DE10108766A1

DE10108766A1 - Impulsbreitenmodulationsgesteuerte Stromumwandlungseinheit

Info

Publication number: DE10108766A1
Application number: DE10108766A
Authority: DE
Inventors: Kentaro Suzuki
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 2000-02-25
Filing date: 2001-02-23
Publication date: 2001-10-25
Also published as: CA2337921A1; KR20010085482A; CA2337921C; US6594164B2; KR100430930B1; US20010022736A1

Abstract

Eine Stromumwandlungsvorrichtung gemäß der Erfindung der Anmeldung umfaßt: einen Wirkstrom-Controller, der einen Phasenwinkelbezugswert zum Bestimmen der AN/AUS-Phase in Bezug zu der Spannungsphase der Wechselstromquelle aus der Abweichung des Eingangswirkstroms bezüglich eines Wirkstrombezugswerts berechnet; und einen Festpulsmustergenerator, der den Stromwandler vom selbsterregten Spannungstyp durch Erzeugen von Schaltsignalen von Festpulsmustern, deren Grundfrequenz mit der Wechselstromquellenfrequenz synchron ist, basierend auf dem Phasenwinkelbezugswert steuert, der durch den Wirkstromcontroller berechnet wird. DOLLAR A Auf diese Art und Weise können mit der Erfindung der Anmeldung die in dem Eingangswechselstrom enthaltenen harmonischen Komponenten ohne Anheben der Schaltfrequenz der PWM-Stromumwandlungsvorrichtung verringert werden.

Description

Hintergrund der Erfindung 1. Gebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht auf eine Leistungs- bzw. Stromumwandlungsvorrichtung (power conversion circuit), die Wechselstrom und Gleichstrom umwandelt, und insbesondere auf eine PWM-gesteuerte Stromumwandlungsvorrichtung, bei der die in dem Eingangs-Wechselstromsignalverlauf enthaltenen harmonischen Komponenten vermindert und der Wirkungsgrad der Stromumwandlung verbessert wird.

2. Beschreibung der verwandten Technik

Eine Stromumwandlungsvorrichtung, die Wechselstrom in Gleichstrom umwandelt, ist die in der offengelegten japanischen Patentveröffentlichung Nr. H. 10-66343 beschriebene PWM-gesteuerte Wechselstrom/Gleichstrom- Umwandlungsvorrichtung.

Deren wesentlichen Aspekte sind in Fig. 1 gezeigt, wobei die Bezugsziffer 1 eine Wechselstromquelle, die Bezugsziffer 3 einen selbsterregender Spannungswandler, die Bezugsziffern 4-1 und 4-2 Glättungskondensatoren, die Bezugsziffer 5 die Last und die Bezugsziffer 10 einen Pulsbreitenmodulator-Controller (PWM-Controller) darstellt. Der selbsterregte Spannungswandler 3 ist eine NPC-Schaltung ("neutral point clamped"-Schaltung = Null-Punkt-Halte-Schaltung).

Typischerweise wird bei einer PWM-gesteuerten Wechselstrom/Gleichstrom-Umwandlungsvorrichtung eine sinusförmige PWM-Steuerung basierend auf einem Sägezahnwellenvergleich durchgeführt; indem jedoch die Modulationsfrequenz (Sägezahnwellenträgerfrequenz) der PWM- Steuerung höher als die Wechselstromquellenfrequenz eingestellt wird, können die im Eingangsstromsignalverlauf auf der Wechselstromquellenseite enthaltenen harmonischen Komponenten verringert werden.

Fig. 2 zeigt ein Beispiel des Signalsverlaufs eines derartigen Vorgangs und zeigt das sinusförmige Signal SIN, Sägezahnwellenträgersignale TR1, TR2, die Schaltsignale Gu1, Gu2, Gx1, Gx2, die an die U-Phasen-Schaltvorrichtung Su1, Su2, Sx1, Sx2 des selbsterregten Spannungswandlers angelegt werden, und den Wechselstrom-seitigen U-Phasen- Spannungssignalverlauf Vsu des Wandlers. Die Spannung des Glättungskondensators wird hier als Vd bezeichnet.

Bei einer Stromumwandlungsvorrichtung (Wechselstrom/Gleichstrom-Umwandlungsvorrichtung), in der Wechselstrom in Gleichstrom umgewandelt wird, ist, wenn eine große Menge harmonischer Komponenten in dem Eingangsstromsignalverlauf auf der Wechselstromquellenseite enthalten ist, dies ein Faktor, der eine Verzerrung der Systemwechselspannung verursacht und eine nachteilige Wirkung auf weitere, mit dem gleichen Wechselstrom-System verbundene elektrische Ausrüstung haben kann. Eine Wechselstrom/Gleichstrom-Umwandlungsvorrichtung, in der es wenige Stromquellen-Harmonische gibt, wird daher angestrebt.

Die PWM-Steuerung wird in der in Fig. 1 gezeigten Wechselstrom/Gleichstrom-Umwandlungsvorrichtung durchgeführt, wobei jedoch im allgemeinen bei Wechselstrom/Gleichstrom- Umwandlungsgeräten vom PWM-gesteuerten Typ die Modulationsfrequenz der PWM-Steuerung angehoben werden muß, um die in dem Eingangs-Wechselstromsignalverlauf enthaltenen Menge harmonischer Komponenten zu verringern.

Es ist daher eine unvermeidbare Anforderung, die Schaltfrequenz der Schaltvorrichtungen anzuheben; es gibt jedoch eine Obergrenze für die Schaltfrequenz abhängig von der Charakteristik der Elemente des Schaltelements.

Insbesondere wurde manchmal keine ausreichende harmonische Verringerungswirkung an der oberen Grenzfrequenz der Abschaltthyristor-Elementen erhalten, die gewöhnlich bei Hochleistungs-Stromumwandlungsvorrichtungen verwendet werden. Ferner tendierte ein Anheben der Schaltfrequenz dazu, die in dem Schaltelement erzeugte Schaltverluste zu erhöhen, und war mit einem Abfall im Stromumwandlungswirkungsgrad der Stromumwandlungsvorrichtung verbunden.

Demgemäß ist eine Aufgabe der Erfindung der Anmeldung eine Stromumwandlungsvorrichtung bereitzustellen, die imstande ist, sowohl einen verbesserten Stromumwandlungswirkungsgrad als auch eine Verringerung in der Menge von Harmonischen der Stromquelle zu erreichen, indem ein System verwirklicht wird, bei dem die in dem Eingangswechselstromsignalverlauf enthaltenen harmonischen Komponenten verringert werden können ohne daß die Schaltfrequenz der Wechselstrom/Gleichstrom- Umwandlungsvorrichtung angehoben wird.

Zusammenfassung der Erfindung

Demgemäß ist eine Aufgabe der Erfindung eine neuartige Stromumwandlungsvorrichtung zu liefern, die umfaßt:
eine Wirkstromsteuereinrichtung (Einheit), die einen Phasenwinkelbezugswert zum Bestimmen der AN/AUS-Phase basierend auf der Spannungsphase der Wechselstromquelle aus der Abweichung bezüglich des Wirkstrombezugswerts des Wirkstroms berechnet, der in die Stromumwandlungsvorrichtung eingegeben wird; und eine Festpulsmustererzeugungseinrichtung (Einheit), die die selbsterregte Spannungsleistungsumwandlungsvorrichtung durch Erzeugen eines Schaltsignals mit einem Festpulsmuster, dessen Grundfrequenz mit der Wechselstromquellenfrequenz synchronisiert ist, basierend auf dem Phasenwinkelbezugswert, der durch diese Wirkstromsteuereinrichtung (Einheit) berechnet wird, steuert.

Gemäß der Erfindung der Anmeldung, wird es sogar dann möglich, wenn für das Festpulsmuster ein Pulsmuster des Schaltsignals, das an die Stromumwandlungsvorrichtung vom selbsterregten Spannungstyp geliefert wird, derart ausgewählt ist, daß es einen gewünschten Wert der harmonischen Komponenten erzeugt, den an die Stromumwandlungsvorrichtung von der Wechselstromquelle gelieferten Wirkstrom auf einen gewünschten Wert zu steuern, wodurch es möglich wird, die in dem Eingangswechselstromsignalverlauf enthaltenen harmonischen Komponenten ohne Anheben der Schaltfrequenz der Schaltvorrichtungen zu verringern.

Um die obige Aufgabe zu erreichen, werden gemäß der Erfindung der Anmeldung ferner vorgesehen:

N Transformatoren, deren Primärwicklungen mit der Wechselspannungsquelle in Reihe geschaltet sind, und die die Phase der sekundären Spannung um 60°/n in jedem Fall verschieben; und selbsterregte Spannungswandler, deren Wechselstrom-Seiten mit den jeweiligen sekundären Seiten dieser Transformatoren verbunden sind; und ein Pulsmustergenerator, der Pulsmuster erzeugt, wobei die Phase des Schaltsignals, das an diese jeweiligen selbsterregten Spannungswandler angelegt wird, in jedem Fall um 60°/n verschoben ist, jedoch ansonsten gleich ist.

Mit der Anmeldung kann daher die Menge von in den Eingangswechselstromsignalverlauf enthaltenen harmonischen Komponenten dank der Reihen-Multi-Verbindungswirkung an dem Wechselstrom-Eingangsanschluß der selbsterregten Spannungswandler vermindert werden, ohne daß die Schaltfrequenz der Schaltvorrichtungen erhöht wird.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Eine vollständigere Würdigung der Erfindung und viele ihrer begleitenden Vorteile werden ohne weiteres erhalten, wenn diese mit Bezug auf die folgende ausführliche Beschreibung besser verständlich wird, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen betrachtet wird, in denen:

Fig. 1 ein Layout-Diagramm ist, das eine vorbekannte Stromumwandlungsvorrichtung darstellt;

Fig. 2 ein Signalverlaufdiagramm ist, das zur Erläuterung der Prinzipien des Betriebs der in Fig. 1 dargestellten vorbekannten Stromumwandlungsvorrichtung angegeben wird;

Fig. 3 ein Layout-Diagramm ist, das eine erste Ausführungsform der Erfindung darstellt;

Fig. 4 ein Signalverlaufdiagramm ist, das zur Erläuterung der Prinzipien des Betriebs der ersten Ausführungsform der in Fig. 3 dargestellten Erfindung angegeben wird;

Fig. 5 ein Layout-Diagramm ist, das eine zweite Ausführungsform der Erfindung darstellt;

Fig. 6 ein Layout-Diagramm ist, das eine dritte Ausführungsform der Erfindung darstellt;

Fig. 7 ein Layout-Diagramm ist, das eine vierte Ausführungsform der Erfindung darstellt;

Fig. 8 ein Layout-Diagramm ist, das eine fünfte Ausführungsform der Erfindung darstellt;

Fig. 9 ein Layout-Diagramm ist, das eine sechste Ausführungsform der Erfindung darstellt;

Fig. 10 ein Layout-Diagramm ist, das eine siebte Ausführungsform der Erfindung darstellt;

Fig. 11 ein Spannungs-Stromvektordiagramm ist, das zur Erläuterung der Prinzipien des Betriebs der siebenten Ausführungsform der in Fig. 10 dargestellten Erfindung angegeben wird;

Fig. 12 ein Layout-Diagramm ist, das eine achte Ausführungsform der Erfindung darstellt;

Fig. 13 ein Layout-Diagramm ist, das eine neunte Ausführungsform der Erfindung darstellt;

Fig. 14 ein Layout-Diagramm ist, das eine zehnte Ausführungsform der Erfindung darstellt;

Fig. 15 ein Layout-Diagramm ist, das eine elfte Ausführungsform einer Stromumwandlungsvorrichtung gemäß der Erfindung der Anmeldung darstellt;

Fig. 16 ein Signalverlaufdiagramm ist, das ein Beispiel eines Festpulsmusters in der Vorrichtung von Fig. 15 darstellt;

Fig. 17 ein Spannungs/Stromvektordiagramm ist, das zur Erläuterung der Prinzipien des Betriebs eines Wirkstrom- Controllers in der Vorrichtung von Fig. 15 angegeben wird; und

Fig. 18 ein Spannungs/Stromvektordiagramm ist, das zur Erläuterung der Prinzipien des Betriebs eines Blindstrom- Controllers in der Vorrichtung von Fig. 15 angegeben wird.

Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Mit Bezug nun auf die Zeichnungen, bei denen gleiche Bezugsziffern identische oder entsprechende Teile überall in den verschiedenen Ansichten kennzeichnen, und insbesondere auf Fig. 3 derselben, wird eine Ausführungsform der Erfindung beschrieben.

Identischen Strukturelementen werden die gleichen Bezugssymbole gegeben und ihre weitere Beschreibung wird weggelassen.

(Erste Ausführungsform)

Fig. 3 ist ein Layout-Diagramm einer Stromumwandlungsvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform. In diesem Fall wird als Beispiel die Multi-Verbindungszahl als n = 2 angenommen.

In Fig. 3 ist die Bezugsziffer 1 eine Wechselstromquelle, die Bezugsziffern 2-1 und 2-2 sind Transformatoren, die Bezugsziffer 3-1 und 3-2 sind selbsterregte Spannungswandler, die Bezugsziffern 4-1 und 4-2 sind Glättungskondensatoren, die Bezugsziffer 5 ist die Last und die Bezugsziffer 11 ist ein Pulsmustergenerator.

Transformatoren 2-1 und 2-2 haben ihre primären Seiten mit der Wechselstromquelle 1 in Reihe geschaltet; die Phase der sekundären Spannung von 2-1 ist um 30° bezüglich derjenigen von 2-2 vorgerückt. Die Wechselstrom-Anschlüsse der selbsterregten Spannungswandler 3-1 und 3-2 sind jeweils mit der sekundären Seite der Transformatoren 2-1 und 2-2 verbunden.

Glättungskondensatoren 4-1 und 4-2 sind jeweils mit den gleichstromseitigen Anschlüssen der selbsterregten Spannungswandler 3-1 und 3-2 verbunden und sind gemeinsam in Reihe geschaltet, wobei ihre beiden Enden mit Gleichstrom- Bussen P und N verbunden sind. Die Last 5 ist zwischen den Gleichstrom-Bussen P und N geschaltet und kann beispielsweise ein Spannungsinverter sein.

Der Pulsmustergenerator 11 erzeugt das Muster der Schaltsignale, die an die selbsterregten Spannungswandler geliefert werden. Die an die selbsterregten Spannungswandler 3-1 und 3-2 gelieferten Pulsmuster haben ein identisches Muster, wobei jedoch die Phase des an den selbsterregten Spannungswandlers 3-1 gelieferten Pulsmusters um 30° von derjenigen, die an den selbsterregten Spannungswandler 3-1 geliefert wird, vorgerückt ist.

Fig. 4 zeigt ein Beispiel der Schaltsignale Gu1, Gv1, Gu2 und Gv2, die an die Schaltvorrichtungen Su1, Sv1, Su2, Sv2 der U-Phase und der V-Phase der selbsterregten Spannungswandler geliefert werden, der Spannungssignalverläufe Vuv1 und Vuv2 zwischen den sekundären Verdrahtungen der Transformatoren und den Spannungssignalverlauf Vsuv über die primäre Verdrahtung der Transformatoren an dem Wechselstromquellen-Verbindungspunkt.

Die Spannung des Glättungskondensators wird hier als Vd bezeichnet.

Aus Fig. 4 ist ersichtlich, daß, sogar wenn die Schaltfrequenz gleich der Wechselstromquellenschaltfrequenz ist, der Spannungssignalverlauf Vsuv über die Wechselstrom- Verdrahtung der Stromumwandlungsvorrichtung sinusförmig geformt ist. Die in dem Eingangswechselstromsignalverlauf enthaltenen harmonischen Komponenten werden durch die in der Wandler-Wechselspannung Vsuv enthaltenen harmonischen Komponenten bestimmt, so daß, wenn die Wandler- Wechselspannung Vsuv sinusförmig geformt ist, der Eingangswechselstromsignalverlauf ebenfalls sinusförmig geformt ist und der Oberwellengehalt verringert werden kann.

Folglich können mit dieser Ausführungsform die in dem Eingangswechselstromverlauf enthaltenen harmonischen Komponenten ohne Anheben der Schaltfrequenz verringert werden.

(Zweite Ausführungsform)

Eine zweite Ausführungsform der Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Wie in Fig. 5 gezeigt ist, unterscheidet sich diese Ausführungsform von der ersten Ausführungsform darin, daß die selbsterregten Spannungswandler 3-3 und 3-4 NPC-Schaltungen ("neutral point clamped"-Schaltungen) sind.

Solange wie die Multi-geschalteten Wandler selbsterregte Spannungswandler sind, wie bei dieser Ausführungsform, gibt es keine bestimmte Einschränkung hinsichtlich ihres Typs.

(Dritte Ausführungsform)

Eine dritte Ausführungsform der Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Bei dieser Ausführungsform wird als Beispiel die Multi-Verbindungszahl als n = 2 angenommen.

Wie in Fig. 6 gezeigt ist, unterscheidet sich diese Ausführungsform von der ersten Ausführungsform darin, daß die Glättungskondensatoren 4 von den selbsterregten Spannungswandlern gemeinsam genutzt werden.

Mit dieser Ausführungsform können, genau wie bei der ersten Ausführungsform, die in dem Eingangswechselstromverlauf enthaltenen harmonischen Komponenten ohne Anheben der Schaltfrequenz verringert werden.

(Vierte Ausführungsform)

Eine vierte Ausführungsform wird nachstehend mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.

Wie in Fig. 7 gezeigt ist, wird bei dieser Ausführungsform die Multi-Verbindungszahl als n = 2 angenommen, und ein dreistufiger Spannungsinverter (NPC-Inverter) wird als Last verbunden. Dies kann ferner auf Inverter mit mehr Stufen durch Erhöhen der Multi-Verbindungszahl angewendet werden.

(Fünfte Ausführungsform)

Eine fünfte Ausführungsform der Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.

Wie in Fig. 8 gezeigt ist, kann bei dieser Ausführungsform die Kapazität der Stromumwandlungsvorrichtung erweitert werden, indem parallel eine Stromumwandlungsvorrichtung mit einer Multi-Verbindungszahl n = 2 mit der Wechselstromquelle verbunden wird, wobei ein Glättungskondensator mit der Gleichstrom-Seite in Reihe geschaltet ist, und Gleichstrom an die Last geliefert wird.

(Sechste Ausführungsform)

Eine sechste Ausführungsform der Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.

Wie in Fig. 9 gezeigt ist, unterscheidet sich diese Ausführungsform von der ersten Ausführungsform darin, daß der Pulsmustergenerator ein Festpulsmustergenerator 12 ist.

Folglich erzeugt bei dieser Ausführungsform der Festpulsmustergenerator 12 ein Festpulsmuster, das mit der Wechselstromquelle in Übereinstimmung mit einem beliebigen Phasenwinkelbezugswert a* bezüglich der Spannung der Wechselstromquellen synchronisiert ist. In diesem Fall kann eine in dem Eingangswechselstromsignalverlauf enthaltene spezifische harmonische Komponente um einen gewünschten Wert unterdrückt werden, indem ein Muster ausgewählt wird, so daß die in dem Festpulsmuster enthaltene spezifische harmonische Komponente den gewünschten Wert aufweist.

(Siebte Ausführungsform)

Eine siebte Ausführungsform der Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.

Wie in Fig. 10 gezeigt ist, findet bei dieser Ausführungsform der Wirkstrom-Controller 13 den Phasenwinkelbezugswert a* des von dem Festpulsmustergenerators 12 erzeugten Festpulsmusters bezüglich der Spannung der Wechselstromquelle durch Durchführen einer proportionalen integralen Steuerung basierend auf der Abweichung des an die Stromumwandlungsvorrichtung von der Wechselstromquelle gelieferten Wirkstromwerts Ip und eines Wirkstrombezugswerts Ip* und gibt diesen Wert aus.

Als nächstes wird die Steuerwirkung dieser Ausführungsform mit Bezug auf Fig. 11 beschrieben.

Fig. 11 zeigt ein Spannungs-Stromvektordiagram bei einem gegebenen Zeitpunkt, wobei V1 der durch die Grundkomponente des Festpulsmusters bestimmte primäre Spannungsvektor ist (Stromwandler-Wechselstrom-seitige Spannung), Is der Eingangswechselstromvektor, Vs der Spannungsvektor der Wechselstromquelle und V_L der Spannungsvektor ist, der an die auf der Wechselstrom-Seite der Stromumwandlungsvorrichtung angeordneten Drossel oder die Wechselstrom-Systeminduktivität Ls angelegt ist. Die Spannungsvektoren erfüllen den folgenden Ausdruck:

V_L = Vs - V1 (1)

und der Eingangswechselstromvektor Is wird durch den folgenden Ausdruck gegeben:

Is = V_L/jω_BLs (2)

wobei ω_B die Wechselstromquellenfrequenz ist.

Wenn basierend auf dieser Bedingung der Fall betrachtet wird, bei dem der Phasenwinkel des an die Stromumwandlungsvorrichtung gelieferten Festpulsmusters bezüglich der Spannung der Wechselstromquelle von a auf a' erhöht wird, ist der an die Induktivität Ls angelegte Spannungsvektor in Übereinstimmung mit dem folgenden Ausdruck:

V'_L = Vs - V'1 (3)

und der Eingangswechselstromvektor ist in Übereinstimmung mit dem folgenden Ausdruck:

I's = V'_L/jω_BLs (4)

Aus dem obenstehenden wird durch Erhöhen des Phasenwinkels des Festpulsmusters bezüglich der Wechselstromquellenspannung der Eingangswechselstrom erhöht und die darin enthaltene Wirkstromkomponente wird ebenfalls erhöht. Im Gegensatz dazu kann durch Verringern des Phasenwinkels die Wirkstromkomponente ebenfalls verringert werden.

Mit dieser Ausführungsform kann sogar dann, wenn das an den selbsterregten Spannungswandler gelieferte Schaltsignal ein Festpulsmuster ist, durch Ändern des dessen Phasenwinkels bezüglich der Wechselstromquellenspannung der an die Stromumwandlungsvorrichtung von der Wechselstromquelle gelieferte Wirkstrom auf einen gewünschten Wert gesteuert werden.

(Achte Ausführungsform)

Eine achte Ausführungsform der Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.

Wie in Fig. 12 gezeigt ist, entfernt bei dieser Ausführungsform ein Hochpaßfilter 14 die Gleichstrom- Komponente von dem Wirkstromwert IQ, der an die Stromumwandlungsvorrichtung von der Wechselstromquelle geliefert wird, wodurch die in dem Wirkstrom enthaltene harmonische Komponente erfaßt wird; der Phasenwinkelbezugskompensationswert Δα* wird durch deren Multiplizieren mit einem geeigneten Koeffizienten gefunden und ausgegeben.

Ein Addierer 15 addiert den Phasenwinkelbezugskompensationswert Δα* und den Phasenwinkelbezugswert α* und gibt einen korrigierten Phasenwinkelbezugswert α** aus. Bei dieser Ausführungsform kann, wenn der an die Stromumwandlungsvorrichtung von der Wechselstromquelle gelieferte Wirkstrom durch Ändern des Phasenwinkels des Festpulsmusters gesteuert wird, eine Oszillation des Wirkstroms unterdrückt werden.

(Neunte Ausführungsform)

Eine neunte Ausführungsform der Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.

Wie in Fig. 13 gezeigt ist, führt bei dieser Ausführungsform der Gleichspannungscontroller 16 eine proportionale integrale Steuerung basierend auf der Abweichung der Gleichspannung Vd, die die gleichstromseitige Spannung der Stromumwandlungsvorrichtung ist, und dem Gleichspannungsbezugswert Vd* durch, wodurch ein Wirkstrombezugswert Ip* gefunden wird, der ausgegeben wird.

Folglich kann mit dieser Ausführungsform die gleichstromseitige Spannung der Stromumwandlungsvorrichtung auf einen gewünschten Wert gesteuert werden.

(Zehnte Ausführungsform)

Eine zehnte Ausführungsform der Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.

Wie in Fig. 14 gezeigt ist, führt bei dieser Ausführungsform der Blindstrom-Controller 17 eine proportionale integrale Steuerung basierend auf der Abweichung zwischen dem Blindstromwert IQ, der von der Wechselstromquelle an die Stromumwandlungsvorrichtung geliefert wird, und dem Blindstrombezugswert IQ* durch, wodurch ein Gleichspannungsbezugskompensationswert ΔVd* gefunden wird, der ausgegeben wird. Ein Addierer 18 addiert den Gleichspannungsbezugskompensationswert ΔVd* und den Gleichspannungsbezugswert Vd*, um einen korrigierten Gleichspannungsbezugswert Vd** zu erhalten, der ausgegeben wird.

Folglich kann mit dieser Ausführungsform der Blindstrom, der an die Stromumwandlungsvorrichtung von der Wechselstromquelle geliefert wird, auf einen gewünschten Wert gesteuert werden; insbesondere kann der Wechselstromquellen-Leistungsfaktor auf 1 gesteuert werden, wenn der Blindstrombezugswert IQ* = 0 ist.

(Elfte Ausführungsform)

Fig. 15 ist ein Blockdiagramm, das eine elfte Ausführungsform der Stromumwandlungsvorrichtung gemäß der Erfindung der Anmeldung darstellt. Die charakteristischen Merkmale der in Fig. 15 gezeigten Vorrichtung liegen in dem internen Aufbau des PWM-Controllers 10 von Fig. 1, der einen Blindstrom-Controller 50, einen Begrenzer 60, einen Gleichspannungscontroller 70, einen Wirkstrom-Controller 80, ein Hochpaßfilter 90, einen Addierer 100 und einen Festpulsmustergenerator 110 umfaßt.

In Fig. 15 wird eine NPC-Stromumwandlungsvorrichtung ("neutral point clamped" - Stromumwandlungsvorrichtung) 3 als ein Beispiel einer Stromumwandlungsvorrichtung mit selbsterregter Spannung dargestellt, wobei jedoch jede Stromumwandlungsvorrichtung mit selbsterregter Spannung verwendet werden könnte, da es keine besondere Einschränkung hinsichtlich des Typs gibt. Die Last 5 wird mit dem gleichstromseitigen Anschluß der Stromumwandlungsvorrichtung 3 mit selbsterregter Spannung verbunden und kann beispielsweise ein Spannungsinverter sein.

Bei der Stromumwandlungsvorrichtung von Fig. 15 werden ein Stromdetektor 130 und ein Wechselstrom-Detektor 140 auf der Wechselstrom-Seite und ein Gleichspannungsdetektor 150 auf der Gleichstrom-Seite als Mittel zum Erfassen von Rückkopplungswerten zum Steuern vorgesehen. Der Stromdetektor 130 erfaßt den von der Wechselstromquelle 1 an die Stromumwandlungsvorrichtung 3 gelieferten Wechselstrom; der Wechselstrom-Detektor 140 berechnet den Wirkstrom Ip und den Blindstrom Iq, die von der Wechselstromquelle 1 an die Stromumwandlungsvorrichtung 3 geliefert werden, mit dem von dem Stromdetektor 130 erfaßten Wechselstrom und der Eingangsspannung der Stromumwandlungsvorrichtung 3, und erzeugt ein Synchronisationssignal Sy, das mit der Wechselspannung synchronisiert ist. Der Wirkstrom Ip wird als ein Rückkopplungsstromwert an die Eingangsstufe des Wirkstrom-Controllers 80 geliefert, und ebenso wird der Blindstrom Iq an die Eingangsstufe des Blindstrom-Controllers 50 und das Hochpaßfilter 90 geliefert. Die gleichstromseitige Spannung Vd wird durch den Gleichspannungsdetektor 150 erfaßt, und dies wird als ein Rückkopplungs- Gleichspannungswert an die Eingangsstufe des Gleichspannungscontrollers 70 geliefert.

Der Blindstrom-Controller 50 gibt die Abweichung des von der Wechselstromquelle 1 an die Stromumwandlungsvorrichtung gelieferten Blindstroms Iq bezüglich des Blindstrombezugswert Iq* ein und führt eine Steuerberechnung, wie beispielsweise eine proportionale integrale Steuerung, durch und gibt einen Gleichspannungsbezugswert Vd* aus, um diese Abweichung Null zu machen. Dieser Gleichspannungsbezugswert Vd** ist derart eingeschränkt, daß er einen vorgeschriebenen Amplitudenbereich nicht überschreitet, indem er durch einen Begrenzer 60 geführt und als einen Gleichspannungsbezugswert Vd** ausgegeben wird. Durch Vergleichen der gleichstromseitigen Spannung Vd der Stromumwandlungsvorrichtung mit dem Gleichspannungsbezugswert Vd** erzeugt der Gleichspannungscontroller 70 einen Wirkstrombezugswert Ip*, um die Abweichung dieser beiden Werte Null zu machen. Der Wirkstrom-Controller 80 führt Steuerberechnungen, wie beispielsweise eine proportionale integrale Steuerung, mit der Abweichung des von der Wechselstromquelle 1 an die Stromumwandlungsvorrichtung gelieferten Wirkstroms Ip bezüglich des Wirkstrombezugswerts Ip* durch und findet dadurch einen Phasenwinkelbezugswert α*, der der AN/AUS-Phase der Schaltvorrichtungen der Stromumwandlungsvorrichtung 3 entspricht, und gibt denselben aus.

Das Hochpaßfilter 90 entfernt die Gleichstrom-Komponente von dem von der Wechselstromquelle an die Stromumwandlungsvorrichtung gelieferten Blindstrom Iq und erfaßt dadurch die in diesem Blindstrom enthaltene harmonische Komponente und findet durch deren Multiplikation mit einem geeigneten Koeffizienten den Phasenwinkelbezugskompensationswert Δα*; der Addierer 100 addiert diesen Wert zu dem Phasenwinkelbezugswert α* von dem Wirkstrom-Controller 80, um den kompensierten Phasenwinkelbezugswert α** zu finden. Der Festpulsmustergenerator 110 erzeugt ein Festpulsmuster zum Steuern der Stromumwandlungsvorrichtung 3 in Übereinstimmung mit dem Phasenwinkelbezugswert α**, der schließlich erhalten wird. Die Stromumwandlungsvorrichtung 3 wird durch den Festpulsmustergenerator 110 gesteuert, der ein Festpulsmuster einer AN/AUS-Phase erzeugt, deren Grundfrequenz mit der Wechselstromquellenfrequenz als ein an die Stromumwandlungsvorrichtung 3 geliefertes Schaltsignal in Übereinstimmung mit dem Phasenwinkelbezugswert α** bezüglich der Spannungsphase der Wechselstromquelle synchronisiert ist.

Als ein Beispiel des von dem Festpulsmuster im Generator 110 erzeugten Festpulsmusters zeigt Fig. 16 die Schaltsignale GU1, GU2, GX1, GX2, die an die U-Phasen- Schaltungsvorrichtungen SU1, SU2, SX1, SX2 in der Stromumwandlungsvorrichtung 3 mit selbsterregter Spannung geliefert werden, und den Wechselstrom-seitigen U- Phasenspannungssignalverlauf Vsu der Stromumwandlungsvorrichtung 3 mit selbsterregter Spannung. Es sei angenommen, daß, wenn ein Schaltsignal "1" ist, das entsprechende Schaltelement im AN-Zustand ist, und wenn es "0" ist, es in dem AUS-Zustand ist. Die Spannungen der Glättungskondensatoren 2p und 2n werden jeweils als Vd bezeichnet. Folglich ist die Spannung zwischen den Gleichstrom-Anschlüssen P und N gleich 2Vd.

In Fig. 16 ist die Anzahl von Pulsen pro Wechselstromquellen-Halbzyklus des Festpulsmusters gleich 3, und der AN/AUS-Grundphasenwinkel des Festpulsmusters wird durch die Phasenwinkel x (AN), y (AUS), z (AN) der ersten vier Halbzyklen definiert. Diese Phasenwinkel sind:

0° < x < y < z < 90° (5)

Unter Berücksichtigung der Symmetrie des Signalverlaufs werden die AUS/AN/AUS-Phasenwinkel der zweiten vier Halbzyklen bestimmt als:

180 - z, 180 - y, 180 - x (6)

Ebenso werden die AUS/AN/AUS-Phasenwinkel der dritten vier Halbzyklen bestimmt als:

180 + x, 180 + y, 180 + z (7)

und die AUS/AN/AUS-Phasenwinkel der vierten vier Halbzyklen werden bestimmt als:

360 - z, 360 - y, 360 - x (8)

Die in der Wechselstrom-seitigen U-Phasenspannung Vsu der Stromumwandlungsvorrichtung 3 enthaltenen harmonischen Komponenten können durch einen Fourier-Entwicklung der Wechselstrom-seitigen U-Phasenspannung Vsu von Fig. 16 berechnet werden. Mittels der Fourier-Entwicklung wird die harmonische Komponente der n-ten Ordnung Vn, die in der wechselstromseitigen U-Phasenspannung Vsu der Stromumwandlungsvorrichtung 3 enthalten ist, wie folgt berechnet:

Vn = 4 Vd {cos(nx) - cos(ny) + cos(nz)}/(nπ) (9)

wobei n = 1, 3, 5, 7, 9, 11. . . ist.

Wenn in der Wechselstromquellenspannung keine harmonischen Bestandteile vorhanden sind, werden die in dem Eingangswechselstrom der Stromumwandlungsvorrichtung 3 enthaltenen Oberwellen durch die in der Wandler-Wechselstrom- seitigen Spannung enthaltenen Oberwellen bestimmt. Folglich kann durch ein geeignetes Auswählen der Phasenwinkel x, y, z, um die in der Wandler-Wechselstrom-seitigen Spannung enthaltenen harmonischen Komponenten zu verringern, die Menge der in dem Eingangswechselstrom enthaltenen Oberwellen ohne Erhöhen der Schaltfrequenz verringert werden.

Es sei bemerkt, daß obgleich in Fig. 16 als Beispiel des Festpulsmusters der Fall von drei Pulsen pro Wechselstromquellenhalbzyklus dargestellt wurde, die Anzahl von Pulsen willkürlich ausgewählt werden kann.

Die Steuerwirkung des Wirkstrom-Controllers 80 wird mit Bezug auf Fig. 17 dargestellt. Fig. 18 zeigt ein Spannungs- Stromvektordiagramm zu einem gegebenen Zeitpunkt, wobei Va der Spannungspegel auf der Wechselstromseite der Stromumwandlungsvorrichtung ist, der durch die Spannung Vd auf der Gleichstromseite der Stromumwandlungsvorrichtung und die Grundkomponente des Festpulsmusters bestimmt wird, Is ist der Eingangswechselstromvektor, Vs ist der Spannungsvektor der Wechselstromquelle, und V_L ist der Spannungsvektor, der an eine auf der Wechselstromseite der Stromumwandlungsvorrichtung angeordnete Drossel oder an die Wechselstrom-Systeminduktivität Ls angelegt wird, ist. Jeder Spannungsvektor erfüllt den folgenden Ausdruck (das Vektorsymbol wird hier und nachstehend weggelassen).

V_L - Vs - Va (10)

Ferner wird der Eingangswechselstromvektor Is durch den folgenden Ausdruck gegeben:

Is = V_L/(jωs.Ls) (11)

wobei ωs die Wechselstromquellenfrequenz ist.

Es sei der Fall betrachtet, wobei, wenn von diesem Zustand der Phasenwinkel in der Nacheilrichtung bezüglich der Spannung der Wechselstromquelle des an die Stromumwandlungsvorrichtung angelegten ersten Pulsmusters von α auf α' erhöht wird, sich der Ausdruck (10) in den folgenden Ausdruck durch Ändern des Spannungsniveaus, das an die Induktivität Ls anliegt, auf V'_L und des Spannungspegels Va auf V'a ändert.

V'_L = Vs - V'a (12)

Ferner ändert sich der Ausdruck für den Eingangswechselstromvektor in den folgenden:

I's = V'_L/(jωs.Ls) (13)

Folglich wird durch Erhöhen des Phasenwinkels des Festpulsmusters in der Nacheilrichtung bezüglich der Spannung der Wechselstromquelle der Eingangswechselstrom erhöht und die darin enthaltene Wirkstrom-Komponente (Ip) wird ebenfalls erhöht. Umgekehrt kann durch Verringern des Phasenwinkels in der Nacheilrichtung die Wirkstrom-Komponente (Ip) ebenfalls verringert werden. Ferner kann durch Steuern des Phasenwinkels in der Voreilrichtung auch eine Regenerierung des Gleichstroms auf der Wechselstromseite erreicht werden.

Mit dieser Ausführungsform kann sogar dann, wenn das an die Stromumwandlungsvorrichtung 3 mit selbsterregter Spannung angelegte Schaltsignal ein Festpulsmuster ist, der von der Wechselstromquelle 1 an die Stromumwandlungsvorrichtung gelieferte Wirkstrom Ip auf einen gewünschten Wert durch Ändern des Phasenwinkels bezüglich dieser Spannung der Wechselstromquelle gesteuert werden.

Wie bereits beschrieben wurde, entfernt das Hochpaßfilter 90 die Gleichstrom-Komponente aus dem von der Wechselstromquelle 1 an die Stromumwandlungsvorrichtung gelieferten Blindstrom Iq, erfaßt dadurch die in dem Blindstrom Iq enthaltene harmonischen Komponente und findet durch Multiplizieren dieser Komponente mit einem geeigneten Koeffizienten einen Phasenwinkelbezugskompensationswert Δα*, den es ausgibt. Dieser Phasenwinkelbezugskompensationswert Δα* wird zu dem Phasenwinkelbezugswert α* addiert, um einen korrigierten Phasenwinkelbezugswert α** zu erhalten. Der Festpulsmustergenerator 110 erzeugt ein Festpulsmuster in Übereinstimmung mit dem korrigierten Phasenwinkelbezugswert α**.

Somit kann dank der Bereitstellung des Hochpaßfilters 90 die Oszillation des Wirkstroms Ip gesteuert werden, wenn der Wirkstrom Ip, der von der Wechselstromquelle 1 an die Stromumwandlungsvorrichtung geliefert wird, durch Ändern des Phasenwinkels eines Festpulsmusters gesteuert wird.

Wenn es jedoch keine Notwendigkeit gibt, die Oszillation des von der Wechselstromquelle an die Stromumwandlungsvorrichtung gelieferten Wirkstroms zu unterdrücken, kann auf das Hochpaßfilter 90 und den Addierer 100 verzichtet werden.

Der Gleichspannungscontroller 70 berechnet den Wirkstrombezugswert Ip* mit der Abweichung der gleichstrom seitigen Spannung Vd der Stromumwandlungsvorrichtung und dem Gleichspannungsbezugswert Vd**, und überträgt diesen Wert an den Wirkstrom-Controller 80. Der Wirkstrom-Controller 80 erhöht oder verringert die gleichstromseitige Spannung Vd der Stromumwandlungsvorrichtung durch Steuern des Wirkstroms Ip, der von der Wechselstromquelle an die Stromumwandlungsvorrichtung in Übereinstimmung mit dem Wirkstrombezugswert Ip* geliefert wird.

Somit kann durch Bereitstellen eines Gleichspannungscontrollers 70 die gleichstromseitige Spannung Vd der Stromumwandlungsvorrichtung auf einen gewünschten Wert gesteuert werden.

Wenn es keine Notwendigkeit gibt, die gleichstromseitige Spannung Vd der Stromumwandlungsvorrichtung auf einen gewünschten Wert zu steuern, kann auf den Gleichspannungscontroller 70 verzichtet werden.

Der Blindstrom-Controller 50 findet den Gleichspannungsbezugswert Vd* mit der Abweichung des von der Wechselstromquelle 1 an die Stromumwandlungsvorrichtung gelieferten Blindstroms Iq und des Blindstrombezugswerts Iq* und überträgt diesen Wert an den Gleichspannungscontroller 70. Der Gleichspannungscontroller 70 erhöht oder vermindert den Absolutwert des Spannungsvektors Va auf der Wechselstromseite der Stromumwandlungsvorrichtung, der durch die gleichstromseitige Spannung Vd und der Grundkomponente des Festpulsmusters bestimmt wird, durch Steuern der gleichstromseitigen Spannung Vd der Stromumwandlungsvorrichtung gemäß dem Gleichspannungsbezugswert Vd*.

Fig. 18 ist ein Spannungs-Stromvektordiagramm zu einem gegebenen Zeitpunkt, ähnlich Fig. 17, und beschreibt als ein Beispiel das Prinzip des Steuerns des Blindstroms Iq auf Null durch Erhöhen des Wechselstrom-seitigen Spannungsvektors V'a der Stromumwandlungsvorrichtung auf V"a, mit anderen Worten des Prinzips des Bildens von Iq = 0, indem der Eingangswechselstromvektor I's zu einem Eingangswechselstromvektor I"s mit der gleichen Phase wie die Wechselstromquellenspannung Vs gemacht wird.

Somit kann durch Bereitstellen eines Blindstrom-Controllers 50 der Blindstrom Iq, der von der Wechselstromquelle 1 an die Stromumwandlungsvorrichtung geliefert wird, auf einen gewünschten Wert gesteuert werden: Insbesondere ist es möglich, falls der Blindstrombezugswert Iq* = 0 ist, den Wechselstromquellen-Leistungsfaktor auf 1 zu steuern.

Wenn es nicht notwendig ist, den von der Wechselstromquelle an die Stromumwandlungsvorrichtung gelieferten Blindstrom Iq auf einen gewünschten Wert zu steuern, kann auf den Blindstrom-Controller 50 verzichtet werden.

Der Begrenzer 60 überträgt an den Gleichspannungscontroller 70 einen neuen Gleichspannungsbezugswert Vd**, der durch Einschränken des Gleichspannungsbezugswerts Vd** erhalten wird, der durch den Blindstrom-Controller 100 ausgegeben wird, so daß er einen beliebig spezifizierten Bereich nicht überschreitet. Der Gleichspannungscontroller 70 steuert die gleichstromseitige Spannung Vd der Stromumwandlungsvorrichtung in Übereinstimmung mit den Gleichspannungsbezugswert Vd**.

Mit dieser Ausführungsform kann die gleichstromseitige Spannung Vd (oder 2Vd) der Stromumwandlungsvorrichtung innerhalb eines gewünschten Bereichs gesteuert werden.

Wenn es keine Notwendigkeit gibt, die gleichstromseitige Spannung der Stromumwandlungsvorrichtung innerhalb eines gewünschten Bereichs zu steuern, kann auf den Begrenzer 60 verzichtet werden.

Obgleich in den obigen beschriebenen Ausführungsformen die einzelnen funktionellen Komponenten als aus einer Mehrzahl von diskreten Komponenten bestehend beschrieben wurden, könnten diese Komponenten durch Software mit einem oder mehreren Mikroprozessoren implementiert werden.

Mit einer Stromumwandlungsvorrichtung gemäß der Erfindung der Anmeldung, kann die Menge der in dem Eingangs-Wechselstrom enthaltenen harmonischen Komponenten ohne Erhöhen der Schaltfrequenz vermindert werden, wodurch es möglich wird, sowohl eine Verbesserung im Stromumwandlungswirkungsgrad als auch eine Verringerung bei Oberwellen der Stromquelle zu erreichen.

Ferner könnte gemäß der Erfindung der Anmeldung, eine in mehrere Stufen aufgeteilte Gleichspannung als Gleichstromquelle eines Multi-Stufenspannungsinverters angelegt werden, der diese in eine Wechselspannung umwandelt.

Ferner könnte gemäß der Erfindung der Anmeldung die Kapazität einer Stromumwandlungsvorrichtung durch paralleles Verbinden einer Mehrzahl von Stromumwandlungsvorrichtungen mit einer Wechselstromquelle und durch Liefern von Gleichstrom an eine gemeinsame Last erweitert werden.

Ferner wird es gemäß der Erfindung der Anmeldung möglich, indem das Pulsmuster des Schaltsignals, das an jeden der Wandler vom selbsterregten Spannungstyp geliefert wird, zu einem Festpulsmuster gemacht wird, ein Pulsmuster auszuwählen, um damit die Menge der harmonischen Komponenten zu verringern und somit die harmonischen Verringerungswirkung zu verbessern.

Ferner kann gemäß der Erfindung der Anmeldung der an die Stromumwandlungsvorrichtung von der Wechselstromquelle gelieferte Wirkstrom daran gehindert werden, zu oszillieren, und kann auf eine stabile Art und Weise gesteuert werden.

Ferner kann gemäß der Erfindung der Anmeldung die gleichstromseitige Spannung der Stromumwandlungsvorrichtung auf einen gewünschten Wert gesteuert werden.

Ferner kann gemäß der Erfindung der Anmeldung der von der Wechselstromquelle an die Stromumwandlungsvorrichtung gelieferte Blindstrom auf einen gewünschten Wert gesteuert werden.

Ferner kann gemäß der Erfindung der Anmeldung der von der Wechselstromquelle an die Stromumwandlungsvorrichtung gelieferte Wirkstrom daran gehindert werden, zu oszillieren, wodurch es möglich wird, eine stabile Steuerung zu erreichen.

Ferner kann gemäß der Erfindung der Anmeldung die gleichstromseitige Spannung der Stromumwandlungsvorrichtung auf einen gewünschten Bereich eingeschränkt werden.

Obgleich die Erfindung bezüglich ihrer beispielhaften Ausführungsformen gezeigt und beschrieben wurde, ist es für Fachleute offensichtlich, daß das vorhergehende und verschiedene weitere Änderungen, Weglassungen und Hinzufügungen darin und dazu gemacht werden können, ohne daß vom Geist und Schutzumfang der Erfindung abgewichen wird.

Claims

1. PWM-gesteuerte Stromumwandlungsvorrichtung, die eine Stromumwandlung mit selbsterregten Spannungsleistungswandlern durchführt, deren primären Seiten mit einer Wechselstromquelle verbunden sind, und deren sekundäre Seiten Glättungskondensatoren aufweisen, mit:
einer Wirkstromsteuereinheit zum Berechnen eines Phasenwinkelbezugswerts zum Bestimmen einer AN/AUS-Phase basierend auf der Spannungsphase der Wechselstromquelle aus einer Abweichung eines in die Stromumwandlungsvorrichtung eingegebenen Wirkstroms bezüglich einem Wirkstrombezugswert; und
einer Festpulsmustererzeugungseinheit zum Steuern der selbsterregten Spannungsleistungswandler durch Erzeugen von Schaltsignalen von Festpulsmustern, deren Grundfrequenz mit einer Wechselstromquellenfrequenz synchron ist, basierend auf dem Phasenwinkelbezugswert, der durch die Wirkstromsteuereinheit berechnet wird.

2. PWM-gesteuerte Stromumwandlungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, ferner mit:
einem Hochpaßfilter zum Ausgeben eines Phasenwinkelbezugskompensationswerts basierend auf einer Schwingungskomponente, die in einem Blindstrom enthalten ist, der von der Wechselstromquelle an die Stromumwandlungsvorrichtung geliefert wird; und
einer Hinzufügungseinheit zum Addieren des von dem Hochpaßfilter ausgegebenen Phasenwinkelbezugskompensationswerts zu dem von der Wirkstromsteuereinheit ausgegebenen Phasenwinkelbezugswert.

3. PWM-gesteuerte Stromumwandlungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, ferner mit:
einer Gleichspannungssteuereinheit zum Berechnen des Wirkstrombezugswerts aus einer Abweichung zwischen einer gleichstromseitigen Spannung des selbsterregten Spannungsleistungswandlers und einem Gleichspannungsbezugswert.

4. PWM-gesteuerte Stromumwandlungsvorrichtung gemäß Anspruch 3, ferner mit:
einer Blindstromsteuereinheit zum Berechnen des Gleichspannungsbezugswerts aus einer Abweichung zwischen einem von der Wechselstromquelle an die Stromumwandlungsvorrichtung gelieferten Blindstroms und einem Blindstrombezugswert.

5. PWM-gesteuerte Stromumwandlungsvorrichtung gemäß Anspruch 4, ferner mit:
einem Begrenzer zum Einschränken des Wechselspannungsbezugswerts, der von der Blindstromsteuereinheit ausgegeben wird, um einen gewünschten Bereich nicht zu überschreiten.

6. PWM-gesteuerte Stromumwandlungsvorrichtung mit:
n Transformatoren mit primären Seiten, die mit einer Wechselstromquelle in Reihe geschaltet sind, und sekundären Seiten, die mit einer Last verbunden sind, wobei Phasen der sekundärseitigen Spannungen jeweils um 60°/n verschoben sind;
n selbsterregten Spannungswandlern, wobei Wechselstromseiten der Wandler mit den sekundären Seiten der Transformatoren verbunden sind; und
einem Pulsmustergenerator, der Pulse erzeugt, die Pulsmuster bilden, wobei eine Phase eines an die jeweiligen selbsterregten Spannungswandler gelieferten Schaltsignale jeweils um 60°/n verschoben sind, wobei diese jedoch sonst identisch sind.

7. PWM-gesteuerte Stromumwandlungsvorrichtung gemäß Anspruch 6, bei der die Last ein Multi-Stufen-Spannungsinverter ist, der die in mehrere Stufen aufgeteilte Gleichspannung in Wechselspannung umwandelt.

8. PWM-gesteuerte Stromumwandlungsvorrichtung gemäß Anspruch 6 oder 7, bei der die Stromumwandlungsvorrichtung eine Mehrzahl von Stromumwandlungsvorrichtungen aufweist, wobei die Stromumwandlungsvorrichtungen parallel zueinander mit der Wechselstromquelle verbunden sind, um Gleichstrom an eine gemeinsame Last zu liefern.