[發(fā)明專利]控制驅(qū)動(dòng)裝置的方法，設(shè)備，驅(qū)動(dòng)裝置和計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310302409.4
• 申請(qǐng)日: 2013-07-18
• 公開（公告）號(hào): CN103580518A
• 公開（公告）日: 2014-02-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 西蒙·大衛(wèi)·哈特;邁克爾·凱德;理查德·馬克·唯恩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 控制技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): H02M7/48
• 分類號(hào): H02M7/48;H02M5/44;H02P27/06
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 李春暉;李德山

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種控制驅(qū)動(dòng)裝置的系統(tǒng)和方法，該驅(qū)動(dòng)裝置可以產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)負(fù)載（如電動(dòng)機(jī)）的電源。更具體地說（但不局限于），該系統(tǒng)和方法使驅(qū)動(dòng)裝置多個(gè)切換模塊的運(yùn)行能夠控制，以便將個(gè)別切換模塊上的壓力降低到最低限度。

背景技術(shù)

電動(dòng)機(jī)通常用于諸如驅(qū)動(dòng)泵、移動(dòng)式起重機(jī)和電梯等各種大功率應(yīng)用裝置中。該類電動(dòng)機(jī)由各種驅(qū)動(dòng)裝置予以驅(qū)動(dòng)，該類驅(qū)動(dòng)裝置針對(duì)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行所需的電壓與頻率改變輸入電源。該類驅(qū)動(dòng)裝置具有用于驅(qū)動(dòng)交流電動(dòng)機(jī)的交流或直流輸入。對(duì)于直流-交流式驅(qū)動(dòng)裝置而言，該類驅(qū)動(dòng)裝置具有將直流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟妷汉皖l率的變流器。對(duì)于交流-交流式驅(qū)動(dòng)裝置而言，該類驅(qū)動(dòng)裝置具有將交流輸入電壓轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟妷旱恼髌鳎缓笫褂米兞髌鲗⒅绷麟妷恨D(zhuǎn)換為交流電壓。

在直流-交流式驅(qū)動(dòng)裝置和交流-交流式驅(qū)動(dòng)裝置中，變流器都可以被控制去改變用于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的輸出電源的電壓和頻率特性。每個(gè)變流器通常都包含多個(gè)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(chǎn)生交流電壓的方式下切換直流電壓以驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。

為了獲得用于驅(qū)動(dòng)大功率電動(dòng)機(jī)的高輸出功率，通常使用并聯(lián)連接的多個(gè)堆棧。也就是說，驅(qū)動(dòng)裝置可以包含多組并聯(lián)的變流器，每個(gè)變流器都擁有多個(gè)絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）。這種布置被設(shè)置以精確地滿足電動(dòng)機(jī)的功率要求，同時(shí)降低驅(qū)動(dòng)裝置內(nèi)部件的額定功率。

為了提高各個(gè)變流器的使用壽命，通常都希望平衡通過拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中各個(gè)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?qū)﹄娏髟诿總€(gè)脈寬調(diào)制（PWM）切換周期進(jìn)行修正。

這些方法典型地在每個(gè)PWM切換周期循環(huán)執(zhí)行，并且不存儲(chǔ)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(huì)執(zhí)行好，因?yàn)橛捎诜€(wěn)定性問題采用的系統(tǒng)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(cè)量的頻率，因此容易受到噪音和測(cè)量誤差的影響。

這些“依照切換周期”方法的一個(gè)結(jié)果是在低電流需求周期內(nèi)的較大不平衡，導(dǎo)致其中一個(gè)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(gè)堆棧之間的溫度和壓力有差異。這經(jīng)常導(dǎo)致電流需求增加時(shí)最熱堆棧的過早故障，即使大部分個(gè)體堆棧仍在低故障、或者跳閘溫度之下。

即使通過每個(gè)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(huán)境（例如不同的冷卻設(shè)備），在同一驅(qū)動(dòng)裝置內(nèi)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(gè)體堆棧都安裝在同一立方體內(nèi)，在該立方體內(nèi)也可能存在不同的溫度或者熱點(diǎn)。這樣，即使輸出電流是平衡的，施加在堆棧內(nèi)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(jiǎn)單地平衡通過每個(gè)絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）的電流并不是提高電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置生命周期和可靠性的完整解決方案。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明試圖減輕至少一些上述問題。根據(jù)發(fā)明的第一方面，提供了一種控制驅(qū)動(dòng)裝置運(yùn)行的方法，該驅(qū)動(dòng)裝置包含多個(gè)切換模塊。

多個(gè)切換模塊設(shè)置用于接收直流電源，并從所接收的直流電源產(chǎn)生用于驅(qū)動(dòng)負(fù)載的交流電源。交流電源是通過對(duì)多個(gè)切換模塊在導(dǎo)通狀態(tài)和非導(dǎo)通狀態(tài)之間切換而產(chǎn)生的。該方法包括：接收與每個(gè)切換模塊相關(guān)的一個(gè)或多個(gè)特征，將多個(gè)切換模塊中每一個(gè)切換模塊的一個(gè)特征同多個(gè)切換模塊中一個(gè)或多個(gè)其它切換模塊相關(guān)的等效特征進(jìn)行比較，以及根據(jù)比較結(jié)果控制多個(gè)切換模塊中一個(gè)或多個(gè)切換模塊處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)的時(shí)間段。

控制多個(gè)切換模塊中一個(gè)或多個(gè)切換模塊處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)的時(shí)間段的步驟包括根據(jù)比較結(jié)果縮短各個(gè)切換模塊處于導(dǎo)通狀態(tài)的時(shí)間。

根據(jù)比較結(jié)果，通過延遲所述切換模塊的接通時(shí)間來縮短各個(gè)切換模塊處于導(dǎo)通狀態(tài)的時(shí)間段。

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

所述控制多個(gè)切換模塊中一個(gè)或多個(gè)切換模塊處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)的時(shí)間段的步驟包括；當(dāng)各個(gè)切換模塊的特征高于多個(gè)切換模塊中每個(gè)切換模塊特征的平均值時(shí)，縮短各個(gè)切換模塊處于導(dǎo)通狀態(tài)的時(shí)間段。

所述一個(gè)或多個(gè)特征中的其中一個(gè)特征是與各個(gè)切換模塊相關(guān)的溫度。

所述一個(gè)或多個(gè)特征中的其中一個(gè)特征是與各個(gè)切換模塊相關(guān)的電流。