專利名稱：：逆變器柵驅(qū)動信號的電源層生成的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明總的來說涉及電力轉(zhuǎn)換設(shè)備的領(lǐng)域，更具體而言，涉及逆變器及其控制。
背景技術(shù)：
：已知并且正在使用很多電力轉(zhuǎn)換電路的拓撲結(jié)構(gòu)和類型。這些電路中的多個依賴于逆變器拓撲結(jié)構(gòu)將直流(DC)電力轉(zhuǎn)換為控制頻率的交流(AC)電力。在很多拓撲結(jié)構(gòu)中提供有整流器或其他轉(zhuǎn)換器來接收通常來自電網(wǎng)的輸入AC電力，并將AC電力轉(zhuǎn)換成DC電力，該DC電力被施加于用于饋給逆變器電路的DC母線。這種拓撲結(jié)構(gòu)被用于各種應(yīng)用，如用于控制電動機的速度和工作特性。使用逆變器拓撲結(jié)構(gòu)的電動機驅(qū)動常常采用通過單個DC母線而彼此耦接的單個轉(zhuǎn)換器和單個逆變器。常規(guī)逆變器包括成對提供、且在導(dǎo)通和不導(dǎo)通狀態(tài)之間交替切換以提供期望的輸出波形(通常為受控頻率的)的固態(tài)開關(guān)。這種拓撲結(jié)構(gòu)適用于很多較小的應(yīng)用，并且可依賴于所驅(qū)動的電動機的額定功率、框架尺寸、電壓和其他規(guī)格而在尺寸上改變。然而，對于較大的電動機，這種驅(qū)動的部件會成比例地變大并且變貴。這樣，使用并聯(lián)地設(shè)置多個逆變器且其輸出被結(jié)合在一起以向負載提供共同的AC輸出的其他拓撲結(jié)構(gòu)，就變得有吸引力了。這種并聯(lián)逆變器應(yīng)用會引起獨特的難題。例如，由于各逆變器的輸出實質(zhì)上彼此短路，因此會需要各種磁結(jié)構(gòu)，以防止由于各逆變器中的電力電子開關(guān)的切換上的不匹配的時序而建立環(huán)流。例如，如果第一逆變器中的開關(guān)以與并聯(lián)的逆變器的開關(guān)不夠同步的方式而被切換，則由于開關(guān)的導(dǎo)通狀態(tài)而會使得輸出電力重新進入所述逆變器中的一個或另一個。而且，由于這種逆變器部件的開關(guān)頻率相當高，因此需要高的精確度以防止這種環(huán)流，而這種高的精確度是現(xiàn)有技術(shù)中使用的類型的磁結(jié)構(gòu)所缺乏的。至今還未提出足夠精確的開關(guān)拓撲結(jié)構(gòu)。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供了根據(jù)這種需求而設(shè)計的用于驅(qū)動逆變器開關(guān)的技術(shù)。根據(jù)本技術(shù)的一個方面，一種用于控制電力逆變器開關(guān)的操作的系統(tǒng)包括控制電路，該控制電路被配置為生成用于所述開關(guān)的狀態(tài)改變的時序的信號；以及光纜，該光纜耦接到所述控制電路，用于傳輸來自所述控制電路的信號。電源層電路被耦接到所述光纜，并且被配置為接收所述信號，并基于所接收的信號來重新計算所述狀態(tài)改變的時序。多個固態(tài)開關(guān)被耦接到所述電源層電路，并且被配置為基于所重新計算的時序信號來改變狀態(tài)，以將輸入電力轉(zhuǎn)換為受控的輸出電力。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種用于控制電力逆變器開關(guān)的操作的系統(tǒng)包括控制電路，該控制電路生成用于所述開關(guān)的狀態(tài)改變的時序的信號。所述控制電路耦接到并聯(lián)的多個逆變器。所述逆變器的輸出被耦接為提供共同的三相輸出，每個逆變器包括電源層電路和耦接到所述電源層電路的多個固態(tài)開關(guān)。在控制電路和每個逆變器的電源層電路之間耦接有光纜，用于從所述控制電路向相應(yīng)的電源層電路傳輸信號。每個逆變器的電源層電路被配置為接收來自控制電路的信號并基于所接收的信號來重新計算所述狀態(tài)改變的時序，以基于所重新計算的時序信號來控制相應(yīng)逆變器的固態(tài)開關(guān)的狀態(tài)改變，以將輸入電力轉(zhuǎn)換成受控的輸出電力。本發(fā)明還提供了一種用于控制電力逆變器開關(guān)的操作的方法，該方法包括在公共控制電路中生成用于所述開關(guān)的狀態(tài)改變的時序的信號。所述信號被發(fā)送到并聯(lián)地耦接到所述控制電路的多個逆變器，所述逆變器的輸出被耦接為提供共同的三相輸出。每個逆變器包括電源層電路和耦接到所述電源層電路的多個固態(tài)開關(guān)。在每個逆變器的電源層電路中基于所接收的信號來重新計算所述狀態(tài)改變的時序。所述方法還包括通過每個逆變器的電源層電路，基于所重新計算的時序信號來控制相應(yīng)逆變器的固態(tài)開關(guān)的狀態(tài)改變，以將輸入電力轉(zhuǎn)換成控制輸出電力。當參考附圖閱讀以下詳細描述時，將更好地理解本發(fā)明的這些和其他特征、方面和優(yōu)點，在附圖中，相似的符號表示相似的部件，在附圖中圖1是的根據(jù)本公開的某些方面的電動機驅(qū)動系統(tǒng)的示意圖；圖2是圖1的系統(tǒng)的一部分的進一步的示意圖，示出用于多個并聯(lián)的電動機驅(qū)動的電源層接□電路(powerlayerinterfacecircuitry)；圖3是根據(jù)本技術(shù)的方面的用于在控制電路和電源電路之間通信的數(shù)據(jù)交換裝置和某些功能電路的示意圖；圖4是逆變器的一相內(nèi)的電力電子開關(guān)(powerelectronicsswitches)的示意圖；圖5是控制電路和電源層電路(powerlayercircuitry)之間的數(shù)據(jù)交換的示意圖；圖6是示出根據(jù)本技術(shù)的方面在各個逆變器的電源電路內(nèi)重新創(chuàng)建柵驅(qū)動信號的時序圖；圖7是示出在圖6的信號時序之后電源電路內(nèi)的時鐘恢復(fù)的圖示；圖8是示出用于協(xié)調(diào)并聯(lián)驅(qū)動中的電源電路的操作的示意性邏輯的框圖；以及圖9是另一實施例的示意圖，在該實施例中提供了時鐘信號傳導(dǎo)器來傳送時鐘信號。具體實施例方式圖1示出根據(jù)本公開的某些方面的驅(qū)動系統(tǒng)10。該驅(qū)動系統(tǒng)被配置為耦接到AC電源，如通過附圖標記12來表示的電力網(wǎng)，并向電動機14或任何其他適當?shù)呢撦d傳送經(jīng)調(diào)整處理的電力。系統(tǒng)10包括彼此并聯(lián)耦接以向負載提供電力的多個獨立的驅(qū)動。例如，在圖1所示的示例中，第一驅(qū)動16被示出為耦接到第二驅(qū)動18以及另一驅(qū)動20，該另一驅(qū)動20可以是第三、第四、第五或任何適當?shù)淖罱K編號的驅(qū)動。一個當前所考慮的實施例可以提供最多5個并聯(lián)驅(qū)動，然而可以以相同的方式來配置更少或更多的驅(qū)動。應(yīng)注意，這里描述的本技術(shù)的某些方面可以利用單個驅(qū)動來使用。但是，其他方面尤其適用于多個并聯(lián)驅(qū)動?？刂破?2耦接到每個驅(qū)動的電路，并被配置為控制該電路的操作(如下文中更為詳細描述的)。在一個當前所考慮的實施例中，控制器可以被設(shè)置于一個驅(qū)動中，或者可以被設(shè)置于單獨的外殼中。提供適當?shù)木€纜(如光纜)，以在控制器和各個驅(qū)動的電路之間傳送控制和反饋信號?？刂破鲗f(xié)調(diào)各個驅(qū)動的操作，以保證電力的提供是分享的并且各個驅(qū)動的操作是足夠同步的，以向電動機提供期望的電力輸出。在圖1所示的實施例中，可在電動機驅(qū)動的上游設(shè)置電力濾波電路對。這種電路可以被設(shè)置在線路側(cè)母線(line-sidebus)26的上游，或者可以在每個驅(qū)動的母線上游提供相似的電路。這種電路可以包括在設(shè)計和應(yīng)用上常規(guī)通用的電感器、電容器、斷路器和熔絲等。電源母線沈在各個驅(qū)動之間分發(fā)三相交流電。在該母線的下游，每個驅(qū)動包括轉(zhuǎn)換器電路觀，轉(zhuǎn)換器電路觀將三相交流電轉(zhuǎn)換成要施加于直流母線30的直流電。轉(zhuǎn)換器電路觀可以是無源的或者有源的。也就是說，在一個當前所考慮的實施例中，單獨使用非柵驅(qū)動電路來定義將輸入的交流電轉(zhuǎn)換成要施加到所述母線的直流電的全波整流器。在其他實施例中，轉(zhuǎn)換器電路觀可以是有源的或者柵驅(qū)動的，包括在導(dǎo)通和不導(dǎo)通狀態(tài)之間切換的受控的電力電子開關(guān)，以控制要施加到所述母線的直流電的特性。繼續(xù)說明每個驅(qū)動的部件，可以提供用于調(diào)整沿著直流母線30傳輸?shù)闹绷麟姷哪妇€濾波電路；34。這種濾波電路可以包括例如電容器、電感器(如扼流圈)和制動電阻器等。在一些實施例中，可在直流母線上提供可通過附圖標記32表示的鏈路而彼此耦接的公±t駐晉,、^ε且。每個驅(qū)動還包括逆變器電路36。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員會理解的，這種電路通常包括電力電子開關(guān)的集合，例如，被設(shè)置為允許將來自母線的直流電轉(zhuǎn)換成受控頻率的交流輸出波形的絕緣柵雙極晶體管(IGBT)和二極管。這樣，逆變器產(chǎn)生三相的受控頻率輸出，其中各相被短路或沿著輸出總線38而被組合在一起。組合電力被施加到輸出濾波電路40，輸出濾波電路40可以包括耦合各相間的輸出電力的磁部件。這種電路還可沿負載側(cè)母線38來提供?？刂破?2通常包括控制電路42，控制電路42被配置為通過以適當?shù)姆绞较蚰孀兤麟娐?以及轉(zhuǎn)換器電路(在適當時))發(fā)信號來實施各種控制方案，以控制這些電路內(nèi)的電力電子開關(guān)。控制電路42例如可包括任何適當?shù)奶幚砥?如微處理器)、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)、存儲器電路和輔助電源等。在電動機驅(qū)動應(yīng)用中，控制電路可被配置為實施各種所需的控制方案，諸如用于速度調(diào)節(jié)、扭矩控制、向量控制和啟動方案等。在圖1所示的實施例中，各種功能電路板被連接到控制電路，并被提供用于特定功能。例如，通過使用這種電路可以實施多種選項，包括上述控制方案，以及各種通信選項和安全選項等。控制器通常允許連接到操作接口，該接口可以在控制器本地和/或可以遠離控制器。例如，在一個當前所考慮的實施例中，操作接口(operatorinterface)46可被物理地放置于控制器上，但可拆除用于手持接口。該接口電路(如便攜式計算機)可以通過例如因特網(wǎng)線纜或其他網(wǎng)絡(luò)協(xié)議(包括標準工業(yè)控制協(xié)議)而永久地或者偶爾地耦接到控制器。最后，控制器可耦接到附圖標記48所表示的各種遠程監(jiān)視和控制電路。這種電路可包括監(jiān)視站、控制站、控制室和遠程編程站等。應(yīng)注意，這種電路還可包括其他驅(qū)動，以便協(xié)調(diào)系統(tǒng)10的操作與其他設(shè)備的操作(在需要時)。這種協(xié)調(diào)在以協(xié)作的方式執(zhí)行大量操作的自動設(shè)置中特別有用。因此，控制電路42可以與自動控制器和單獨的計算機等所實施的邏輯協(xié)調(diào)地形成其控制。圖2示出可以被包括于上述各個驅(qū)動內(nèi)的一些部件。例如，控制電路42被示出為耦接到電源層接口電路50。這種電路被設(shè)置于每一驅(qū)動中，并在該驅(qū)動內(nèi)獨立工作，但是，是在控制電路的控制下以協(xié)作的方式來工作。電源層接口電路可包括各種電路，如專用處理器和存儲器等。在一個當前所考慮的實施例中，電源層接口電路50包括FPGA，該FPGA實施用于執(zhí)行對各個驅(qū)動內(nèi)的電力電子開關(guān)的控制的編程。這樣，電源層接口電路與附圖標記52所表示的電源層相連，該電源層本身包括電力電子裝置的集合，如IGBTs和二極管。這些開關(guān)總體用附圖標記討來表示。在一個典型設(shè)置中，所述開關(guān)可以被提供在單個支撐上或可以被提供在多個支撐上。例如，在一個當前考慮的實施例中，為每一相電力提供單獨的支撐，在每個支撐上提供多個IGBT和二極管。這些裝置本身可以用任何適當?shù)姆绞絹順?gòu)造，如用直接接合銅堆疊(directbondcopperstack)以及引線框封裝(leadframepackage)等來構(gòu)造。通常，如附圖標記56所示，會在電路中提供一種或幾種類型的反饋。這種反饋例如可以包括輸出電壓、輸出電流和溫度等。在整個系統(tǒng)中可以提供其他反饋信號，以使得控制電路能夠監(jiān)視輸入電力、輸出電力和主流母線電力等電參數(shù)?？刂齐娐返慕Y(jié)構(gòu)和操作可以與Campbell等人2008年11月17日提交的公開號為20100123422^^"MotorControllerwithDeterministicSynchronousInterrupthavingMultipleSerialInterfaceBackplane”的美國已公開的專利申請中描述的結(jié)構(gòu)和操作基本上相似，該專利申請通過引用而合并于本公開。圖3示出一個示例性方式，其中各個驅(qū)動的某些功能部件可以被耦接成提供系統(tǒng)內(nèi)的驅(qū)動的協(xié)作操作。如圖3所示，控制電路42通過光學(xué)接口的中介而耦接到逆變器電路36。如上所述，控制電路將包括任何適當?shù)奶幚黼娐?，如圖3的實施例中的FPGA58。該FPGA可以包括其自己的存儲器或者可以提供單獨的存儲器(未示出)。如上所述，F(xiàn)PGA58可以與附圖標記60所示的各種功能板合作執(zhí)行各種功能。該FPGA通過與配對的光纖接口64通信的光纖接口62而與各個逆變器通信。該接口將信號分發(fā)到用于各驅(qū)動的一系列光纖接口66。這些部件又在每一逆變器的電源層級與光纖接口68通信。處于電源層級的電路典型地包括另一FPGA70，該FPGA70可以與電源電路接口72—起被提供于公共支撐(如電路板)上。該支撐可以是當前上下文中所述的電源層接口，用來接收來自控制電路的信號，以向控制電路回報信號，以生成用于電力電子開關(guān)的驅(qū)動信號等。如果需要，該電路還可以執(zhí)行測試功能，以驗證可能出故障的一個或更多個驅(qū)動。電源電路接口72可以將控制信號轉(zhuǎn)換成用于驅(qū)動附圖標記74所表示的電源電路的驅(qū)動信號。電源電路74包括上述的電力電子開關(guān)。應(yīng)注意，在一些實施例中，控制電路和電源層電路之間的信號傳輸可以通過導(dǎo)體而不是光纖來進行。例如，可以使用常規(guī)的銅或其他導(dǎo)體。在這種情況下，可以省略與圖3一起討論的光纖接口，而控制電路直接耦接到電源層電路。在本上下文中，電源層電路的具體功能包括基于控制電路42提供的信號來生成柵驅(qū)動信號(gatedrivesignal)。也就是說，不是從控制電路42直接提供柵驅(qū)動信號，這里所描述的電路允許某些數(shù)據(jù)被提供到每一驅(qū)動的電源層，并且基于電源層電路中的FPGA的時鐘運行，可以在每一電源層內(nèi)并行生成或計算時序信號。所述時序信號用來生成用于電力電子裝置(典型地如圖4所示的那樣來設(shè)置)的柵驅(qū)動信號。也就是說，每一逆變器的每一相包括附圖標記76所示的開關(guān)集合，如高壓側(cè)開關(guān)78和低壓側(cè)開關(guān)80。這些電源開關(guān)跨接于直流母線30上，并且輸出82被耦接于所述高壓側(cè)開關(guān)和低壓側(cè)開關(guān)之間。所述開關(guān)在導(dǎo)通和不導(dǎo)通狀態(tài)之間的協(xié)調(diào)切換使得能夠在輸出線路82上生成受控的輸出波形。在實際應(yīng)用中，多個這樣的開關(guān)可以提供于公共支撐上，并彼此耦接以提供所需的電力容量。圖5是并聯(lián)的驅(qū)動以及所述驅(qū)動之間用于為電源層的電力電子開關(guān)建立柵驅(qū)動信號的通信的拓撲結(jié)構(gòu)的示意圖。具體地，控制電路FPGA58沿著第一發(fā)送(TX)光纖提供特定數(shù)據(jù)，并通過并行的第二接收(RX)光纖來接收數(shù)據(jù)。為每一逆變器提供用附圖標記84,86和88A表示的相似光纖對。該光纖對為每一逆變器并行地發(fā)送數(shù)據(jù)并接收數(shù)據(jù)，使得每一逆變器內(nèi)的電源層接口電路(特別是與該電路關(guān)聯(lián)的處理器)能夠重新計算來自控制電路FPGA的時鐘或時序信息，而無需將時鐘數(shù)據(jù)發(fā)送到逆變器。在一個當前考慮的實施例中，這些光纖的長度90可以基本上相等，以降低由于控制電路與電源層電路之間的信號傳播而導(dǎo)致的性能差別。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所能理解的，由于逆變器的輸出實質(zhì)上被短路，因此每一逆變器的電源層之間的切換和切換時序上的差別會導(dǎo)致通常要避免的環(huán)流。圖5中示出并且下文將更詳細描述的設(shè)置允許保持對逆變器之間的切換時序的不寬松的容限(tighttolerance)，例如在20-40納秒的量級。在一個當前所考慮的實施例中，從控制板FPGA發(fā)送到每一逆變器的電源層的數(shù)據(jù)包括控制狀態(tài)、載波增量、死時間值以及U、V和W(輸出)相比較值。由每一電源層向控制板FPGA回供的數(shù)據(jù)包括母線電壓、溫度、故障狀態(tài)以及U、V和W相電流。如下所述，基于提供給每一電源層的信息，可以并行生成固有同步的柵驅(qū)動信號，而無需發(fā)送時鐘信號的開銷。也就是說，每一電源層的FPGA根據(jù)其自己的振蕩器和時鐘來工作，能夠準確地生成或重新計算與其他逆變器的時序同步的、用于各個逆變器的開關(guān)的柵驅(qū)動信號的時序。如參考圖6和圖7更詳細描述的，在一個當前所考慮的實施例中，電路通過發(fā)送嵌入于沿著發(fā)送光纜提供的數(shù)據(jù)中的用于同步的數(shù)據(jù)來工作。該數(shù)據(jù)使得能夠?qū)崿F(xiàn)電源層的時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)。而且，從控制電路發(fā)送有助于時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)的載波波形信號。最后，由每一電源層進行相位比較，這與所恢復(fù)的時鐘數(shù)據(jù)結(jié)合，使得能夠?qū)崿F(xiàn)柵驅(qū)動信號的同步。在工作中，控制電路向每一逆變器的電源層電路發(fā)送信號，以允許電源層電路計算或重新計算用于改變各個逆變器中的每一逆變器的固態(tài)開關(guān)的導(dǎo)通狀態(tài)的時序。在一個當前所考慮的實施例中，該計算基于參考所恢復(fù)的時鐘步長(clockstep)和三角形波形累加器的載波波形的重建。為了計算或重新計算時序，控制電路發(fā)送使得能夠?qū)崿F(xiàn)載波三角形波形的重建的三角形增量信號。其還發(fā)送針對三個輸出相U、V和W中的每一相的比較值。還發(fā)送死時間或延遲信號，以使得能夠避免將每一逆變器分支的高壓側(cè)和低壓側(cè)開關(guān)同時置于導(dǎo)通狀態(tài)(如圖3)。圖6示出用于每一逆變器分支的、如圖3所示類型的高壓側(cè)和低壓側(cè)開關(guān)的示意性時序圖。應(yīng)注意，這種切換是針對并聯(lián)的逆變器的相同分支來執(zhí)行的，并且盡管有相移，也為多個逆變器中的其他分支執(zhí)行相似的切換。還應(yīng)注意，下文描述的處理是在電源層執(zhí)行的，這不同于可以執(zhí)行用于在控制器層級生成柵驅(qū)動時序的相似處理的現(xiàn)有拓撲結(jié)構(gòu)。所述計算的某些方面本身可以與下列專利中描述的計算大體相似1999年6月四日授予Kerkman等人的、名禾爾為“ApparatusforReducingtheEffectsofTurnonDelayErrorsinMotorControl”、專利號為5，917，721的美國專利；1999年11月23日授予Kerkman等人的、名禾爾為“ApparatusforControllingReflectedVoltageonMotorSupplyLines”、專利號為5，990，658的美國專利；2010年6月15日授予Tallam等人的、名禾爾為"SystemsandMethodsforCommon-modeVoltageReductioninACDrives，，、專利號為7，738，267的美國專利；以及專利號為7，；342，380、名稱為“SystemandMethodforAdjustable載波formGenerator”并于2008年3月11日授予Kerkman等人的美國專利，所有這些專利通過引用合并于本公開。如圖6中所示，基于從控制電路接收的信息在每一電源層接口電路中重新計算三角形載波92。該三角形載波的變化速率或者斜率依賴于波形的步增和所恢復(fù)的時鐘信號。下面參考圖7來描述載波信號的重新計算。圖6的附圖標記94所表示的相位計數(shù)線跨過所述三角形載波。該相位計數(shù)線使得在其被升高或者減低以改變與載波的交叉點時能夠改變固態(tài)開關(guān)的占空比。移動相位計數(shù)94的垂直位置是通過從控制電路發(fā)送到電源層接口電路的相位比較值來提供的。所述交叉點導(dǎo)致圖6的附圖標記96所表示的相位比較器輸出的計算。在圖6中，某對中的上部固態(tài)開關(guān)的時序示出于圖的上部，而在圖的下部中示出的時序則作為某對中的下部固態(tài)開關(guān)的時序。應(yīng)注意，對于上部開關(guān)和下部開關(guān)二者，比較器輸出96通常是相同但反轉(zhuǎn)的。相位計數(shù)線與載波的相交在時間102和104在每一比較器輸出中產(chǎn)生上升沿98和下降沿100，其中上部和下部開關(guān)中的上升和下降是彼此相反的。另外，在圖6所示的實施例中，結(jié)合相位比較器輸出，考慮死時間或者延遲，以產(chǎn)生分別用附圖標記106和108表示的上部開關(guān)驅(qū)動時序和下部開關(guān)驅(qū)動時序。也就是說，控制電路向電源層電路發(fā)送死時間信號，以使上部和下部開關(guān)的關(guān)斷(OFF)或不導(dǎo)通時段延遲，并且接通(ON)或?qū)顟B(tài)縮短，從而避免將兩個開關(guān)同時置于導(dǎo)通狀態(tài)(這種情況可以導(dǎo)致電流的“直通(shoot-through))。在圖6中用附圖標記110表示的該延遲導(dǎo)致所計算的時序提供開關(guān)處于導(dǎo)通和不導(dǎo)通的狀態(tài)以產(chǎn)生被施加于固態(tài)開關(guān)的柵極的脈寬調(diào)制信號的時段。也就是說，如圖6所示，時段112表示上部開關(guān)導(dǎo)通的時段，而附圖標記114表示下部固態(tài)開關(guān)不導(dǎo)通的時段?？梢宰⒁猓鏊罆r間使上部開關(guān)能夠在下部開關(guān)移到導(dǎo)通狀態(tài)之前而被置于不導(dǎo)通狀態(tài)。這樣，附圖標記116表示上部固態(tài)開關(guān)處于不導(dǎo)通狀態(tài)的時段，而附圖標記118表示下部固態(tài)開關(guān)處于導(dǎo)通狀態(tài)的時段。同樣，這里死時間使得能夠避免兩個開關(guān)同時導(dǎo)通。這些時序信號然后被施加到柵極，以用常規(guī)的方式來控制對固態(tài)開關(guān)的供能。然而，應(yīng)注意，如果死時間不變，則可以較不頻繁地發(fā)送用于該參數(shù)的值，或者可以在電路初始化時發(fā)送該值，而無需控制電路重復(fù)發(fā)送該值。另外，如果死時間是固定的，某些實施例可以簡單地將死時間值存儲在電源層電路中。圖7示出用于通過使用電源層接口電路中的累加器來重新計算三角形波形的示例性技術(shù)。圖7的圖示出載波波形計數(shù)器120，該計數(shù)器與圖6的載波92對應(yīng)。計數(shù)器載波被示出為通過累加器值122和恢復(fù)的時鐘時間IM來限定。時鐘時間被劃分為時間增量126，并且載波計數(shù)器然后基于累加的時間步長1來計算。從控制電路向每一逆變器的電源層電路發(fā)送用于該載波計數(shù)器的三角形增量。應(yīng)注意，從控制電路向每一逆變器的電源層電路發(fā)送的信號足以重新計算載波和時序信號，從而使得每一逆變器獨立且并行地、以高保真度來重新計算時序。例如，在一個當前所考慮的實施例中，逆變器的時序之間的偏差不超過約40納秒，且在某些實施例中，可以不超過約20納秒。可以從控制電路向電源層接口電路周期性地發(fā)送同步脈沖，以重新建立時鐘之間的同步。也就是說，在用于電源層接口電路的處理器的振蕩器不以相同的速率工作的情況下，可以通過使用同步脈沖來周期性地(如每隔250微秒)對任何變化進行校正。無論如何，電源層電路處的重新計算時序信號的能力實現(xiàn)了逆變器的并聯(lián)，同時有效地較低了環(huán)流。圖8示出了用于執(zhí)行這些操作的示意性邏輯。在圖8中該邏輯總體上用附圖標記130來表示，如步驟132所示，該邏輯始于在控制電路中生成參考數(shù)據(jù)。該參考數(shù)據(jù)典型地包括可用于計算時序的數(shù)據(jù)或時序，在本實施例中，所述數(shù)據(jù)包括載波三角形波形增量，U、V和W相比較值(phasecomparevalue)以及死時間或者延遲值。然后，如步驟134所示，這些值被并行發(fā)送到逆變器，具體地，發(fā)送到電源層接口電路。如步驟136所示，在逆變器中如圖7所示的那樣基于電源層接口電路的時鐘間隔以及三角形增量來恢復(fù)時鐘時序。然后，在步驟138，在電源層接口電路中重建時序信號，并產(chǎn)生脈寬調(diào)制信號，用于驅(qū)動每一逆變器的固態(tài)開關(guān)。在步驟140，從每一逆變器向控制電路回送信號。如上所述，在一個當前所考慮的實施例中，這種信息可以包括U、V和W相電流、母線電壓、溫度和故障狀態(tài)等。如上所述，前述處理實現(xiàn)了具有公共控制電路的、并聯(lián)耦接的逆變器的開關(guān)在共同的三相輸出處的精確同步。用于重新計算波形的波形或者數(shù)據(jù)是由控制電路FPGA生成的，并且在電源層FPGA中通過相同的波形來鏡像。時序信號的這種重新計算有利于控制任務(wù)中斷生成、簡化控制電路和電源層電路之間的信息傳輸，并在需要時實現(xiàn)驅(qū)動到驅(qū)動的同步(例如，通過IEEE-1588)。這種驅(qū)動到驅(qū)動的同步可以如同下列專利申請中所揭示的那樣來執(zhí)行=Campbell等人在2008年11月17日提交的公開號為20100123425、名稱為"MotorDriveSynchronizationSystemandMethod”的美國已公開的專利申請，該申請通過引用而合并于本公開。在一些實施例中，還考慮在控制電路和每一電源層接口之間提供另一光學(xué)傳導(dǎo)器，通過該光學(xué)傳導(dǎo)器可以發(fā)送時鐘信號。圖9示意性示出了這種類型的系統(tǒng)。如上所述，每一逆變器36可以通過包括一對光纖的并行串行光纜(parallelserialcables)而耦接到控制電路?？梢蕴峁┑谌饫w144，通過該第三光纖從控制電路將時鐘信號提供給每一電源層接口。該時鐘信號的提供可以避免圖7所示的重新計算三角形波形的過程中的時鐘恢復(fù)。這樣，時序信號的重新計算可以基于所發(fā)送的時鐘信號同步地進行。盡管在并聯(lián)逆變器的上下文中描述了前述技術(shù)，但是，應(yīng)注意，當控制單個逆變器的切換時也可以使用相同的技術(shù)。也就是說，控制電路可以適于生成時序信號或可導(dǎo)出時序信號的數(shù)據(jù)?？梢詫?shù)據(jù)發(fā)送到單個逆變器的電源層接口，該電源層接口會如上所述地重建用于改變該單個逆變器的固態(tài)開關(guān)的狀態(tài)的時序信號。在一些情況下，這可以實現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)線的簡化、逆變器的電源層模塊化以及這種電路的編程的模塊性等。還應(yīng)注意，盡管這里揭示了用于計算或重新計算用于驅(qū)動逆變器的固態(tài)開關(guān)的時序信號的特定技術(shù)，但是，還可以使用其他技術(shù)。也就是說，可以由控制電路向電源層電路發(fā)送信息，以允許通過其他算法在電源層電路處建立開關(guān)時序。而且，應(yīng)注意，前述技術(shù)有效地建立用于生成由電源層電路使用的柵驅(qū)動信號的、可被稱為“主/從(master/slave)”系統(tǒng)和方法的系統(tǒng)和方法。也就是說，控制電路生成三角形載波并確定U、V和W相柵時序。重新計算該時序所需的數(shù)據(jù)被發(fā)送到電源層電路。不管采用單個電源層(用于單個逆變器)還是采用多個電源層(如所述的并聯(lián)設(shè)置中)，這都成立。當采用多個并聯(lián)的電源層時，相同的數(shù)據(jù)被同時且并行地發(fā)送到所有的電源層。然后，這些電源層作為從屬，基于相同的信息來重新計算時序。同步脈沖的使用使得電源層能夠與控制電路保持同步并且彼此保持同步(同步脈沖有效地重置每一電源層中的計數(shù)器)。然后，時鐘增量被寫入到電源層中的波形發(fā)生器，并且通過中斷在每一同步脈沖處鎖存數(shù)據(jù)。通過以上的描述可以看出，根據(jù)本公開的實施例，提供了如下的方案附記1.一種用于控制電力逆變器開關(guān)的操作的系統(tǒng)，包括控制電路，該控制電路被配置為生成用于所述開關(guān)的狀態(tài)改變的時序的信號；數(shù)據(jù)傳導(dǎo)器，該數(shù)據(jù)傳導(dǎo)器耦接到所述控制電路，用于傳輸來自所述控制電路的信號；電源層電路，該電源層電路耦接到所述數(shù)據(jù)傳導(dǎo)器，并且被配置為接收所述信號，并基于所接收的信號來重新計算所述狀態(tài)改變的時序；以及多個固態(tài)開關(guān)，該多個固態(tài)開關(guān)耦接到所述電源層電路，并且被配置為基于所重新計算的時序來改變狀態(tài)，以將輸入電力轉(zhuǎn)換為受控的輸出電力。附記2.如附記1所述的系統(tǒng)，其中所述信號包括載波信號和電力相位比較信號。附記3.如附記1所述的系統(tǒng)，其中所述信號包括死時間信號。附記4.如附記1所述的系統(tǒng)，其中所述數(shù)據(jù)傳導(dǎo)器包括兩條光纖。附記5.如附記4所述的系統(tǒng)，其中第一光纖專用于從所述控制電路向所述電源層電路發(fā)送信號，且第二光纖專用于從所述電源層電路向所述控制電路發(fā)送信號。附記6.如附記5所述的系統(tǒng)，其中所述電源層電路通過所述第二光纖至少發(fā)送表示電力相電流的信號。附記7.如附記6所述的系統(tǒng)，其中所述電源層電路還通過所述第二光纖發(fā)送表示溫度、母線電壓和故障狀態(tài)中的至少一個的信號。附記8.如附記1所述的系統(tǒng)，其中所述數(shù)據(jù)傳導(dǎo)器包括三條光纖，所述光纖中的至少一條從所述控制電路向所述電源層電路發(fā)送時鐘信號。附記9.如附記1所述的系統(tǒng)，其中所述電源層電路包括處理電路，該處理電路被配置為基于所接收的信號來重新計算用于所述固態(tài)開關(guān)的時序。附記10.—種用于控制電力逆變器開關(guān)的操作的系統(tǒng)，包括控制電路，該控制電路被配置為生成用于所述開關(guān)的狀態(tài)改變的時序的信號；多個逆變器，該多個逆變器并聯(lián)地耦接到所述控制電路，所述逆變器的輸出被耦接為提供共同的三相輸出，每個逆變器包括電源層電路和耦接到所述電源層電路的多個固態(tài)開關(guān)；以及多個光纜，在所述控制電路和每個逆變器的電源層電路之間耦接有一個光纜，用于從所述控制電路向相應(yīng)的電源層電路傳輸信號；以及其中每個逆變器的電源層電路被配置為接收所述信號并基于所接收的信號來重新計算所述狀態(tài)改變的時序，以基于所重新計算的時序來控制相應(yīng)逆變器的固態(tài)開關(guān)的狀態(tài)改變，以將輸入電力轉(zhuǎn)換成受控的輸出電力。附記11.如附記10所述的系統(tǒng)，其中用于所述逆變器的固態(tài)開關(guān)的切換的時序彼此不偏離超過約40納秒。附記12.如附記10所述的系統(tǒng)，其中所述信號包括載波信號和電力相位比較信號。附記13.如附記12所述的系統(tǒng)，其中所述信號包括死時間信號。附記14.如附記10所述的系統(tǒng)，其中每個光纜包括兩條光纖。附記15.如附記14所述的系統(tǒng)，其中每個光纜的第一光纖專用于從所述控制電路向所述電源層電路發(fā)送信號，且每個光纜的第二光纖專用于從所述電源層電路向所述控制電路發(fā)送信號。附記16.如附記15所述的系統(tǒng)，其中所述電源層電路通過所述第二光纖至少發(fā)送表示電力相電流的信號。附記17.如附記16所述的系統(tǒng)，其中所述電源層電路還通過所述第二光纖發(fā)送表示溫度、母線電壓和故障狀態(tài)中的至少一個的信號。附記18.如附記10所述的系統(tǒng)，其中每個光纜包括三條光纖，每個光纜的所述光纖中的至少一條從所述控制電路向所述電源層電路發(fā)送時鐘信號。附記19.如附記10所述的系統(tǒng)，其中每個逆變器的電源層電路包括處理電路，該處理電路被配置為基于所接收的信號來重新計算用于所述固態(tài)開關(guān)的時序。附記20.如附記10所述的系統(tǒng)，其中所述光纜中的每一個的長度大約相等。附記21.—種用于控制電力逆變器開關(guān)的操作的方法，包括在公共控制電路中生成用于所述開關(guān)的狀態(tài)改變的時序的信號；將所述信號發(fā)送到并聯(lián)地耦接到所述控制電路的多個逆變器，所述逆變器的輸出被耦接為提供共同的三相輸出，每個逆變器包括電源層電路和耦接到所述電源層電路的多個固態(tài)開關(guān)；在每個逆變器的電源層電路中基于所接收的信號來重新計算所述狀態(tài)改變的時序；以及通過每個逆變器的電源層電路，基于所重新計算的時序來控制相應(yīng)逆變器的固態(tài)開關(guān)的狀態(tài)改變，以將輸入電力轉(zhuǎn)換成受控的輸出電力。附記22.如附記21所述的方法，其中所述信號是通過長度大約相等的光纜從所述公共控制電路發(fā)送到所述多個逆變器的。附記23.如附記21所述的方法，其中用于所述逆變器的固態(tài)開關(guān)的切換的時序彼此不偏離超過約40納秒。附記24.如附記21所述的方法，其中所述信號包括載波信號、死時間信號和電力相位比較信號。附記25.如附記21所述的方法，其中每個光纜包括兩條光纖。附記26.如附記25所述的方法，其中每個光纜的第一光纖專用于從所述控制電路向所述電源層電路發(fā)送信號，且每個光纜的第二光纖專用于從所述電源層電路向所述控制電路發(fā)送信號。附記27.如附記沈所述的方法，其中所述電源層電路通過所述第二光纖至少發(fā)送表示電力相電流的信號。附記28.—種用于控制電力逆變器開關(guān)的操作的系統(tǒng)，包括主控制電路，該主控制電路被配置為生成用于所述開關(guān)的狀態(tài)改變的時序的信號，并向至少一個從電源層電路發(fā)送數(shù)據(jù)；至少一個從電源層電路，該至少一個電源層電路被耦接到所述主控制電路，并被配置為基于所發(fā)送的數(shù)據(jù)來重新生成用于所述開關(guān)的狀態(tài)改變的時序的信號。附記29.如附記28所述的系統(tǒng)，包括用于相應(yīng)的多個逆變器的多個從電源層電路。附記30.如附記四所述的系統(tǒng)，其中所述主控制電路被配置為在基本上相同的時間向所有的從電源層電路發(fā)送相同的數(shù)據(jù)，并且其中所有的從電源層電路被配置為在基本上相同的時間基于所發(fā)送的數(shù)據(jù)來重新生成用于其相應(yīng)的逆變器的開關(guān)的狀態(tài)改變的時序的、基本上相同的信號。盡管這里僅示出和說明了本發(fā)明的某些特征，但是，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可想到很多修改和變型。因此，應(yīng)理解，所附權(quán)利要求旨在涵蓋落入本發(fā)明的真實精神內(nèi)的所有這種修改和變型。權(quán)利要求1.一種用于控制電力逆變器開關(guān)的操作的系統(tǒng)，包括控制電路，該控制電路被配置為生成用于所述開關(guān)的狀態(tài)改變的時序的信號；數(shù)據(jù)傳導(dǎo)器，該數(shù)據(jù)傳導(dǎo)器耦接到所述控制電路，用于傳輸來自所述控制電路的信號；電源層電路，該電源層電路耦接到所述數(shù)據(jù)傳導(dǎo)器，并且被配置為接收所述信號，并基于所接收的信號來重新計算所述狀態(tài)改變的時序；以及多個固態(tài)開關(guān)，該多個固態(tài)開關(guān)耦接到所述電源層電路，并且被配置為基于所重新計算的時序來改變狀態(tài)，以將輸入電力轉(zhuǎn)換為受控的輸出電力。2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述信號包括載波信號和電力相位比較信號。3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述信號包括死時間信號。4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述數(shù)據(jù)傳導(dǎo)器包括兩條光纖。5.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中第一光纖專用于從所述控制電路向所述電源層電路發(fā)送信號，且第二光纖專用于從所述電源層電路向所述控制電路發(fā)送信號。6.一種用于控制電力逆變器開關(guān)的操作的系統(tǒng)，包括控制電路，該控制電路被配置為生成用于所述開關(guān)的狀態(tài)改變的時序的信號；多個逆變器，該多個逆變器并聯(lián)地耦接到所述控制電路，所述逆變器的輸出被耦接為提供共同的三相輸出，每個逆變器包括電源層電路和耦接到所述電源層電路的多個固態(tài)開關(guān)；以及多個光纜，在所述控制電路和每個逆變器的電源層電路之間耦接有一個光纜，用于從所述控制電路向相應(yīng)的電源層電路傳輸信號；以及其中每個逆變器的電源層電路被配置為接收所述信號并基于所接收的信號來重新計算所述狀態(tài)改變的時序，以基于所重新計算的時序來控制相應(yīng)逆變器的固態(tài)開關(guān)的狀態(tài)改變，以將輸入電力轉(zhuǎn)換成受控的輸出電力。7.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中用于所述逆變器的固態(tài)開關(guān)的切換的時序彼此不偏離超過約40納秒。8.一種用于控制電力逆變器開關(guān)的操作的方法，包括在公共控制電路中生成用于所述開關(guān)的狀態(tài)改變的時序的信號；將所述信號發(fā)送到并聯(lián)地耦接到所述控制電路的多個逆變器，所述逆變器的輸出被耦接為提供共同的三相輸出，每個逆變器包括電源層電路和耦接到所述電源層電路的多個固態(tài)開關(guān)；在每個逆變器的電源層電路中基于所接收的信號來重新計算所述狀態(tài)改變的時序；以及通過每個逆變器的電源層電路，基于所重新計算的時序來控制相應(yīng)逆變器的固態(tài)開關(guān)的狀態(tài)改變，以將輸入電力轉(zhuǎn)換成受控的輸出電力。9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中所述信號是通過長度大約相等的光纜從所述公共控制電路發(fā)送到所述多個逆變器的。10.一種用于控制電力逆變器開關(guān)的操作的系統(tǒng)，包括主控制電路，該主控制電路被配置為生成用于所述開關(guān)的狀態(tài)改變的時序的信號，并向至少一個從電源層電路發(fā)送數(shù)據(jù)；至少一個從電源層電路，該至少一個電源層電路被耦接到所述主控制電路，并被配置為基于所發(fā)送的數(shù)據(jù)來重新生成用于所述開關(guān)的狀態(tài)改變的時序的信號。全文摘要本公開涉及逆變器柵驅(qū)動信號的電源層生成。通過各逆變器中的電源層接口電路計算的時序信號來控制逆變器的固態(tài)開關(guān)。多個逆變器可被設(shè)置為并聯(lián)，具有共同的三相輸出。公共控制電路生成用于重建公共信號的數(shù)據(jù)或者時序信號，并將這些信號發(fā)送到電源層接口電路。電源層接口電路中的處理器使用這些信號來重新計算時序信號。在每個獨立地基于所接收的相同數(shù)據(jù)來重建時序信號的、并聯(lián)的逆變器之間提供了良好的同步。文檔編號H02M7/48GK102340255SQ20111021320公開日2012年2月1日申請日期2011年7月18日優(yōu)先權(quán)日2010年7月16日發(fā)明者理查德·H·拉多舍維奇申請人:洛克威爾自動控制技術(shù)股份有限公司