用于对功率转换器的DC链路预充电的系统和方法.pdf

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1、(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202310116277.X(22)申请日 2023.02.15(30)优先权数据17/673139 2022.02.16 US(71)申请人 通用电气公司地址 美国纽约州(72)发明人 FA拉米利斯桑切斯RG瓦格纳ZT米勒SW萨瑟兰(74)专利代理机构 中国专利代理(香港)有限公司 72001专利代理师 郑浩陈岚(51)Int.Cl.H02M 1/32(2007.01)H02M 1/34(2007.01)H02M 7/487(2007.01)H02J 3/38(2006.01)(54)发明名称用。

2、于对功率转换器的DC链路预充电的系统和方法(57)摘要描述一种用于对多电平功率转换器的DC链路进行预充电以在转换器接触器/断开开关闭合时减小电瞬变或减小充电电流的系统和方法。本公开的系统和方法还提供一种新的和简化的系统，其用于通过利用多电平功率转换器的中性点和到功率转换器的电网侧的单线连接来对多电平功率转换器的DC链路预充电。因此，本公开的DC链路充电器能够减少由常规系统所需的专用多余硬件和/或过度电阻器、接触器、变压器、熔丝、二极管、平衡组件、整流器模块等的数量。电子组件和硬件的减少的数量可由此降低每单位的系统成本并导致显著的成本节约。权利要求书1页 说明书11页 附图12页CN 11661。

3、3974 A2023.08.18CN 116613974 A1.一种用于在配置用于电耦合到功率电网的多相功率系统的启动期间减小充电电流的方法，所述多相功率系统具有功率转换组合件，所述功率转换组合件具有经由DC链路耦合到第二转换器的第一转换器，所述方法包括：将所述多相功率系统的所述功率转换组合件的单相电耦合到所述功率电网，所述功率转换组合件的所述单相包括一个或多个电桥组件；以及通过向所述多相功率系统的所述功率转换组合件的所述单相的所述一个或多个电桥组件提供电流来对所述DC链路预充电，以在所述多相功率系统的启动期间减小所述充电电流。2.如权利要求1所述的方法，还包括将所述DC链路的一部分电耦合到地。

4、。3.如权利要求2所述的方法，其中，所述功率转换组合件是多电平功率转换组合件，并且其中将所述DC链路的所述一部分电耦合到地还包括在所述DC链路的DC中点与地之间建立临时连接。4.如权利要求3所述的方法，还包括经由断开开关将所述多相功率系统的电网失真滤波器从所述单相去耦，使得所述电网失真滤波器在对所述DC链路预充电期间被去耦。5.如权利要求4所述的方法，其中，所述功率转换组合件的所述一个或多个电桥组件包括所述功率转换组合件的多个桥二极管。6.如权利要求3所述的方法，还包括通过闭合断开开关来将所述多相功率系统的电网失真滤波器耦合到所述单相，使得所述电网失真滤波器在对所述DC链路预充电之后耦合。7.。

5、如权利要求6所述的方法，其中，所述功率转换组合件的所述一个或多个电桥组件包括所述功率转换组合件的多个桥二极管和所述电网失真滤波器。8.如权利要求1所述的方法，其中，所述功率转换组合件在接地星形变压器的次级绕组上接地。9.如权利要求1所述的方法，其中，所述多相功率系统是风力涡轮功率系统。10.如权利要求9所述的方法，其中，所述第一转换器是所述风力涡轮功率系统的转子侧转换器，并且所述第二转换器是所述风力涡轮功率系统的线路侧转换器。权利要求书1/1 页2CN 116613974 A2用于对功率转换器的DC链路预充电的系统和方法技术领域0001本公开一般涉及风力涡轮，并且更具体地涉及一种用于对风力涡轮。

6、的功率转换器的DC链路预充电的系统和方法。背景技术0002风功率被认为是目前可获得的最清洁、对环境最友好的能源之一，并且风力涡轮在这方面得到了越来越多的关注。现代风力涡轮通常包括塔架、发电机、齿轮箱、机舱和一个或多个转子叶片。转子叶片利用已知的翼型件原理捕获风的动能。例如，转子叶片通常具有翼型件的横截面轮廓，使得在操作期间，空气在叶片之上流动，从而在两侧之间产生压力差。因此，从压力侧朝向吸入侧的升力作用在叶片上。升力在主转子轴上生成扭矩，该主转子轴与用于生成电力的发电机啮合。0003在操作期间，风冲击转子叶片，并且叶片将风能变换为驱动低速轴的机械旋转扭矩。该低速轴配置成驱动该齿轮箱，该齿轮箱随。

7、后逐步增大该低速轴的低旋转速度以便以增大的旋转速度驱动高速轴。高速轴通常耦合到发电机以可旋转地驱动发电机转子。在许多风力涡轮中，发电机可以电耦合到双向功率转换器，该双向功率转换器包括经由经调节的DC链路接合到线路侧转换器的转子侧转换器。这样，发电机配置成将旋转机械能转换成发电机定子中的正弦三相交流(AC)电能信号。旋转能量通过耦合转子和定子的电磁场转换为电能，该电能经由电网断路器提供给功率电网。因此，主变压器逐步增大电功率的电压幅度，使得变换的电功率可进一步传输到功率电网。0004这样的风力涡轮功率系统通常称为双馈感应发电机(DFIG)。DFIG操作的典型特征在于转子电路供应有来自电流调节的功。

8、率转换器的电流。因此，风力涡轮由于可变的风速而产生可变的机械扭矩，并且功率转换器确保该扭矩转换为与电网相同频率下的电输出。0005另外，风力涡轮功率系统(和太阳能转换器)还经常具有DC电容，并且这个电容需要被充电。例如，这样的电容可以是滤波器的一部分，以确保功率系统的功率质量。可能存在大的充电电流，并且该电流可能在风力涡轮的连接点处和贯穿其的功率分布引起电压降、熔丝损坏、过度功率损耗和过冲，从而对风力涡轮中的辅助设备/附件造成应力。0006因此，本公开涉及一种用于对功率转换器的DC链路预充电以减小充电电流的系统和方法。发明内容0007本公开的方面和优点将在以下描述中部分地阐述，或可从描述中显而。

9、易见，或可通过本发明的实践来学习。0008在方面中，本公开涉及一种用于在配置用于电耦合到功率电网的多相功率系统的启动期间减小充电电流的方法。多相功率系统具有功率转换组合件，该功率转换组合件具有经由DC链路耦合到第二转换器的第一转换器。该方法包括将多相功率系统的功率转换组合件的单相电耦合到功率电网，所述功率转换组合件的单相包括一个或多个电桥组件。该说明书1/11 页3CN 116613974 A3方法还包括通过向多相功率系统的功率转换组合件的单相的一个或多个电桥组件提供电流来对DC链路预充电，以在多相功率系统的启动期间减小充电电流。0009在另一方面中，本公开涉及一种用于对电耦合到功率电网的多相。

10、功率系统的功率转换组合件的DC链路充电的方法。功率转换组合件具有经由DC链路耦合到第二转换器的第一转换器。该方法包括将多相功率系统的功率转换组合件的单相电耦合到功率电网，所述功率转换组合件的单相包括一个或多个电桥组件。该方法还包括将DC链路的一部分电耦合到地。该方法还包括通过向功率转换组合件的单相中的一个或多个电桥组件提供电流来对DC链路充电。0010在另一方面中，本公开涉及一种配置用于电耦合到功率电网的多相功率系统。多相功率系统包括功率转换组合件，该功率转换组合件包括经由DC链路耦合到第二转换器的第一转换器。功率转换组合件的单相电耦合到功率电网。功率转换组合件的第一转换器和第二转换器中的至少。

11、一个转换器包括一个或多个电桥组件。多相功率系统还包括通信地耦合到功率转换组合件的控制器。控制器配置成执行一个或多个操作，该一个或多个操作包括经由功率转换组合件的第一转换器和第二转换器中的至少一个转换器的一个或多个电桥组件对DC链路预充电，以在启动期间减小充电电流。0011参考以下描述和所附权利要求书，本发明的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解。并入本说明书中并构成本说明书的部分的附图图示本发明的实施例，并与描述一起用于阐释本发明的原理。附图说明0012在参考附图的说明书中阐述本发明(包括其最佳模式)的针对本领域普通技术人员的完整且能够实现的公开，在附图中：0013图1图示根据本公开的功率。

12、生成资产的实施例的透视图。0014图2图示图1所示的风力涡轮的机舱的实施例的简化内部视图。0015图3图示根据本公开的方面的风力涡轮的涡轮控制器的实施例的示意图。0016图4图示根据本公开的方面的可以与风力涡轮一起使用的电功率系统的一个实施例的示意图。0017图5图示根据本公开的方面的用于对功率转换器的DC链路预充电的常规充电子系统的实施例的部分示意图。0018图6图示根据本公开的方面的用于对DC链路预充电的常规专用充电支路的实施例的实施例。0019图7图示根据本公开的方面的用于对功率转换器的DC链路预充电的充电系统的实施例的部分示意图。0020图8图示根据本公开的方面的用于对功率转换器的DC。

13、链路预充电的充电系统的另一实施例的部分示意图。0021图9图示根据本公开的方面的用于对功率转换器的DC链路预充电的充电系统的实施例的部分示意图。0022图10图示根据本公开的方面的图8的部分示意图的电流流动路径。0023图11图示根据本公开的方面的图9的部分示意图的电流流动路径。说明书2/11 页4CN 116613974 A40024图12图示根据本公开的用于在连接到功率电网的AC电功率系统的启动期间最小化充电电流的方法的实施例的流程图。0025图13图示根据本公开的用于在连接到功率电网的AC电功率系统的启动期间最小化充电电流的方法的另一实施例的流程图。0026在本说明书和附图中重复使用的参。

14、考字符旨在表示本发明的相同或类似的特征或元件。具体实施方式0027现在将详细参考本发明的实施例，在附图中图示其一个或多个示例。通过解释本发明而不是限制本发明的方式来提供每个示例。实际上，对于本领域技术人员显而易见的是，在不脱离本发明的范围或精神的情况下，可以在本发明中进行各种修改和变化。例如，作为一个实施例的一部分图示或描述的特征可以与另一个实施例一起使用以产生又一个实施例。因此，旨在本发明覆盖如落入所附权利要求书及其等同物的范围内的这样的修改和变化。0028通常，本公开涉及用于操作多相功率系统的系统和方法，所述多相电力系统例如为风力涡轮的多相功率系统，其配置用于电耦合到功率电网。多相功率系统。

15、通常具有至少具有经由DC链路耦合到第二转换器的第一转换器传导两电平或多电平功率转换组合件/转换器，并且通常经由位于第一转换器和功率电网之间的转换器接触器可操作地耦合到功率电网。因此，本公开还涉及用于对两电平或多电平功率转换器的DC链路进行预充电以在转换器接触器/断开开关闭合时减小电瞬变或减小充电电流的系统和方法。0029本领域的普通技术人员理解，充电电流在连接点处以及贯穿多相功率系统的功率分布引起电压降和过冲，并且认识到当将功率转换器/功率转换组合件耦合/重新耦合到功率电网时，期望通过排除充电电流的发展来限制这些影响。目前，这样的预充电是利用专用DC链路预充电方案和硬件(例如专用功率供应装置或。

16、限流电路)来实现的，其要求电阻器、接触器、变压器、熔丝、二极管和/或平衡组件，并且使得任何所得的DC链路充电器或方法复杂且昂贵。0030因此，本公开提供优于常规DC链路充电器的许多优点。例如，本公开的系统和方法提供一种新的和简化的架构和方案，其用于通过利用多电平功率转换器的中性点和到功率转换器的电网侧的单线连接来对多电平功率转换器的DC链路预充电。因此，本公开的DC链路充电器能够减少由常规系统所需的专用多余硬件和/或过度电阻器、接触器、变压器、熔丝、二极管、平衡组件、整流器模块等的数量。电子组件和硬件的减少的数量可由此降低每单位的系统成本并导致显著的成本节约。0031对于风力涡轮实施例，本公开。

17、涉及用于操作诸如绕线转子、三相，双馈感应发电机(DFIG)之类的多相功率生成资产的系统和方法，其配置用于电耦合到功率电网并且包括具有经由DC链路耦合到电网侧转换器的线路侧转换器的两电平或多电平功率转换组合件。多电平功率转换组合件例如可以经由位于线路侧转换器和功率电网之间的转换器接触器可操作地耦合到功率电网。该转换器接触器可以包括电网侧端子和转换器侧端子。当功率转换组合件耦合到功率电网时，功率可以从功率电网并跨闭合的变换器接触器的端子流动。然而，每当转换器接触器打开以将功率转换组合件从功率电网去耦时，电网侧端子可由功说明书3/11 页5CN 116613974 A5率电网保持通电，而转换器侧端子。

18、可被断电。因此，当通电的电网侧端子经由转换器接触器的闭合而电耦合到断电的转换器侧端子时，可在端子之间产生瞬态充电电流。0032为了排除瞬态电流，本公开的系统和方法还提供用于通过利用DC链路上的地点和到功率转换器的电网侧的单线连接来对两电平或多电平功率转换组合件的DC链路预充电的架构和方案。具体地，本公开提供一种简化的DC链路充电器和对DC链路充电的方法，该DC链路将DC链路的一部分连结到地(即，例如，多电平功率转换组合件上的DC中点)并且将所述相之一连结到功率电网，并且利用中性点来确保平衡的DC链路，而不需要多余的或专用的电子组件和硬件(例如，过度电阻器、接触器、变压器、熔丝、二极管、平衡组件。

19、、整流器模块等)。通过使用转换器DC链路上的地连接，创建用于AC相位之一的返回路径。因此，本公开的用于风力涡轮的DC链路充电器导致每功率转换的节省中的大约$250的直接节省以及每风力涡轮的节省中的大约$300到大约$350的直接节省，这在本领域中是重要的。0033在另一实施例中，本公开涉及用于对三电平(3L)功率转换组合件上的DC链路进行预充电的系统和方法，该三电平功率转换组合件位于接地参考电气系统(即，利用星形连接器连接到变压器的任何功率转换器的接地次级)上，并且包括失真滤波器，其用于解决谐波失真，并且在递送到线路侧转换器之前进一步对电网电压进行整形/调节(参见图5)。失真滤波器可以位于转换。

20、器接触器和线路侧转换器之间，但是也可以设想其它配置。具体地，本公开提供一种DC链路充电器和对DC链路充电的方法，其(1)将DC链路的一部分连结到3L功率转换器的DC中点，(2)将所述相中的一相连结到功率电网，以及(3)提供用于将转换器的一相从失真滤波器去耦的去耦接触器。在相关实施例中，本公开提供DC链路充电器和对DC链路充电的方法，其利用(一个或多个)失真滤波器作为串行阻抗以经由限流阻抗对DC链路充电。在另一相关实施例中，本公开提供一种DC链路充电器及对所述DC链路充电的方法，其通过使用所述系统中的任何可用功率转换器恢复二极管代替任何专用整流器模块而产生进一步成本节省。0034现在参考附图，图。

21、1图示根据本公开的功率生成资产10的实施例的透视图。如所示，功率生成资产10可以配置为风力涡轮。在另外的实施例中，功率生成资产10可以例如配置为太阳能功率生成资产，水力发电厂，化石燃料发电机和/或混合功率生成资产。0035当配置为风力涡轮时，功率生成资产10通常可以包括从支承表面14延伸的塔架12，安装在塔架12上的机舱16，以及耦合到机舱16的转子18。转子18包括可旋转毂20和耦合到毂20并从毂20向外延伸的至少一个转子叶片22。例如，在所图示实施例中，转子18包括三个转子叶片22。然而，在备选实施例中，转子18可以包括多于或少于三个转子叶片22。每个转子叶片22可以围绕轮毂20间隔开以促。

22、进使转子18旋转，从而使得动能能够从风转到可用的机械能，并且随后转到电能。例如，轮毂20可以可旋转地耦合到位于机舱16内的发电机24(图2)，以允许产生电能。0036如图1的实施例所示，风力涡轮10包括集中在机舱16内的涡轮控制系统或涡轮控制器26。然而，应该领会，涡轮控制器26可以设置在风力涡轮10上或风力涡轮10中的任何位置，在支承表面14上的任何位置处或通常在任何其它位置处。如下面参照图3所述，涡轮控制器26通常可包括配置成执行本文所述功能的任何合适的处理单元。因此，在若干实施例中，涡轮控制器26可以包括适当的计算机可读指令，其当被执行时将控制器26配置成执行各种不同的动作，例如，传送和。

23、执行风力涡轮控制信号。说明书4/11 页6CN 116613974 A60037通过传送和执行风力涡轮控制信号，涡轮控制器26(图4)通常可以配置成控制风力涡轮10的各种操作模式(例如，启动或关闭序列)和/或组件。例如，控制器26可配置成控制机舱16绕偏航轴28的偏航方向，以相对于风的方向30定位转子叶片22，从而控制由风力涡轮10生成的负载和功率输出。类似地，控制器26可配置成控制个体转子叶片22相对于方向30的俯仰(pitch)，或控制风力涡轮10的电组件，子系统或系统的操作。0038现在参见图2，图示风力涡轮10的机舱16的一个实施例的简化内部视图。如所示，发电机24设置在机舱16内。通。

24、常，发电机24耦合到风力涡轮10的转子18，以用于从由转子18生成的旋转能生成电能。转子18可包括耦合到毂20以与其一起旋转的转子轴34。发电机24然后可以耦合到转子轴34，使得转子轴34的旋转驱动发电机24。在图2的所图示的实施例中，发电机24包括通过齿轮箱38可旋转地耦合到转子轴34的发电机轴36。然而，在其他实施例中，应当领会，发电机轴36可以直接可旋转地耦合到转子轴34。备选地，发电机24可以直接可旋转地耦合到转子轴34(通常称为“直接驱动风力涡轮”)。0039另外，风力涡轮10可以包括一个或多个偏航驱动机构32，该偏航驱动机构32可选地安装到和/或穿过位于风力涡轮塔架12顶上的机座(。

25、bedplate)支承框架40。特别地，在图2的所图示的实施例中，每个偏航驱动机构32安装在机座支承框架40并穿过机座支承框架40。风力涡轮10还包括多个偏航制动组合件48，其用于控制机舱16绕偏航轴28的旋转。偏航制动组合件48安装在机座支承框架40和/或穿过机座支承框架40。0040另外，涡轮控制器26也可以位于机舱16内。例如，如所图示的实施例中所示，涡轮控制器26设置在安装到机舱16的一部分的控制柜52内。然而，在其他实施例中，涡轮控制器26可以设置在风力涡轮10上和/或内的任何其他合适的位置处或设置在远离风力涡轮10的任何合适的位置处。此外，涡轮控制器26还可以通信地耦合到风力涡轮1。

26、0的各种组件，以用于通常控制风力涡轮10和本公开中描述的系统或组件。0041现在参照图3，示出有风力涡轮10的涡轮控制器26的一个实施例的框图。通常，涡轮控制器26可包括计算机或任何其它合适的处理单元。因此，在若干实施例中，涡轮控制器26可以包括一个或多个处理器54和相关联的存储器装置56，其配置成用于执行多种计算机实现的功能。如本文所使用的，术语“处理器”不仅指本领域中被称为包括在计算机中的集成电路，而且还指控制器、微控制器、微型计算机、可编程逻辑控制器(PLC)、专用集成电路和其它可编程电路。另外，涡轮控制器26的(一个或多个)存储器装置56通常可以包括(一个或多个)存储器元件，包括但不限。

27、于计算机可读介质(例如，随机存取存储器(RAM)，计算机可读非易失性介质(例如，闪速存储器)，软盘，光盘只读存储器(CDROM)，磁光盘(MOD)，数字多功能盘(DVD)和/或其它合适的存储器元件。这样的(一个或多个)存储器装置56可以通常配置成存储适当的计算机可读指令，其在由(一个或多个)处理器54执行时将涡轮控制器26配置成执行本文详细描述的各种方法和/或步骤。(一个或多个)存储器装置56还可用来在由(一个或多个)处理器54执行计算机可读指令期间存储临时输入和输出变量以及其它即时信息。0042另外，如图3中所示，涡轮控制器26还可以包括通信模块58，该通信模块58配置成促进涡轮控制器26与。

28、包括(一个或多个)偏航制动组合件48的风力涡轮10的各个组件之间的通信。在若干实施例中，通信模块58可以包括传感器接口60，其用来允许风力涡轮10的任何传感器1与涡轮控制器26通信。例如，传感器接口60可以包括一个或多个模数转换器，其说明书5/11 页7CN 116613974 A7配置成将模拟信号转换为可由(一个或多个)处理器54使用的数字信号。0043现在参考图4，图示可以与风力涡轮10一起使用的电功率系统200的一个实施例的示意图。在操作期间，风冲击叶片22并且叶片22将风能变换为机械旋转扭矩。因此，风力涡轮10可以包括用于将转子18的动能转换为采取可接受的形式的到连接的功率电网243的。

29、电输出的各种组件。0044例如，在实施例中，机械旋转扭矩经由毂20可旋转地驱动低速轴112。低速轴112配置成驱动齿轮箱114，该齿轮箱114随后逐步增大低速轴112的低转速，以便以增加的转速驱动高速轴116。高速轴116通常可旋转地耦合到发电机118，以便可旋转地驱动具有场绕组(未示出)的发电机转子122。更具体地，在实施例中，发电机118可以是绕线转子，三相、双馈感应(异步)发电机(DFIG)，其包括磁耦合到发电机转子122的发电机定子120。应当理解，除了DFIG系统之外，电功率系统还可以包括任何其他合适的功率生成系统，包括但不限于永磁发电机(PMG)系统和/或连接到功率电网的任何系统，。

30、其包括断开装置，AC电容和功率转换器。0045因此，旋转磁场可以由发电机转子122感应，并且电压可以在磁耦合到发电机转子122的发电机定子120内感应。在这样的实施例中，发电机118配置成将旋转机械能转换成发电机定子120中的正弦三相交流(AC)电能信号。相关联的电功率可经由定子母线208，定子同步开关206，系统母线216，主变压器电路断路器214和发电机侧母线236传送到主变压器234。主变压器234逐步增大电功率的电压幅度，使得变换的电功率可经由电网断路器238，断路器侧母线240和电网母线242进一步传送到功率电网243。另外，电功率系统200可以包括风力涡轮控制器26(图3)，该风力。

31、涡轮控制器配置成控制风力涡轮100的组件中的任何组件和/或实现如本文描述的方法或方法步骤。0046发电机定子120可以经由定子母线208电耦合到定子同步开关206。在一个实施例中，发电机转子122可以经由转子母线212电耦合到双向功率转换组合件210或功率转换器。备选地，发电机转子122可以经由促进如本文描述的电功率系统200的操作的任何其他装置电耦合到转子母线212。在另外的实施例中，定子同步开关206可以经由系统母线216电耦合到主变压器电路断路器214。0047功率转换组合件210可以包括经由转子母线212电耦合到发电机转子122的转子滤波器218。另外，转子过滤器218可包括转子侧电抗。

32、器。转子滤波器母线219将转子滤波器218电耦合到转子侧功率转换器220。此外，转子侧功率转换器220可以经由单个直流(DC)链路244电耦合到线路侧功率转换器222。备选地，转子侧功率转换器220和线路侧功率转换器222可以经由个体和/或单独的DC链路电耦合。另外，如所示，DC链路244可以包括正轨246、负轨248以及耦合在它们之间的至少一个电容器250。0048在实施例中，转子侧转换器220和线路侧转换器222可以配置用于使用绝缘栅双极晶体管(IGBT)作为开关装置的三相脉宽调制(PWM)布置中的正常操作模式。可以使用其它合适的开关装置，例如绝缘栅换向晶闸管，MOSFET，双极晶体管，硅。

33、控整流器和/或其它合适的开关装置。0049通常返回到由图4所图示的实施例，线路侧功率转换器母线223可以将线路侧功率转换器222电耦合到线路滤波器224。而且，线路母线225可以将线路滤波器224电耦合到线路接触器226。线路滤波器224可以包括线路侧电抗器。此外，线路接触器226可以经由转换说明书6/11 页8CN 116613974 A8电路断路器母线230电耦合到转换电路断路器228。转换电路断路器228可以经由系统母线216和连接母线232电耦合到主变压器电路断路器214。此外，主变压器电路断路器214可以经由发电机侧母线236电耦合到电功率主变压器234。主变压器234可以经由断路器。

34、侧母线240电耦合到电网电路断路器238。电网电路断路器238可以经由电网母线242连接到电功率传输和分配电网。0050通过转子106的旋转在发电机定子120处生成的交流(AC)功率经由双路径提供给电网母线242。双路径由定子母线208和转子母线212限定。在转子母线侧212上，正弦多相(例如，三相)AC功率被提供给功率转换组合件210。转子侧功率转换器220将从转子母线212提供的AC功率转换为DC功率，并将DC功率提供给DC链路244。在转子侧功率转换器220的桥电路中使用的开关元件245(例如，二极管)可以被调制以将从转子母线212提供的AC功率转换为适合于DC链路244的DC功率。00。

35、51线路侧转换器222将DC链路244上的DC功率转换为适合于电力网母线242的AC输出功率。特别地，可以对线路侧功率转换器222的桥电路中使用的开关元件247(例如IGBT)进行调制，以将DC链路244上的DC功率转换为线路侧母线225上的AC功率。来自功率转换组合件210的AC功率可以与来自定子120的功率组合以提供具有基本上维持在电力网母线242的频率(例如，50Hz/60Hz)的频率的多相功率(例如，三相功率)。0052应当理解，转子侧功率转换器220和线路侧功率转换器222可以具有使用有助于如本文所述的电功率系统200的操作的任何开关装置的任何配置。0053此外，功率转换组合件210。

36、可以以电子数据通信方式与涡轮控制器26和/或单独的或集成的转换器控制器202耦合，以控制转子侧功率转换器220和线路侧功率转换器222的操作。转换器控制器202可以与本文详细描述的控制器26相同或类似地配置。此外，在操作期间，控制器202可以配置成接收电压和电流的一个或多个电压和/或电流测量信号。因此，控制器202可配置成监测和控制与风力涡轮100相关联的操作变量中的至少一些操作变量。0054在某些实施例中，在功率系统的启动期间，电网滤波器不连接到电网(即，线路接触器是打开的)。因此，一旦DC链路被充电，线路接触器就闭合，并且电网滤波器开始产生无功功率。因此，可能出现电压尖峰，并且该电压尖峰传。

37、播到辅助功率系统。因此，某些常规系统在系统启动时可能经历大的充电电流，而其它常规系统可能经历电瞬变。因此，本公开涉及一种改进的系统和方法，其用于对多电平功率转换器的DC链路进行预充电，以在转换器接触器/断开开关闭合时减小电瞬变或减小浪涌电流。0055现在参考图5，其是用于对诸如图14的多相功率生成资产10的多电平功率转换组合件210之类的功率转换器的DC链路进行预充电的常规充电方案/子系统300的实施例的部分示意图。充电子系统300包括专用充电支路320和可选的失真滤波器302，这取决于正在工作的功率转换器的类型。充电支路320通常采用为DC链路提供受控预充电方案的专用功率供应装置的形式，或者。

38、采用具有二极管(可选地串行的二极管)的专用预充电电路/电阻器/变压器的形式。0056现在参考图6，图示常规专用充电支路320的实施例。具体地，图6的充电支路320的特征在于具有串行的二极管，以用于中压和高压应用。0057现在参考图7，充电方案/系统400的实施例的部分示意图，充电方案/系统400是对320的逻辑扩展/迭代/改进，其用于对诸如图14的多相功率生成资产10的多电平功率转换说明书7/11 页9CN 116613974 A9组合件210之类的功率转换器的DC链路进行预充电。充电系统400使得320的专用二极管由桥续流二极管代替。充电系统400可以包括完全可选的失真滤波器302，以及包括。

39、一个或多个非专用电桥组件304的功率转换器210的相。具体地，通过消除专用充电二极管和平衡电阻器来简化和改进充电系统400。0058现在参考图8，其是用于对诸如图14的多相功率生成资产10的多电平功率转换组合件210之类的功率转换器的DC链路进行预充电的新充电方案/系统500的实施例的部分示意图。充电系统500包括可选的失真滤波器302，以及包括一个或多个非专用电桥组件304的功率转换器210的相。充电系统500还连结到具有接地星形的变压器(未示出)。充电系统500建立多电平功率转换器210的中性点和到功率转换器210的电网侧的单线连接，并利用非专用桥组件304的(一个或多个)非专用二极管30。

40、5，以消除对例如任何专用预充电二极管或平衡电阻器的依赖。具体地，充电系统500可以在DC链路244上建立地点306，并且建立到功率转换器210的电网侧的单线连接。因此，充电系统500将DC链路的一部分连结到地306，将所述相中的一个相连接到功率电网243，并提供用于使失真滤波器302去耦的去耦接触器308(其允许中性点和地点306之间的临时连接)。通过在转换器DC链路和去耦接触器308上使用地连接，创建用于AC相之一的返回路径(参见图10)。因此，充电系统500利用中性点来确保平衡的DC链路并消除对多余的预充电电阻器、接触器、二极管和熔丝的需要(比较图7和图8)。在其中多相功率生成资产10包括。

41、在地参考电气系统上的3L功率转换组合件210的实施例中，系统500使用连接到变压器234的接地次级。0059现在参考图9，其是用于对诸如图14的多相功率生成资产10的多电平功率转换组合件210之类的功率转换器的DC链路进行预充电的新充电方案/系统600的另一实施例的部分示意图。充电系统600包括位于接触器226之间的非可选失真滤波器302，用于使转换器相310和线路侧转换器222之一去耦的断开接触器，以及包括一个或多个非专用电桥组件304的功率转换器210的相。失真滤波器302配置成帮助解决谐波失真并且在递送到线路侧转换器222之前进一步调节电网侧电压；然而，设想其它非DC链路预充电功能。具体。

42、地，充电系统600在DC链路244上建立地点306，并建立到功率转换器210的电网侧的单线连接。因此，充电系统500将DC链路的一部分连结到地306并且将所述相中的一个相连结到功率电网243。通过在转换器DC链路上使用地连接，创建用于AC相中的一个相的返回路径(参见图11)，并且失真滤波器302可以用作预充电阻抗。因此，充电系统600利用中性点来确保平衡的DC链路，并且进一步消除对多余的预充电电阻器、接触器、二极管和熔丝的需要(比较图8和图9)。在其中多相功率生成资产10包括在地参考电气系统上的3L功率转换组合件210的实施例中，系统600可以包括主电感器断开点，其允许在中性点和地点306之间。

43、建立临时连接。0060现在参考图10，示出图8的部分示意图的电流流动路径。没有电流流过可选失真滤波器302；然而，存在地点306。0061现在参考图11，示出图9的部分示意图的电流流动路径。电流流过修改的失真滤波器302，并且存在地点306。0062现在参考图12，图示用于在连接到功率电网的AC电功率系统的启动期间最小化充电电流的方法700的实施例的流程图。该方法可以使用本文参考图111讨论的系统400，500或600来实现。图12描绘出于说明和论述的目的以特定顺序执行的步骤。使用本文提供的公开，本领域普通技术人员将理解，在不脱离本公开的范围的情况下，方法700的各种步骤或说明书8/11 页1。

44、0CN 116613974 A10本文公开的任何其它方法可以被适配，修改，重新排列，同时执行或以各种方式修改。0063如(702)处所示，该方法包括将多相功率系统的功率转换组合件的单相电耦合到功率电网，所述功率转换组合件的单相包括一个或多个电桥组件。如(704)处所示，该方法还包括通过向多相功率系统的功率转换组合件的单相的一个或多个电桥组件提供电流来对DC链路预充电，以在多相功率系统的启动期间减小充电电流。0064现在参考图13，图示用于在连接到功率电网的AC电功率系统的启动期间最小化充电电流的方法800的另一实施例的流程图。该方法可以使用本文参考图111讨论的系统400，500或600来实现。

45、。图13描绘为了说明和讨论而以特定顺序执行的步骤。0065如(802)处所示，该方法包括将多相功率系统的功率转换组合件的单相电耦合到功率电网，所述功率转换组合件的单相包括一个或多个电桥组件。如(804)所示，该方法还包括将DC链路的一部分电耦合到地。如(806)处所示，该方法还包括通过向功率转换组合件的单相中的一个或多个电桥组件提供电流来对DC链路充电。0066本领域技术人员将认识到来自不同实施例的各种特征的可互换性。类似地，可以由本领域的普通技术人员混合和匹配所描述的各种方法步骤和特征，以及每个这样的方法和特征的其他已知等同物，以根据本公开的原理构造附加的系统和技术。当然，要理解，根据任何特。

46、定实施例，不必实现上述所有这样的目的或优点。因此，例如，本领域技术人员将认识到，本文中所描述的系统和技术可以以实现或优化如本文中所教导的一个优点或一组优点而不必实现如本文中所教导或建议的其它目的或优点的方式来体现或实行。0067本书面描述使用包括最佳模式的示例来公开实施例，并且还使本领域的任何技术人员能够实施实施例，包含制作和使用任何装置或系统，以及执行任何结合方法。本公开的可取得专利范围由权利要求书来限定，并且可包含本领域的技术人员想到的其他示例。如果这类其他示例具有与权利要求的文字语言完全相同的结构单元，或者如果它们包含具有与权利要求的文字语言的非实质差异的等效结构单元，则预计它们落入权利。

47、要求的范围之内。0068本发明的各个方面和实施例由以下编号的条款限定：条款1.一种用于在配置用于电耦合到功率电网的多相功率系统的启动期间减小充电电流的方法，所述多相功率系统具有功率转换组合件，所述功率转换组合件具有经由DC链路耦合到第二转换器的第一转换器，所述方法包括：将所述多相功率系统的所述功率转换组合件的单相电耦合到所述功率电网，所述功率转换组合件的所述单相包括一个或多个电桥组件；以及通过向所述多相功率系统的所述功率转换组合件的所述单相的所述一个或多个电桥组件提供电流来对所述DC链路预充电，以在所述多相功率系统的启动期间减小所述充电电流。条款2.如条款1所述的方法，还包括将所述DC链路的一。

48、部分电耦合到地。条款3.如条款2所述的方法，其中，所述功率转换组合件是多电平功率转换组合件，并且其中将所述DC链路的所述一部分电耦合到地还包括在所述DC链路的DC中点与地之间建立临时连接。条款4.如条款3所述的方法，还包括经由断开开关将所述多相功率系统的电网失真滤波器从所述单相去耦，使得所述电网失真滤波器在对所述DC链路预充电期间被去耦。说明书9/11 页11CN 116613974 A11条款5.如条款4所述的方法，其中，所述功率转换组合件的所述一个或多个电桥组件包括所述功率转换组合件的多个桥二极管。条款6.如条款35中的任一项所述的方法，还包括通过闭合断开开关来将所述多相功率系统的电网失真。

49、滤波器耦合到所述单相，使得所述电网失真滤波器在对所述DC链路预充电之后耦合。条款7.如条款6所述的方法，其中，所述功率转换组合件的所述一个或多个电桥组件包括所述功率转换组合件的多个桥二极管和所述电网失真滤波器。条款8.如前述条款中的任一项所述的方法，其中，所述功率转换组合件在接地星形变压器的次级绕组上接地。条款9.如前述条款中的任一项所述的方法，其中，所述多相功率系统是风力涡轮功率系统。条款10.如条款9所述的方法，其中，所述第一转换器是所述风力涡轮功率系统的转子侧转换器，并且所述第二转换器是所述风力涡轮功率系统的线路侧转换器。条款11.一种用于对电耦合到功率电网的多相功率系统的功率转换组合件。

50、的DC链路充电的方法，所述功率转换组合件具有经由DC链路耦合到第二转换器的第一转换器，所述方法包括：将所述多相功率系统的所述功率转换组合件的单相电耦合到所述功率电网，所述功率转换组合件的所述单相包括一个或多个电桥组件；将所述DC链路的一部分电耦合到地；以及通过向所述功率转换组合件的所述单相中的所述一个或多个电桥组件提供电流来对所述DC链路充电。条款12.一种配置用于电耦合到功率电网的多相功率系统，包括：功率转换组合件，所述功率转换组合件包括经由DC链路耦合到第二转换器的第一转换器，其中所述功率转换组合件的单相电耦合到所述功率电网，所述功率转换组合件的所述第一转换器和所述第二转换器中的至少一个转。