即得：
[0035] 即得sin (y)=0时线电压取最大值，即y=π。
[0036] 以下结合一具体的应用实例来说明本发明的工作过程及原理。
[0037] 假设五级联高压变频器的a相有4个单元损坏，b相的全部功率单元正常，c相的 2个功率单元损坏。则发生故障的功率单元数BpNum等于6。功率单元的母线电压表示为 Ud(：mi，功率单元的PWM占空比表示为PWMmi，其中m可代表为a相、b相、及c相，i对应功率 单元号（对于五级联高压变频器，i即为1~5)，例如，Ud#2即代表a相第2个功率单元的 母线电压，功率单元的PWM占空比表示为PWMmi，如PWMa2即为a相第2个功率单元的PWM， 一般而言同一相上功率单元的PWM占空比是一样的。这里所说的电压均指有效值。
[0038] 在未发生功率单元故障时，a相的目标输出相电压Uan为：
[0039]Uan= (Udcal*PffMal+Udca2*PffMa2+Ud(：a3*PffMa3+Ud(：a4*PffMa4+Ud(：a5*PffMa5)rms,rms 表示有效值。
[0040] 在未发生功率单元故障时，b相的目标输出相电压Ubn为：
[0041]Ubn= (Udcbl*PWMbl+Udcb2*PWMb2+Udcb3*PffMb3+Udcb4*PffMb4+Udcb5*PffMb5)rms〇
[0042] 在未发生功率单元故障时，c相的目标输出相电压Ucn为：
[0043]Ucn= (Udccl*PffMcl+Udcc2*PffMc2+Udcc3*PffMc3+Udcc4*PffMc4+Udt:c5*PffMc5)rms。
[0044]当a相的al、a2、a4、a5单元损坏时，则a相的实际输出相电压Ua为：
[0045]Ua= (Udca3*PWMa3)rms〇
[0046] b相的功率单元全部正常，则b相的实际输出相电压Ub等于b相的目标输出电压 Ubn〇
[0047]当c相的cl、c4单元损坏时，则c相的实际输出相电压Uc为：
[0048] Uc= (Udcc2*PWMc2+Udcc3*PWMc3+Udcc5*PffMc5)rms〇
[0049] 为了实现高压变频器的输出电压自均衡，高压变频器的主控模块要执行以下步 骤：
[0050] 步骤a、主控模块提升高压变频器的a相、b相、c相的相电压，每一相的相电压提 升值应大于等于零、且小于等于发生故障的所有功率单元的目标输出电压有效值之和（即 Udcal*PWMal+Udca2*PffMa2+Udca4*PffMa4+Udca5*PWMa5+Udccl*PffMcl+Udcc4*PffMc4)，同时还应 避免出现过调制；
[0051] 步骤b，在完成对高压变频器的三相相电压的提升后，主控模块判断提升后的a、c 两相的相电压之和小于提升后的剩余一相b的相电压，即Ua+Uc<Ub。此时，主控模块保持 Ua、Uc不变，使其等于提升后的的a、c两相的相电压，并为b相相电压Ub设置一个预设值， 这个预设值例如可以是图3中所示的Ub'，即Ub=Ub'。因此，这个时候Ua、Ub和Uc均为 已知值。然后，主控模炔基于前述的公式（1)、公式（2)和公式（3)计算出输出线电压U1、 a相与b相之间的夹角X、a相与c相之间的夹角y以及b相与ab线电压之间的夹角z。
[0052] 步骤c、主控模块根据步骤b计算出的X、y和z计算出b相与c相之间的夹角w。
[0053] 步骤d、主控模块按照预设的Ub'、以及计算出的X、y、w的大小向高压变频器的功 率单元组发送实际的PWM控制信号，对高压变频器的b相相电压、a相与b相之间的夹角、a 相与c相之间的夹角以及b相与c相之间的夹角进行调整。
[0054] 完成调整控制后的高压变频器输出的ab线电压、ac线电压以及be线电压的大小 均等于U1，从而实现了高压变频器的输出电压自均衡。
【主权项】
1. 高压变频器输出电压自均衡方法，所述高压变频器的每相有多个功率单元串联，其 特征在于，所述高压变频器输出电压自均衡方法包括以下步骤： 步骤a、高压变频器的主控模块在所述高压变频器发生功率单元故障时，提升高压变频 器的三相的相电压，每一相的相电压提升值应大于等于零、且小于等于发生故障的所有功 率单元的目标输出电压有效值之和，同时还应避免出现过调制； 步骤b、在完成对高压变频器的三相相电压的提升后，判断是否出现任意两相a、c的相 电压之和小于剩余一相b的相电压的状况，若出现a相相电压Ua和c相相电压Uc之和小 于b相相电压Ub的状况，所述主控模炔基于预设的b相相电压Ub、输出线电压Ul、a相与b 相之间的夹角X、a相与c相之间的夹角y或b相与ab线电压之间的夹角z，通过以下公式 计算出Ub、Ul、X、y和z中的其余四者；步骤c、所述主控模块根据步骤b计算出的X、y和z计算出b相与c相之间的夹角w ; 步骤d、所述主控模块按照步骤b中获得的Ub、x、y以及步骤c中获得的w向所述高压 变频器的功率单元组发送实际的PWM控制信号，对高压变频器的b相相电压、a相与b相之 间的夹角、a相与c相之间的夹角以及b相与c相之间的夹角进行调整。2. 根据权利要求1所述的高压变频器输出电压自均衡方法，其特征在于，在所述的步 骤a中，每一相的相电压提升值等于零。3. 根据权利要求1或2所述的高压变频器输出电压自均衡方法，其特征在于，在所述的 步骤b中，所述主控模炔基于预设的a相与c相之间的夹角y计算出Ub、Ul、X和z，其中， 预设的a相与c相之间的夹角y等于JT。
【专利摘要】高压变频器输出电压自均衡方法，包括以下步骤：高压变频器的主控模块在发生功率单元发生故障时，提升高压变频器三相相电压；判断是否出现任意两相a、c的相电压小于剩余一相b的相电压的状况，若出现，主控模块基于预设的b相相电压Ub、输出线电压Ul、a相与b相之间的夹角x、a相与c相之间的夹角y或b相与ab线电压之间的夹角z，计算出Ub、Ul、x、y和z中的其余四者；主控模块计算出b相与c相之间的夹角w；主控模块按照获得的Ub、x、y和w向高压变频器的功率单元组发送实际的PWM控制信号，对高压变频器的b相相电压、a相与b相之间的夹角、a相与c相之间的夹角以及b相与c相之间的夹角进行调整，从而实现高压变频器输出电压的自均衡。
【IPC分类】H02M1/32
【公开号】CN105356737
【申请号】CN201510902371
【发明人】李兴鹤, 金辛海, 宋吉波, 张震宇, 吴芸, 孟庆旭, 谢海峰
【申请人】上海新时达电气股份有限公司, 上海辛格林纳新时达电机有限公司
【公开日】2016年2月24日
【申请日】2015年12月8日