[發明專利]控制驅動裝置的方法，設備，驅動裝置和計算機可讀介質

有效

• 申請號: 201310302409.4
• 申請日: 2013-07-18
• 公開（公告）號: CN103580518A
• 公開（公告）日: 2014-02-12
• 發明（設計）人: 西蒙·大衛·哈特;邁克爾·凱德;理查德·馬克·唯恩
• 申請（專利權）人: 控制技術有限公司
• 主分類號: H02M7/48
• 分類號: H02M7/48;H02M5/44;H02P27/06
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 李春暉;李德山

技術領域

本發明涉及一種控制驅動裝置的系統和方法，該驅動裝置可以產生驅動負載（如電動機）的電源。更具體地說（但不局限于），該系統和方法使驅動裝置多個切換模塊的運行能夠控制，以便將個別切換模塊上的壓力降低到最低限度。

背景技術

電動機通常用于諸如驅動泵、移動式起重機和電梯等各種大功率應用裝置中。該類電動機由各種驅動裝置予以驅動，該類驅動裝置針對驅動電動機運行所需的電壓與頻率改變輸入電源。該類驅動裝置具有用于驅動交流電動機的交流或直流輸入。對于直流-交流式驅動裝置而言，該類驅動裝置具有將直流電壓轉變為交流電壓和頻率的變流器。對于交流-交流式驅動裝置而言，該類驅動裝置具有將交流輸入電壓轉變為直流電壓的整流器，然后使用變流器將直流電壓轉換為交流電壓。

在直流-交流式驅動裝置和交流-交流式驅動裝置中，變流器都可以被控制去改變用于驅動電動機的輸出電源的電壓和頻率特性。每個變流器通常都包含多個用于切換直流電壓的切換部件，例如絕緣柵雙極型晶體管（IGBT），該切換部件在產生交流電壓的方式下切換直流電壓以驅動電動機。

為了獲得用于驅動大功率電動機的高輸出功率，通常使用并聯連接的多個堆棧。也就是說，驅動裝置可以包含多組并聯的變流器，每個變流器都擁有多個絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）。這種布置被設置以精確地滿足電動機的功率要求，同時降低驅動裝置內部件的額定功率。

為了提高各個變流器的使用壽命，通常都希望平衡通過拓撲結構中各個堆棧間相似位置處絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）的電流。通常情況下，各種電流平衡方法都能夠對電流在每個脈寬調制（PWM）切換周期進行修正。

這些方法典型地在每個PWM切換周期循環執行，并且不存儲任何之前的控制行為。這些方法通常被稱為“依照切換周期”方法。該類方法在較高電流下能夠提供電流平衡，但在低電流下通常不會執行好，因為由于穩定性問題采用的系統增益和控制措施限制不得不低，從而平衡電流的性能不太好。這些問題源于電流必須被測量的頻率，因此容易受到噪音和測量誤差的影響。

這些“依照切換周期”方法的一個結果是在低電流需求周期內的較大不平衡，導致其中一個堆棧提供大部分的電源而其它堆棧則提供很少部分的電源。因此，在各個堆棧之間的溫度和壓力有差異。這經常導致電流需求增加時最熱堆棧的過早故障，即使大部分個體堆棧仍在低故障、或者跳閘溫度之下。

即使通過每個絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）傳送到輸出端的電流是良平衡的，由于不同的熱環境（例如不同的冷卻設備），在同一驅動裝置內一些絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）比其它絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）降低速度快。即使所有個體堆棧都安裝在同一立方體內，在該立方體內也可能存在不同的溫度或者熱點。這樣，即使輸出電流是平衡的，施加在堆棧內部其他組件或堆棧外部其他組件（例如電感線圈等）上的壓力間也仍然可能存在差異。

因此，簡單地平衡通過每個絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）的電流并不是提高電動機驅動裝置生命周期和可靠性的完整解決方案。

發明內容

本發明試圖減輕至少一些上述問題。根據發明的第一方面，提供了一種控制驅動裝置運行的方法，該驅動裝置包含多個切換模塊。

多個切換模塊設置用于接收直流電源，并從所接收的直流電源產生用于驅動負載的交流電源。交流電源是通過對多個切換模塊在導通狀態和非導通狀態之間切換而產生的。該方法包括：接收與每個切換模塊相關的一個或多個特征，將多個切換模塊中每一個切換模塊的一個特征同多個切換模塊中一個或多個其它切換模塊相關的等效特征進行比較，以及根據比較結果控制多個切換模塊中一個或多個切換模塊處于導通狀態時的時間段。

控制多個切換模塊中一個或多個切換模塊處于導通狀態時的時間段的步驟包括根據比較結果縮短各個切換模塊處于導通狀態的時間。

根據比較結果，通過延遲所述切換模塊的接通時間來縮短各個切換模塊處于導通狀態的時間段。

所述比較的步驟進一步包括，將多個切換模塊中每一個切換模塊的特征同與多個切換模塊中每一個切換模塊相關的等效特征的平均值進行比較。

所述控制多個切換模塊中一個或多個切換模塊處于導通狀態時的時間段的步驟包括；當各個切換模塊的特征高于多個切換模塊中每個切換模塊特征的平均值時，縮短各個切換模塊處于導通狀態的時間段。

所述一個或多個特征中的其中一個特征是與各個切換模塊相關的溫度。

所述一個或多個特征中的其中一個特征是與各個切換模塊相關的電流。