[发明专利]并联式逆变驱动系统及其环流抑制装置与方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于驱动马达的并联式逆变驱动系统(parallel inverter drive system)，尤其涉及一种用于抑制并联式逆变驱动系统中的环流(circulating current)的装置与方法。

背景技术

一般而言，马达需要一个逆变器驱动器(inverter drive)来控制马达的转子磁场频率的变化与调整马达的转速，藉此驱动马达的运作。为了增加马达运作时的安全性，现在已经提出一种并联式逆变器系统，其为将多台逆变器驱动器的输出并联连接，以驱动马达。并联式逆变驱动系统与一般逆变驱动系统最大的差别在于，与马达对应的单一大容量逆变器驱动器被置换成多台容量较小的逆变器驱动器，而让这组容量较小的逆变器驱动器共同输出以驱动马达。并联式逆变驱动系统的主要特点在于模块化(modularity)与冗余(redundancy)。模块化是指单个小容量逆变器驱动器的控制器独立于其他逆变器驱动器。用户可依照需求自行扩充或缩减逆变驱动系统的容量。冗余是指在逆变驱动系统操作中，万一发生故障，可针对损坏的逆变器驱动器进行更换，无须整台更换。若妥善设计，还可以在其他逆变器驱动器正常的情况下驱动马达持续运转，同时进行损坏的逆变器驱动器的更换而无须停机。然而，此并联式逆变驱动系统在各独立逆变器驱动器间存在些许误差下，将造成各逆变器驱动器的电流并非完全输出至马达，而在各台逆变器驱动器间相互流动的情况。此现象称为环流(circulating current)。造成环流的各逆变器驱动器间的误差可能为：脉冲宽度调制(PWM)载波不同步、电压命令不同步、系统参数或外接电抗器不匹配等。

一种现行抑制并联式逆变驱动系统中的环流的技术是经由检测零序电流(zero-sequence current)，并且经由检测的零序电流来改变零电压向量的占空比(duty cycle)，使得从属(slave)逆变器驱动器的零序电流为零(当然此时主要(master)逆变器驱动器的零序电流亦为零)，进而达成环流抑制。尽管利用检测零序电流来改变零电压向量的占空比可以达成环流抑制的效果，这种技术具有下列主要缺点。首先，该项技术可抑制零序电流不为零的情况。然而，零序电流为零并非代表于环流为零。因此该项技术有可能在零序电流控制完成后，环流依旧存在。其次，该项技术需要实时调整零电压向量的占空比，因此并联式逆变驱动系统中控制器的微控制器单元(MCU)必须支持动态调整占空比信号的功能。如此一来，硬件的搭配将受到限制，成本也不易控制。最后，该项技术仅展示在两台逆变器驱动器并联操作的情况下，并未说明拓展至三台以上的逆变器驱动器并联的操作方法。