[發明專利]用于控制多電平逆變器的三相等值電壓的方法

有效

• 申請號: 201610937514.9
• 申請日: 2016-11-01
• 公開（公告）號: CN107093975B
• 公開（公告）日: 2019-09-13
• 發明（設計）人: 李學俊
• 申請（專利權）人: LS產電株式會社
• 主分類號: H02P27/08
• 分類號: H02P27/08;H02M5/458;H02M7/49;H02M7/5387
• 代理公司: 隆天知識產權代理有限公司 72003
• 代理人: 崔炳哲

本發明提供了一種控制多電平逆變器中的三相等值電壓的方法，該方法包括：感測多電平逆變器的每個動力電池的狀態以確定在每個動力電池處是否發生故障；繞過被確定為發生故障的動力電池以每個相將正常操作的動力電池相互串聯連接；使用每個相的相位基準電壓以及正常操作并且配置每個相的動力電池的直流(DC)母線電壓中的每個的和來計算偏移電壓值；并且使用每個相的相位基準電壓以及計算的偏移電壓來計算每個相的用于保持三相線間輸出電壓的等值性的極基準電壓。

技術領域

本公開涉及一種用于控制多電平逆變器的三相等值電壓的方法，更具體地，涉及一種能夠通過以下方式來提供連續操作的電壓控制方法，即，通過使用偏移電壓(或零序電壓)來執行三相等值電壓控制，當級聯H橋(CHB)多電平逆變器的一些動力電池發生故障時，不繞過正常操作的動力電池以保持三相線間輸出電壓的等值性。

背景技術

多電平逆變器在施加中壓的領域中，尤其是在電機驅動領域中，一直被主要研究。

由于對配置逆變器的開關裝置的額定電壓和電壓應力的限制，難以將電壓源逆變器應用于需要中壓以上的大規模交流電機的變速驅動器。

需要中壓以上的電壓源逆變器可以被例舉為具有與使用開關裝置的串聯連接而連接的開關裝置的數量一樣多的等值電壓應力的特性的2電平逆變器。然而，當使用這樣的2電平逆變器驅動電機時，可能難以實際上將該2電平逆變器應用于工業領域，因為存在諸如由高dv/dt、電壓反射、高總諧波失真(THD)、高開關損耗等引起的電機退化、絕緣等問題。

為了解決這樣的問題，各種多電平逆變器已經被開發，并且這樣的逆變器之中的級聯H橋(CHB)多電平逆變器在輸入電壓和輸出電壓以及電流質量的方面顯示出最突出的特性。CHB多電平逆變器的每個相是通過動力電池的串聯連接實現的，每個動力電池被配置有單個H橋逆變器。

CHB多電平逆變器具有包括模塊化能力、高可靠性、操作連續性、輸入電流的低總諧波失真(THD)等優點。并且，借助于這樣的優點，CHB多電平逆變器的商業化已經被積極地進行，使得用于驅動中壓電機的逆變器產品目前正被許多制造商發布。

CHB多電平逆變器的動力電池由三相整流電路、直流(DC)母線電容器以及H橋電路構成，并且N個動力電池串聯連接以形成單個相。當N個動力電池之中有k個動力電池發生故障時，CHB多電平逆變器繞過這k個動力電池以使得能夠進行連續操作。同時，當這k個動力電池在單個相被繞過時，在每個線間電壓中發生不等性。為了解決這樣的不等性，這k個動力電池在其他相也應被繞過。在這樣的情況下，CHB多電平逆變器固有地具有的冗余性降低，而且輸出電壓也減小(N-k)/N的量。

發明內容

為了解決上述問題，本公開的目的是提供一種用于控制多電平逆變器的三相等值電壓的方法，該方法能夠通過以下方式來提供連續操作，即，通過使用偏移電壓(或零序電壓)來執行三相等值電壓控制，當級聯H橋(CHB)多電平逆變器的動力電池發生故障時，不繞過正常操作的動力電池以保持三相線間輸出電壓的等值性。

本公開的目的不限于上述目的，以上未提及的其他目的將被本領域技術人員從以下描述明白地理解。

根據本公開的一方面，提供了一種控制級聯H橋(CHB)多電平逆變器的三相等值電壓的方法，該方法包括：感測多電平逆變器的每個動力電池的狀態以確定在每個動力電池處是否發生故障；繞過被確定為發生故障的動力電池以每個相將正常操作的動力電池相互串聯連接；使用每個相的相位基準電壓以及正常操作并且配置每個相的動力電池的直流(DC)母線電壓中的每個的和來計算偏移電壓值；并且使用每個相的相位基準電壓以及計算的偏移電壓來計算每個相的保持三相線間輸出電壓的等值性的極基準電壓。

偏移電壓值的計算可以使用每個相的相位基準電壓與界函數的輸出值之間的差值來計算偏移電壓值，所述界函數使用正常操作并且配置每個相的動力電池的DC母線電壓中的每個的和。