[发明专利]用于级联多级逆变器的故障旁路的控制

说明书

背景

本实施例涉及级联多级逆变器。具体地，实施例涉及这样的逆变器的故障旁路操作。

级联多级逆变器用于工业控制系统中。例如，级联多级逆变器被用于控制中压电机驱动器(例如，4.1kV-13.8kV电机驱动器)和/或静电压补偿器。

级联多电平变的器是模块化的。高功率逆变器由大量更小的串联连接的单相逆变器或单元构成。任何数量(例如，3-8)的单元可以被用于三相系统的给定桥臂。当这些单元中的一个或多个出故障时，逆变器仍然能够进行操作并通过计算不同的电压基准生成平衡的线间电压。虽然故障旁路最大线间电压小于正常状况中的线间电压，但是以降低的功率等级继续操作可能优于完全关闭。

为了提供平衡，每个桥臂可以以相同数量的单元操作。在一个桥臂中多个单元出故障的情况下，其他桥臂可以旁路对应数量的单元。然而，该方法不对电机提供最大可用的电压，因为并不使用所有的可用单元。在另一方法中，使用反馈机制来产生电压基准。然而，该方法的精确性受反馈增益影响，为了良好的结果，反馈增益必须相当高。该方法在级联多级逆变器的输出频率高时更有挑战性，因为增益不能增加超过一定限制。

发明内容

作为介绍，在下面所述的优选实施例包括用于级联多级逆变器的故障旁路中的控制的方法、系统、指令、计算机可读取的介质以及数字电子电路。基于操作的或活动的单元的数量来产生基准电压作为解析解(analytic solution)。

在第一方面中，提供一种用于级联多级逆变器的故障旁路中的控制的系统。第一多个第一逆变器单元桥臂串联连接用于第一相。第二多个第二逆变器单元桥臂串联连接用于第二相。第三多个第三逆变器单元桥臂串联连接用于第三相。故障旁路导致与在第二多个中的第二逆变器单元的数量相比不同数量的第一多个中的逆变器单元是活动的。处理器被配置为针对第一、第二和第三逆变器单元桥臂中的活动的单元无反馈地产生基准电压。用基准电压中的第一共同基准电压来操作所有的活动的第一逆变器单元，用基准电压中的第二共同基准电压来操作所有的活动的第二逆变器单元，并且用基准电压中的第三共同基准电压来操作所有的活动的第三逆变器单元。

在第二方面中，提供一种用于级联多级逆变器的故障旁路中的控制的方法。在故障旁路中操作级联多级逆变器。第一桥臂被标识为在操作期间比多级逆变器的第二桥臂具有更少的多级逆变器的操作单元。根据第一桥臂的操作单元的数量来控制第二桥臂的单元的操作。

在第三方面中，提供一种用于级联多级逆变器的故障旁路中的控制的系统。提供级联多级逆变器的第一、第二和第三桥臂。至少第三桥臂比第二桥臂的数量和第一桥臂的数量具有更少的数量的操作单元。处理器被配置为分别根据第一、第二和第三基准电压控制第一、第二和第三桥臂的单元的脉冲宽度调制。第一、第二和第三基准电压每个都包括关于第一、第二和第三桥臂中的平衡数量的单元的项，并且第二和第三基准电压包括没有第一桥臂的数量和第二桥臂的数量或第三桥臂的之数量之间差的、关于第一桥臂的数量与第二桥臂的数量之间的差的项。

本发明由随后的权利要求书定义，并且在本节中的内容均不应被当作对那些权利要求的限制。本发明的另外的方面和优点将在下面结合优选实施例来论述，并且稍后可以独立地或结合地被要求保护。

附图说明

组件和附图不一定按比例，而是将重点放在例示本发明的原理。而且，在附图中，相同的参考标号指定在不同的视图的各个地方的对应的部分。

图1是用于级联多级逆变器的故障旁路中的控制的系统的一个实施例框图；

图2是级联多级逆变器的单元的一个实施例的电路图；

图3A-C是在不同的相中有不同的被旁路的单元的情况下的平衡的线间电压的图形表示；

图4是用于级联多级逆变器的故障旁路中的控制的方法的一个实施例的流程图；

图5是在一相中有一个单元被旁路的情况下的相基准的示例性模拟；

图6是在一相中有一个单元被旁路的情况下的相电流的示例性模拟；

图7是在相C中有一个单元被旁路的情况下的相A和B之间的线间电压的示例性模拟；

图8是在相C中有一个单元被旁路的情况下的相B和C之间的线间电压的示例性模拟；

图9是在一相中有两个单元被旁路的情况下的相基准的示例性模拟；

图10是在一相中有两个单元被旁路的情况下的相电流的示例性模拟；

图11是在相C中有两个单元被旁路的情况下的相A和B之间的线间电压的示例性模拟；

图12是在相C中有两个单元被旁路的情况下的相B和C之间的线间电压的示例性模拟；