一种功率单元旁路时的控制装置及控制方法
【专利摘要】本发明提供一种功率单元旁路时的控制装置及方法。该方法包括：检测第一三相输出电信号；计算第一三相输出电信号的第一正序分量和第一负序分量；提供正序分量给定和负序分量给定，对二者分别进行闭环补偿，以输出第二正序分量和第二负序分量；将第二正序分量和第二负序分量相叠加，并以预设调制方式输出第二三相输出电信号。采用本发明，通过对三相输出电压的负序分量进行闭环补偿，可使级联式逆变器仍能维持输出电压的平衡。此外，本发明还可对三相输出电信号的正序分量和负序分量分别进行补偿，同样可平衡级联式逆变器的三相输出电信号。相比于现有技术，本发明不仅可有效利用所有未故障的功率单元，而且输出电压下降较小甚至基本保持不变。
【专利说明】一种功率单元旁路时的控制装置及控制方法【技术领域】
[0001]本发明涉及级联式逆变器拓扑架构，尤其涉及该拓扑架构的功率单元旁路时的控制装置和控制方法。【背景技术】
[0002]当前，传统的中高压逆变器受功率器件耐压规格的限制，同时为了减小输出电压谐波，往往采用级联式逆变器的拓扑结构。在该拓扑结构中，每一相由若干个耐压值较低的功率单元串联而成，以便承受较高的电压。然而，由于功率单元的数目较多，当一个或多个功率单元出现运行故障时，会降低系统的可靠性。此时，为了保证级联式逆变器整体仍然能够正常运行，需要将发生故障的功率单元旁路，从而依靠其它的功率单元来输出三相电压。与此同时，在故障功率单元被旁路后，需要对原有的控制方法进行调整，因为若不调整指令电压或采用其它措施，输出的三相电压将会出现不平衡。
[0003]现有技术中，较为常见的解决方式主要有三类，其一是同级旁路，当某一相中的若干功率单元出现故障时，将其它两相中并未发生故障的相对应的功率单元也进行旁路，从而保障每一相上有相同数目的功率单元在工作。但是，该控制方法会牺牲正常工作的功率单元，而且会导致输出电压较大下降。其二是降低指令电压，具体地，降低故障功率单元较少的那一相上的指令电压，以保障每相的输出电压仍然相等。然而，该方法将导致输出电压较大下降，并且每个功率模块的输出功率相差较大且应力不均。其三是中性点漂移方式，即，当某一相的一个或多个功率单元发生故障时，通过改变每相之间的相位差，使输出电压在相电压不平衡时仍然能够保持线电压平衡(因负载上所加载的电压为线电压)。不过，该控制方法需要穷举各相所有可能旁路的功率单元数目的组合，并对每一组合分别离线计算旁路后每相之间的夹角，这会占用控制器大量的存储空间，此外，该控制方法也需对每相分别进行控制，因而不适用于SVPWM(Space Vector Pulse Width Modulation,空间矢量脉宽调制)方式，限制了在变流器矢量控制方面的应用。
[0004]有鉴于此，如何设计一种级联式逆变器中的功率单元旁路时的控制方法，以有效解决或消除上述控制方式中的缺陷或不足，是业内相关技术人员亟待解决的一项课题。
【发明内容】
[0005]针对现有技术中的功率单元旁路时的控制方法所存在的上述缺陷，本发明提供了一种功率单元旁路时的控制装置及控制方法。
[0006]依据本发明的一实施方式，提供了一种功率单元旁路时的控制装置，适于平衡级联逆变器的三相输出电压。该控制装置包括:
[0007]—检测模组,用于检测一三相输出电压；
[0008]一计算模组，用于计算所述三相输出电压中的负序分量；
[0009]一补偿模组，用于提供一负序分量给定，并根据所述负序分量给定对来自所述计算模组的负序分量进行闭环补偿，以输出补偿后的所述负序分量；以及[0010]—输出模组,用于将补偿后的所述负序分量与一三相输出电压指令相叠加，并以预设调制方式输出新的三相输出电压。
[0011]在一实施例中，预设调制方式为一SPWM(SinusoidalPulse Width Modulation,正弦脉宽调制)方式或一 SVPWM (Space Vector Pulse Width Modulation，空间矢量脉宽调制)方式。进一步，当调制方式为SVPWM方式时，所述计算模组还用于对所计算的负序分量进行abc/α β坐标变换，得到两相静止坐标系下的负序分量，所述补偿模组根据所述负序分量给定对两相静止坐标系下的负序分量进行闭环补偿，以输出补偿后的所述负序分量。
[0012]依据本发明的又一实施方式，提供了一种功率单元旁路时的控制方法，适于平衡级联逆变器的三相输出电压。该控制方法包括以下步骤:
[0013]通过一检测模组检测一第一三相输出电信号；
[0014]通过一计算模组分别计算该第一三相输出电信号中的一第一正序分量和一第一负序分量；
[0015]由一补偿模组提供一正序分量给定和一负序分量给定，对所述第一正序分量和所述第一负序分量进行闭环补偿，以输出一第二正序分量和一第二负序分量；
[0016]将所述第二正序分量和所述第二负序分量相叠加，并以预设调制方式输出一第二三相输出电信号。
[0017]在一实施例中，预设调制方式为一SPWM(SinusoidalPulse Width Modulation,正弦脉宽调制)方式或一 SVPWM (Space Vector Pulse Width Modulation，空间矢量脉宽调制)方式。进一步，当调制方式为SPWM方式时，所述正序分量给定为三相坐标系下所述第一三相输出电信号的期望值。
[0018]在一实施例中，当调制方式为SVPWM方式时，该控制方法还包括:对所计算的该第一正序分量和该第一负序分量分别进行abc/α β坐标变换，得到两相静止坐标系下所对应的一第一正序分量静止转置量和一第一负序分量静止转置量从而分别进行闭环补偿。此夕卜，所述正序分量给定为两相静止坐标系下该第一三相输出电信号的期望值。
[0019]在一实施例中，该控制方法还包括:对所计算的该第一正序分量和该第一负序分量分别进行abc/dq坐标变换，得到两相旋转坐标系下所对应的一第一正序分量旋转转置量和一第一负序分量旋转转置量从而分别进行闭环补偿。
[0020]在一实施例中，当调制方式为SPWM时，上述叠加步骤还包括:对补偿后的所述第二正序分量和所述第二负序分量分别进行dq/abc坐标变换，以得到三相坐标系下的一第二正序分量转置量和一第二负序分量转置量，并在叠加后输出该第二三相输出电信号。
[0021]在一实施例中，当调制方式为SVPWM时，上述叠加步骤还包括:对补偿后的所述第二正序分量和所述第二负序分量分别进行dq/α β坐标变换，以得到两相静止坐标系下的一第二正序分量静止转置量和一第二负序分量静止转置量，并在叠加后输出该第二三相输出电信号。
[0022]在一实施例中，该负序分量给定为零。
[0023]采用本发明的功率单元旁路时的控制装置和方法，通过对三相输出电压中的负序分量进行闭环补偿，可以使级联式逆变器仍能维持输出电压的平衡。此外，本发明还可对三相输出电信号(如电压或电流)中的正序分量和负序分量分别进行闭环补偿，并将补偿后的正序分量和负序分量相叠加，同样可平衡级联式逆变器的三相输出电信号。相比于现有技术，本发明不仅可有效利用所有未故障的功率单元，而且输出电压下降较小甚至基本保持不变。此外，该控制方法既可适用于SPWM调制方式，也可适用于SVPWM调制方式，因而在变流器矢量控制方面的应用具有良好的兼容性。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]在参照附图阅读了本发明的【具体实施方式】以后，将会更清楚地了解本发明的各个方面。在附图中，
[0025]图1示出现有技术中的级联式逆变器在功率单元旁路时的一控制方法的效果图；
[0026]图2示出现有技术中的级联式逆变器在功率单元旁路时的另一控制方法的效果图；
[0027]图3A和图3B示出现有技术中的级联式逆变器采用又一控制方法在不同的功率单元旁路情形下的效果图；
[0028]图4示出依据本发明的一实施方式，级联式逆变器在功率单元旁路时的控制方法的流程框图；
[0029]图5示出使用图4中的控制方法来控制输出电压的一具体实施例；
[0030]图6示出使用图4中的控制方法来控制输出电压的另一具体实施例；
[0031]图7示出依据本发明的又一实施方式，级联式逆变器在功率单元旁路时的控制方法的流程框图；
[0032]图8示出使用图7中的控制方法来控制输出电压的一具体实施例；以及
[0033]图9示出使用图7中的控制方法来控制输出电压的另一具体实施例。
【具体实施方式】
[0034]为了使本申请所揭示的技术内容更加详尽与完备，可参照附图以及本发明的下述各种具体实施例，附图中相同的标记代表相同或相似的组件。然而，本领域的普通技术人员应当理解，下文中所提供的实施例并非用来限制本发明所涵盖的范围。此外，附图仅仅用于示意性地加以说明，并未依照其原尺寸进行绘制。
[0035]于本申请的【具体实施方式】部分与权利要求书部分，涉及“稱接(coupled with) ”的描述，其可泛指一组件通过其它组件而间接连接至另一组件，或是一组件无需通过其它组件而直接连接至另一组件。
[0036]于本申请的【具体实施方式】部分与权利要求书部分，除非文中对于冠词有所特别限定，否则“一”与“该”可泛指单个或多个。
[0037]本文中所使用的“约”、“大约”或“大致”用以修饰任何可些微变化的数量，但这种些微变化并不会改变其本质。于实施方式中若无特别说明，则代表以“约”、“大约”或“大致”所修饰之数值的误差范围一般是容许在百分之二十以内，较佳地是在百分之十以内，而更佳地则是在百分之五以内。
[0038]如前所述，级联式逆变器拓扑结构中，每一相由若干功率单元串联连接而成。在所有功率单元均正常工作时，三相输出电压保持平衡(即任意相邻的两相间的线电压相等)，以便藉由该线电压为负载供电。然而，当一个或多个功率单元出现故障时，需要将故障功率单元进行旁路，并通过相应的控制方法使得旁路后的三相输出电压仍然大体上保持平衡。[0039]图1示出现有技术中的级联式逆变器在功率单元旁路时的一控制方法的效果图。
[0040]参照图1，在该效果图中，点A与点O之间的连线表示A相，其包括9个串联连接的功率单元Al?A9，点B与点O之间的连线表示B相，其包括9个串联连接的功率单元BI?B9，点C与点O之间的连线表示C相，其包括9个串联连接的功率单元Cl?C9，线段AB、BC和CA表示线电压。当A相上的功率单元A3出现运行故障时，将该功率单元A3旁路，此时，由于A相中处于正常工作状态下的功率单元数量由9个减少为8个，A相的相电压将会减小，进而导致三相输出线电压AB、BC与CA之间出现不平衡。
[0041]为了解决这一问题，现有技术中的控制方法主要是将与A相功率单元A3相对应的其它两相上的功率单元进行旁路，如，图1中的功率单元B3和C3。具体地，若原来A相、B相和C相的相电压均为U，每个功率单元分别提供1/9U的电压，则，将功率单元A3、B3和C3旁路后，三相的相电压分别降为8/9U。尽管该控制方法可达到平衡电压的效果，但它会牺牲并未故障的功率单元B3和C3，而且还会导致输出电压出现较大下降。
[0042]图2示出现有技术中的级联式逆变器在功率单元旁路时的另一控制方法的效果图。
[0043]参照图2，假定原来A相、B相和C相的相电压均为U,每个功率单元分别提供1/9U的电压。当A相上的功率单元A3和B相上的功率单元B2均出现运行故障时，将该功率单元A3和B2旁路，此时，由于A相和B相中处于正常工作状态下的功率单元数量都由9个减少为8个，A相的相电压和B相的相电压将会减小,进而导致三相输出线电压AB、BC与CA之间出现不平衡。
[0044]为了解决这一问题，现有技术中的控制方法在不牺牲任何未故障的功率单元的情形下，降低C相的指令电压，如，将C相的指令电压降至8/9U。然而，该控制方法也会导致输出电压有较大下降，并且每个功率单元的输出功率相差较大，应力不均匀。此外，该控制方法需要对每相进行控制，因而不适用于SVPWM调制方式(Space Vector Pulse WidthModulation,空间矢量脉宽调制)。
[0045]图3A和图3B示出现有技术中的级联式逆变器采用又一控制方法在不同的功率单元旁路情形下的效果图。
[0046]请参照图3A，当A相上的某一功率单元出现运行故障时(总的功率单元数量由9个减为8个)，通过改变相邻两相的相位差，来使三相输出电压尽可能地维持平衡。例如，在图3A中，A相与C相之间相差123.6°，A相与B相之间也相差123.6°，但是为了保持线电压间的平衡，B相与C相之间相差112.8°。因而，虽然A相与B相、C相之间的相电压不同，但是，三相输出线电压AB、BC和CA均相同(如，图3A中上述三个线段的长度均为15)。
[0047]请参照图3B，当A相上的任意两个功率单元出现运行故障时(总的功率单元数量由9个减为7个)，类似地，该控制方法也通过改变相邻两相的相位差，使得三相输出电压尽可能地维持平衡。例如，在图3B中，A相与C相之间相差127.1°，A相与B相之间也相差127.1°，但是为了保持线电压间的平衡，B相与C相之间相差105.8°。因而，虽然A相与B相、C相之间的相电压不同，但是，三相输出线电压AB、BC和CA均相同(如，图3B中上述三个线段的长度均为14.35)。
[0048]但是，无论图3A还是图3B，其控制方法需要穷举各相所有可能旁路的功率单元数目的组合，并对每一组合分别离线计算旁路后每相之间的夹角。由于每相中的功率单元出现故障的情形会有很多种，将三相中的每一相的情形组合后，会产生很多的角度参数，例如，A相与B相、B相与C相、C相与A相各自的相位差，这对于控制器的存储空间是有较高要求的。此外，角度参数一般都是浮点数，需要更多的存储容量进行储存。另一方面，该控制方法也需要对每相分别进行控制，因而也不适用于SVPWM调制方式，这将会限制其在变流器矢量控制方面的应用。
[0049]图4示出依据本发明的一实施方式，级联式逆变器在功率单元旁路时的控制方法的流程框图。参照图4，在本发明的控制方法中，首先执行步骤SI I，检测级联逆变器的三相输出电压。接着，在步骤S13中，计算所检测的三相输出电压中的负序分量。应当指出，电压(或电流)中的正序分量和负序分量(三相四线制的电路中还可能包括零序分量)是为了分析三相电压(或电流)出现不对称现象时，将其分解成对称的正序分量和负序分量。在理想情形下，三相电压对称(或称为保持平衡)，因此电压中的负序分量为零；当系统出现故障时，三相电压不对称，此时的负序分量就会有一定的幅值。由此可知，任何的三相电压(或电流)均可分解为一正序分量和一负序分量。当其保持平衡时，三相电压仅包含正序分量，并且负序分量为零，当其处于非平衡状态时，三相电压中不仅包括正序分量，并且还包括一定幅值的负序分量。
[0050]然后，在步骤S15中，提供一负序分量给定，对电压中的负序分量进行闭环补偿，并输出补偿后的负序分量。最后，执行步骤S17，将补偿后的负序分量与一三相输出电压指令相叠加，并以预设的调制方式输出新的三相输出电压。
[0051]依据一具体实施例，上述步骤S15中所提供的负序分量给定为零。然而，本发明并不只局限于此。例如，在其它的实施例中，该负序分量给定也可设置为零值附近区域的某一阈值。
[0052]依据一具体实施例，上述步骤S15中，藉由一补偿器对负序分量进行闭环补偿，该补偿器包括但不限于一比例补偿器(P)、一比例积分补偿器(PI)、一比例谐振补偿器(PR)、一比例积分微分补偿器(PID)。需要指出的是，该补偿器可直接对步骤S13中所计算的负序分量进行补偿，也可对步骤S13中所计算的负序分量经由坐标变换后的量进行闭环补偿。例如，从三相坐标系(下文简称为abc坐标系)变换为两相静止坐标系(下文简称为α β坐标系)。或者，从abc坐标系变换为两相旋转坐标系(下文简称为dq坐标系)。
[0053]依据一具体实施例，预设调制方式为一 SPWM(Sinusoidal Pulse WidthModulation,正弦脉宽调制)方式或一 SVPWM(Space Vector Pulse Width Modulation,空间矢量脉宽调制)方式。
[0054]在详细描述下面的多个实施例之前，不妨预先设定abc坐标系下的三相输出电压
为 Uout (abc)，该 三相输出电压中的正序分量为Uω (abc)，该三相输出电压中的负序分量为U⑵(abc)，三相输出电压的期望值为Utjut(abe)%三相输出电流为U(abc)，该三相输出电流中的正序分量为I(Diabe),该三相输出电流中的负序分量为I⑵U。)，以及三相输出电流的期望值为loutUbc/。类似地，α β坐标系下的三相输出电压为UOTt(a e),该三相输出电压中的正序分量为U⑴(a e),该三相输出电压中的负序分量为U⑵(a e),三相输出电压的期望值为Uout(a β)*,三相输出电流为U(ae)，该三相输出电流中的正序分量为I(1)(ae)，该三相输出电流中的负序分量为I(2)(ae)，以及三相输出电流的期望值为Iwt(ae)' dq坐标系下的三相输出电压为Uoutidq)，该三相输出电压中的正序分量为U⑴(dq)，该三相输出电压中的负序分量为U⑵(dq)，三相输出电压的期望值为Utjutwt/,三相输出电流为Iratidtl),该三相输出电流中的正序分量为I ω㈣)，该三相输出电流中的负序分量为I(2)(d(1)，以及三相输出电流的期望值为I?t(d/。
[0055]图5示出使用图4中的控制方法来控制输出电压的一具体实施例。
[0056]参照图5，该控制方法以SPWM方式来输出控制后的三相输出电压Uoutiabc)。在该实施例中，检测当前的三相输出电压Uouttabc)，计算并分离出负序分量U⑵(abc)，然后对该负序分量U⑵(ab。)进行闭环补偿(如，提供一负序分量给定O)，将补偿后的负序分量与三相输出电压的期望值为Uratub/相叠加，然后以SPWM方式调制出控制后的三相输出电压Uwtuc)。
[0057]本领域的技术人员还应当理解，图5不仅可用于描述级联式逆变器中的功率单元旁路时对于三相输出电压的控制方法，而且还可用来描述与该控制方法相对应的控制装置。更具体地，该控制装置包括一检测模组、一计算模组、一补偿模组和一输出模组。其中，该检测模组检测一三相输出电压U—)。该计算模组计算来自检测模组的三相输出电压中的负序分量U⑵(ab。)。补偿模组用于提供一负序分量给定0，并根据该负序分量给定对来自计算模组的负序分量U(2)⑷进行闭环补偿，以输出补偿后的负序分量。输出模组将补偿后的负序分量与一三相输出电压指令Uratubc/相叠加，并以SPWM方式输出新的三相输出电压
Uout (abc) °
[0058]图6示出使用图4中的控制方法来控制输出电压的另一具体实施例。
[0059]参照图6，该控制方法以SVPWM方式来输出控制后的三相输出电压Utjut(ab。)。在该实施例中，检测当前的三相输出电压Uouttabc)，计算并分离出负序分量U⑵(abc)。与图5不同的是，图6中的控制方法将所计算的负序分量U(2)⑷经由3/2变换(即abc坐标系到α β坐标系的坐标变换)得到两相静止坐标系下的负序分量U⑵(α0)。然后，对该负序分量U(2)(α 0)进行闭环补偿(如，提供一负序分量给定O)，将补偿后的负序分量与三相输出电压的期望值为uwt(ae/相叠加，然后以SVPWM方式调制出控制后的三相输出电压Uratubc0。在此，SVPWM方式的输入量应为α β坐标系下的分量，因而在对负序分量进行闭环补偿前，需将abc坐标系下的负序分量U(2)(ab。)变换为α β坐标系下的负序分量U(2)(ae)。
[0060]图7示出依据本发明的又一实施方式，级联式逆变器在功率单元旁路时的控制方法的流程框图。
[0061]参照图7，在该实施例中，首先执行步骤S21，检测级联逆变器的一第一三相输出电信号。在此，该电信号既可以是电压信号，也可以是电流信号。接着，在步骤S23中，分别计算该第一三相输出电信号中的一第一正序分量和一第一负序分量。然后，执行步骤S251和S253，提供一正序分量给定，对所计算的第一正序分量进行闭环补偿，以及提供一负序分量给定，对所计算的第一负序分量进行闭环补偿，以输出一第二正序分量和一第二负序分量。最后，在步骤S27中，将补偿后的该第二正序分量和该第二负序分量相叠加，并以预设调制方式输出一第二三相输出电信号。
[0062]应当指出，步骤S251和S253并无特别的先后顺序，既可先对第一正序分量进行闭环补偿，然后再对第一负序分量进行闭环补偿；也可先对第一负序分量进行闭环补偿，然后再对第一正序分量进行闭环补偿。此外，还可同时对第一正序分量和第一负序分量进行闭环补偿。
[0063]依据一具体实施例，上述预设调制方式为一 SPWM(Sinusoidal Pulse WidthModulation,正弦脉宽调制)方式或一 SVPWM(Space Vector Pulse Width Modulation,空间矢量脉宽调制)方式。进一步，当调制方式为SPWM时，该正序分量给定为三相坐标系下的第一三相输出电信号的期望值。
[0064]依据一具体实施例，负序分量给定为零。
[0065]图8示出使用图7中的控制方法来控制输出电压的一具体实施例。
[0066]参照图8，该控制方法以SVPWM方式来输出控制后的三相输出电压υ_(Λ。)。在该实施例中，以三相输出电流Iwt(ab。)作为检测量进行描述。然而，本发明并不只局限于此。例如，仍然可以米用三相输出电压υ_(Λ。)作为检测量。
[0067]具体地，检测级联逆变器的一三相输出电流Ι_(Λ。)，分别计算该三相输出电流I out (abc)中的第一正序分量I(i)u。)和第一负序分量I⑵U。)。然后，对abc坐标系下的正序分量I(1)(abc；)进行3/2变换，得到α β坐标系下的第一正序分量静止转置量Ιω(α0)。在提供一正序分量给定Iwt(ae)*后，对所计算的第一正序分量静止转置量Ιω(α0)进行闭环补偿。同时，对abc坐标系下的负序分量I(2)(ab。)进行3/2变换，得到α β坐标系下的第一负序分量静止转置量I⑵(α 0)。在提供一负序分量给定O后，对所计算的第一负序分量静止转置量Ι(2)(α0)进行闭环补偿。最后，将补偿后的第二正序分量和第二负序分量相叠加，并以SVPWM方式输出该第二三相输出电信号。
[0068]在其它的一些实施例中，还可采用SPWM方式来输出经由控制处理后的三相输出电压。例如，将所计算的第一正序分量I(1)(ab。)和第一负序分量I⑵⑷直接进行闭环补偿，将补偿得到的第二正序分量和第二负序分量叠加后，以SPWM方式调制出该三相输出电压。又如，保留图8中的3/2变换，仅在经过闭环补偿的第二正序分量和第二负序分量叠加后，进行2/3变换(即α β坐标系到abc坐标系的坐标变换)，然后采用SPWM方式调制出该三相输出电压。
[0069]依据一具体实施例，该控制方法还包括对所计算的该第一正序分量和该第一负序分量分别进行abc/dq坐标变换，得到两相旋转坐标系下所对应的一第一正序分量旋转转置量和一第一负序分量旋转转置量从而分别进行闭环补偿。
[0070]图9示出使用图7中的控制方法来控制输出电压的另一具体实施例。
[0071]与图8相类似，图9中的控制方法以SVPWM方式来输出控制后的三相输出电压U0Ut(abc)o在该实施例中，以三相输出电流Ι_(Λ。)作为检测量进行描述。然而，本发明并不只局限于此。例如，仍然可以采用三相输出电压Uwt(ab。)作为检测量。
[0072]图9与图8的不同之处是在于,对正序分量Ια)—)和负序分量Ite)u。)分别进行3/2变换后，进一步对两相静止坐标系下的第一正序分量静止转置量Ιω(α0)和第一负序分量静止转置量Ι(2)(α0)进行α β/dq变换，得到两相旋转坐标系下的第一正序分量旋转转置量Ιω咖和第一负序分量旋转转置量I⑵(dq)。然后，提供一正序分量给定U(d/后，对所计算的第一正序分量旋转转置量I(1)(dq)进行闭环补偿，以及提供一负序分量给定O后，对所计算的第一负序分量旋转转置量I(2)(dtl)进行闭环补偿。由于两相旋转坐标系(dq坐标系)下的正序分量和负序分量不能直接相叠加，因而需要对闭环补偿得到的正序分量和负序分量分别进行dq/α β坐标变换，得到α β坐标系下的补偿后的正序分量和负序分量。最后，将二者相叠加并以SVPWM方式输出新的三相输出电压。
[0073]在一些实施例中，也可将3/2变换以及α β /dq变换直接使用abc/dq变换进行一次性处理，同样可得到两相旋转坐标系下的第一正序分量旋转转置量I(lHd(1)和第一负序分量旋转转置量I⑵(dq)。
[0074]在一些实施例中，还可采用SPWM方式来输出经由控制处理后的三相输出电压。例如，对闭环补偿后的第二正序分量和第二负序分量分别进行dq/abc坐标变换，以得到三相坐标系下的第二正序分量转置量和第二负序分量转置量，并在叠加后输出该第二三相输出电压。
[0075]采用本发明的功率单元旁路时的控制装置和方法，通过对三相输出电压中的负序分量进行闭环补偿，可以使级联式逆变器仍能维持输出电压的平衡。此外，本发明还可对三相输出电信号(如电压或电流)中的正序分量和负序分量分别进行闭环补偿，并将补偿后的正序分量和负序分量相叠加，同样可平衡级联式逆变器的三相输出电信号。相比于现有技术，本发明不仅可有效利用所有未故障的功率单元，而且输出电压下降较小甚至基本保持不变。此外，该控制方法既可适用于SPWM调制方式，也可适用于SVPWM调制方式，因而在变流器矢量控制方面的应用具有良好的兼容性。
[0076]上文中，参照附图描述了本发明的【具体实施方式】。但是，本领域中的普通技术人员能够理解，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，还可以对本发明的【具体实施方式】作各种变更和替换。这些变更和替换都落在本发明权利要求书所限定的范围内。
【权利要求】
1.一种功率单元旁路时的控制装置，适于平衡级联逆变器的三相输出电压，其特征在于，所述控制装置包括: 一检测模组，用于检测一三相输出电压； 一计算模组，用于计算所述三相输出电压中的负序分量； 一补偿模组，用于提供一负序分量给定，并根据所述负序分量给定对来自所述计算模组的负序分量进行闭环补偿，以输出补偿后的所述负序分量；以及 一输出模组，用于将补偿后的所述负序分量与一三相输出电压指令相叠加，并以调制方式输出新的三相输出电压； 其中所述调制方式为一 SPWM(Sinusoidal Pulse Width Modulation,正弦脉宽调制)方式或一 SVPWM(Space Vector Pulse Width Modulation,空间矢量脉宽调制)方式。
2.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，当调制方式为SVPWM方式时，所述计算模组还用于对所计算的负序分量进行abc/α β坐标变换，得到两相静止坐标系下的负序分量，所述补偿模组根据所述负序分量给定对所述负序分量进行闭环补偿，以输出补偿后的所述负序分量。
3.—种功率单元旁路时的控制方法，适于平衡级联逆变器的三相输出电压，其特征在于，该控制方法包括以下步骤: 通过一检测模组检测一第一三相输出电信号； 通过一计算模组分别计算所述第一三相输出电信号中的一第一正序分量和一第一负序分量；` 由一补偿模组提供一正序分量给定和一负序分量给定，对所述第一正序分量和所述第一负序分量进行闭环补偿，以输出一第二正序分量和一第二负序分量；以及 将所述第二正序分量和第二负序分量相叠加，并以调制方式输出一第二三相输出电信号; 其中所述调制方式为一 SPWM(Sinusoidal Pulse Width Modulation,正弦脉宽调制)方式或一 SVPWM(Space Vector Pulse Width Modulation,空间矢量脉宽调制)方式。
4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，当调制方式为SPWM方式时，所述正序分量给定为三相坐标系下所述第一三相输出电信号的期望值。
5.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，当调制方式为SVPWM方式时，该控制方法还包括: 对所计算的该第一正序分量和该第一负序分量分别进行abc/α β坐标变换，得到两相静止坐标系下所对应的一第一正序分量静止转置量和一第一负序分量静止转置量从而分别进行闭环补偿。
6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述正序分量给定为两相静止坐标系下所述第一三相输出电信号的期望值。
7.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，该控制方法还包括: 对所计算的该第一正序分量和该第一负序分量分别进行abc/dq坐标变换，得到两相旋转坐标系下所对应的一第一正序分量旋转转置量和一第一负序分量旋转转置量从而分别进行闭环补偿。
8.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，当所述调制方式为SPWM时，该叠加步骤还包括: 对补偿后的所述第二正序分量和所述第二负序分量分别进行dq/abc坐标变换，以得到三相坐标系下的一第二正序分量转置量和一第二负序分量转置量，并在叠加后输出该第二三相输出电信号。
9.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，当所述调制方式为SVPWM时，该叠加步骤还包括: 对补偿后的所述第二正序分量和所述第二负序分量分别进行dq/α β坐标变换，以得到两相静止坐标系下的一第二正序分量静止转置量和一第二负序分量静止转置量，并在叠加后输出该第二三相输出电信号。
10.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述负序分量给定为零。
【文档编号】H02M7/42GK103457493SQ201210182584
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2012年5月31日 优先权日:2012年5月31日
【发明者】刘佳, 郎永强, 毛宇阳 申请人:台达电子工业股份有限公司