一種功率單元旁路時的控制裝置及控制方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種功率單元旁路時的控制裝置及方法。該方法包括：檢測第一三相輸出電信號；計算第一三相輸出電信號的第一正序分量和第一負序分量；提供正序分量給定和負序分量給定，對二者分別進行閉環(huán)補償，以輸出第二正序分量和第二負序分量；將第二正序分量和第二負序分量相疊加，并以預設調制方式輸出第二三相輸出電信號。采用本發(fā)明，通過對三相輸出電壓的負序分量進行閉環(huán)補償，可使級聯(lián)式逆變器仍能維持輸出電壓的平衡。此外，本發(fā)明還可對三相輸出電信號的正序分量和負序分量分別進行補償，同樣可平衡級聯(lián)式逆變器的三相輸出電信號。相比于現(xiàn)有技術，本發(fā)明不僅可有效利用所有未故障的功率單元，而且輸出電壓下降較小甚至基本保持不變。
【專利說明】一種功率單元旁路時的控制裝置及控制方法【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及級聯(lián)式逆變器拓撲架構，尤其涉及該拓撲架構的功率單元旁路時的控制裝置和控制方法。【背景技術】
[0002]當前，傳統(tǒng)的中高壓逆變器受功率器件耐壓規(guī)格的限制，同時為了減小輸出電壓諧波，往往采用級聯(lián)式逆變器的拓撲結構。在該拓撲結構中，每一相由若干個耐壓值較低的功率單元串聯(lián)而成，以便承受較高的電壓。然而，由于功率單元的數(shù)目較多，當一個或多個功率單元出現(xiàn)運行故障時，會降低系統(tǒng)的可靠性。此時，為了保證級聯(lián)式逆變器整體仍然能夠正常運行，需要將發(fā)生故障的功率單元旁路，從而依靠其它的功率單元來輸出三相電壓。與此同時，在故障功率單元被旁路后，需要對原有的控制方法進行調整，因為若不調整指令電壓或采用其它措施，輸出的三相電壓將會出現(xiàn)不平衡。
[0003]現(xiàn)有技術中，較為常見的解決方式主要有三類，其一是同級旁路，當某一相中的若干功率單元出現(xiàn)故障時，將其它兩相中并未發(fā)生故障的相對應的功率單元也進行旁路，從而保障每一相上有相同數(shù)目的功率單元在工作。但是，該控制方法會犧牲正常工作的功率單元，而且會導致輸出電壓較大下降。其二是降低指令電壓，具體地，降低故障功率單元較少的那一相上的指令電壓，以保障每相的輸出電壓仍然相等。然而，該方法將導致輸出電壓較大下降，并且每個功率模塊的輸出功率相差較大且應力不均。其三是中性點漂移方式，即，當某一相的一個或多個功率單元發(fā)生故障時，通過改變每相之間的相位差，使輸出電壓在相電壓不平衡時仍然能夠保持線電壓平衡(因負載上所加載的電壓為線電壓)。不過，該控制方法需要窮舉各相所有可能旁路的功率單元數(shù)目的組合，并對每一組合分別離線計算旁路后每相之間的夾角，這會占用控制器大量的存儲空間，此外，該控制方法也需對每相分別進行控制，因而不適用于SVPWM(Space Vector Pulse Width Modulation,空間矢量脈寬調制)方式，限制了在變流器矢量控制方面的應用。
[0004]有鑒于此，如何設計一種級聯(lián)式逆變器中的功率單元旁路時的控制方法，以有效解決或消除上述控制方式中的缺陷或不足，是業(yè)內相關技術人員亟待解決的一項課題。

【發(fā)明內容】

[0005]針對現(xiàn)有技術中的功率單元旁路時的控制方法所存在的上述缺陷，本發(fā)明提供了一種功率單元旁路時的控制裝置及控制方法。
[0006]依據(jù)本發(fā)明的一實施方式，提供了一種功率單元旁路時的控制裝置，適于平衡級聯(lián)逆變器的三相輸出電壓。該控制裝置包括:
[0007]—檢測模組,用于檢測一三相輸出電壓；
[0008]一計算模組，用于計算所述三相輸出電壓中的負序分量；
[0009]一補償模組，用于提供一負序分量給定，并根據(jù)所述負序分量給定對來自所述計算模組的負序分量進行閉環(huán)補償，以輸出補償后的所述負序分量；以及[0010]—輸出模組,用于將補償后的所述負序分量與一三相輸出電壓指令相疊加，并以預設調制方式輸出新的三相輸出電壓。
[0011]在一實施例中，預設調制方式為一SPWM(SinusoidalPulse Width Modulation,正弦脈寬調制)方式或一 SVPWM (Space Vector Pulse Width Modulation，空間矢量脈寬調制)方式。進一步，當調制方式為SVPWM方式時，所述計算模組還用于對所計算的負序分量進行abc/α β坐標變換，得到兩相靜止坐標系下的負序分量，所述補償模組根據(jù)所述負序分量給定對兩相靜止坐標系下的負序分量進行閉環(huán)補償，以輸出補償后的所述負序分量。
[0012]依據(jù)本發(fā)明的又一實施方式，提供了一種功率單元旁路時的控制方法，適于平衡級聯(lián)逆變器的三相輸出電壓。該控制方法包括以下步驟:
[0013]通過一檢測模組檢測一第一三相輸出電信號；
[0014]通過一計算模組分別計算該第一三相輸出電信號中的一第一正序分量和一第一負序分量；
[0015]由一補償模組提供一正序分量給定和一負序分量給定，對所述第一正序分量和所述第一負序分量進行閉環(huán)補償，以輸出一第二正序分量和一第二負序分量；
[0016]將所述第二正序分量和所述第二負序分量相疊加，并以預設調制方式輸出一第二三相輸出電信號。
[0017]在一實施例中，預設調制方式為一SPWM(SinusoidalPulse Width Modulation,正弦脈寬調制)方式或一 SVPWM (Space Vector Pulse Width Modulation，空間矢量脈寬調制)方式。進一步，當調制方式為SPWM方式時，所述正序分量給定為三相坐標系下所述第一三相輸出電信號的期望值。
[0018]在一實施例中，當調制方式為SVPWM方式時，該控制方法還包括:對所計算的該第一正序分量和該第一負序分量分別進行abc/α β坐標變換，得到兩相靜止坐標系下所對應的一第一正序分量靜止轉置量和一第一負序分量靜止轉置量從而分別進行閉環(huán)補償。此夕卜，所述正序分量給定為兩相靜止坐標系下該第一三相輸出電信號的期望值。
[0019]在一實施例中，該控制方法還包括:對所計算的該第一正序分量和該第一負序分量分別進行abc/dq坐標變換，得到兩相旋轉坐標系下所對應的一第一正序分量旋轉轉置量和一第一負序分量旋轉轉置量從而分別進行閉環(huán)補償。
[0020]在一實施例中，當調制方式為SPWM時，上述疊加步驟還包括:對補償后的所述第二正序分量和所述第二負序分量分別進行dq/abc坐標變換，以得到三相坐標系下的一第二正序分量轉置量和一第二負序分量轉置量，并在疊加后輸出該第二三相輸出電信號。
[0021]在一實施例中，當調制方式為SVPWM時，上述疊加步驟還包括:對補償后的所述第二正序分量和所述第二負序分量分別進行dq/α β坐標變換，以得到兩相靜止坐標系下的一第二正序分量靜止轉置量和一第二負序分量靜止轉置量，并在疊加后輸出該第二三相輸出電信號。
[0022]在一實施例中，該負序分量給定為零。
[0023]采用本發(fā)明的功率單元旁路時的控制裝置和方法，通過對三相輸出電壓中的負序分量進行閉環(huán)補償，可以使級聯(lián)式逆變器仍能維持輸出電壓的平衡。此外，本發(fā)明還可對三相輸出電信號(如電壓或電流)中的正序分量和負序分量分別進行閉環(huán)補償，并將補償后的正序分量和負序分量相疊加，同樣可平衡級聯(lián)式逆變器的三相輸出電信號。相比于現(xiàn)有技術，本發(fā)明不僅可有效利用所有未故障的功率單元，而且輸出電壓下降較小甚至基本保持不變。此外，該控制方法既可適用于SPWM調制方式，也可適用于SVPWM調制方式，因而在變流器矢量控制方面的應用具有良好的兼容性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]在參照附圖閱讀了本發(fā)明的【具體實施方式】以后，將會更清楚地了解本發(fā)明的各個方面。在附圖中，
[0025]圖1示出現(xiàn)有技術中的級聯(lián)式逆變器在功率單元旁路時的一控制方法的效果圖；
[0026]圖2示出現(xiàn)有技術中的級聯(lián)式逆變器在功率單元旁路時的另一控制方法的效果圖；
[0027]圖3A和圖3B示出現(xiàn)有技術中的級聯(lián)式逆變器采用又一控制方法在不同的功率單元旁路情形下的效果圖；
[0028]圖4示出依據(jù)本發(fā)明的一實施方式，級聯(lián)式逆變器在功率單元旁路時的控制方法的流程框圖；
[0029]圖5示出使用圖4中的控制方法來控制輸出電壓的一具體實施例；
[0030]圖6示出使用圖4中的控制方法來控制輸出電壓的另一具體實施例；
[0031]圖7示出依據(jù)本發(fā)明的又一實施方式，級聯(lián)式逆變器在功率單元旁路時的控制方法的流程框圖；
[0032]圖8示出使用圖7中的控制方法來控制輸出電壓的一具體實施例；以及
[0033]圖9示出使用圖7中的控制方法來控制輸出電壓的另一具體實施例。
【具體實施方式】
[0034]為了使本申請所揭示的技術內容更加詳盡與完備，可參照附圖以及本發(fā)明的下述各種具體實施例，附圖中相同的標記代表相同或相似的組件。然而，本領域的普通技術人員應當理解，下文中所提供的實施例并非用來限制本發(fā)明所涵蓋的范圍。此外，附圖僅僅用于示意性地加以說明，并未依照其原尺寸進行繪制。
[0035]于本申請的【具體實施方式】部分與權利要求書部分，涉及“稱接(coupled with) ”的描述，其可泛指一組件通過其它組件而間接連接至另一組件，或是一組件無需通過其它組件而直接連接至另一組件。
[0036]于本申請的【具體實施方式】部分與權利要求書部分，除非文中對于冠詞有所特別限定，否則“一”與“該”可泛指單個或多個。
[0037]本文中所使用的“約”、“大約”或“大致”用以修飾任何可些微變化的數(shù)量，但這種些微變化并不會改變其本質。于實施方式中若無特別說明，則代表以“約”、“大約”或“大致”所修飾之數(shù)值的誤差范圍一般是容許在百分之二十以內，較佳地是在百分之十以內，而更佳地則是在百分之五以內。
[0038]如前所述，級聯(lián)式逆變器拓撲結構中，每一相由若干功率單元串聯(lián)連接而成。在所有功率單元均正常工作時，三相輸出電壓保持平衡(即任意相鄰的兩相間的線電壓相等)，以便藉由該線電壓為負載供電。然而，當一個或多個功率單元出現(xiàn)故障時，需要將故障功率單元進行旁路，并通過相應的控制方法使得旁路后的三相輸出電壓仍然大體上保持平衡。[0039]圖1示出現(xiàn)有技術中的級聯(lián)式逆變器在功率單元旁路時的一控制方法的效果圖。
[0040]參照圖1，在該效果圖中，點A與點O之間的連線表示A相，其包括9個串聯(lián)連接的功率單元Al?A9，點B與點O之間的連線表示B相，其包括9個串聯(lián)連接的功率單元BI?B9，點C與點O之間的連線表示C相，其包括9個串聯(lián)連接的功率單元Cl?C9，線段AB、BC和CA表示線電壓。當A相上的功率單元A3出現(xiàn)運行故障時，將該功率單元A3旁路，此時，由于A相中處于正常工作狀態(tài)下的功率單元數(shù)量由9個減少為8個，A相的相電壓將會減小，進而導致三相輸出線電壓AB、BC與CA之間出現(xiàn)不平衡。
[0041]為了解決這一問題，現(xiàn)有技術中的控制方法主要是將與A相功率單元A3相對應的其它兩相上的功率單元進行旁路，如，圖1中的功率單元B3和C3。具體地，若原來A相、B相和C相的相電壓均為U，每個功率單元分別提供1/9U的電壓，則，將功率單元A3、B3和C3旁路后，三相的相電壓分別降為8/9U。盡管該控制方法可達到平衡電壓的效果，但它會犧牲并未故障的功率單元B3和C3，而且還會導致輸出電壓出現(xiàn)較大下降。
[0042]圖2示出現(xiàn)有技術中的級聯(lián)式逆變器在功率單元旁路時的另一控制方法的效果圖。
[0043]參照圖2，假定原來A相、B相和C相的相電壓均為U,每個功率單元分別提供1/9U的電壓。當A相上的功率單元A3和B相上的功率單元B2均出現(xiàn)運行故障時，將該功率單元A3和B2旁路，此時，由于A相和B相中處于正常工作狀態(tài)下的功率單元數(shù)量都由9個減少為8個，A相的相電壓和B相的相電壓將會減小,進而導致三相輸出線電壓AB、BC與CA之間出現(xiàn)不平衡。
[0044]為了解決這一問題，現(xiàn)有技術中的控制方法在不犧牲任何未故障的功率單元的情形下，降低C相的指令電壓，如，將C相的指令電壓降至8/9U。然而，該控制方法也會導致輸出電壓有較大下降，并且每個功率單元的輸出功率相差較大，應力不均勻。此外，該控制方法需要對每相進行控制，因而不適用于SVPWM調制方式(Space Vector Pulse WidthModulation,空間矢量脈寬調制)。
[0045]圖3A和圖3B示出現(xiàn)有技術中的級聯(lián)式逆變器采用又一控制方法在不同的功率單元旁路情形下的效果圖。
[0046]請參照圖3A，當A相上的某一功率單元出現(xiàn)運行故障時(總的功率單元數(shù)量由9個減為8個)，通過改變相鄰兩相的相位差，來使三相輸出電壓盡可能地維持平衡。例如，在圖3A中，A相與C相之間相差123.6°，A相與B相之間也相差123.6°，但是為了保持線電壓間的平衡，B相與C相之間相差112.8°。因而，雖然A相與B相、C相之間的相電壓不同，但是，三相輸出線電壓AB、BC和CA均相同(如，圖3A中上述三個線段的長度均為15)。
[0047]請參照圖3B，當A相上的任意兩個功率單元出現(xiàn)運行故障時(總的功率單元數(shù)量由9個減為7個)，類似地，該控制方法也通過改變相鄰兩相的相位差，使得三相輸出電壓盡可能地維持平衡。例如，在圖3B中，A相與C相之間相差127.1°，A相與B相之間也相差127.1°，但是為了保持線電壓間的平衡，B相與C相之間相差105.8°。因而，雖然A相與B相、C相之間的相電壓不同，但是，三相輸出線電壓AB、BC和CA均相同(如，圖3B中上述三個線段的長度均為14.35)。
[0048]但是，無論圖3A還是圖3B，其控制方法需要窮舉各相所有可能旁路的功率單元數(shù)目的組合，并對每一組合分別離線計算旁路后每相之間的夾角。由于每相中的功率單元出現(xiàn)故障的情形會有很多種，將三相中的每一相的情形組合后，會產(chǎn)生很多的角度參數(shù)，例如，A相與B相、B相與C相、C相與A相各自的相位差，這對于控制器的存儲空間是有較高要求的。此外，角度參數(shù)一般都是浮點數(shù)，需要更多的存儲容量進行儲存。另一方面，該控制方法也需要對每相分別進行控制，因而也不適用于SVPWM調制方式，這將會限制其在變流器矢量控制方面的應用。
[0049]圖4示出依據(jù)本發(fā)明的一實施方式，級聯(lián)式逆變器在功率單元旁路時的控制方法的流程框圖。參照圖4，在本發(fā)明的控制方法中，首先執(zhí)行步驟SI I，檢測級聯(lián)逆變器的三相輸出電壓。接著，在步驟S13中，計算所檢測的三相輸出電壓中的負序分量。應當指出，電壓(或電流)中的正序分量和負序分量(三相四線制的電路中還可能包括零序分量)是為了分析三相電壓(或電流)出現(xiàn)不對稱現(xiàn)象時，將其分解成對稱的正序分量和負序分量。在理想情形下，三相電壓對稱(或稱為保持平衡)，因此電壓中的負序分量為零；當系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，三相電壓不對稱，此時的負序分量就會有一定的幅值。由此可知，任何的三相電壓(或電流)均可分解為一正序分量和一負序分量。當其保持平衡時，三相電壓僅包含正序分量，并且負序分量為零，當其處于非平衡狀態(tài)時，三相電壓中不僅包括正序分量，并且還包括一定幅值的負序分量。
[0050]然后，在步驟S15中，提供一負序分量給定，對電壓中的負序分量進行閉環(huán)補償，并輸出補償后的負序分量。最后，執(zhí)行步驟S17，將補償后的負序分量與一三相輸出電壓指令相疊加，并以預設的調制方式輸出新的三相輸出電壓。
[0051]依據(jù)一具體實施例，上述步驟S15中所提供的負序分量給定為零。然而，本發(fā)明并不只局限于此。例如，在其它的實施例中，該負序分量給定也可設置為零值附近區(qū)域的某一閾值。
[0052]依據(jù)一具體實施例，上述步驟S15中，藉由一補償器對負序分量進行閉環(huán)補償，該補償器包括但不限于一比例補償器(P)、一比例積分補償器(PI)、一比例諧振補償器(PR)、一比例積分微分補償器(PID)。需要指出的是，該補償器可直接對步驟S13中所計算的負序分量進行補償，也可對步驟S13中所計算的負序分量經(jīng)由坐標變換后的量進行閉環(huán)補償。例如，從三相坐標系(下文簡稱為abc坐標系)變換為兩相靜止坐標系(下文簡稱為α β坐標系)?；蛘?，從abc坐標系變換為兩相旋轉坐標系(下文簡稱為dq坐標系)。
[0053]依據(jù)一具體實施例，預設調制方式為一 SPWM(Sinusoidal Pulse WidthModulation,正弦脈寬調制)方式或一 SVPWM(Space Vector Pulse Width Modulation,空間矢量脈寬調制)方式。
[0054]在詳細描述下面的多個實施例之前，不妨預先設定abc坐標系下的三相輸出電壓
為 Uout (abc)，該 三相輸出電壓中的正序分量為Uω (abc)，該三相輸出電壓中的負序分量為U⑵(abc)，三相輸出電壓的期望值為Utjut(abe)%三相輸出電流為U(abc)，該三相輸出電流中的正序分量為I(Diabe),該三相輸出電流中的負序分量為I⑵U。)，以及三相輸出電流的期望值為loutUbc/。類似地，α β坐標系下的三相輸出電壓為UOTt(a e),該三相輸出電壓中的正序分量為U⑴(a e),該三相輸出電壓中的負序分量為U⑵(a e),三相輸出電壓的期望值為Uout(a β)*,三相輸出電流為U(ae)，該三相輸出電流中的正序分量為I(1)(ae)，該三相輸出電流中的負序分量為I(2)(ae)，以及三相輸出電流的期望值為Iwt(ae)' dq坐標系下的三相輸出電壓為Uoutidq)，該三相輸出電壓中的正序分量為U⑴(dq)，該三相輸出電壓中的負序分量為U⑵(dq)，三相輸出電壓的期望值為Utjutwt/,三相輸出電流為Iratidtl),該三相輸出電流中的正序分量為I ω㈣)，該三相輸出電流中的負序分量為I(2)(d(1)，以及三相輸出電流的期望值為I?t(d/。
[0055]圖5示出使用圖4中的控制方法來控制輸出電壓的一具體實施例。
[0056]參照圖5，該控制方法以SPWM方式來輸出控制后的三相輸出電壓Uoutiabc)。在該實施例中，檢測當前的三相輸出電壓Uouttabc)，計算并分離出負序分量U⑵(abc)，然后對該負序分量U⑵(ab。)進行閉環(huán)補償(如，提供一負序分量給定O)，將補償后的負序分量與三相輸出電壓的期望值為Uratub/相疊加，然后以SPWM方式調制出控制后的三相輸出電壓Uwtuc)。
[0057]本領域的技術人員還應當理解，圖5不僅可用于描述級聯(lián)式逆變器中的功率單元旁路時對于三相輸出電壓的控制方法，而且還可用來描述與該控制方法相對應的控制裝置。更具體地，該控制裝置包括一檢測模組、一計算模組、一補償模組和一輸出模組。其中，該檢測模組檢測一三相輸出電壓U—)。該計算模組計算來自檢測模組的三相輸出電壓中的負序分量U⑵(ab。)。補償模組用于提供一負序分量給定0，并根據(jù)該負序分量給定對來自計算模組的負序分量U(2)⑷進行閉環(huán)補償，以輸出補償后的負序分量。輸出模組將補償后的負序分量與一三相輸出電壓指令Uratubc/相疊加，并以SPWM方式輸出新的三相輸出電壓
Uout (abc) °
[0058]圖6示出使用圖4中的控制方法來控制輸出電壓的另一具體實施例。
[0059]參照圖6，該控制方法以SVPWM方式來輸出控制后的三相輸出電壓Utjut(ab。)。在該實施例中，檢測當前的三相輸出電壓Uouttabc)，計算并分離出負序分量U⑵(abc)。與圖5不同的是，圖6中的控制方法將所計算的負序分量U(2)⑷經(jīng)由3/2變換(即abc坐標系到α β坐標系的坐標變換)得到兩相靜止坐標系下的負序分量U⑵(α0)。然后，對該負序分量U(2)(α 0)進行閉環(huán)補償(如，提供一負序分量給定O)，將補償后的負序分量與三相輸出電壓的期望值為uwt(ae/相疊加，然后以SVPWM方式調制出控制后的三相輸出電壓Uratubc0。在此，SVPWM方式的輸入量應為α β坐標系下的分量，因而在對負序分量進行閉環(huán)補償前，需將abc坐標系下的負序分量U(2)(ab。)變換為α β坐標系下的負序分量U(2)(ae)。
[0060]圖7示出依據(jù)本發(fā)明的又一實施方式，級聯(lián)式逆變器在功率單元旁路時的控制方法的流程框圖。
[0061]參照圖7，在該實施例中，首先執(zhí)行步驟S21，檢測級聯(lián)逆變器的一第一三相輸出電信號。在此，該電信號既可以是電壓信號，也可以是電流信號。接著，在步驟S23中，分別計算該第一三相輸出電信號中的一第一正序分量和一第一負序分量。然后，執(zhí)行步驟S251和S253，提供一正序分量給定，對所計算的第一正序分量進行閉環(huán)補償，以及提供一負序分量給定，對所計算的第一負序分量進行閉環(huán)補償，以輸出一第二正序分量和一第二負序分量。最后，在步驟S27中，將補償后的該第二正序分量和該第二負序分量相疊加，并以預設調制方式輸出一第二三相輸出電信號。
[0062]應當指出，步驟S251和S253并無特別的先后順序，既可先對第一正序分量進行閉環(huán)補償，然后再對第一負序分量進行閉環(huán)補償；也可先對第一負序分量進行閉環(huán)補償，然后再對第一正序分量進行閉環(huán)補償。此外，還可同時對第一正序分量和第一負序分量進行閉環(huán)補償。
[0063]依據(jù)一具體實施例，上述預設調制方式為一 SPWM(Sinusoidal Pulse WidthModulation,正弦脈寬調制)方式或一 SVPWM(Space Vector Pulse Width Modulation,空間矢量脈寬調制)方式。進一步，當調制方式為SPWM時，該正序分量給定為三相坐標系下的第一三相輸出電信號的期望值。
[0064]依據(jù)一具體實施例，負序分量給定為零。
[0065]圖8示出使用圖7中的控制方法來控制輸出電壓的一具體實施例。
[0066]參照圖8，該控制方法以SVPWM方式來輸出控制后的三相輸出電壓υ_(Λ。)。在該實施例中，以三相輸出電流Iwt(ab。)作為檢測量進行描述。然而，本發(fā)明并不只局限于此。例如，仍然可以米用三相輸出電壓υ_(Λ。)作為檢測量。
[0067]具體地，檢測級聯(lián)逆變器的一三相輸出電流Ι_(Λ。)，分別計算該三相輸出電流I out (abc)中的第一正序分量I(i)u。)和第一負序分量I⑵U。)。然后，對abc坐標系下的正序分量I(1)(abc；)進行3/2變換，得到α β坐標系下的第一正序分量靜止轉置量Ιω(α0)。在提供一正序分量給定Iwt(ae)*后，對所計算的第一正序分量靜止轉置量Ιω(α0)進行閉環(huán)補償。同時，對abc坐標系下的負序分量I(2)(ab。)進行3/2變換，得到α β坐標系下的第一負序分量靜止轉置量I⑵(α 0)。在提供一負序分量給定O后，對所計算的第一負序分量靜止轉置量Ι(2)(α0)進行閉環(huán)補償。最后，將補償后的第二正序分量和第二負序分量相疊加，并以SVPWM方式輸出該第二三相輸出電信號。
[0068]在其它的一些實施例中，還可采用SPWM方式來輸出經(jīng)由控制處理后的三相輸出電壓。例如，將所計算的第一正序分量I(1)(ab。)和第一負序分量I⑵⑷直接進行閉環(huán)補償，將補償?shù)玫降牡诙蚍至亢偷诙撔蚍至刊B加后，以SPWM方式調制出該三相輸出電壓。又如，保留圖8中的3/2變換，僅在經(jīng)過閉環(huán)補償?shù)牡诙蚍至亢偷诙撔蚍至刊B加后，進行2/3變換(即α β坐標系到abc坐標系的坐標變換)，然后采用SPWM方式調制出該三相輸出電壓。
[0069]依據(jù)一具體實施例，該控制方法還包括對所計算的該第一正序分量和該第一負序分量分別進行abc/dq坐標變換，得到兩相旋轉坐標系下所對應的一第一正序分量旋轉轉置量和一第一負序分量旋轉轉置量從而分別進行閉環(huán)補償。
[0070]圖9示出使用圖7中的控制方法來控制輸出電壓的另一具體實施例。
[0071]與圖8相類似，圖9中的控制方法以SVPWM方式來輸出控制后的三相輸出電壓U0Ut(abc)o在該實施例中，以三相輸出電流Ι_(Λ。)作為檢測量進行描述。然而，本發(fā)明并不只局限于此。例如，仍然可以采用三相輸出電壓Uwt(ab。)作為檢測量。
[0072]圖9與圖8的不同之處是在于,對正序分量Ια)—)和負序分量Ite)u。)分別進行3/2變換后，進一步對兩相靜止坐標系下的第一正序分量靜止轉置量Ιω(α0)和第一負序分量靜止轉置量Ι(2)(α0)進行α β/dq變換，得到兩相旋轉坐標系下的第一正序分量旋轉轉置量Ιω咖和第一負序分量旋轉轉置量I⑵(dq)。然后，提供一正序分量給定U(d/后，對所計算的第一正序分量旋轉轉置量I(1)(dq)進行閉環(huán)補償，以及提供一負序分量給定O后，對所計算的第一負序分量旋轉轉置量I(2)(dtl)進行閉環(huán)補償。由于兩相旋轉坐標系(dq坐標系)下的正序分量和負序分量不能直接相疊加，因而需要對閉環(huán)補償?shù)玫降恼蚍至亢拓撔蚍至糠謩e進行dq/α β坐標變換，得到α β坐標系下的補償后的正序分量和負序分量。最后，將二者相疊加并以SVPWM方式輸出新的三相輸出電壓。
[0073]在一些實施例中，也可將3/2變換以及α β /dq變換直接使用abc/dq變換進行一次性處理，同樣可得到兩相旋轉坐標系下的第一正序分量旋轉轉置量I(lHd(1)和第一負序分量旋轉轉置量I⑵(dq)。
[0074]在一些實施例中，還可采用SPWM方式來輸出經(jīng)由控制處理后的三相輸出電壓。例如，對閉環(huán)補償后的第二正序分量和第二負序分量分別進行dq/abc坐標變換，以得到三相坐標系下的第二正序分量轉置量和第二負序分量轉置量，并在疊加后輸出該第二三相輸出電壓。
[0075]采用本發(fā)明的功率單元旁路時的控制裝置和方法，通過對三相輸出電壓中的負序分量進行閉環(huán)補償，可以使級聯(lián)式逆變器仍能維持輸出電壓的平衡。此外，本發(fā)明還可對三相輸出電信號(如電壓或電流)中的正序分量和負序分量分別進行閉環(huán)補償，并將補償后的正序分量和負序分量相疊加，同樣可平衡級聯(lián)式逆變器的三相輸出電信號。相比于現(xiàn)有技術，本發(fā)明不僅可有效利用所有未故障的功率單元，而且輸出電壓下降較小甚至基本保持不變。此外，該控制方法既可適用于SPWM調制方式，也可適用于SVPWM調制方式，因而在變流器矢量控制方面的應用具有良好的兼容性。
[0076]上文中，參照附圖描述了本發(fā)明的【具體實施方式】。但是，本領域中的普通技術人員能夠理解，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以對本發(fā)明的【具體實施方式】作各種變更和替換。這些變更和替換都落在本發(fā)明權利要求書所限定的范圍內。
【權利要求】
1.一種功率單元旁路時的控制裝置，適于平衡級聯(lián)逆變器的三相輸出電壓，其特征在于，所述控制裝置包括: 一檢測模組，用于檢測一三相輸出電壓； 一計算模組，用于計算所述三相輸出電壓中的負序分量； 一補償模組，用于提供一負序分量給定，并根據(jù)所述負序分量給定對來自所述計算模組的負序分量進行閉環(huán)補償，以輸出補償后的所述負序分量；以及 一輸出模組，用于將補償后的所述負序分量與一三相輸出電壓指令相疊加，并以調制方式輸出新的三相輸出電壓； 其中所述調制方式為一 SPWM(Sinusoidal Pulse Width Modulation,正弦脈寬調制)方式或一 SVPWM(Space Vector Pulse Width Modulation,空間矢量脈寬調制)方式。
2.根據(jù)權利要求1所述的控制裝置，其特征在于，當調制方式為SVPWM方式時，所述計算模組還用于對所計算的負序分量進行abc/α β坐標變換，得到兩相靜止坐標系下的負序分量，所述補償模組根據(jù)所述負序分量給定對所述負序分量進行閉環(huán)補償，以輸出補償后的所述負序分量。
3.—種功率單元旁路時的控制方法，適于平衡級聯(lián)逆變器的三相輸出電壓，其特征在于，該控制方法包括以下步驟: 通過一檢測模組檢測一第一三相輸出電信號； 通過一計算模組分別計算所述第一三相輸出電信號中的一第一正序分量和一第一負序分量；` 由一補償模組提供一正序分量給定和一負序分量給定，對所述第一正序分量和所述第一負序分量進行閉環(huán)補償，以輸出一第二正序分量和一第二負序分量；以及 將所述第二正序分量和第二負序分量相疊加，并以調制方式輸出一第二三相輸出電信號; 其中所述調制方式為一 SPWM(Sinusoidal Pulse Width Modulation,正弦脈寬調制)方式或一 SVPWM(Space Vector Pulse Width Modulation,空間矢量脈寬調制)方式。
4.根據(jù)權利要求3所述的控制方法，其特征在于，當調制方式為SPWM方式時，所述正序分量給定為三相坐標系下所述第一三相輸出電信號的期望值。
5.根據(jù)權利要求3所述的控制方法，其特征在于，當調制方式為SVPWM方式時，該控制方法還包括: 對所計算的該第一正序分量和該第一負序分量分別進行abc/α β坐標變換，得到兩相靜止坐標系下所對應的一第一正序分量靜止轉置量和一第一負序分量靜止轉置量從而分別進行閉環(huán)補償。
6.根據(jù)權利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述正序分量給定為兩相靜止坐標系下所述第一三相輸出電信號的期望值。
7.根據(jù)權利要求3所述的控制方法，其特征在于，該控制方法還包括: 對所計算的該第一正序分量和該第一負序分量分別進行abc/dq坐標變換，得到兩相旋轉坐標系下所對應的一第一正序分量旋轉轉置量和一第一負序分量旋轉轉置量從而分別進行閉環(huán)補償。
8.根據(jù)權利要求3所述的控制方法，其特征在于，當所述調制方式為SPWM時，該疊加步驟還包括: 對補償后的所述第二正序分量和所述第二負序分量分別進行dq/abc坐標變換，以得到三相坐標系下的一第二正序分量轉置量和一第二負序分量轉置量，并在疊加后輸出該第二三相輸出電信號。
9.根據(jù)權利要求3所述的控制方法，其特征在于，當所述調制方式為SVPWM時，該疊加步驟還包括: 對補償后的所述第二正序分量和所述第二負序分量分別進行dq/α β坐標變換，以得到兩相靜止坐標系下的一第二正序分量靜止轉置量和一第二負序分量靜止轉置量，并在疊加后輸出該第二三相輸出電信號。
10.根據(jù)權利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述負序分量給定為零。
【文檔編號】H02M7/42GK103457493SQ201210182584
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2012年5月31日 優(yōu)先權日:2012年5月31日
【發(fā)明者】劉佳, 郎永強, 毛宇陽 申請人:臺達電子工業(yè)股份有限公司