[發明專利]用于級聯多級逆變器的故障旁路的控制有效

申請號：	201380058801.7	申請日：	2013-09-16
公開（公告）號：	CN104769832B	公開（公告）日：	2018-02-06
發明（設計）人：	L.米哈拉切	申請（專利權）人：	西門子公司
主分類號：	H02M7/5395	分類號：	H02M7/5395
代理公司：	北京市柳沈律師事務所11105	代理人：	周少杰
地址：	美國新***	國省代碼：	暫無信息
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摘要：
搜索關鍵詞：	用于級聯多級逆變器故障旁路控制
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【說明書】：

背景

本實施例涉及級聯多級逆變器。具體地，實施例涉及這樣的逆變器的故障旁路操作。

級聯多級逆變器用于工業控制系統中。例如，級聯多級逆變器被用于控制中壓電機驅動器(例如，4.1kV-13.8kV電機驅動器)和/或靜電壓補償器。

級聯多電平變的器是模塊化的。高功率逆變器由大量更小的串聯連接的單相逆變器或單元構成。任何數量(例如，3-8)的單元可以被用于三相系統的給定橋臂。當這些單元中的一個或多個出故障時，逆變器仍然能夠進行操作并通過計算不同的電壓基準生成平衡的線間電壓。雖然故障旁路最大線間電壓小于正常狀況中的線間電壓，但是以降低的功率等級繼續操作可能優于完全關閉。

為了提供平衡，每個橋臂可以以相同數量的單元操作。在一個橋臂中多個單元出故障的情況下，其他橋臂可以旁路對應數量的單元。然而，該方法不對電機提供最大可用的電壓，因為并不使用所有的可用單元。在另一方法中，使用反饋機制來產生電壓基準。然而，該方法的精確性受反饋增益影響，為了良好的結果，反饋增益必須相當高。該方法在級聯多級逆變器的輸出頻率高時更有挑戰性，因為增益不能增加超過一定限制。

發明內容

作為介紹，在下面所述的優選實施例包括用于級聯多級逆變器的故障旁路中的控制的方法、系統、指令、計算機可讀取的介質以及數字電子電路。基于操作的或活動的單元的數量來產生基準電壓作為解析解(analytic solution)。

在第一方面中，提供一種用于級聯多級逆變器的故障旁路中的控制的系統。第一多個第一逆變器單元橋臂串聯連接用于第一相。第二多個第二逆變器單元橋臂串聯連接用于第二相。第三多個第三逆變器單元橋臂串聯連接用于第三相。故障旁路導致與在第二多個中的第二逆變器單元的數量相比不同數量的第一多個中的逆變器單元是活動的。處理器被配置為針對第一、第二和第三逆變器單元橋臂中的活動的單元無反饋地產生基準電壓。用基準電壓中的第一共同基準電壓來操作所有的活動的第一逆變器單元，用基準電壓中的第二共同基準電壓來操作所有的活動的第二逆變器單元，并且用基準電壓中的第三共同基準電壓來操作所有的活動的第三逆變器單元。

在第二方面中，提供一種用于級聯多級逆變器的故障旁路中的控制的方法。在故障旁路中操作級聯多級逆變器。第一橋臂被標識為在操作期間比多級逆變器的第二橋臂具有更少的多級逆變器的操作單元。根據第一橋臂的操作單元的數量來控制第二橋臂的單元的操作。

在第三方面中，提供一種用于級聯多級逆變器的故障旁路中的控制的系統。提供級聯多級逆變器的第一、第二和第三橋臂。至少第三橋臂比第二橋臂的數量和第一橋臂的數量具有更少的數量的操作單元。處理器被配置為分別根據第一、第二和第三基準電壓控制第一、第二和第三橋臂的單元的脈沖寬度調制。第一、第二和第三基準電壓每個都包括關于第一、第二和第三橋臂中的平衡數量的單元的項，并且第二和第三基準電壓包括沒有第一橋臂的數量和第二橋臂的數量或第三橋臂的之數量之間差的、關于第一橋臂的數量與第二橋臂的數量之間的差的項。

本發明由隨后的權利要求書定義，并且在本節中的內容均不應被當作對那些權利要求的限制。本發明的另外的方面和優點將在下面結合優選實施例來論述，并且稍后可以獨立地或結合地被要求保護。

附圖說明

組件和附圖不一定按比例，而是將重點放在例示本發明的原理。而且，在附圖中，相同的參考標號指定在不同的視圖的各個地方的對應的部分。

圖1是用于級聯多級逆變器的故障旁路中的控制的系統的一個實施例框圖；

圖2是級聯多級逆變器的單元的一個實施例的電路圖；

圖3A-C是在不同的相中有不同的被旁路的單元的情況下的平衡的線間電壓的圖形表示；

圖4是用于級聯多級逆變器的故障旁路中的控制的方法的一個實施例的流程圖；

圖5是在一相中有一個單元被旁路的情況下的相基準的示例性模擬；

圖6是在一相中有一個單元被旁路的情況下的相電流的示例性模擬；

圖7是在相C中有一個單元被旁路的情況下的相A和B之間的線間電壓的示例性模擬；

圖8是在相C中有一個單元被旁路的情況下的相B和C之間的線間電壓的示例性模擬；

圖9是在一相中有兩個單元被旁路的情況下的相基準的示例性模擬；