[发明专利]并联连接的逆变器模块的负载平衡

说明书

技术领域

本发明涉及逆变器模块的负载的平衡，尤其涉及用于在向公共负载供 电的两个或更多个并联连接的逆变器模块之间分担输出电流的方法和设 备。

背景技术

逆变器是用于从直流电压源产生具有可变频率的交流电压的设备。逆 变器通过从DC电压源向负载切换正电压或负电压来进行工作。根据用于 向负载产生所期望的电压的控制方法来调节逆变器的输出开关。逆变器的 典型应用是在变频器中。于是，变频器被普遍地用于以可控的方式来驱动 马达。

在一些情形中，由并联连接的逆变器单元来产生高功率的逆变器。被 并联连接的逆变器向同一负载供电并为输出开关接收相同的指令。并联连 接的逆变器的输出通常配备有输出电抗器，并且，在电抗器以及每相的多 个线缆或单个线缆被连接到负载之后，并联逆变器单元的相应相被连接在 一起。可替选地，每个逆变器单元用其自身的线缆连接到负载，且首先在 负载的端子中将输出并联连接。

虽然并联操作的逆变器单元接收同时并相似的控制信号，但被并联的 单元的行为并不相似。由于并联支路中的不同的阻抗以及开关元件的参数 差别，单元之间的电流在大小上并不相等。这种电流不平衡不均匀地施加 于元件并使开关元件过早地承受较高的电流。开关元件中的较高电流意味 着更高的耗散功率，以及进一步地，更高的元件温度。

通过调整开关控制脉冲从而对电流进行平衡，解决了电流不平衡的问 题。可以通过针对具有最高电流的开关延迟开启时刻或者通过针对具有最 小电流的开关延迟关断时刻来对控制脉冲进行调整。EP 0 524 398中公开 了一个这样的方法。在这些解决方案中，基于所测量的逆变器单元的电流 对并联元件的导通时间进行调整，以使得向开关元件施加的作用相等。

与上面的装置相关联的问题中的一个问题是：即使对电流进行了平 衡，并联操作的开关元件可能仍然会不均匀地用损。这是因为以下事实： 由于一些原因，开关元件的冷却会彼此不同。冷却不同的原因包括：冷却 气体在壳中的不均匀流动，由于冷却气体中的杂质而使得一些逆变器模块 的冷却劣化，散热片与开关元件之间的热连接弱，等。

因此，基于电流测量对用于平衡电流的控制脉冲进行调整会引起开关 元件由于过量的温度而被损坏的情形。

发明内容

本发明的目的是：提供一种方法和用于实施该方法的装置，以解决上 面的问题。通过其特征在于如独立权利要求中所述的内容的方法和装置， 本发明的目的得以实现。从属权利要求中公开了本发明的优选实施例。

本发明基于以下思想：通过基于模块之间的温差和电流不平衡对开启 脉冲或关断脉冲进行调整，来在并联逆变器模块之间平衡负载。根据本发 明，如果模块的温度彼此不同，则逆变器模块之间电流不被激励到同样的 值。

本发明的方法和装置的优点在于：电流不平衡被保持在一定的限制 内，以及，不同输出模块的温度也被保持在控制中。电流不完全平衡的事 实较不重要，因为，如果不考虑电流不平衡的话，电流不平衡会由于元件 的升温而引起元件的过早用损或突然毁坏。当在电流平衡中考虑元件的温 度时，并联电流在大小上不必相等。

附图说明

下文中，将参照附图、通过优选实施例，对本发明进行更详细的描述， 其中：

图1示出两个逆变器模块的并联连接；

图2是计算开启时刻的延迟的例子；以及

图3和图4示出与本发明的操作相关的仿真曲线。

具体实施方式

图1示出向公共负载1供电的两个并联连接的逆变器模块mod1、 mod2。模块的相输出配备有扼流器2。图1示出并联的模块如何具有属 于相同相U(Umod1，Umod2)、V(Vmod1，Vmod2)、W(Wmod1， Wmod2)的输出开关。

相电流(即，到负载的组合电流)由并联模块的输出电流形成。如上 所述，电流不必在并联的模块之间相等地划分。如果在一个并联模块中电 流较高，则知道要通过延迟具有最高电流的模块和相的开启时刻来平衡电 流。通常，通过缩短具有最高电流的模块和相的导通时间来进行电流的平 衡。还可以通过将开关的关断提前或通过将其它模块的关断时刻延迟来进 行该缩短。