[发明专利]用于使用机械旁路的多级介质电压驱动器的改进的诊断

说明书

背景技术

本公开涉及介质电压驱动器中的多个功率单元中的机械旁路。更具体地，本公开涉及用于提供功率单元、机械旁路以及控制器之间的通信以确定功率单元的当前旁路状态的系统和方法。

被配置为控制第一交流(AC)系统与第二AC系统之间的能量流动的电源被用于多种商业和产业应用中。例如，电源通常用于AC电机控制和操作系统中。各种电源将能量从第一频率和电压转换到第二频率和电压。实现这样的电源的一种方式是包括一个或多个功率单元的驱动器，每个功率单元包括具有中间直流(DC)链路的多个固态转换器。示例性的功率单元可以是具有三相AC输入和单相AC输出的电子设备。在给Hammond的美国专利第5,625,545号中论述了包含这样的功率单元的一个示例性系统，通过引用将其公开的全部内容并入本文。

例如，在此参考图1，功率单元100包括用作三相桥的有源前端102，其经由输入130接收来自变压器的专用三相次级绕组的功率。单元100还包括多个输入开关110-115，其可以是诸如IGBT或其他晶体管这样的双向电流控制器件、闸流管或其他开关器件。虽然在图1中例示以桥形式(bridge format)的六个晶体管(在该示例中，三对两个晶体管的每对都跨越DC端子并行地连接)，但是可以使用其他数量和类型的输入开关。输入开关控制单元中的DC总线电压。DC滤波器部件106包括一个或多个电容器108。单元的其余部分可以包括诸如由四个输出开关12-124组成的H桥倒相器这样的输出部件104，所述四个输出开关121-124的每个跨越有源前端102的输出端或DC端子和DC过滤器106地连接，以向输出端132传递AC功率。

图2例示具有这样的功率单元的电路的示例性的实施例。在图2中，诸如源或输入变压器210这样的多绕组机器经由单相倒相器的阵列(在本文中也被称为功率单元)将三相介质电压功率传递给诸如三相感应电机这样的负载230。如在本文中所使用的那样，术语“变压器”旨在包括通常在系统的供电侧上的任何多绕组机器。变压器210可以包括激励多个次级绕组214-225的初级绕组212。虽然将初级绕组212例示为具有星形配置，但是也可以是网状配置。另外，虽然将次级绕组214-215例示为具有网状配置，但是星形配置的次级绕组也是可行的，或者可以使用星形和网状绕组的组合。另外，在图2中例示的次级绕组的数量仅仅是示例性的，且次级绕组的其他数量是可行的。

在变压器210与负载230之间可以连接任何数量的三相功率单元组。功率单元可以包括诸如具有在图1中所示出的配置那样的单元，或者功率单元可以包括具有一个或多个其他配置的单元。参考图2，系统可以包括跨越负载的三个相位的第一组或“排”的功率单元251-253、第二排的功率单元261-263、第三排的功率单元271-273以及第四排的功率单元281-283。能够少于四个组或排或者多于四个组或排。主或中央控制系统295通过光纤或另一有线或无线通信介质290将命令信号发送给本地控制器292和/或每个单元中的单元级控制。本地控制器292和中央控制系统295这两者可以是具有被配置为存储用于执行各种计算的指令、算法以及等式的相关联的存储器的处理设备。类似地，本地控制器292和中央控制系统295这两者可以包括被配置为在各种组件之间接收和传送数据的输入/输出设备。

参考图1和2，基于晶体管121-124和110-115从本地控制器292接收的控制信号，可以向DC滤波器106传递直流电流，并且可以向单元的输出132传递交流电流。本地控制器292可以选择哪个晶体管将是截止或导通的，从而调制被传递给输出端13的功率。可选地，诸如光纤调制器控制链路290这样的通信电路可以用于将任何一个单元中的所有电路从任何其他单元中的所有电路电气地隔离，并且可以用于减小可以被加强于本地控制器292与中央控制系统295之间的电磁干扰效应。局控制器292可以从局部功率源接收功率，该局部功率源可以电气地连接到次级绕组电路输入。

在多单元电源中，每个功率单元还可以包括旁路机构。当多单元电源的给定功率单元在断路模式下发生故障时，经过该相群中的所有功率单元的电流将变成0，并且不能够进行进一步的操作。功率单元故障可以通过使用诊断例程等，通过比较单元输出电压与所命令的输出，通过检查或检验单元组件，来检测到。在给定的功率单元发生故障的情况下，能够绕开发生故障的功率单元，并且继续以降低的能力来操作多单元电源。本文档描述改进功率单元内的旁路操作、故障或不正确的连接的检测的系统和方法。

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