WO2015017876A1 - Potential control of modules - Google Patents
Potential control of modules Download PDFInfo
- Publication number
- WO2015017876A1 WO2015017876A1 PCT/AT2014/050168 AT2014050168W WO2015017876A1 WO 2015017876 A1 WO2015017876 A1 WO 2015017876A1 AT 2014050168 W AT2014050168 W AT 2014050168W WO 2015017876 A1 WO2015017876 A1 WO 2015017876A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- modules
- controllable semiconductor
- module
- semiconductor valves
- control device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Ceased
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/08—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
- H02M1/088—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters for the simultaneous control of series or parallel connected semiconductor devices
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M7/00—Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output
- H02M7/42—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal
- H02M7/44—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/48—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M7/493—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode the static converters being arranged for operation in parallel
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
- G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
- G05F1/10—Regulating voltage or current
- G05F1/12—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is AC
- G05F1/40—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is AC using discharge tubes or semiconductor devices as final control devices
- G05F1/44—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is AC using discharge tubes or semiconductor devices as final control devices semiconductor devices only
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M7/00—Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output
- H02M7/02—Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal
- H02M7/04—Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/12—Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M7/145—Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means
- H02M7/155—Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only
- H02M7/162—Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only in a bridge configuration
- H02M7/1623—Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only in a bridge configuration with control circuit
- H02M7/1626—Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only in a bridge configuration with control circuit with automatic control of the output voltage or current
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M7/00—Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output
- H02M7/02—Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal
- H02M7/04—Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/12—Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M7/21—Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M7/217—Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
- H02M7/23—Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only arranged for operation in parallel
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits
Definitions
- the controllable semiconductor valves Yn, Y12,... Y N I r Y N 2 receive the commands for switching with a switching frequency f s via the command line 9.
- the upper controllable semiconductor valve Yn according to FIGS. 1 and 2 switches at the left flank in FIG. 3a.
- the next controllable semiconductor valve Y21 switches at the dashed left flank according to FIG. 3a. This would result in a short time, namely within the illustrated input delay At N , an increased module current Ii at the first module Mi.
- the resulting potential difference U12 is measured and included by the control device 8.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Power Conversion In General (AREA)
Abstract
Description
Potentialregelung von Modulen Potential regulation of modules
GEBIET DER ERFINDUNG FIELD OF THE INVENTION
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Regelung von parallelgeschalteten Modulen mit jeweils zumindest zwei seriell geschalteten, steuerbarenThe present invention relates to a method for controlling parallel-connected modules, each having at least two serially connected, controllable
Halbleiterventilen, vorzugsweise IGBT-Modulen mit je zwei IGBTs, und mit jeweils zwei Gleichstromanschlüssen und einem Wechselstromanschluss , wobei Modulströme am jeweiligen Wechselstromanschluss die Ströme durch die steuerbaren Halbleiterventile des betreffenden Moduls bilden, und die Summe der Modulströme aller Module einen Laststrom bildet, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Semiconductor valves, preferably IGBT modules, each having two IGBTs, and each having two DC terminals and an AC terminal, wherein module currents at the respective AC terminal, the currents through the controllable semiconductor valves of the module in question, and the sum of the module currents of all modules forms a load current, according to the preamble of claim 1.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich des Weiteren auf eine Schaltanordnung von parallelgeschalteten Modulen mit jeweils zumindest zwei seriell geschalteten, steuerbarenThe present invention further relates to a switching arrangement of parallel-connected modules, each having at least two serially connected, controllable
Halbleiterventilen, vorzugsweise IGBT-Module mit je zwei IGBTs ( Insulated-Gate Bipolar Transistors), wobei die Module gemeinsame Gleichstromanschlüsse und jedes der Module einen Wechselstromanschluss, der über einen Verzweigungspunkt mit den steuerbaren Halbleiterventilen des betreffenden Moduls verbunden ist, aufweist, und jedes steuerbare Halbleiterventil eine Gate-Steuereinrichtung aufweist, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 4. Semiconductor valves, preferably IGBT modules with two IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors), wherein the modules common DC terminals and each of the modules has an AC terminal which is connected via a branch point with the controllable semiconductor valves of that module, and each controllable semiconductor valve a gate control device according to the preamble of claim 4.
STAND DER TECHNIK STATE OF THE ART
In der Leistungselektronik sind mit steuerbaren Halbleiterelementen bestückte Module zur Stromregelung und/oder Stromaufteilung von Strömen hoher Stromstärken bekannt, wobei üblicherweise innerhalb der Module zumeist zwei steuerbare Halbleiterventile seriell geschaltet sind. Üblicherweise handelt es sich bei den steuerbaren Halbleiterventilen um seriell geschaltete IGBTs mit antiparalleler Freilaufdiode, wobei auch Module mit MOSFETs (Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistors) in derIn power electronics modules equipped with controllable semiconductor elements for controlling the current and / or current distribution of currents of high currents are known, usually within the modules usually two controllable semiconductor valves are connected in series. Usually, the controllable semiconductor valves are serially connected IGBTs with antiparallel freewheeling diode, whereby modules with MOSFETs (metal oxide semiconductor field effect transistor) in the
Leistungselektronik häufig sind. Die Anordnung von steuerbaren Halbleiterventilen in Form einzelner Module ist vorteilhaft, da mitunter mehrere dutzend derartiger Halbleiterschaltungen in der Leistungselektronik benötigt werden. Die einzelnen steuerbaren Halbleiterventile können mittels der Module schnell positioniert und angeschlossen werden. Die Module können dabei vorgefertigt, oder als eigengefertigte Schaltung einzelner, steuerbarer Halbleiterventile ausgeführt sein, wobei im Folgenden in beiden Fällen eine serielle Schaltung von steuerbaren Halbleiterventilen mit Anschlüssen für die steuerbaren Halbleiterventile allgemein als Modul bezeichnet wird . Power electronics are common. The arrangement of controllable Semiconductor valves in the form of individual modules is advantageous since sometimes several dozens of such semiconductor circuits in the power electronics are needed. The individual controllable semiconductor valves can be quickly positioned and connected by means of the modules. The modules can be prefabricated, or designed as a self-made circuit of individual, controllable semiconductor valves, wherein in both cases, a serial circuit of controllable semiconductor valves with connections for the controllable semiconductor valves is generally referred to as a module.
Ein Modul weist dabei in herkömmlicher Weise zumindest zwei Gleichspannungsanschlüsse und einen Wechselstromanschluss auf. Mithilfe der Gleichspannungsanschlüsse können die Module einfach parallel entlang zweier Leitungen, die eine Gleichspannung zur Verfügung stellen, angeschlossen werden, die auch als DC-Bus bezeichnet werden. Mithilfe der Ansteuerung der Schalt zustände der steuerbarenIn this case, a module has at least two DC voltage connections and an AC connection in a conventional manner. Using the DC terminals, the modules can easily be connected in parallel along two lines that provide a DC voltage, also known as a DC bus. By controlling the switching states of the controllable
Halbleiterventile, meist mittels einer Kommandoleitung von einem externen Prozessor, kann aus derSemiconductor valves, usually by means of a command line from an external processor, can from the
Gleichspannungsversorgung eine gewünschte Stromform, etwa ein sinusförmiger Wechselstrom, an den Wechselstromanschlüssen moduliert werden. Die Modulierung erfolgt dabei durch Schaltung der steuerbaren Halbleiterventile mit einer Schaltfrequenz , die einer höheren Frequenz als jene des modulierten Stromes entspricht. Hierfür kann etwa die aus dem Stand der Technik bekannte Pulsbreitenmodulation angewendet werden . DC power supply a desired current form, such as a sinusoidal AC, are modulated at the AC terminals. The modulation takes place by switching the controllable semiconductor valves with a switching frequency which corresponds to a higher frequency than that of the modulated current. For this purpose, it is possible to apply, for example, the pulse width modulation known from the prior art.
Die möglichen Stromstärken am Wechselstromanschluss der einzelnen Module sind jedoch begrenzt, weshalb in herkömmlicher Weise mehrere Module parallel geschaltet und die Wechselstromanschlüsse der Module miteinander verbunden werden. Ein hoher Laststrom wird somit als Modulstrom geringerer Stärke auf die einzelnen Wechselstromanschlüsse der Module aufgeteilt. Eine derartige Schaltung mehrerer Module zur Stromaufteilung ist meist kostengünstiger, als nur ein Modul mit hoher Stromstärkenverträglichkeit auszuführen. Oft sind bereits innerhalb eines IGBT-Moduls mehrere IGBTs in paralleler Schaltung vorgesehen, um die maximal tolerierte Stromstärke eines Moduls zu erhöhen. However, the possible current strengths at the AC connection of the individual modules are limited, which is why in a conventional manner a plurality of modules are connected in parallel and the AC terminals of the modules are connected to one another. A high load current is thus divided as module current of lesser strength on the individual AC terminals of the modules. Such a circuit of several modules for power distribution is usually less expensive than just run a module with high amperage compatibility. Often, several IGBTs are already inside an IGBT module parallel circuit provided to increase the maximum tolerated current of a module.
Bei einer Aufteilung des Laststromes auf die einzelnen Module ist es erforderlich, dass möglichst alleWith a distribution of the load current to the individual modules, it is necessary that all possible
Wechselstromanschlüsse mit derselben Stromstärke belastet werden, nämlich dem Laststrom dividiert durch die Anzahl der Module. Sind die Ströme nicht gleichmäßig aufgeteilt, so werden einige Module mitunter zu hoch belastet und dadurch beschädigt. Die verwendeten Bauteile in den Modulen zeigen zumeist aber nicht die gleichen, herstellungsbedingten Kenn- Charakteristiken, was eine gleichmäßige Aufteilung der Ströme erschwert. Es ergeben sich in herkömmlicher Weise somit Verzerrungen der Aufteilung des Laststromes, durch ungenaue Schaltvorgänge der steuerbaren Halbleiterventile bzw. durch ungleichmäßige Spannungsabfälle an den Halbleiterventilen. Eine gewünschte Modulierung des Laststromes kann somit mitunter nicht erreicht werden. AC power connections are loaded with the same current, namely the load current divided by the number of modules. If the currents are not evenly distributed, some modules are sometimes over-loaded and damaged. However, the components used in the modules usually do not show the same, production-related characteristic characteristics, which makes a uniform distribution of the currents more difficult. This results in a conventional manner thus distortions of the distribution of the load current, by inaccurate switching operations of the controllable semiconductor valves or by uneven voltage drops across the semiconductor valves. A desired modulation of the load current can thus sometimes not be achieved.
In herkömmlicher Weise werden die Eingangsströme am Wechselstromanschluss der einzelnen Module, im Folgenden auch als Modulstrom bezeichnet, mittels einer Regelung der Ströme am betreffenden Wechselstromanschluss oder amIn a conventional manner, the input currents at the AC terminal of the individual modules, hereinafter also referred to as module current, by means of a regulation of the currents at the respective AC terminal or on
Gleichspannungsanschluss auf gleiche Anteile des Laststromes geregelt. Eine derartige Regelung von Strömen stellt jedoch eine technisch aufwändige Mess- und Regelungsmethode dar. Oftmals wird versucht die steuerbaren Halbleiterventile der Module in jener Weise auszuwählen, dass alle steuerbaren Halbleiterventile die möglichst gleichen Charakteristiken aufweisen. Dies soll durch Auswahl der Halbleiter aus derselben Herstellungscharge sichergestellt werden, was einen logistischen Mehraufwand bis zum Einbau der Module bedeutet. Aber auch eine solche Auswahl stellt allerdings nicht die gleichmäßige Aufteilung der Modulströme sicher, da bei unterschiedlichen Temperaturen und unterschiedlichenDC voltage connection regulated to equal parts of the load current. However, such a control of currents is a technically complex measurement and control method. It is often attempted to select the controllable semiconductor valves of the modules in such a way that all controllable semiconductor valves have the same characteristics as possible. This should be ensured by selecting the semiconductors from the same manufacturing batch, which means an additional logistical effort until the modules are installed. But even such a selection does not ensure the uniform distribution of the module currents, as at different temperatures and different
Stromstärken die Schalt zustände und Spannungen an den steuerbaren Halbleiterventilen dennoch variieren können. Auf eine Regelung der Ströme kann daher meist nicht verzichtet werden . Des Weiteren ist bekannt, dass bei hoher Zeitkonstante aus Entkopplungsinduktivität und Widerstand der Module die Verzerrungen bei Schaltung der steuerbaren Halbleiterventile gering gehalten werden können. Hohe Entkopplungsinduktivitäten und Widerstände erfordern jedoch größere Baugrößen, die aber in vielen Anwendungen und Einbausituationen der Module nicht möglich sind. Insbesondere muss für hoheAmperages the switching states and voltages on the controllable semiconductor valves can still vary. On a regulation of the currents can therefore usually not be waived. Furthermore, it is known that with high time constants of decoupling inductance and resistance of the modules, the distortions in the circuit of the controllable semiconductor valves can be kept low. High decoupling inductances and resistors, however, require larger sizes, but these are not possible in many applications and installation situations of the modules. In particular, must be for high
Entkopplungsinduktivitäten und Widerstände der DC-Bus aufwändiger ausgeführt sein. Decoupling inductors and resistors of the DC bus be elaborate executed.
AUFGABE DER ERFINDUNG OBJECT OF THE INVENTION
Es ist daher das Ziel der Erfindung diese Nachteile zu vermeiden und ein Verfahren zur Regelung von gattungsgemäßen, parallelgeschalteten Modulen sowie eine Schaltanordnung von gattungsgemäßen, parallelgeschalteten Modulen in jener Weise zur Verfügung zu stellen, dass der Laststrom gleichmäßig auf die einzelnen Module aufgeteilt wird, wobei die steuerbaren Halbleiterventile auch aus unterschiedlichenIt is therefore an object of the invention to avoid these disadvantages and to provide a method for controlling generic, parallel-connected modules and a switching arrangement of generic, parallel-connected modules in such a way that the load current is evenly divided among the individual modules, wherein the controllable semiconductor valves also from different
Herstellungschargen stammen können, dieManufacturing batches can come from that
Entkopplungsinduktivität sowie der Widerstand der Module keine limitierenden Größen sind, die Temperatur einzelner Module unterschiedlich sein kann sowie eine Modulierung des Laststromes mittels steuerbarer Halbleiterventile optimal möglich bleibt. Entkopplungsinduktivität and the resistance of the modules are not limiting variables, the temperature of individual modules may be different and a modulation of the load current using controllable semiconductor valves optimally possible.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG PRESENTATION OF THE INVENTION
Diese Ziele werden durch die Merkmale von Anspruch 1 und Anspruch 4 erreicht. These objects are achieved by the features of claim 1 and claim 4.
Anspruch 1 bezieht sich auf ein Verfahren zur Regelung von parallelgeschalteten Modulen mit jeweils zumindest zwei seriell geschalteten, steuerbaren Halbleiterventilen, vorzugsweise IGBT-Module mit je zwei IGBTs, und mit jeweils zwei Gleichstromanschlüssen und einem Wechselstromanschluss , wobei Modulströme am jeweiligen Wechselstromanschluss die Ströme durch die steuerbaren Halbleiterventile des betreffenden Moduls bilden, und die Summe der Modulströme aller Module einen Laststrom bildet. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass Potentiale je eines Moduls in einem Verzweigungspunkt des Wechselstromanschlusses zu den steuerbaren Halbleiterventilen des betreffenden Moduls ermittelt werden und mittels Einschaltverzögerungen der steuerbaren Halbleiterventile die Potentiale aller Module in den jeweiligen Verzweigungspunkten im Mittel über die Schaltperiode der steuerbaren Halbleiterventile auf denselben Wert geregelt werden. Claim 1 relates to a method for controlling parallel-connected modules, each having at least two serially connected, controllable semiconductor valves, preferably IGBT modules each having two IGBTs, and each having two DC terminals and one AC terminal, wherein module currents at the respective AC terminal, the currents through the controllable Semiconductor valves of the respective module form, and the sum of the module currents of all modules forms a load current. According to the invention, it is provided that potentials of each module in one Branching point of the AC power connection to the controllable semiconductor valves of the relevant module are determined and controlled by Einschaltverzögerungen the controllable semiconductor valves, the potentials of all modules in the respective branch points on average over the switching period of the controllable semiconductor valves to the same value.
Um alle Modulströme der einzelnen Module auf denselben Wert zu regeln, wird beim erfindungsgemäßen Verfahren somit der Messwert der Potentiale im Verzweigungspunkt des Wechselstromanschlusses zu den steuerbaren Halbleiterventilen des betreffenden Moduls herangezogen. Die Messung von Potentialen stellt eine einfachere Messmethode dar, als die Messung von Strömen. Werden die Entkopplungsinduktivität und der Widerstand am Wechselspannungsanschluss der Module für alle Module gleich gewählt, so ergeben sich bei gleicher Potentialdifferenz über diese Komponenten auch gleiche Eingangsströme an den Wechselstromanschlüssen. Durch die unterschiedlichen Charakteristiken der steuerbarenIn order to regulate all module currents of the individual modules to the same value, the measured value of the potentials in the branch point of the AC connection to the controllable semiconductor valves of the relevant module is thus used in the method according to the invention. The measurement of potentials is a simpler method of measurement than the measurement of currents. If the decoupling inductance and the resistance at the AC voltage connection of the modules are chosen to be the same for all modules, the same potential difference across these components results in the same input currents at the AC connections. Due to the different characteristics of the controllable
Halbleiterventile, insbesondere der Schaltcharakteristik, kann dieses Potential jedoch variieren. Schaltet nämlich ein steuerbares Halbleiterventil früher als die anderen, ist der Eingangsstrom dieses Moduls höher als bei den anderen Modulen. Sind jedoch alle Potentiale im jeweiligen Verzweigungspunkt gleich groß, so sind die Eingangsströme gleichmäßig aufgeteilt. Über eine Regelung der Potentiale im Verzweigungspunkt kann damit die gleichmäßige Aufteilung der Eingangsströme zum Laststrom sichergestellt werden. Dabei werden die Potentiale aller Module in den jeweiligen Verzweigungspunkten im Mittel über die Schaltperiode der steuerbaren Halbleiterventile auf denselben Wert geregelt, sodass die Potentialdifferenzen im Mittel über diese Zeitspanne auf null geregelt werden. Um die Potentiale im Verzweigungspunkt aller Module auf denselben Wert zu stellen, werden die Einschalt Zeitpunkte der steuerbarenSemiconductor valves, in particular the switching characteristic, however, may vary this potential. If a controllable semiconductor valve switches earlier than the others, the input current of this module is higher than with the other modules. However, if all potentials in the respective branching point are equal, the input currents are divided equally. By regulating the potentials in the branch point, the uniform distribution of the input currents to the load current can thus be ensured. In this case, the potentials of all modules in the respective branching points are controlled to the same value on average over the switching period of the controllable semiconductor valves, so that the potential differences are controlled on average over this period to zero. In order to set the potentials at the branching point of all modules to the same value, the switch-on times become controllable
Halbleiterventile so verzögert, dass alle steuerbaren Halbleiterventile möglichst gleichzeitig schalten und die Potentiale beim Schalten mit einer vorgegebenen Schaltfrequenz im Mittel gleich sind. Semiconductor valves delayed so that all controllable semiconductor valves switch as possible simultaneously and the Potentials when switching with a predetermined switching frequency are the same on average.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass Potentialdifferenzen eines Verzweigungspunktes eines Halbleitermoduls zu denAccording to a preferred embodiment of the method according to the invention it is provided that potential differences of a branch point of a semiconductor module to the
Verzweigungspunkten jedes weiteren Halbleitermoduls gemessen werden und mittels Einschaltverzögerungen der steuerbaren Halbleiterventile die gemessenen Potentialdifferenzen im Mittel über die Schaltperiode der steuerbarenBranching points of each further semiconductor module are measured and by means of turn-on delays of the controllable semiconductor valves, the measured potential differences on average over the switching period of the controllable
Halbleiterventile auf Null geregelt werden. Die Messung von Potentialdifferenzen zwischen den Modulen stellt eine vorteilhafte Messmethode dar. In jedem Modul wird dabei nur ein Messpunkt abgegriffen, und der gemessene Wert in diesem Messpunkt mit jenen anderer Module verglichen. Ist diese gemessene Potentialdifferenz null, so sind die betreffenden Eingangsströme in jenen Modulen, in denen dieSemiconductor valves are controlled to zero. The measurement of potential differences between the modules is an advantageous method of measurement. In each module, only one measuring point is tapped, and the measured value in this measuring point is compared with those of other modules. If this measured potential difference is zero, the respective input currents are in those modules in which the
Potentialdifferenz gemessen wurde, abgesehen von einem kleinen Toleranzbereich durch die Entkopplungsimpedanzen, gleich. Potential difference was measured, apart from a small tolerance range by the decoupling impedances, the same.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die Einschaltverzögerungen durch Vergleich eines, ab einem Einschaltkommando (EIN) an die steuerbaren Halbleiterventile innerhalb einer vorgegebenen, maximalen Einschaltverzögerung, mehrmals bestimmten Zeitintegrals der gemessenenIn accordance with a further preferred embodiment of the method according to the invention, it is provided that the switch-on delays are determined by comparing a time integral of several times the time integral of a controllable semiconductor valve within a predetermined maximum switch-on delay
Potentialdifferenzen mit einem vorgegebenen Maximalwert ermittelt werden. Ergeht also das Einschaltkommando eines IGBTs, wird zunächst die Potentialdifferenz zu anderen Modulen verglichen. Übersteigt das Zeitintegral dieserPotential differences are determined with a predetermined maximum value. Thus, if the turn-on command of an IGBT goes, the potential difference to other modules is first compared. Exceeds the time integral of this
Potentialdifferenz einen vorgegebenen Wert, wird beim nächsten Einschaltvorgang das Einschalten verzögert. Auf diese Weise wird mit dem Einschalten der Halbleiterventile eines Moduls zugewartet, bis alle steuerbaren Halbleiterventile gleichzeitig schalten, denn dann wird die Potentialdifferenz zwischen den Verzweigungspunkten der beiden verglichenen Module jeweils null und es fließen die gleichen Eingangsströme über diese Module. Wird diese Methode nun für alle Module zueinander angewendet, können alle steuerbaren Halbleiterventile gleichzeitig geschaltet werden und keiner der Eingangsströme ist durch zu frühes Einschalten erhöht bzw. durch zu spätes Einschalten verringert. Potential difference a predetermined value, the power is delayed at the next power-on. In this way, the switching on of the semiconductor valves of a module is waited until all controllable semiconductor valves switch simultaneously, because then the potential difference between the branch points of the two modules compared is zero and the same input currents flow through these modules. If this method is now applied to all modules to each other, all controllable Semiconductor valves are switched simultaneously and none of the input currents is increased by switching too early or reduced by switching too late.
Anspruch 4 bezieht sich auf eine Schaltanordnung von parallelgeschalteten Modulen mit jeweils zumindest zwei seriell geschalteten steuerbaren Halbleiterventilen, vorzugsweise IGBT-Module mit je zwei IGBTs, wobei die Module gemeinsame Gleichstromanschlüsse und jedes der Module einen Wechselstromanschluss , der über einen Verzweigungspunkt mit den steuerbaren Halbleiterventilen des betreffenden Moduls verbunden ist, aufweist, und jedes steuerbare Halbleiterventil eine Gate-Steuereinrichtung aufweist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass in jedem Modul zumindest eine Regeleinrichtung vorgesehen ist, die mit dem Verzweigungspunkt des betreffenden Moduls, sowie mit den Verzweigungspunkten der jeweils anderen Module über Messleitungen verbunden ist, wobei mit den Messleitungen Potentialdifferenzen zwischen den Verzweigungspunkten der jeweiligen Module ermittelbar sind. Claim 4 refers to a switching arrangement of parallel-connected modules, each having at least two serially connected controllable semiconductor valves, preferably IGBT modules each having two IGBTs, the modules common DC terminals and each of the modules an AC connection, via a branch point with the controllable semiconductor valves of the respective Module, and each controllable semiconductor valve has a gate control device. According to the invention, at least one control device is provided in each module, which is connected to the branching point of the relevant module and to the branching points of the respective other modules via measuring lines, wherein potential differences between the branching points of the respective modules can be determined with the measuring lines.
Somit ist in jedem Modul zumindest eine Regeleinrichtung vorgesehen, die mit dem Verzweigungspunkt des betreffenden Moduls verbunden ist, und das Potential in diesem Verzweigungspunkt ermittelt. Da es sich hierbei um keine Strommessung handelt, kann mithilfe nur einer Messleitung jede Regeleinrichtung eines Moduls das Potential aller Module einfach ermitteln, wie noch näher ausgeführt werden wird. Thus, at least one control device is provided in each module, which is connected to the branch point of the relevant module, and determines the potential at this branching point. Since this is not a current measurement, each controller of a module can easily determine the potential of all modules, as will be explained in more detail, with the aid of only one measuring line.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist hierbei vorgesehen, dass die Regeleinrichtung an einer ersten Gate- Steuereinrichtungen eines Moduls vorgesehen ist, und mittels einer bidirektionalen Steuerleitung mit einer zweiten Gate- Steuereinrichtung des betreffenden Moduls verbunden ist. Die Regeleinrichtung kann etwa an einer Gate-Steuereinrichtung, dem sogenannten Gate-Driver, eines IGBTs angeordnet werden, und damit Platz sowie der Verbau einer zusätzlichen Einheit als Regeleinrichtung gespart werden. Mithilfe bidirektionaler Steuerleitungen kann die Regeleinrichtung alle Gate- Steuereinheiten des Moduls ansprechen. Sind etwa zwei steuerbare Halbleiterventile in Serie und somit zwei Gate- Steuereinrichtungen vorgesehen, wird die Regeleinrichtung etwa direkt an der ersten Gate-Steuereinrichtung zu deren Regelung angeordnet, während die zweite Gate-Steuereinrichtung über die bidirektionale Steuerleitung angesteuert wird. In a preferred embodiment of the invention, it is provided that the control device is provided on a first gate control devices of a module, and is connected by means of a bidirectional control line to a second gate control device of the relevant module. The control device can be arranged approximately at a gate control device, the so-called gate driver, an IGBT, and thus space and the installation of an additional unit can be saved as a control device. Using bidirectional control lines, the controller can address all of the module's gate controllers. Are about two Controllable semiconductor valves in series and thus provided two gate control devices, the control device is arranged approximately directly to the first gate control device for the control thereof, while the second gate control device is controlled via the bidirectional control line.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Regeleinrichtung eines Moduls mit den Verzweigungspunkten der jeweils anderen Module über die Regeleinrichtungen der jeweils anderen Module verbunden ist. Der für jedes Modul von der entsprechenden Regeleinrichtung benötigte Messwert ist das Potential im Verzweigungspunkt des betreffenden Moduls. Hierbei ist jedoch lediglich entscheidend, welches Potential ein Modul relativ zu einem anderen Modul aufweist. Wird nun von jedem Verzweigungspunkt die Potentialdifferenz zu anderen Modulen über die jeweiligen Regeleinrichtungen verglichen, so können Potentialdifferenzen und in weiterer Folge die Einschaltverzögerungen ermittelt werden. Die Regeleinrichtung schaltet dabei die steuerbaren Halbleiterventile des betreffenden Moduls je nach Auswertung der Potentialdifferenzen. Die Messleitungen der einzelnen Module müssen somit nur zur jeweiligen Regeleinrichtung verbunden werden, sodass nur mehr eine Messleitung von jedem Verzweigungspunkt eines Moduls zur Regeleinrichtung des betreffenden Moduls erforderlich ist und die Regeleinrichtung mit jenen der andern Module verbunden werden muss. Die Messleitung kann somit beim Einbau der Module als Schiene ausgeführt werden, wobei das entsprechende Potential von jeder Regeleinrichtung abgegriffen wird. According to a further embodiment of the invention, it is provided that the control device of one module is connected to the branch points of the respective other modules via the control devices of the respective other modules. The reading required for each module by the corresponding controller is the potential at the branch point of the module in question. In this case, however, it is only decisive what potential a module has relative to another module. If the potential difference to other modules via the respective control devices is compared from each branch point, then potential differences and, as a consequence, the switch-on delays can be determined. The control device switches the controllable semiconductor valves of the relevant module depending on the evaluation of the potential differences. The measuring lines of the individual modules must therefore only be connected to the respective control device, so that only one measuring line from each branch point of a module to the control device of the relevant module is required and the control device must be connected to those of the other modules. The measuring line can thus be designed as a rail when installing the modules, wherein the corresponding potential is tapped by each control device.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
Die Erfindung wird im Folgenden anhand vonThe invention will be described below with reference to
Ausführungsbeispielen mithilfe der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen hierbei die Embodiments explained in more detail using the accompanying drawings. It show here the
Fig. 1 eine Ausführungsform von parallelgeschalteten Modulen mit jeweils zwei steuerbaren Halbleiterventilen zur Regelung über das erfindungsgemäße Verfahren, Fig. 2 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen1 shows an embodiment of parallel-connected modules, each with two controllable semiconductor valves for control via the method according to the invention, Fig. 2 shows an embodiment of the invention
Schaltanordnung von parallelgeschalteten Modulen mit jeweils zwei steuerbaren Halbleiterventilen, Switching arrangement of parallel-connected modules, each with two controllable semiconductor valves,
Fig. 3a den Verlauf des Potentials in einem ersten Modul und einem zweiten Modul über die Zeit, 3a the course of the potential in a first module and a second module over time,
Fig. 3b den Verlauf einer Potentialdifferenz von einem ersten Fig. 3b shows the course of a potential difference of a first
Modul zu einem zweiten Modul über die Zeit sowie Module to a second module over time as well
Fig. 4 eine Ausführungsform eines Blockschaltbilds zur Fig. 4 shows an embodiment of a block diagram for
Regelung von parallelgeschalteten Modulen mittels dem erfindungsgemäßen Verfahren. Control of modules connected in parallel by means of the method according to the invention.
WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG WAYS FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Die Fig. 1 zeigt Brückenzweige mit jeweils zwei steuerbaren Halbleiterventilen Yn, Y12, ...YNI ? YN2? nämlich IGBTs mit antiparalleler Freilaufdiode, in paralleler Schaltung. Es ist ein positiver Gleichstromanschluss 1, sowie ein negativer Gleichstromanschluss 2 vorgesehen. Diese beidenFIG. 1 shows bridge branches with two controllable semiconductor valves Yn, Y12,... YNI ? YN2 ? namely IGBTs with antiparallel freewheeling diode, in parallel circuit. There is a positive DC connection 1, and a negative DC connection 2 is provided. These two
Gleichstromanschlüsse 1,2 bilden den sogenannten DC-Bus . Zwischen den Gleichstromanschlüssen 1,2 ist jeweils ein oberes steuerbares Halbleiterventil YNi und ein unteres steuerbares Halbleiterventil YN2 seriell geschaltet, wobei diese serielle Schaltung mit der Anzahl der Module N parallel wiederholt ist. Jedes Modul Mi,M2,...,MN weist einen Wechselstromanschluss 3 auf, der in der seriellen Verbindung mit dem Emitter eines ersten (in der Fig. 1 des oberen) steuerbaren Halbleiterventils YNi verbunden ist, und dem Kollektor eines zweiten (in der Fig. 1 des unteren) steuerbaren Halbleiterventils YN2 · In der Verzweigung zwischen dem Wechselstromanschluss 3 und einerseits dem ersten Halbleiterventil YNi und andererseits dem zweiten Halbleiterventil YN2 befindet sich einDC connections 1.2 form the so-called DC bus. Between the direct current terminals 1,2 respectively upper controllable semiconductor valve Y N i, and a lower controllable semiconductor valve Y N2 is connected in series, said serial circuit is repeated in parallel with the number of modules N. Each module Mi, M 2 ,..., M N has an AC terminal 3 connected in series with the emitter of a first (in FIG. 1 of the upper) controllable semiconductor valve Y N i and the collector of one In the branch between the AC connection 3 and on the one hand the first semiconductor valve Y N i and on the other hand, the second semiconductor valve Y N2 is located at a second (in Fig. 1 of the lower) controllable semiconductor valve YN 2
Verzweigungspunkt 4. Die serielle Verbindung der beiden Halbleiterventile YNi,YN2 zwischen den Gleichstromanschlüssen 1,2 bildet mit dem eingehenden Wechselstromanschluss 3 ein Modul MN. Innerhalb eines Moduls MN können an der dargestellten Position eines Halbleiterventils YNi bzw. YN2 mehrere steuerbare Halbleiterventile YNi , YN2 parallel geschaltet ausgeführt werden, wobei in der vorliegenden Beschreibung in diesem Fall jeweils repräsentativ nur ein steuerbares Halbleiterventil YNi bzw. YN2 dargestellt ist. I n der vorliegenden Beschreibung wird von der bevorzugten Ausführungsform der steuerbaren Halbleiterventile als IGBTs ausgegangen, es kann aber grundsätzlich jede Art eines steuerbaren/abschaltbaren Schaltelementes wie z.B. MOSFETs, GTOs usw. vorgesehen sein. Branch point 4. The serial connection of the two semiconductor valves Y N i, Y N2 between the DC terminals 1,2 forms with the incoming AC terminal 3, a module M N. Within a module M N can be shown on the Position of a semiconductor valve Y N i or Y N2 be executed in parallel, a plurality of controllable semiconductor valves Y N i, Y N2 , in the present description in this case in each case representatively only a controllable semiconductor valve Y N i or Y N2 is shown. In the present description, the preferred embodiment of the controllable semiconductor valves is assumed to be IGBTs, but in principle any type of controllable switching element such as MOSFETs, GTOs, etc. may be provided.
Die Wechselstromanschlüsse 3 der Module Mi,M2,...,MN sind miteinander verbunden. Jeder Wechselstromanschluss 3 führt dabei einen Modulstrom I i , I2, IN- Die Modulströme I i , I2,..., IN bilden gemeinsam einen Laststrom IL, und zwar bevorzugt zu gleichen Teilen. In diesem Fall werden die steuerbaren Halbleiterventile Yn , Y12 , ...YNI , YN2 nicht mit unterschiedlichen Stromstärken belastet. The AC terminals 3 of the modules Mi, M 2 , ..., M N are connected to each other. Each alternating current connection 3 in this case leads to a module current I i, I 2 , I N - The module currents I i, I 2 ,..., I N together form a load current I L , preferably in equal parts. In this case, the controllable semiconductor valves Yn, Y12, ... YN I , YN2 are not loaded with different currents.
Des Weiteren sind an den Wechselstromanschlüssen 3 eine Entkopplungsinduktivität Lp sowie ein Widerstand Rp, die sogenannten Entkopplungsimpedanzen, vorgesehen. Diese Impedanz glättet den Stromverlauf, wobei die Zeitkonstante aus der Entkopplungsinduktivität Lp und dem Widerstand Rp ein Maß für die Glättung darstellt. Sofern zu allen Modulen Mi,M2,...,MN die gleichen Entkopplungsimpedanzen verwendet werden, stellen sich in den Wechselstromanschlüssen 3 dieselben Ströme ein. Furthermore, a decoupling inductance L p and a resistance R p , the so-called decoupling impedances, are provided at the AC terminals 3. This impedance smooths the current profile, wherein the time constant of the decoupling inductance L p and the resistance R p is a measure of the smoothing. If the same decoupling impedances are used for all modules Mi, M 2 ,..., M N, the same currents occur in the AC terminals 3.
Die Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltanordnung von parallelgeschalteten Modulen Mi,M2,...,MN mit jeweils zwei steuerbaren Halbleiterventilen YNi , YN2. In der Fig. 2 sind drei Module Mi,M2, M3 parallel angeordnet. Die Schaltung kann jedoch auf mehr als drei Module, meist je nach Strombedarf des Laststromes ILf erweitert werden. Jedes steuerbare Halbleiterventil Yn, Y12, ...YNI,YN2 ist mit einer Gate- Steuereinrichtung 6 versehen, die über eine Kommandoleitung 9 mit einem Schaltsignal , etwa von einem Prozessor, angesteuert wird. Dabei ist eine Kommandoleitung 9 für die oberen steuerbaren Halbleiterventile YNi und eine Kommandoleitung 9 für die unteren steuerbaren Halbleiterventile YN2 vorgesehen (siehe Fig. 2) . Der Prozessor steuert die Halbleiterventile Yn , Yi2 , ...YNI f YN2 mit einer Schaltfrequenz fs, die zumeist ein Vielfaches der Frequenz des zu erreichenden Laststromes IL beträgt. Durch diese an sich bekannte Schaltanordnung der steuerbaren Halbleiterventile YNi , YN2 werden die Modulströme II,I2 , ... ,IN moduliert, etwa mit Hilfe ebenfalls aus dem Stand der Technik bekannter Pulsbreitenmodulation. 2 shows an embodiment of the inventive switching arrangement of parallel-connected modules Mi, M 2 ,..., M N , each having two controllable semiconductor valves Y N i, Y N2 . In FIG. 2, three modules Mi, M 2 , M 3 are arranged in parallel. However, the circuit can be extended to more than three modules, usually depending on the power requirements of the load current I Lf . Each controllable semiconductor valve Yn, Y12, ... YN I , YN2 is provided with a gate control device 6, which is controlled via a command line 9 with a switching signal, such as from a processor. In this case, a command line 9 for the upper controllable semiconductor valves Y N i and a command line 9 for the lower controllable semiconductor valves Y N2 is provided (see Fig. 2). The processor controls the semiconductor valves Yn, Yi2, ... YN I f YN 2 with a switching frequency f s , which is usually a multiple of the frequency of the load current I L to be reached. By this known switching arrangement of the controllable semiconductor valves Y N i, Y N 2, the modulo currents I I , I2, ..., IN modulated, such as with the aid of known from the prior art pulse width modulation.
An der Gate-Steuereinrichtung 6 eines ersten in Bezug auf die Fig. 2 oberen steuerbaren Halbleiterventils YNi ist eine Regeleinrichtung 8 vorgesehen. Von dieser Regeleinrichtung 8 führt eine Messleitung 5 sowohl zum Verzweigungspunkt 4 des eigenen Moduls Mi sowie zur Regeleinrichtung 8 der weiteren Module M2,M3. Die Messleitung 5 kann etwa als Schiene ausgeführt werden, an die alle Regeleinrichtungen 8 angeschlossen sind. Damit kann von der Regeleinrichtung 8 auf einfache Weise das Potential UP im Verzweigungspunkt 4 desselben Moduls Mi bestimmt werden, und über die Verbindung zu den Regeleinrichtungen 8 der anderen Module M2,M3 Potentialdifferenzen Ui2,U23,Ui3 zu den Verzweigungspunkten 4 dieser Module M2,M3. Diese gemessenen Potentialdifferenzen Ui2,U23,Ui3 dienen als Messgröße, um eine Einschaltverzögerung AtN der steuerbaren Halbleiterventile Yu , Y12 , ...YNI , YN2 ZU regeln. Die ermittelten Einschaltverzögerungen AtN für das Einschaltkommando EIN werden in weiterer Folge von der Regeleinrichtung 8 an die Gate-Steuereinrichtung 6 des in Bezug auf die Fig. 2 oberen steuerbaren Halbleiterventils YNi übergeben, sowie über eine bidirektionale Steuerleitung 7 an die Gate-Steuereinrichtung des in Bezug auf die Fig. 2 unteren steuerbaren Halbleiterventils YN2 · Somit ist nur eine Regeleinrichtung 8 pro Modul notwendig. At the gate control device 6 of a first with reference to FIG. 2 upper controllable semiconductor valve Y N i, a control device 8 is provided. From this control device 8 leads a measuring line 5 both to the branching point 4 of the own module Mi and the control device 8 of the other modules M2, M3. The measuring line 5 can be carried out approximately as a rail, to which all control devices 8 are connected. Thus, the potential U P in the branch point 4 of the same module Mi can be determined by the control device 8 in a simple manner, and via the connection to the control devices 8 of the other modules M2, M3 potential differences Ui2, U23, Ui3 to the branch points 4 of these modules M2, M3. These measured potential differences Ui2, U23, Ui3 serve as a measured variable in order to regulate a switch-on delay At N of the controllable semiconductor valves Yu, Y12,... YN I , YN2. The determined switch-on delays At N for the switch-on command ON are subsequently transferred from the control device 8 to the gate control device 6 of the upper controllable semiconductor valve Y N i with reference to FIG. 2, and via a bidirectional control line 7 to the gate control device of the lower controllable semiconductor valve Y N 2 with reference to FIG. 2. Thus, only one controller 8 per module is necessary.
Die Einschaltverzögerungen AtN sind im Weiteren in der Fig. 3a dargestellt, wobei die Fig. 3a in durchgezogener Linie den Zeitverlauf eines Potential UN und in strichlierter Linie eines weiteren Potentials UN+i darstellt. Die linke Flanke in Fig. 3a stellt die Situation bei einem Laststrom IL kleiner null dar, und die rechte Flanke in Fig. 3a die Situation bei einem Laststrom IL größer null. Die Fig. 3b zeigt bei gleicher Zeitbasis die gemessenen Potentialdifferenzen UN,N+i zwischen den beiden Potentialen UN,UN+i. Die Potentialdifferenzen UN,N+i sollen im Mittel auf null geregelt werden. Dies gestaltet sich nun wie folgt : The switch-on delays At N are shown below in FIG. 3 a, FIG. 3 a being a solid line representing the time characteristic of a potential U N and a dotted line of a further potential U N + i. The left flank in Fig. 3a represents the situation with a load current I L less than zero, and the right flank in Fig. 3a shows the situation with a load current I L greater than zero. Fig. 3b shows the same Time base, the measured potential differences U N , N + i between the two potentials U N , U N + i. The potential differences U N , N + i should be regulated to zero on average. This now works as follows:
Die steuerbaren Halbleiterventile Yn , Y12 , ...YNI r YN2 erhalten über die Kommandoleitung 9 die Befehle zum Schalten mit einer Schaltfrequenz fs. Im Weiteren wird der Regelungsvorgang beim ersten Einschalten der in Bezug auf die Fig. 2 oberen Halbleiterventile YNi beschrieben. Das, gemäß der Fig. 1 und Fig. 2 obere steuerbare Halbleiterventil Yn schaltet bei der linken Flanke in Fig. 3a. Das nächste steuerbare Halbleiterventil Y21 schaltet bei der strichlierten linken Flanke gemäß Fig. 3a. Dadurch würde sich kurzzeitig, nämlich innerhalb der dargestellten Eingangsverzögerung AtN, ein erhöhter Modulstrom Ii am ersten Modul Mi ergeben. Die entstehende Potentialdifferenz U12 wird gemessen und von der Regeleinrichtung 8 umfasst. Um die Potentialdifferenz U12 nun auf null zu regeln, muss das steuerbare Halbleiterventil Yn um die Breite des Pulses in Fig. 3b als Einschaltverzögerung AtN später schalten. In diesem Fall ergibt sich keine Potentialdifferenz U12 und es fließen dieselben Modulströme Ii und I2. Auf diese Weise regelt die Regeleinrichtung 8 alle Einschaltverzögerungen AtN der Module MN untereinander und schaltet über die Gate-Steuereinrichtungen 6 die steuerbaren Halbleiterventile YNi,YN2 so, dass im Mittel über eine Schaltperiode mit einer Schaltfrequenz fs bei den steuerbaren Halbleiterventilen Yu , Y12 , ...YNI , N2 die Potentialdifferenzen UNN auf null geregelt werden. Somit ergeben sich die gleichen Modulströme Ii, I2, I N? da bei gleicher Eingangsimpedanz und demselben Potential UN dieselben Modulströme I I , I2,...I N fließen. The controllable semiconductor valves Yn, Y12,... Y N I r Y N 2 receive the commands for switching with a switching frequency f s via the command line 9. In the following, the regulation process at the first switching-on of the upper semiconductor valves Y.sub.N i described with reference to FIG. 2 will be described. The upper controllable semiconductor valve Yn according to FIGS. 1 and 2 switches at the left flank in FIG. 3a. The next controllable semiconductor valve Y21 switches at the dashed left flank according to FIG. 3a. This would result in a short time, namely within the illustrated input delay At N , an increased module current Ii at the first module Mi. The resulting potential difference U12 is measured and included by the control device 8. In order to regulate the potential difference U12 to zero, the controllable semiconductor valve Yn has to switch later than the switch-on delay At N by the width of the pulse in FIG. 3b. In this case there is no potential difference U12 and the same modulator currents Ii and I2 flow. In this way, the control device 8 regulates all switch-on delays At N of the modules M N with each other and switches via the gate control devices 6, the controllable semiconductor valves Y N i, Y N 2 so that on average over a switching period with a switching frequency f s in the controllable Semiconductor valves Yu, Y12, ... Y N I, N 2, the potential differences U NN are regulated to zero. Thus, the same module currents Ii, I2, I N result? since at the same input impedance and the same potential U N the same module currents II, I2, ... I N flow.
Ein Blockschaltbild zur Regelung von parallel geschalteten Modulen ist in Fig. 4 dargestellt. Durch eine Kommandoleitung 9 wird das Einschaltkommando EIN an, das in Bezug auf die Fig. 1 und 2 für die oberen steuerbaren Halbleiterventile YNi vorgesehen ist, und dieses Signal wird einer Rampenfunktion 11 zugeführt, wobei die Rampenfunktion 11 bis zu einer vorzugebenden, maximalen Einschaltverzögerung Atmax steigt und somit eine Wartezeit vorgibt. Im Messzweig wird eine Potentialdifferenz UNN zwischen den Potentialen UN und UN+i gemessen. Diese Potentialdifferenz UNN wird einem Integrator 10 zugeführt. Das Ergebnis des Integrators 10 wird bis zu einem gewissen Wert, der durch einen Limitierer 12 vorgegeben ist, ausgeführt. Der ermittelte Wert wird an einen Differenzknoten 15 weitergegeben und von der Rampenfunktion 11 abgezogen. Durch entsprechenden Vergleich mit Hilfe eines Komparators 13 wird eine logische Eins an das UND-Gatter 14 gesendet, woraufhin das steuerbare Halbleiterventil YNi schaltet. Falls somit eine Potentialdifferenz UNN messbar ist, so wird mit dem Einschalten des jeweiligen steuerbaren Halbleiterventils YNi beim nächsten Einschaltbefehl seitens der Kommandoleitung 9 mit der Einschaltverzögerung AtN gewartet, damit die Potentialdifferenz UNN im Mittel über eine Schaltperiode mit der Schaltfrequenz fs null ist. A block diagram for controlling parallel-connected modules is shown in FIG. 4. By a command line 9, the switch-on command ON, which is provided with reference to FIGS. 1 and 2 for the upper controllable semiconductor valves Y N i, and this signal is fed to a ramp function 11, wherein the ramp function 11 up to a vorzugebenden, maximum Switch-on delay At max rises and thus pretending a waiting time. In the measuring branch, a potential difference U NN between the potentials U N and U N + i is measured. This potential difference U NN is supplied to an integrator 10. The result of the integrator 10 is executed up to a certain value, which is predetermined by a limiter 12. The determined value is forwarded to a difference node 15 and subtracted from the ramp function 11. By appropriate comparison with the aid of a comparator 13, a logical one is sent to the AND gate 14, whereupon the controllable semiconductor valve Y N i switches. Thus, if a potential difference U NN is measurable, then with the switching on of the respective controllable semiconductor valve Y N i at the next switch-on command by the command line 9 with the switch-on delay At N waits so that the potential difference U NN on average over a switching period with the switching frequency f s is zero.
Es ist daraus unmittelbar ersichtlich, dass ein Verfahren zur Regelung von parallel geschalteten Modulen Mi , M2,...,MN sowie eine entsprechende Schaltanordnung von gattungsgemäßen Modulen Mi , M2,...,MN zur Verfügung gestellt wird, bei dem die Modulströme I I , I 2 , ... I N der einzelnen Module Mi , M2,...,MN zu gleichen Teilen zum Laststrom IL beitragen, auch wenn etwa die steuerbaren Halbleiterventile Yn , Y12 , ...YNI A YN2 abweichende Eigenschaften aufweisen oder die Temperatur einzelner Module Mi , M2,...,MN unterschiedlich ist. Die Modulierung des Laststromes IL mittels der steuerbaren Halbleiterventile Yn , Y12 , ...Y f YN2 wird auf diese Weise optimiert. It is immediately apparent from this that a method for controlling modules M 1 , M 2,..., M N connected in parallel and a corresponding switching arrangement of generic modules M 1 , M 2,..., M N are provided, in which the Module currents II, I 2, ... I N of the individual modules Mi, M2, ..., M N contribute in equal parts to the load current I L , even if about the controllable semiconductor valves Yn, Y12, ... Y N I A Y N 2 have different properties or the temperature of individual modules Mi, M2, ..., M N is different. The modulation of the load current I L by means of the controllable semiconductor valves Yn, Y12,... Y f Y N 2 is optimized in this way.
Bezugs zeichenliste Reference sign list
1 positiver Gleichstromanschluss 1 positive DC connection
2 negativer Gleichstromanschluss 2 negative DC connection
3 Wechselstromanschluss 3 AC connection
4 Verzweigungspunkt 4 branch point
5 Messleitung 5 measuring line
6 Gate-Steuereinrichtung 6 gate controller
7 bidirektionale Steuerleitung 7 bidirectional control line
8 Regeleinrichtung 8 control device
9 Kommandoleitung 9 command line
10 Integrator 10 integrator
11 Rampenfunktion 11 ramp function
12 Limitierer 12 limiters
13 Komparator 13 comparator
14 UND-Gatter 14 AND gate
15 Differenzknoten 15 difference nodes
AtN EinsehaltVerzögerung At N one- second delay
Atmax maximale Einschaltverzögerung fs Schaltfrequenz Atmax maximum switch-on delay fs switching frequency
II Lastström II load flow
IN Modulstrom IN module current
LP EntkopplungsInduktivität LP decoupling inductance
MN Modul M N module
N Anzahl der Module N number of modules
RP Widerstand R P resistance
UN Potential U N potential
UNN Potentialdifferenz UNN potential difference
YNI erstes steuerbares Halbleiterventil YNI's first controllable semiconductor valve
YN2 zweites steuerbares Halbleiterventi Y N2 second controllable semiconductor valve
Claims
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ATA631/2013A AT514592B1 (en) | 2013-08-06 | 2013-08-06 | Potential regulation of modules |
| ATA631/2013 | 2013-08-06 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2015017876A1 true WO2015017876A1 (en) | 2015-02-12 |
Family
ID=51453539
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/AT2014/050168 Ceased WO2015017876A1 (en) | 2013-08-06 | 2014-07-30 | Potential control of modules |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| AT (1) | AT514592B1 (en) |
| WO (1) | WO2015017876A1 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4359679A (en) * | 1978-01-16 | 1982-11-16 | Wescom Switching, Inc. | Switching d-c. regulator and load-sharing system for multiple regulators |
| US6285571B1 (en) * | 2000-03-03 | 2001-09-04 | Linfinity Microelectronics | Method and apparatus for an efficient multiphase switching regulator |
| EP1427094A2 (en) * | 2002-12-06 | 2004-06-09 | Loher GmbH | Method for operating several pulse controlled inverters connected in parallel |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4335857A1 (en) * | 1993-10-21 | 1995-04-27 | Abb Management Ag | Converter circuit arrangement and method for driving the same |
| US8830711B2 (en) * | 2010-08-10 | 2014-09-09 | Virginia Tech Intellectual Properties, Inc. | Hybrid switch for resonant power converters |
| US8929099B2 (en) * | 2010-09-29 | 2015-01-06 | Bitrode Corporation | Bi-directional DC/DC converter and battery testing apparatus with converter |
-
2013
- 2013-08-06 AT ATA631/2013A patent/AT514592B1/en not_active IP Right Cessation
-
2014
- 2014-07-30 WO PCT/AT2014/050168 patent/WO2015017876A1/en not_active Ceased
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4359679A (en) * | 1978-01-16 | 1982-11-16 | Wescom Switching, Inc. | Switching d-c. regulator and load-sharing system for multiple regulators |
| US6285571B1 (en) * | 2000-03-03 | 2001-09-04 | Linfinity Microelectronics | Method and apparatus for an efficient multiphase switching regulator |
| EP1427094A2 (en) * | 2002-12-06 | 2004-06-09 | Loher GmbH | Method for operating several pulse controlled inverters connected in parallel |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| AT514592A4 (en) | 2015-02-15 |
| AT514592B1 (en) | 2015-02-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE10061563B4 (en) | Method and apparatus for switching on and off of power semiconductors, in particular for a variable-speed operation of an asynchronous machine, operating an ignition circuit for gasoline engines, and switching power supply | |
| EP1157320B1 (en) | Method for generating a regulated direct voltage from an alternating voltage and power supply device for implementing said | |
| DE102022120065A1 (en) | METHOD OF REDUCING OSCILLATION DURING TURN-ON OF A POWER TRANSISTOR BY CONTROLLING THE GATE SWITCHING SPEED CONTROL OF ITS COMPLEMENTARY POWER TRANSISTOR | |
| EP2959492B1 (en) | Method for operating an on-load tap changer having semiconductor switching elements | |
| EP1094605B1 (en) | Circuit arrangement for controlling a load with reduced stray radiation | |
| EP2783464B1 (en) | Electronic circuit and method for triggering a semiconductor switch | |
| AT514592B1 (en) | Potential regulation of modules | |
| DE102007060330A1 (en) | Power supply for generating temporally specifiable, controlled and regulated current waveforms and method | |
| EP2338227B1 (en) | Method and device for reducing electromagnetic emissions during the switch-on of a power semiconductor | |
| EP3476035B1 (en) | Control of phase currents of an inverter | |
| EP3482488B1 (en) | Control of phase flows of inverter connected in parallel | |
| WO2015150057A1 (en) | Modular converter circuit having sub-modules, which are operated in linear operation | |
| DE102007040166B4 (en) | Engine control device | |
| EP3043459A1 (en) | Modular multilevel converter with phase-specific modulators | |
| DE112019007909T5 (en) | DC/DC CONVERTER | |
| DE10115326B4 (en) | Method for controlling a resonant circuit inverter, resonant circuit inverter and controller | |
| EP2928055B1 (en) | Modular power converter and method for generating a sinusoidal output voltage with reduced harmonics | |
| EP3563481B1 (en) | Control device for controlling a power semiconductor component and method for controlling said power semiconductor component | |
| DE10304505A1 (en) | Process for feeding an induction furnace or inductor | |
| DE102004017239B4 (en) | Method and circuit arrangement for controlling valve coils in electronic motor vehicle brake systems | |
| EP2489949B1 (en) | Bare wire continuous-flow heaters with all-phase bare wire heating device | |
| EP4560912A1 (en) | Asymmetrical control method for a modular brake actuator | |
| EP4560911A1 (en) | Variable frequency control method for a modular brake actuator | |
| EP4560910A1 (en) | Construction and control method for a modular brake actuator with at least two brake actuator branches | |
| DE10301501A1 (en) | Circuit arrangement and method for generating a pulse width modulated signal |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 14758070 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 14758070 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |