CN102422501B - 修改电压转换设备的配置的方法和用于电压转换设备的电压转换单元 - Google Patents

Abstract

提供了一种修改电压转换设备（110）的配置的方法，所述电压转换设备（100）包括电压转换单元（102a-d）和桥间变换单元（106a-d），这些电压转换单元（102a-d）被相互并联地电气连接，其中，桥间变换单元（106a-d）中的每一个包括初级线圈（108a-d）和次级线圈（110a-d），其中，电压变换单元（102a-d）中的每一个被电气连接至桥间变换单元（106a-d）中的不同的一个的初级线圈（108a-d），其中，所述方法包括检测由电压变换单元（102a-d）和桥间变换单元（106a-d）组成的组的至少一个元件（102a-d、106a-d）的状态，并且通过将该元件（102a-d、106a-d）从第一位置（140）移动至第二位置（142）基于所检测的该元件（102a-d、106a-d）的状态来修改该元件（102a-d、106a-d）的活动状态。

Description

修改电压转换设备的配置的方法和用于电压转换设备的电压转换单元

技术领域

本发明涉及一种修改电压转换设备的配置的方法。

此外，本发明涉及一种用于电压转换设备的电压转换单元。

背景技术

普遍已知的是在发电中使用电压转换设备以便出于从电源向输电网供应功率或从输电网获取功率给负载的目的使电源或负载的可变电压特性与输电网的标称固定电压匹配。此类电压转换设备可以包括至少一个电压转换单元和至少一个桥间变换单元，该至少一个桥间变换单元适合于对由电压转换单元输出的电压进行操作并将输出电压输出到输电网。提供被电气连接到至少一个桥间变换单元或多个桥间变换单元的多个电压转换单元可以允许增加电压转换设备的输出功率额定值。添加更多的电压转换单元还可以允许在不增加（多个）电压转换单元中所使用的实际开关频率的情况下增加在输电网连接点处出现的有效开关频率。

然而，如果由电压转换单元和桥间变换单元组成的组的至少一个元件出现故障或显示出下降的功能，则可能阻碍电压转换设备的进一步操作，直至可以修理该元件或换成新的一个。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种修改电压转换设备的配置的方法和一种用于电压转换设备的电压转换单元，该电压转换单元使得甚至在电压转换设备的一个组件至少部分地出现故障的情况下也能够实现电压转换设备的连续操作。

为了实现上文定义的目的，提供了一种修改电压转换设备的配置的方法和一种用于电压转换设备的电压转换单元。

根据本发明的示例性方面，提供了一种修改电压转换设备的配置的方法，该电压转换设备包括电压转换单元和桥间变换单元，这些电压转换单元被相互并联地电气连接，其中，每个桥间变换单元包括初级线圈和次级线圈，其中，每个电压转换单元被电气连接到桥间变换单元中的不同的一个的初级线圈，其中，该方法包括检测由电压转换单元和桥间变换单元组成的组的至少一个元件的状态，并通过将该元件从第一位置移动至第二位置而基于所检测的元件状态来修改该元件的活动状态。

根据本发明的另一示例性方面，提供了一种用于电压转换设备的电压转换单元，该电压转换设备包括电压转换单元和桥间变换单元，这些电压转换单元被相互并联地电气连接，其中，每个桥间变换单元包括初级线圈和次级线圈，其中，每个电压转换单元被电气连接至桥间变换单元中的不同的一个的初级线圈，其中，电压转换单元可电气连接至桥间变换单元中的一个的初级线圈，其中，电压转换单元可基于所检测的该电压转换单元的状态从第一位置移动至第二位置，使得该电压转换单元的活动状态被修改。

术语“状态”可以特别地表示其中元件、特别是电压转换单元适当地运行、不适当地运行或不运行或包括下降的功能的任何状态。特别地，状态可以包括故障状态。

术语“活动状态”可以特别地表示其中元件、特别是电压转换单元主动地形成由桥间变换单元和电压转换单元提供的电路的一部分的状态。特别地，处于活跃状态的元件可以参与整体电压转换设备的操作。

术语“第一位置”和“第二位置”可以特别地表示元件、特别是电压转换单元的物理位置，其中，分别可以启用元件、特别是电压转换单元和因此电压转换设备的正常操作状态或模式或非正常操作状态或模式。两个术语可以彼此相互交换，使得分别地第一位置可以对应于元件的正常或非正常操作状态而第二位置可以对应于元件的非正常或正常操作状态。

术语“电压转换单元被相互并联地电气连接”可以特别地表示电压转换单元的（dc）输入端被相互并联地电气连接，其中，可以在形成到输电网的并联连接（单独地用于电压转换单元的每个相）之前通过相间变换单元或桥间变换单元来连接电压转换单元的（ac）输出连接。

根据如上所定义的本发明的示例性方面，响应于检测到电压转换单元中的至少一个和/或桥间变换单元中的至少一个的状态，可以修改电压转换单元中的该至少一个和/或桥间变换单元中的该至少一个的活动状态。因此，可以提供电压转换设备的重配置，使得可以实现电压转换设备的连续操作。

特别地，电压转换设备可以包括被相互并联地电气连接的电压转换单元。此外，电压转换设备可以包括桥间变换单元或相间变换单元，其中，可以将每个电压转换单元电气连接至相关的桥间变换单元。每个桥间变换单元可以包括初级线圈和次级线圈。可以将桥间变换单元的初级线圈电气连接至阵列中的后续桥间变换单元（或在最后一个桥间变换单元的情况下第一桥间变换单元）的次级线圈，其中，可以将次级线圈的第二连接与其它桥间变换单元等到输电网连接的所有其它类似连接并联地电气连接。

特别地，检测元件、特别是电压转换单元的不运行状态或功能下降状态可以促使该元件从其中正常操作状态被启用的位置移动至其中非正常操作状态被启用的位置，从而，该元件在电压转换设备中变成电气不活跃的。此外，检测元件，特别是电压转换单元的运行状态可以促使该元件被结合到电压转换设备中，使得该元件可以变成电气活跃的。这样，可以使该元件从其中该元件可以处于非正常操作状态的位置移动至其中该元件可以处于正常操作状态的位置。

可以通过元件相对于电压转换设备的相对移位来实现使该元件从第一位置移动至第二位置。特别地，该元件的相对移动可以用诸如电压转换单元的元件安装***的其它元件来调解。此类安装***可以包括可与所述元件啮合的手动或电动操作的螺旋千斤顶，或者可以包括用于使所述元件从第一位置移动至第二位置的等价机械布置。特别地，可以将诸如例如被用作电动汽车座椅定位***的齿轮传动电动机单元的电动机单元用于移动所述元件，因此允许该元件的非常容易且低成本的移动。

特别地，可以将至少一个电压转换单元和初级线圈被电气连接至该电压转换单元的桥间变换单元从第一位置移动至第二位置。

所述方法和所述电压转换单元可以允许电压转换设备的节省时间且节省成本的操作，因为可以立即使电压转换设备的配置适合于元件、特别是电压转换单元的状态检测。特别地，可以在检测到元件的非运行状态时减少或消除电压转换设备的停机时间，因为该元件被迫变成电气不活跃的，同时电压转换设备的其余组件可以仍保持操作。此外，在电压转换设备中检测到该元件在未处于活跃状态的同时包括适当功能时，可以立即迫使元件操作。这样，可以扩展适当操作的电压转换设备，因为可以实现新的元件，因此增加了电压转换设备的输出功率额定值。

此外，所述方法和所述电压转换单元可以允许在检测到元件、特别是电压转换设备的状态时重配置电压转换设备方面的模块化性。此外，可以在简单地将元件从第一位置移动至第二位置时容易地保持电压转换设备的操作。

此外，可以根据元件的已变化的活动状态来修改或控制电压转换设备的输出电压的额定值。特别地，可以随着处于活动状态的电压转换单元的数目来缩放电压转换设备的功率额定值，因为分别地，将另一电压转换单元结合到电压转换设备中可以促使功率额定值增加，而电气地将电压转换单元从电压转换设备解耦可以促使功率额定值减小。

接下来，可以解释修改电压转换设备的配置的方法的其它示例性实施例。然而，这些实施例还适用于用于电压转换设备的电压转换单元。

所述元件可以是电压转换单元中的一个，其中，移动电压转换单元中的所述一个可以包括使电压转换单元中的所述一个从桥间变换单元中的一个的电气连接的初级线圈电气地断开连接。因此，可以检测电压转换单元中的一个的状态，其中，该电压转换单元的状态可以包括不运行状态或功能下降状态。可以促使有故障的电压转换单元从其中该电压转换单元可以活跃的位置移动至其中该电压转换单元可以不活跃的位置，从而迫使有故障的电压转换单元是电气不活跃的。该电压转换单元的重新定位可以包括使该电压转换单元从电气连接的桥间变换单元电气地断开连接，从而可以减少电压转换设备的电压转换单元的数目，并且实现电压转换设备的容易的重配置。

可以将桥间变换单元中的每一个的初级线圈电气连接至另一桥间变换单元的一个次级线圈，其中，移动电压转换单元中的一个还可以包括电气地绕过桥间变换单元中的一个。特别地，移动电压转换单元中的一个还可以包括将桥间变换单元中的被电气连接至桥间变换单元中的所述一个的次级线圈的另一个的初级线圈电气连接至桥间变换单元中的被电气连接至桥间变换单元中的所述一个的初级线圈的再另一个的次级线圈。这里，电压转换设备的桥间变换单元可以包括环形配置或循环级联配置，其中，每个电压转换单元被电气连接至桥间变换单元中的不同的一个的初级线圈和桥间变换单元中的另一个的次级线圈。因此，通过电气地使桥间变换单元中的其初级线圈被电气连接至电压转换单元的一个（亦即桥间变换单元中的一个是有故障的或包括错误状态或故障状态）解耦来实现电压转换设备的重配置，然后，桥间变换单元中的所述一个还可以转为不活跃的。此外，通过在桥间变换单元中的所述另一个的初级线圈与桥间变换单元中的所述再另一个的次级线圈之间引入旁路可以保持其余操作的桥间变换单元和电压转换单元的环形配置，其中，可以将桥间变换单元中的每一个的初级线圈电气连接至桥间变换单元中的另一个的次级线圈。因此，保持了电压转换设备的连续操作，其中，可以降低电压转换设备的输出功率。

可以将每个桥间变换单元的次级线圈电气连接至到输电网连接的电压转换设备等的公共输出端，其中，移动电压转换单元中的一个还可以包括使桥间变换单元中的一个的次级线圈从电压转换设备的公共输出端电气地断开连接。特别地，此步骤可能不是绝对必要的，但是可以针对非本身有故障的故障段的桥间变压器进行。电压转换设备的公共输出端可以是电压转换设备的可以与每个桥间变换单元的次级线圈电气连接的公共节点。此措施可以促使桥间变换单元的所述一个从电压转换设备的公共输出端解耦，使得不能经由桥间变换单元中的所述一个向电压转换设备的公共输出端馈送电压且可以防止篡改或影响输出电压。

该方法还可以包括在修改元件的活动状态之前使电压转换设备从电压转换设备的能量源和电压转换设备的负载中的至少一个电气地断开连接，并在修改元件的活动状态之后将电压转换设备电气连接至电压转换设备的能量源和电压转换设备的负载中的至少一个。特别地，电压转换设备的负载可以包括输电网或供电网。通过首先使电压转换设备与能量源和/或负载分离开来可以防止由在电压转换设备的重配置期间从能量源到电压转换设备的非期望电压供应引起的电压转换设备的损坏。此外，可以通过在重配置电压转换设备之前将电压转换设备断开连接来在重配置电压转换设备期间防止向负载供应非期望的电压输出。

所述方法还可以包括基于元件的已修改的活动状态来修改电压转换单元的开关频率。此措施可以适合于将其它元件电气地结合到电压转换设备中或减少由电压转换单元和桥间变换单元组成的组的电气活跃的元件的数目。此措施在保持由电压转换设备的公共输出端输出的电压的开关频率时可能是特别有用的。特别地，可以基于元件的已修改的活动状态来修改其开关频率的每个电压转换设备可以包括活动状态。特别地，根据通过使元件从“正常操作模式”位置移动至“旁路模式”位置而减少由电压转换单元和桥间变换单元组成的组的元件的数目，可以增加电压转换单元的开关频率。此外，可以通过向电压转换设备的配置添加或电气地结合其它元件来降低电压转换单元的开关频率。特别地，可以使用脉宽调制设备来修改电压转换单元的开关频率。特别地，可以同时地或连续地使电压转换单元的开关频率相互适应。

所述方法还可以包括基于电压转换设备的工作温度来修改由电压转换单元输出的电流。因此，通过提供部分地基于感测温度的控制或修改，可以补偿温度变化，特别是由温度变化导致的输出电流变化。特别地，可以增加或减少处于活动状态的电压转换单元的开关损耗，并且通过提供各自的修改来提供由电压转换单元输出的电流的降低或增加可以补偿电压转换单元的升高或降低的工作温度。

接下来，可以解释用于电压转换设备的电压转换单元的另外的示例性实施例。然而，这些实施例也适用于修改电压转换设备的配置的方法。

电压转换单元可以包括输出端，该输出端在电压转换单元处于第一位置时、特别是在电压转换设备仅处于第一位置时可电气连接至桥间变换单元中的一个的初级线圈。因此，电压转换单元可以（仅）形成电压转换设备的一部分或处于活动状态，如果该电压转换单元适当地运行的话。因此，可以提供用于修改电压转换单元的活动状态的非常容易的措施。

可以将桥间变换单元中的每一个的初级线圈电气连接至桥间变换单元中的另一个的一个次级线圈，其中，电压转换单元可以包括用于在该电压转换单元处于第二位置时、特别是在电压转换单元仅处于第二位置时绕开桥间变换单元中的一个的旁路元件。特别地，该旁路元件可以电气连接至桥间变换单元中的另一个的次级线圈，该桥间变换单元中的另一个被电气连接至桥间变换单元中的所述一个的次级线圈，并且该旁路元件可以在电压转换单元处于第二位置时、特别是在电压转换单元仅处于第二位置时电气连接至桥间变换单元中的再另一个的初级线圈，该桥间变换单元中的再另一个被电气连接至桥间变换单元中的所述一个的初级线圈。如果电压转换单元包括不运行状态或功能下降状态方面的状态，特别是故障状态，则可以（仅）实现对桥间变换单元中的所述一个的绕开。因此，可以通过引入对桥间变换单元中的所述一个的绕开来容易地实现重配置电压转换设备的环形配置或循环级联配置。

电压转换单元可以包括连接元件，该连接元件用于在电压转换单元处于第一位置时、特别是在电压转换单元仅处于第一位置时将桥间变换单元中的一个的次级线圈连接至电压转换设备的公共输出端。因此，如果电压转换单元适当地运行，可以将桥间变换单元中的所述一个（仅）电气连接至公共输出端并且因此电气连接至电压转换设备的负载。因此，当电压转换单元可以处于第二位置时，可以没有信号出现在从桥间变换单元中的所述一个的次级线圈至公共输出端的信号路径中，因为可以使桥间变换单元中的所述一个的次级线圈从公共输出端电气地断开连接。因此，可以防止电压转换设备的输出电压或电流的非期望变化。

可以将连接元件和旁路元件中的至少一个设计为刀形接点。连接元件和/或旁路元件的本实施例代表用于允许电气连接的非常容易的构造设计。特别地，刀形接点、刀口式接点或“messercontacts”可以容易地与其它电气连接啮合或脱离。由于连接元件和/或旁路元件的该特定实施例，可以将电压转换单元识别为可摇出式断路器（rackable circuit breaker），其可以在电压转换单元可以处于第一位置时连接到或摇入电压转换设备的其它电气连接，并在电压转换设备可以处于第二位置时从电压转换设备的另外的组件断开连接或摇出。

根据本发明的另一示例性方面，提供了一种设备和/或方法，其可以允许在循环级联阵列中的一个或多个逆变器模块可能有故障或可能不得不停止使用时实现循环级联逆变器模块的好处。

来自其它风力涡轮机制造商的提议展示出诸如由Gamesa在其2007 EPE论文、即“A high power density converter system for the Gamesa G10x4,5 MW Wind turbine”（ISBN 9789075815108）和“Parallel-connected converters for optimizing efficiency, reliability and grid harmonics in a wind turbine”（ISBN 9789075815108）（其被通过引用结合到本文中）中公开的方案，具有六个并联的转换器电路，其中，每个并联的转换器段可以具有单独的发电机绕组、电网电抗器和能够隔离有故障的（多个）转换器段的断路器。

下面可以解释用于利用具有IBT***的功率转换器改善可用性的设施，特别是如何可以基于桥间变换器（IBT）将用于改善可用性的设施结合在并联连接的转换器***中。

提出的方案的优点可以是可以将***重配置为在逆变器中的一个出现故障的情况下继续运行。

改善的可用性可以源于使一个或多个故障的逆变器模块从功率堆断开连接的能力，并且可以保持其余“健康”逆变器运行。

这可以改善风力涡轮机的可用性，因为风力涡轮机能够仍连接至输电网，虽然处于降低的功率水平。

在具有IBT的***中，可能需要考虑某些问题。

如果一个逆变器被关断且连接到此逆变器的两个IBT被留在电路中，则这些IBT可能饱和。由于IBT的环形配置，故障可能传播到其余相，因此阻碍进一步的操作。

为了对此进行预防，如果要使得其余逆变器的功率吞吐量能力可用，则可能需要绕过整个IBT组件。

能以可以称为“循环级联”的方式来布置多并联逆变器配置的IBT。

在提出的方案中，可以使每个逆变器模块与三相IBT组件相关联。在循环级联布置中可以将IBT连接在一起。

该方案在所有逆变器模块可能都健康时可以正确地操作。

如果一个逆变器可能变得有故障，则可能不得不从该方案中除去该逆变器，并且可能不得不通过绕过现在不需要的IBT来建立3×3相逆变器模块的循环级联布置。

下面，可以描述具有以循环级联方式连接的四个逆变器模块的正常布置。为了简化解释，可以仅描述三相方案的一相。

逆变器模块可以包括用于其正常操作模式及其旁路模式的所有必要互连。

然后为了允许由远程控制来实现从正常模式到旁路模式的此切换，可以提议逆变器模块或其安装***可以包括螺旋千斤顶或等效机械布置以将逆变器模块从其操作位置移动至其旁路位置。诸如在电动汽车座椅定位上使用的简单的低成本的齿轮传动电动机单元可以提供用于此移动的装置。

可以将逆变器中用于正常操作模式连接和旁路模式连接的电气连接布置为“刀形接点”（“messerkontakt”）。

可以在从包括电网电压、发电机和dc链路电压的所有能量源断开所有逆变器的供电的情况下执行从操作模式至旁路模式的切换。

然后在从正常操作模式至旁路模式的切换之后，可以向整个***重新供电且可以将其带回使用中。

用于循环级联布置的PWM布置可以是基于根据输出电压要求连续地将逆变器输出选择为高或低和仅对并联逆变器中的一个进行脉宽调制的总线钳位布置，或者是在PWM模式被供应给所有并联逆变器的情况下的相移PWM布置。两种技术都可以从文献中很好地了解。

以相移PWM布置为例，对于处于循环级联的四个逆变器而言，PWM模式可以相互电气地相移90度，因此，对于例如约2.5kHz的开关频率而言，在级联布置中，2号逆变器的PWM载波可以偏离1号逆变器约100μs，依此类推。结果在IBT（在本示例中为电网）的共用节点或公共节点处出现的谐波可以约为4×2.5 kHz＝10 kHz。

当可以启用具有处于循环级联的三个逆变器的旁路模式时，操作的1号逆变器的PWM可能必须偏离下一个操作的逆变器约133μs，依此类推。由此，结果在共用节点处出现的谐波则可以约为3×2.5 kHz＝7.5 kHz。

如果存在保持到共用节点的一致谐波分布的要求，则可能必须修改级联布置中的每一个逆变器的开关频率，因为级联的数目可能改变。因此对于处于级联中的三个和将共用节点谐波保持在约10kHz的要求来说，用于每个逆变器的PWM频率可能必须约为10 kHz/3＝3.3 kHz，因此，操作的1号逆变器的PWM可能必须偏离下一个操作的逆变器约100μs，依此类推。

如果将调谐滤波器与共用节点并联地连接以使至电网的PWM相关谐波的发射最小化，则保持此共用节点处的一致的谐波分布可能是重要的。

此类开关频率增加可能引起开关损耗的增加，并且如果逆变器***正在其最高工作温度处或附近工作，则可能要求降低负载电流的一些额定值。对于诸如风力涡轮机的应用而言，可能非常罕见的是可能存在最高额定温度，从而可以管理负载电流的与温度相关的额定值降低。

下面可以描述冗余的原理。如果一个逆变器“B”出现故障，则可以由一组断路器或由如所述使逆变器移位的机械设备来绕过IBT“N1B”。

其结果可以如下：

可以使IBT“N1B”从逆变器“N1A”和“N1B”断开连接。

IBT“N1A”可以连接到IBT“N1C”；因此，可以不违背循环级联配置，并且该循环级联配置可以从四个逆变器模块/IBT的级联变成三个逆变器模块/IBT的级联。

逆变器***可以仍能够重新连接至输电网且可以输出额定功率的约3/4。

下面可以描述由于冗余特征而引起的漏电感和调制策略的变化。

可能已提出可以将IBT的漏电感设计为使得总漏电感可以替换电网电抗器。

可以采取四个逆变器和四个IBT的布置。

如果除去了一个IBT，则可以将总漏电感提高至原始值的4/3。

总之，改善的可用性特征可以使得在一个逆变器模块出现故障的情况下能够将形成功率转换器的健康逆变器模块阵列重新连接至电网（或负载）。

可以通过绕过每个有故障的逆变器模块及其相应的IBT组件来实现改善的可用性特征。这里，可以将一个组件定义为三个IBT，每个逆变器相（U、V、W）连接一个IBT。

改善的有效性特征的效果可以如下：

效果可以是降低了功率输出，虽然伴有与温度相关的额定值降低/重新确定（rerate）。

此外，效果可以是改善了可用性。

此外，效果可以是漏电感的按比例增加。

此外，可能要求对PWM调制器的修改。这些修改可以是：

修改可以是开关频率的增加，因为操作的逆变器的数目可能减少以保证任何调谐滤波器可以继续衰减与PWM频率相关联的谐波。

此外，修改可以是载波相移的变化以适应电气活跃的逆变器的数目。

此外，修改可以是载波相移且可以使频率的增加匹配，使得不违背最大允许磁链。

此外，效果可以是由于增加的开关损耗，可能要求功率输出的与环境温度相关的减少。

布置逆变器模块，如同其是具有将被连接到（摇入）电气活跃模式（操作）和去激活模式（摇出）（未操作）的具有逆变器模块上的特征的可摇出式断路器，并且可以实现通过绕过不需要的IBT来保持其余操作的逆变器的循环级联布置。

该方案还可以通过将IBT本身布置为可摇出式设备从而使得IBT可以具有两个位置—摇入，未被绕过，IBT和关联逆变器操作；摇出，被绕过，IBT和关联逆变器不操作来实现其旁路能力。

附图说明

本发明的上文定义的方面和其它方面从下文将描述的实施例的示例是显而易见的，并将参考实施例的示例来进行解释。下面将参考本发明的示例来更详细地描述本发明，但本发明不限于所述实施例的示例。

图1举例说明包括处于第一位置的电压转换单元的电压转换设备。

图2举例说明包括处于第二位置的电压转换单元的图1中的电压转换单元。

图3a、3b举例说明图1、2中的电压转换设备的电气等价物。

具体实施方式

参考图1，示出了在发电、特别是风力发电中使用的电压转换设备100。可以将电压转换设备100互连在用于将机械能转换成电能的发电机和用于向用户供应电功率的输电网之间。

电压转换设备100包括四个电压转换单元102a-d，其中的每一个包括晶体管和整流二极管。电压转换单元102a-d被布置为相互并联地电气连接。电压转换单元102a-d中的每一个包括被电气连接至四个桥间变换单元106a-d中的不同的一个的输出端104a-d。

桥间变换单元106a-d中的每一个包括初级线圈和次级线圈108a-d、110a-d，它们仅经由磁芯部件（未示出）磁性地相互耦合。桥间转换单元106a-d中的每一个的初级线圈108a-d被电气连接至电压转换单元102a-d的输出端104a-d中的不同的一个。此外，桥间转换单元106a-d中的每一个的初级线圈108a-d被电气连接至桥间变换单元106a-d中的另一个的次级线圈110a-d。此外，桥间变换单元106a-d中的每一个的次级线圈110a-d被电气连接至电压转换设备100的公共输出端112。

电压转换设备100的公共输出端112借助于电感116和开关118连接至负载114，特别是电力输送网或电网。

电压转换单元102a-d中的每一个被彼此相同地设计。下面将更详细地解释由图1中的虚线指示的电压转换单元102b。

电压转换单元102b包括被布置在电压转换单元102b的外壳（未示出）处且被电气连接至输出端104b的输出端口120b。此外，电压转换单元102b包括采取包括两个引脚126a、b的刀形接点124b的形式的连接元件122b。刀形接点124b的第一引脚126a可电气连接至桥间变换单元106b的次级线圈110b。刀形接点124b的第二引脚126b可电气连接至公共输出端112。此外，电压转换单元102b包括被设计为两个引脚132a、b的刀形接点130b的旁路元件128b。第一引脚132a、b可经由旁路线路134a电气连接至桥间变换单元106b的次级线圈110b和电气连接至桥间变换单元106a的初级线圈108a。旁路元件128b的第二引脚132b可经由旁路线路134b连接至桥间变换单元106b的初级线圈108b和连接至桥间变换单元106c的次级线圈110c。

同样地，分别地，电压转换单元102a可经由旁路元件128a、旁路线路134a和旁路线路134d电气连接至桥间变换单元106b、d，电压转换单元102c可经由旁路元件128c、旁路线路134b和旁路线路134c电气连接至桥间变换单元106b、d，并且电压转换单元102d可经由旁路元件128d和旁路线路134c、d电气连接至桥间变换单元106a、c。

为了解决电压转换单元102b的故障，将电压转换单元102b设计为可从第一位置140移动至第二位置142，使得该电压转换单元保持其操作。在图1、2中分别示出电压转换单元102b的第一和第二位置142、144。

在第一位置上，电压转换单元102b的输出端104b被电气连接至桥间变换单元106b，使得电压转换单元102b包括电气活跃状态。因此，该电压转换单元形成由电压转换设备100提供的电路的一部分。桥间变换单元106被电气连接至公共输出端112，因为电压转换单元102b的连接元件122b被电气连接至桥间变换单元106b的次级线圈110b和电气连接至电压转换设备100的公共输出端112。桥间变换单元106a、c被相互电气地断开连接，因为旁路元件128b未将旁路线路134a、b相互连接。

在第二位置142上，使得电压转换单元102b从桥间变换单元106b、c电气地断开连接。此外，绕过了桥间变换单元106b。桥间变换单元106b的初级线圈106b从电压转换单元102b的输出端104b电气地断开连接。此外，桥间变换单元106b的次级线圈110b被从电压转换单元102b的连接元件122b和因此从公共输出端112电气地断开连接。旁路元件128b将旁路线路134a、b相互电气连接，使得桥间变换单元106a的初级线圈108a被电气连接至桥间变换单元106c的次级线圈110c。因此，电压转换单元102b处于电气不活跃状态。

旁路线路134a-d可以是电压转换设备100的一部分，或者可以是不属于电压转换设备100的独立布线连接。

参考图3a，在电压转换单元102b处于第一位置140的情况下示出了电压转换设备100的电气等价物。电压转换单元102a-d中的每一个经由两个桥间变换单元106a-d的初级线圈108a-d和次级线圈110a-d连接到电压转换设备100的公共输出端112。例如，电压转换单元102a经由桥间变换单元106a的初级线圈108a和桥间变换单元106b的次级线圈110b连接至公共输出端112。

假设初级和次级线圈108a-d、110a-d中的每一个是彼此相同的，则初级和次级线圈108a-d、110a-d的漏电感也是彼此相同的。

参考图3b，在电压转换单元102b处于第二位置142的情况下示出了电压转换设备100的电气等价物。因此，绕过了桥间变换单元106b的初级和次级线圈108、110b，并提供了桥间变换单元106a的初级线圈108a和桥间变换单元106c的次级线圈110c之间的电气连接。出于代表性的目的，省略了桥间变换单元106b的初级和次级线圈108b、110b并划掉了电压转换单元102b。因此，尽管绕过了桥间变换单元106b仍保持了桥间变换单元106a、c、d的循环级联布置。

根据并联电路的正常规则，如图3a所示，桥间变换单元106a、c、d的漏电感是电压转换单元100的漏电感的4/3。

下面解释修改电压转换设备100的配置的方法。特别地，所述方法适合于在电压转换单元102b有故障时重配置电压转换设备100。

检测到电压转换单元102a-d和桥间变换单元106a-d的状态，特别是故障状态。如果检测到电压转换单元102b的故障，则将电压转换设备100从能量源、特别是从连接到风力涡轮机的发电机断开连接。此外，经由开关118将电压转换设备100从输电网114断开连接。

接下来，将电压转换单元102b从第一位置140移动至第二位置142，使得分别地，桥间变换单元106b被从电压转换单元102b且从公共输出端112断开连接，并且桥间变换单元106a、c被相互电连接。

接下来，将电压转换设备100重新连接至能量源和输电网114。

接下来，基于电压转换单元102a-d的减少的数目来修改电压转换单元102a、c、d的开关频率。为电压转换设备100提供用于向电压转换单元102a-d供应PWM模式的PWM布置。在电压转换单元102b的第一位置140上，电压转换单元102a-d的开关频率被相互相移90度，其中，单个的开关频率是2.5kHz。因此，电压转换单元102a-d中的每一个的载波相对于彼此偏移100 μs。结果在桥间变换单元106a-d的公共输出端112处出现的谐波对应于4 * 2.5 kHz＝10 kHz。在电压转换单元102b的第二位置142上，每个电压转换单元106a、c、d的PWM频率被修改为10 kHz/3＝3.3 kHz，以便在公共输出端112处保持10 kHz的开关频率。此外，开关频率相互偏移100 μs。假设不修改开关频率以保持恒定的输出开关频率，则电压转换单元102a、c、d的开关频率相互偏移133μs，其中输出开关频率等于3 * 2.5 kHz＝7.5 kHz。

还可以在将电压转换设备100重新连接至能量源和输电网114之前执行对开关频率的修改。

此外，可以执行由电压转换单元102a、c、d输出的电流的与温度相关的额定值降低。可以在电压转换单元100被从能量源和输电网114解耦时或在重新连接到能量源和输电网114之后执行此额定值降低。

Claims (8)

1.一种修改电压转换设备（110）的配置的方法，所述电压转换设备（110）包括电压转换单元（102a-d）和桥间变换单元（106a-d），这些电压转换单元（102a-d）被相互并联地电气连接，其中，电压变换单元（102a-d）中的每一个包括晶体管和整流二极管，其中，桥间变换单元（106a-d）中的每一个包括初级线圈（108a-d）和次级线圈（110a-d），其中，电压变换单元（102a-d）中的每一个被电气连接至桥间变换单元（106a-d）中的不同的一个的初级线圈（108a-d），其中，所述方法包括

-检测由电压变换单元（102a-d）和桥间变换单元（106a-d）组成的组的至少一个元件（102a-d、106a-d）的故障状态，并且

-基于所检测的该元件（102a-d、106a-d）的故障状态通过将该元件（102a-d、106a-d）从第一位置（140）移动至第二位置（142）使得该元件与该组的其它元件的连接关系被改变来修改该元件（102a-d、106a-d）的活动状态，

其中，所述元件（102a-d、106a-d）是电压转换单元（102a-d）中的一个（102b），其中，移动电压转换单元（102a-d）中的所述一个（102b）包括使电压转换单元（102a-d）中的所述一个（102b）从桥间变换单元（106a-d）中的一个（106b）的电气连接的初级线圈（108b）电气地断开连接，

其中，桥间变换单元（106a-d）中的每一个的初级线圈（108a-d）被电气连接到另一桥间变换单元（106a-d）的一个次级线圈（110a-d），其中，移动电压转换单元（102a-d）中的所述一个（102b）还包括电气地绕过桥间变换单元（106a-d）中的所述一个（106b）。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，桥间变换单元（106a-d）中的每一个的次级线圈（110a-d）被电气连接至电压转换设备（100）的公共输出端（112），其中，移动电压转换单元（102a-d）的所述一个（102b）还包括使桥间变换单元（106a-d）中的所述一个（106b）的次级线圈（110b）从电压转换设备（110）的公共输出端（112）电气地断开连接。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述方法还包括在修改所述元件（102a-d、106a-d）的活动状态之前使电压转换设备（100）从电压转换设备（100）的能量源和电压转换设备（100）的负载（114）中的至少一个电气地断开连接，并在修改所述元件（102a-d、106a-d）的活动状态之后将电压转换设备（100）电气连接至电压转换设备（100）的能量源和电压转换设备（100）的负载（114）中的至少一个。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的方法，其中，所述方法还包括基于所述元件（102a-d、106a-d）的已修改的活动状态来修改电压转换单元（102a-d）的开关频率。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的方法，其中，所述方法还包括基于电压转换设备（100）的工作温度来修改由电压转换单元（102a-d）输出的电流。

6.一种用于电压转换设备（100）的电压转换单元，该电压转换设备（100）包括电压转换单元（102a-d）和桥间变换单元（106a-d），这些电压转换单元（102a-d）被相互并联地电气连接，其中，电压变换单元（102a-d）中的每一个包括晶体管和整流二极管，其中，桥间变换单元（106a-d）中的每一个包括初级线圈（108a-d）和次级线圈（110a-d），其中，电压转换单元（102a-d）中的每一个被电气连接到桥间变换单元（106a-d）中的不同的一个的初级线圈（108a-d），其中，电压变换单元（102b）能电气连接至桥间变换单元（106a-d）中的一个（106b）的初级线圈（108b），其中，该电压转换单元（102b）能基于所检测的该电压转换单元（102b）的故障状态而从第一位置（140）移动至第二位置（142）使得该电压转换单元（102b）与桥间变换单元（106a-d）中的所述一个（106b）的连接关系被改变，从而使得该电压转换单元（102b）的活动状态被修改，

其中，所述电压转换单元（102b）包括能在该电压转换单元（102b）处于第一位置（140）时电气连接至桥间变换单元（106a-d）中的所述一个（106b）的初级线圈（108b）的输出端（104b），

其中，桥间变换单元（106a-d）中的每一个的初级线圈（108a-d）被电气连接至另一桥间变换单元（106a-d）的一个次级线圈( 110a-d），其中，所述电压转换单元（102b）包括用于在该电压转换单元处于第二位置（142）时绕过桥间变换单元中的所述一个（106b）的旁路元件（128b）。

7.根据权利要求6所述的电压转换单元，其中，所述电压转换单元（102b）包括用于在该电压转换单元（102b）处于第一位置（140）时将桥间变换单元（106a-d）中的所述一个（106b）的次级线圈（110b）电气连接至电压转换设备（100）的公共输出端（112）的连接元件（122b）。

8.根据权利要求6或7所述的电压转换单元，其中，连接元件（122b）和旁路元件（128b）中的至少一个被设计为刀形接点（124b、130b)。