, que gera o outro sinal de controle S2 a partir do mes- mo. O sinal de amortecimento Vd. zi com relação à célula de comuta- ção associada 3 no primeiro sistema subconversor 1 de acordo com uma quarta modalidade de um aparelho para a execução do método de acordo com a presente invenção, conforme mostrado na figura 5, para a operação de um circuito conversor é, de preferência, adicionalmente formado a partir de uma corrente de referência predeterminável lref. ui através da célula de comutação associada 3 no primeiro sistema subconversor 1. A corrente de referência predeterminável lref. ui através da célula de comutação associada 3 no primeiro sistema subconversor 1 é transmitida para as unidades de cál- culo local 8 para as células de comutação 3 no primeiro sistema subconver- sor 1. O sinal de amortecimento Vd. zi é formado de acordo com a seguinte fórmula:
VdZi = (M-Uui)-Rd [7]
Conforme mostrado na figura 5, o respectivo sinal de amorteci- mento Vd. Z2 com relação à célula de comutação associada 3 no segundo sistema subconversor 2 é adicionalmente formado a partir de uma corrente de referência predeterminável lref. U2 através da célula de comutação associ- ada 3 no segundo sistema subconversor 2. A corrente de referência prede- terminável lref. u2 através da célula de comutação associada 3 no segundo sistema subconversor 2 é transmitida para as unidades de cálculo local 9 para as células de comutação 3 no segundo sistema subconversor 1. O sinal de amortecimento Vd. Z2 é formado de acordo com a seguinte fórmula:
Vd z2= (Í1 " lref. U2)"Rd [8]
O sinal de controle S1 e o outro sinal de controle S2 são, em se- guida, formados conforme mostrado na Figura 5, de uma maneira corres- pondente à apresentada na figura 4.
O valor de resistência Rd is de preferência predeterminado de modo a ser constante ou variável ao longo do tempo.
A figura 6 mostra uma quinta modalidade de um aparelho para a execução do método, de acordo com a presente invenção, para a operação de um circuito conversor, que representa uma alternativa às modalidades mostradas na figura 2, figura 3, figura 4 e figura 5. Conforme mostrado na figura 6, o sinal de controle S1 para o primeiro sistema subconversor 1 é formado a partir de um sinal de referência de amortecimento Vref.d ui, que é produzido em uma unidade de cálculo central 7, com relação à tensão U1 através do primeiro sistema subconversor 1, sendo que o sinal de referência de amortecimento Vref.d ui com relação à tensão U1 através do primeiro sis- tema subconversor 1 é formado a partir de uma corrente de referência pre- determinável iref. ui através do primeiro sistema subconversor 1, a partir de um valor de resistência predeterminável Rda e a partir de um sinal de refe- rência Vref. ui com relação à tensão U1 através do primeiro sistema subcon- versor 1. O sinal de amortecimento VreId ui é formado de acordo com a se- guinte fórmula:
Vref d U1 = Vref. U1 = (iref. U1"Rda) [9]
Além disso, uma unidade de cálculo local 8 é provida para cada célula de comutação 3 no primeiro sistema subconversor 1, conforme mos- trado na Figura 6, sendo que o sinal de referência de amortecimento Vref.d ui com relação à tensão U1 através do primeiro sistema subconversor 1 é transmitido para as unidades de cálculo local 8 para as células de comuta- ção 3 no primeiro sistema subconversor 1. O sinal de controle S1 é adicio- nalmente formado em cada uma das unidades de cálculo local 8 para as cé- lulas de comutação 3 no primeiro sistema subconversor 1 a partir de um si- nal de amortecimento Vd. Zi com relação à célula de comutação associada 3 no primeiro sistema subconversor 1, sendo que o sinal de amortecimento Vd. zi é formado a partir de uma corrente medida i1 através da célula de comu- tação associada 3 no primeiro sistema subconversor 1 e a partir de um outro valor de resistência predeterminável Rdb. O sinal de amortecimento Vd. Zi é formado de acordo com a seguinte fórmula:
Vd.zi =M-Rdb [10]
Conforme mostrado na figura 6, a soma é feita a partir do sinal de amortecimento Vd. Zi com relação à célula de comutação associada 3 no primeiro sistema subconversor 1 e a partir do sinal de referência de amorte- cimento Vref d ui com relação à tensão U1 através do primeiro sistema sub- conversor 1, e é passada para um modulador 5, que gera o sinal de controle S1 a partir do mesmo.
Conforme mostrado na figura 6, o outro sinal de controle S2 para o segundo sistema subconversor 2 é formado a partir de um sinal de refe- rência de amortecimento VreM U2, que é produzido na unidade de cálculo central 9, com relação à tensão U2 através do segundo sistema subconver- sor 2, sendo que o sinal de referência de amortecimento Vref d 112 com relação à tensão U2 através do segundo sistema subconversor 2 é formado a partir de uma corrente de referência predeterminável iref. U2 através do segundo sistema subconversor 2, a partir do valor de resistência predeterminável Rda e a partir de um sinal de referência Vref. U2 com relação à tensão U2 através do segundo sistema subconversor 2. O sinal de amortecimento VreId 112 é formado de acordo com a seguinte fórmula:
Vref d U2 = Vref. U2 " (iref. U2'Rda) [11 ]
Conforme mostrado na figura 6, uma unidade de cálculo local 9 é provida para cada célula de comutação 3 no segundo sistema subconver- sor 2, e o sinal de referência de amortecimento Vref.d U2 com relação à tensão U2 através do segundo sistema subconversor 2 é transmitido para as unida- des de cálculo local 9 para as células de comutação 3 no segundo sistema subconversor 2. O outro sinal de controle S2 é adicionalmente formado, con- forme mostrado na figura 6, em cada uma das unidades de cálculo local 9 para as células de comutação 3 no segundo sistema subconversor 2 a partir de um sinal de amortecimento Vd. Z2 com relação à célula de comutação as- sociada 3 no segundo sistema subconversor 2, sendo que o sinal de amor- tecimento Vd. 22 é formado a partir de uma corrente medida i2 através da cé- lula de comutação associada 3 no segundo sistema subconversor 2 e a par- tir do outro valor de resistência predeterminável Rdb. O sinal de amorteci- mento Vd. 2.2 é formado de acordo com a seguinte fórmula:
Vdz2= i2Rdb [12]
Conforme mostrado na figura 6, a soma é feita a partir do sinal de amortecimento Vd. 22 com relação à célula de comutação associada 3 no segundo sistema subconversor 2 e a partir do sinal de referência de amorte- cimento Vref d U2 com relação à tensão U2 através do segundo sistema sub- conversor 2, e é passada para um modulador 6, que, em seguida, gera o outro sinal de controle S2 a partir do mesmo.
A alternativa da presente invenção, conforme mostrada na figura 6, também torna possível amortecer seletivamente os componentes de osci- lação específicos nas correntes i1, i2 através das células de comutação 3 nos sistemas subconversores associados 1, 2. Além disso, a respectiva cor- rente de referência iref. ui, iref. U2 é, com vantagem, não transmitida para as unidades de cálculo local 8, 9. O valor de resistência Rda é, de preferência, escolhido de tal modo que aumente a contribuição da respectiva corrente de referência iref. ui. iref. U2 com relação ao sinal de amortecimento Vd. zi, Vd. Z2 que é formado na unidade de cálculo local respectivamente associada 8, 9.
O valor de resistência Rda e o outro valor de resistência Rdb são, de preferência, predeterminados de modo a serem constantes ou variáveis ao longo do tempo.
Em uma forma totalmente geral, é também exeqüível que o res-
pectivo sinal de amortecimento Vd. ui, Vd. U2, Vd. zi, Vd. Z2 seja predeterminado de acordo com uma função geral, em cujo caso uma função, tal como é a- presentada, poderá, então, por exemplo, conter um componente constante, um componente que varia ao longo do tempo, um componente integral, um componente diferencial, um componente de referência e um valor prévio do respectivo sinal de amortecimento, ou uma combinação das opções acima apresentadas.
Lista dos Símbolos de Referência: 1 - Primeiro sistema subconversor 2 - Segundo sistema subconversor
3 - Célula de comutação
4 - Módulo de fase 5, 6 - Modulador
7 - Unidade de Cálculo Central 8, 9 - Unidade de Cálculo Local
Claims (7)
1. Método de operação de um circuito conversor, no qual o cir- cuito conversor tem pelo menos dois módulos de fase (4), cada módulo de fase (4) tem um primeiro e segundo sistemas subconversores (1, 2), e os sistemas subconversores (1, 2) em cada módulo de fase (4) são conectados em série um ao outro, cada um dos sistemas subconversores (1, 2) compre- ende uma pluralidade de células de comutação bipolares conectadas em série (3), e cada célula de comutação (3) tem interruptores semicondutores de força bidirecional controlável com uma direção de fluxo de corrente unidi- recional controlada e um armazenador de energia capacitivo, - no qual os interruptores semicondutores de força das células de comutação (3) do primeiro sistema subconversor (1) são controlados por meio de um sinal de controle (S1), e os interruptores semicondutores de for- ça das células de comutação (3) do segundo sistema subconversor (2) são controlados por meio de um outro sinal de controle (S2), - sendo que o sinal de controle (S1) para o primeiro sistema subconversor (1) é formado a partir de um sinal de referência (Vref. ui) com relação à tensão (U1) através do primeiro sistema subconversor (1), e - sendo que o outro sinal de controle (S2) para o segundo siste- ma subconversor (2) é formado a partir de um sinal de referência (Vref. U2) com relação à tensão (U2) através do segundo sistema subconversor, o mé- todo sendo caracterizado: - pelo fato de que o sinal de controle (S1) é adicionalmente for- mado a partir de um sinal de amortecimento (Vd. ui) com relação ao primeiro sistema subconversor (1), sendo que o sinal de amortecimento (Vd. ui) é for- mado a partir de uma corrente medida (i1) através do primeiro sistema sub- conversor (1) e a partir de um valor de resistência predeterminável (Rd), e - pelo fato de que o outro sinal de controle (S2) é adicionalmente formado a partir de um sinal de amortecimento (Vd. U2) com relação ao se- gundo sistema subconversor (2), sendo que o sinal de amortecimento (Vd. 112) é formado a partir de uma corrente medida (i2) através do segundo sistema subconversor (2) e a partir do valor de resistência predeterminável (Rd).
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o sinal de amortecimento (Vd. ui) com relação ao primeiro siste- ma subconversor (1) é adicionalmente formado a partir de uma corrente de referência predeterminável (lref. ui) através do primeiro sistema subconversor (1), e pelo fato de que o sinal de amortecimento (Vd. 112) com relação ao se- gundo sistema subconversor (2) é adicionalmente formado a partir de uma corrente de referência predeterminável (lref. U2) através do segundo sistema subconversor (2).
3. Método de operação de um circuito conversor, no qual o cir- cuito conversor tem pelo menos dois módulos de fase (4), cada módulo de fase (4) tem um primeiro e segundo sistemas subconversores (1, 2), e os sistemas subconversores (1, 2) em cada módulo de fase (4) são conectados em série um ao outro, cada um dos sistemas subconversores (1, 2) compre- ende uma pluralidade de células de comutação bipolares conectadas em série (3), e cada célula de comutação (3) tem interruptores semicondutores de força bidirecional controlável com uma direção de fluxo de corrente unidi- recional controlada e um armazenador de energia capacitivo, - no qual os interruptores semicondutores de força das células de comutação (3) do primeiro sistema subconversor (1) são controlados por meio de um sinal de controle (S1), e os interruptores semicondutores de for- ça das células de comutação (3) do segundo sistema subconversor (2) são controlados por meio de um outro sinal de controle (S2), o método sendo caracterizado: - pelo fato de que o sinal de controle (S1) para o primeiro siste- ma subconversor (1) é formado a partir de um sinal de referência (Vref. uzi)i que é produzido em uma unidade de cálculo central (7), com relação à célula de comutação associada (3) do primeiro sistema subconversor (1), - pelo fato de que uma unidade de cálculo local (8) é provida pa- ra cada célula de comutação (3) do primeiro sistema subconversor (1), e o sinal de referência (Vref. uzi) com relação à célula de comutação associada (3) do primeiro sistema subconversor (1) é transmitido para as unidades de cálculo local (8) para as células de comutação (3) do primeiro sistema sub- conversor (1), - pelo fato de que o sinal de controle (S1) é adicionalmente for- mado em cada unidade de cálculo local (8) para as células de comutação (3) do primeiro sistema subconversor (1) a partir de um sinal de amortecimento (Vd.zi) com relação à célula de comutação associada (3) do primeiro sistema subconversor (1), sendo que o sinal de amortecimento (Vd. zi) é formado a partir de uma corrente medida (i1) através da célula de comutação associa- da (3) do primeiro sistema subconversor (1) e a partir de um valor de resis- tência predeterminável (Rd)1 - pelo fato de que o outro sinal de controle (S2) para o segundo sistema subconversor (2) é formado a partir de um sinal de referência (Vref. uz2)> que é produzido na unidade de cálculo central, com relação à célula de comutação associada (3) do segundo sistema subconversor (2), - pelo fato de que uma unidade de cálculo local (9) é provida pa- ra cada célula de comutação (3) do segundo sistema subconversor (2), e o sinal de referência (Vref. uz2) com relação à célula de comutação associada (3) do segundo sistema subconversor (2) é transmitido para as unidades de cálculo local (9) para as células de comutação (3) do segundo sistema sub- conversor (2), - pelo fato de que o outro sinal de controle (S2) é adicionalmente formado em cada unidade de cálculo local (9) para as células de comutação (3) do segundo sistema subconversor (2) a partir de um sinal de amorteci- mento (Vd. 22} com relação à célula de comutação associada (3) do segundo sistema subconversor (2), sendo que o sinal de amortecimento (Vd. ζτ) é for- mado a partir de uma corrente medida (i2) através da célula de comutação associada (3) do segundo sistema subconversor (2) e a partir do valor de resistência predeterminável (Rd).
4. Método, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o respectivo sinal de amortecimento (Vd. Zi) com relação à célula de comutação associada (3) do primeiro sistema subconversor (1) é adicio- nalmente formado a partir de uma corrente de referência predeterminável (Iref. ui) através da célula de comutação associada (3) do primeiro sistema subconversor (1), e pelo fato de que o respectivo sinal de amortecimento (Vd. Z2) com relação à célula de comutação associada (3) do segundo sistema subconversor (2) é adicionalmente formado a partir de uma corrente de refe- rência predeterminável (lref. 112) através da célula de comutação associada (3) do segundo sistema subconversor (2).
5. Método, de acordo com uma das reivindicações 1 a 4, carac- terizado pelo fato de que o valor de resistência (Rd) é predefinido de modo a ser constante ou variável ao longo do tempo.
6. Método de operação de um circuito conversor, no qual o cir- cuito conversor tem pelo menos dois módulos de fase (4), cada módulo de fase (4) tem um primeiro e um segundo sistemas subconversores (1, 2), e os sistemas subconversores (2) em cada módulo de fase (4) são conectados em série um ao outro, cada um dos sistemas subconversores (1, 2) compre- ende uma pluralidade de células de comutação bipolares conectadas em série (3), e cada célula de comutação (3) tem interruptores semicondutores de força bidirecional controlável com uma direção de fluxo de corrente unidi- recional controlada e um armazenador de energia capacitivo, - no qual os interruptores semicondutores de força das células de comutação (3) do primeiro sistema subconversor (1) são controlados por meio de um sinal de controle (S1), e os interruptores semicondutores de for- ça das células de comutação (3) do segundo sistema subconversor (2) são controlados por meio de um outro sinal de controle (S2), o método sendo caracterizado: - pelo fato de que o sinal de controle (S1) para o primeiro siste- ma subconversor (1) é formado a partir de um sinal de referência de amorte- cimento (Vref.d ui)i que é produzido em uma unidade de cálculo central (7), com relação à tensão (U1) através do primeiro sistema subconversor (1), sendo que: - o sinal de referência de amortecimento (Vref.d ui) com relação à tensão (U1) através do primeiro sistema subconversor (1) é formado a partir de uma corrente de referência predeterminável (iref. ui) através do primeiro sistema subconversor (1), a partir de um valor de resistência predeterminá- vel (Rda) e a partir de um sinal de referência (Vref. ui) com relação à tensão (U1) através do primeiro sistema subconversor (1), - pelo fato de que uma unidade de cálculo local (8) é provida pa- ra cada célula de comutação (3) do primeiro sistema subconversor (1), e o sinal de referência de amortecimento (Vref.d ui) com relação à tensão (U1) através do primeiro sistema subconversor (1) é transmitido para as unidades de cálculo local (8) para as células de comutação (3) do primeiro sistema subconversor (1), - pelo fato de que o sinal de controle (S1) é adicionalmente for- mado em cada unidade de cálculo local (8) para as células de comutação (3) do primeiro sistema subconversor (1) a partir de um sinal de amortecimento (Vd.zi) com relação à célula de comutação associada (3) do primeiro sistema subconversor (1), sendo que o sinal de amortecimento (Vd. zi) é formado a partir de uma corrente medida (i1) através da célula de comutação associa- da (3) do primeiro sistema subconversor (1) e a partir de um outro valor de resistência predeterminável (Rdb)1 - pelo fato de que o outro sinal de controle (S2) para o segundo sistema subconversor (2) é formado a partir de um sinal de referência de amortecimento (Vref.d U2), que é produzido na unidade de cálculo central (9), com relação à tensão (U2) através do segundo sistema subconversor (2), sendo que o sinal de referência de amortecimento (Vref.d U2) com relação à tensão (U2) através do segundo sistema subconversor (2) é formado a partir de uma corrente de referência predeterminável (iref. 112) através do segundo sistema subconversor (2), a partir do valor de resistência predeterminável (Rda) e a partir de um sinal de referência (Vref. U2) com relação à tensão (U2) através do segundo sistema subconversor (1), - pelo fato de que uma unidade de cálculo local (9) é provida pa- ra cada célula de comutação (3) do segundo sistema subconversor (2), e o sinal de referência de amortecimento (Vref.d U2) com relação à tensão (U2) através do segundo sistema subconversor (2) é transmitido para as unidades de cálculo local (9) para as células de comutação (3) do segundo sistema subconversor (2), - pelo fato de que o outro sinal de controle (S2) é adicionalmente formado em cada unidade de cálculo local (9) para as células de comutação (3) do segundo sistema subconversor (2) a partir de um sinal de amorteci- mento (Vd. Z2) com relação à célula de comutação associada (3) do segundo sistema subconversor (2), sendo que o sinal de amortecimento (Vd. zi) é for- mado a partir de uma corrente medida (i2) através da célula de comutação associada (3) do segundo sistema subconversor (2) e a partir do outro valor de resistência predeterminável (Rdb)-
7. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o valor de resistência (Rda) e o outro valor de resistência (Rdb) são predeterminados de modo a serem constantes ou variáveis ao longo do tempo.
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