用于对并联转换系统进行电流自动平衡的方法和系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本公开涉及用于对并联转换系统进行电流自动平衡的方法和系统。
【背景技术】
[0002]通常采用电力转换器来生成交流输出电力并将其提供至诸如单相或多相交流马达(motor)等负载。在特定情况下，希望连接两个或更多个马达驱动的交流逆变器输出或两个或更多个个体逆变器的交流逆变器输出，以驱动单个马达负载。各种应用还可以在交流电网或其他交流电力系统与直流总线之间采用两个并联连接的整流器。此外，在一些情况下，通过单个(共享的)输入整流器或其他公共直流源来驱动并联连接的逆变器，该公共直流源可以包括两个或更多个并联连接的整流器。在这些情况中，并联连接的逆变器分别提供交流输出波形(电流、电压)，并且逆变器相互通信并且/或者与主控制器通信，以交换定时和控制信息使得交流输出的相位和振幅同步。此外，并联逆变器通常配置成采用连接至逆变器中的每个逆变器的输出线的电流共享电感器，以利于并联连接的逆变器级之间的电流共享。在逆变器输出处有时采用其他电路，例如R-L(du/dt)滤波器，以减轻反射波问题。在并联连接的逆变器的输出线路中添加电流共享和/或du/dt电感器以及在逆变器的交流输出中的电流不平衡通常需要降低整个系统的额定值。例如，两个各自具有IA的额定输出电流的逆变器的并联配置通常被定额为提供小于2A的输出电流。此外，因为附加逆变器被并联连接，所以作为整体百分比的降额值通常会降低(例如，2个并联连接的逆变器可以降额10%，而5个并联连接的逆变器可以降额20% )。并联连接的逆变器之间的输出电流不平衡可以由各种其他原因引起，包括没有对各个逆变器的开关装置之间的失配进行限制，包括逆变器IGBT的集电极-发射极饱和电压差(Vce-sat)以及/或者逆变器二极管之间的正向电压(Vf)失配。另外，某些设施涉及在工业控制柜或外壳中连接两个或更多个逆变器模块，其中，通过铝或铜母线的方式形成公共直流和/或交流连接或者共享直流和/或交流连接。在典型配置中，通过长度比另一逆变器模块的母线更长的母线来连接一个逆变器模块，并且该母线阻抗使提供至给定逆变器模块的和/或从给定逆变器提供的电压和/或电流产生差异。此外，提供给逆变器开关装置(例如，IGBT门驱动信号)的开关控制信号的信号路径中的传播延迟差会引起并联连接的逆变器之间的输出电流不平衡，同样在将各个逆变器和逆变器的局部控制板与另一逆变器和/或与主控制装置连接的通信线缆中的传播延迟差也会引起并联连接的逆变器之间的输出电流不平衡。从而，并联连接的逆变器所需的降额限制了在整个系统中可以提供的输出电流和/或输出电压的量。可以通过使用接近匹配的部件和/或更高精度的部件(例如，IGBT)来抵抗所需降额的量，但是部件匹配增加了整个系统的成本，并且可能阻止或抑制针对给定部件使用多个制造源的能力。因此，需要改进的并联逆变系统设备和控制技术来减轻输出电流不平衡，从而在不增加系统尺寸、成本或复杂性的情况下减小这样的系统中所需的降额量。
【发明内容】
[0003]现在对本公开内容的一个或更多个方面进行总结以利于对公开内容的基本理解，其中，该
【发明内容】
部分不是对公开内容的广泛概述，本
【发明内容】
部分并非意在标识公开内容的某些元件，也并非要划定公开内容的范围。相反，本
【发明内容】
部分的主要目的是在给出以下更详细的描述之前以简单的形式呈现公开内容的各个概念。本公开内容提供电力转换系统以及操作方法和计算机可读介质，由此可以在不增加系统成本或复杂性的情况下避免或减轻传统并联逆变器和/或并联整流器系统操作的以上和其它缺点，并且与现有方法相t匕，对系统部件匹配的限制更宽松同时增加潜在的系统交流额定值。
[0004]根据本公开内容的一个或更多个方面提供一种电力转换系统，该电力转换系统包括:两个或更多个并联连接的转换器，例如具有连接来驱动单个负载的交流输出的逆变器或具有连接至单个交流系统的交流输入的并联整流器，以及下述控制器:该控制器针对给定交流相确定额定调制指数并且基于与给定交流相相关联的各个转换器交流电流值来确定分别与对应转换器相关联的调节后调制指数。控制器还根据对应的调节后调制指数，来针对给定交流相控制转换器的脉冲宽度调制(PWM)操作，以抵消电力转换系统中的交流电流不平衡。以这种方式，控制器可以在不需要高精度系统部件和/或紧密匹配部件和母线或线缆阻抗的情况下减小并联连接的转换器中的不平衡。因此，可以在不需要增加系统成本或尺寸的情况下获得更高的总体系统额定值。
[0005]某些实施方式中的控制器例如通过调节具有与给定交流相关联的最大交流电流和最小交流电流的转换器的调制指数，来选择性地减小调制指数中的一个调制指数并且增加另一调制指数。在某些实施方式中，可以根据交流负载处于马达驱动状态还是处于再生状态(regenerating)来采用不同的调节技术,例如，当负载处于马达驱动状态(motoring)时，针对具有最大交流电流的转换器减小调制指数从而减小受控交流电压，并且针对相对于给定相具有最小交流电流的转换器增大调制指数从而增大交流电压。相反，如果负载处于再生状态，则能够通过针对具有最大交流电流的转换器提高调制指数来增大转换器交流电压，同时通过针对具有最小交流电流的转换器减小调制指数来降低交流电压。
[0006]此外，在某些实施方式中，控制器抑制给定转换器调制指数调节超出某预定极限，从而在并联转换器系统中控制共模电流，并且控制器在调制指数偏移达到预定极限的情况下会发出诊断警告或消息，这可以表示需要替换一个或更多个系统部件或其他修复维护。
[0007]根据本公开内容的其他方面提供了一种方法和计算机可读介质用于操作并联转换器以驱动负载。在该方法中，确定与给定交流相相关联的各个开关转换器绝对交流电流值以及给定交流相的额定调制指数。该方法还包括:至少部分地根据各个开关转换器绝对交流电流值在转换器的给定脉冲宽度调制开关周期中针对给定交流相偏移调节后调制指数进行，并且根据对应的调节后调制指数针对给定相来控制转换器操作。
[0008]在某些实现方式中，至少部分地根据各个开关转换器绝对交流电流值针对给定交流相减小与转换器中的一个转换器关联的调制指数偏移值，同时增大另一转换器的偏移值，并且将各个调节后调制指数确定为给定交流相的对应的调制指数偏移值与额定调制指数的和。某些实施方式包括确定具有与给定交流相对应的最大绝对交流电流值的第一转换器，确定具有最小绝对交流电流值的第二转换器，以及减小第一开关转换器和第二开关转换器中的一个开关转换器的调节后调制指数，并且针对给定交流相增大第一开关转换器和第二开关转换器中的另一开关转换器的调节后调制指数。
[0009]在某些实施方式中，该方法提供:当负载处于马达驱动状态时，选择性地减小第一开关转换器的调节后调制指数并且增大第二开关转换器的调节后调制指数，而当负载处于再生状态时，选择性地增大第一开关转换器的调节后调制指数并且减小第二开关转换器的调节后调制指数。该方法还可以包括在某些实施方式中选择性地抑制调节后调制指数减小或增大超出预定极限，无论是以绝对项限制的极限还是相对于所计算的额定调制指数限制的极限，并且该方法还可以涉及在调节后调制指数到达极限时发出或启动诊断信号或警生口 ο
[0010]提供了另外的方法和计算机可读介质，包括:如果负载处于马达驱动状态，则选择性地减小与给定交流相相关联的具有最大绝对交流电流值的第一开关转换器的交流电压，并且选择性地增大与给定交流相关联的具有最小绝对交流电流值的第二开关转换器的交流电压。另外，如果负载处于再生状态，则该方法提供:选择性地增大第一开关转换器的交流电压，并且选择性地减小与给定交流相相关联的第二开关转换器的交流电压。
【附图说明】
[0011]下列描述和附图详细地说明了本公开内容的某些示例性实现方式，示例性实现方式表示可以实现本公开内容的各种原理的若干示例性方式。然而，所示出的示例并非对本公开内容的许多可能的实施方式穷举。下列详细描述在结合附图一起考虑时阐述了本公开内容的其他目的、优点和新颖特征，在附图中:
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