改进的变流器调制系统和方法
【专利摘要】本发明至少揭示一种调制系统，该调制系统被配置成向变流器中的第一变流器桥臂和第二变流器桥臂提供脉冲信号。该调制系统包括调制单元和脉冲样式分配单元。调制单元通过使用指令电压信号对多载波信号进行调制，以产生初始脉冲信号。初始脉冲信号的波形与变流器提供的变流器输出电压的波形相对应。脉冲样式分配单元至少根据初始脉冲信号产生分别被用来驱动第一和第二变流器桥臂的第一和第二脉冲信号，以使得第一和第二变流器桥臂分别提供第一和第二变流器桥臂输出电压，其中第一和第二变流器桥臂输出电压的电压电平数与变流器输出电压的电平数相等或者小于变流器输出电压的电平数。
【专利说明】改进的变流器调制系统和方法
【技术领域】
[0001]本发明公开的实施方式涉及系统和方法，特别涉及一种改进的变流器调制系统和方法。
【背景技术】
[0002]通常被用来执行能量变换操作的变流器(Converter)，尤其是多电平变流器，例如，三电平变流器等，由于其较好的输出波形品质以及较高的耐压能力，在很多工业领域取得逐渐广泛的应用。例如，多电平变流器已经被应用在机车或者泵等装置中，其被用来执行直流能量到交流能量的转换操作，以给负载，例如，交流电机提供单相或者多相的交流输出电压。另外，多电平变流器还被应用在能源发电装置中，例如，风力发电装置和太阳能发电装置中，其被用来执行直流能量到交流能量的转换操作，以提供单相或者多相的交流电压，以供电网传输和配送。
[0003]一般而言，多电平变流器包括多个开关元件/器件，例如，绝缘栅双极型(Insulated Gate Bipolar Transistors, IGBT)和集成门极换流晶闸管(Integrated GateCommutated Thyristors, IGCT)等,这些开关元件/器件可以在特定样式的脉冲信号的作用下进行开启和闭合的动作，以执行能量变换的操作。通常，通过执行一个或者多个调制策略来改变脉冲信号的样式，从而改变变流器输出波形。举例而言，业界已经提出一种平顶式调制策略(Flattop Modulation Strategy),其被设计成在一定的时间范围内将变流器的一个桥臂的脉冲信号的波形基本维持恒定，也即该桥臂在此时间范围内基本没有开关动作；而使变流器的另外一个桥臂快速地进行开关动作。然而，此种平顶式调制策略仍存在一些不足，其中一个不足之处在于执行这种调制策略可能会使变流器出现大范围的温度波动，从而使得器件承受较大的热应力；另外一个不足之处在于执行这种调制策略可能会使变流器桥臂在不均衡样式调制比作用下，而产生较大的电压波动；还有一个不足之处在于执行这种调制策略时，有时还会进一步执行桥臂脉冲样式交换(Pattern Exchange)的动作，也即在一个周期内，第一变流器桥臂基本无开关动作，而第二变流器桥臂快速开关；而在另一个周期内，第一变流器桥臂快速开关，而第二桥臂基本无开关动作；这样会在直流母线处产生高阶的谐波，而这些谐波可能会使变压器饱和。
[0004]因此，有必要提供一种改进的调制系统和方法来解决上述现有调制系统和方法存在的技术问题。
【发明内容】
[0005]有鉴于上文提及之技术问题，本发明的一个方面在于提供一种系统。该系统包括变流器和控制器。该变流器包括至少第一变流器桥臂和第二变流器桥臂，该第一变流器桥臂和该第二变流器桥臂中的每一者包括多个开关元件，该多个开关元件以特定的样式被开启或者关闭。该控制器与该变流器通信连接，该控制器包括虚拟调制模块，该虚拟调制模块被配置成提供脉冲信号给该变流器，以控制该第一变流器桥臂和该第二变流器桥臂中的多个开关元件执行开启或者关闭动作。其中，该虚拟调制模块包括调制单元和脉冲样式分配单元，该调制单元被配置成通过使用指令电压信号对多载波信号进行调制，以产生初始脉冲信号。该脉冲样式分配单元被配置成至少根据该初始脉冲信号产生第一脉冲信号和第二脉冲信号，并输出该第一脉冲信号和该第二脉冲信号，以使得该第一脉冲信号和该第二脉冲信号可以分别被用来驱动该第一变流器桥臂和该第二变流器桥臂中的多个开关元件执行开启或者关闭动作，并使得该变流器通过该第一变流器桥臂和该第二变流器桥臂产生变流器输出电压。其中，该初始脉冲信号的波形与该变流器输出电压的波形相对应，该第一脉冲信号和该第二脉冲信号具有与该初始脉冲信号相同的电平数或者具有少于该初始脉冲信号的电平数。
[0006]在一些实施方式中，在该提供的系统中，该第一脉冲信号和该第二脉冲信号中任一者均包括η个电平数，其中η大于或者等于三。
[0007]本发明的另一个方面在于提供另外一种系统。该系统包括变流器和控制器。该变流器包括至少第一变流器桥臂和第二变流器桥臂，该第一变流器桥臂和该第二变流器桥臂中的每一者包括多个开关元件，该多个开关元件以特定的样式被开启或者关闭。该控制器与该变流器连接，该控制器包括虚拟调制模块，该虚拟调制模块被配置成提供脉冲信号给该变流器，以控制该第一变流器桥臂和该第二变流器桥臂中的多个开关元件执行开启或者关闭动作。其中，该虚拟调制模块包括调制单元和脉冲样式分配单元，该调制单元被配置成通过使用指令电压信号对多载波信号进行调制，以产生初始脉冲信号。该脉冲样式分配单元被配置成至少根据该初始脉冲信号以及该第一变流器桥臂和该第二变流器桥臂中实时发生的开关状态产生具有特定脉冲样式的第一脉冲信号和第二脉冲信号，并输出该第一脉冲信号和该第二脉冲信号，以使得该第一脉冲信号和该第二脉冲信号可以分别被用来驱动该第一变流器桥臂和该第二变流器桥臂中的多个开关元件执行开启或者关闭动作，并使得该变流器通过该第一变流器桥臂和该第二变流器桥臂产生变流器输出电压。其中，该初始脉冲信号的波形与该变流器输出电压的波形相对应，该第一脉冲信号和该第二脉冲信号具有与该初始脉冲信号相同的电平数或者具有少于该初始脉冲信号的电平数。
[0008]本发明的另一个方面在于提供另外一种系统。该系统包括变流器和控制器。该变流器包括至少第一变流器桥臂和第二变流器桥臂，该第一变流器桥臂和该第二变流器桥臂中的每一者包括多个开关元件，该多个开关元件以特定的样式被开启或者关闭。该控制器与该变流器连接，该控制器包括虚拟调制模块，该虚拟调制模块被配置成提供脉冲信号给该变流器，以控制该第一变流器桥臂和该第二变流器桥臂中的多个开关元件执行开启或者关闭动作。其中，该虚拟调制模块包括调制单元和脉冲样式分配单元，该调制单元被配置成通过使用指令电压信号对多载波信号进行调制，以产生初始脉冲信号。该脉冲样式分配单元被配置成至少根据该初始脉冲信号以及测量到的与该变流器相关联的至少一个直流母线电压产生具有特定脉冲样式的第一脉冲信号和第二脉冲信号，并输出该第一脉冲信号和该第二脉冲信号，以使得该第一脉冲信号和该第二脉冲信号可以分别被用来驱动该第一变流器桥臂和该第二变流器桥臂中的多个开关元件执行开启或者关闭动作，并使得该变流器通过该第一变流器桥臂和该第二变流器桥臂产生变流器输出电压。其中，该初始脉冲信号的波形与该变流器输出电压的波形相对应，该第一脉冲信号和该第二脉冲信号具有与该初始脉冲信号相同的电平数或者具有少于该初始脉冲信号的电平数。[0009]本发明的另一个方面在于提供另外一种系统。该系统包括变流器和控制器。该变流器包括至少第一变流器桥臂和第二变流器桥臂，该第一变流器桥臂和该第二变流器桥臂中的每一者包括多个开关元件，该多个开关元件以特定的样式被开启或者关闭。该控制器与该变流器连接，该控制器包括虚拟调制模块，该虚拟调制模块被配置成提供脉冲信号给该变流器，以控制该第一变流器桥臂和该第二变流器桥臂中的多个开关元件执行开启或者关闭动作。其中，该虚拟调制模块包括调制单元和脉冲样式分配单元，该调制单元被配置成通过使用指令电压信号对多载波信号进行调制，以产生初始脉冲信号。该脉冲样式分配单元被配置成至少根据该初始脉冲信号以及所监控到的与该变流器相关的一个或者多个温度参数产生具有特定脉冲样式的第一脉冲信号和第二脉冲信号，并输出该第一脉冲信号和该第二脉冲信号，以使得该第一脉冲信号和该第二脉冲信号可以分别被用来驱动该第一变流器桥臂和该第二变流器桥臂中的多个开关元件执行开启或者关闭动作，并使得该变流器通过该第一变流器桥臂和该第二变流器桥臂产生变流器输出电压。其中，该初始脉冲信号的波形与该变流器输出电压的波形相对应，该第一脉冲信号和该第二脉冲信号具有与该初始脉冲信号相同的电平数或者具有少于该初始脉冲信号的电平数。
[0010]本发明的另一个方面在于提供另外一种系统，该系统包括级联式H桥变流器和控制器。该级联式H桥变流器包括第一 H桥变流器和第二 H桥变流器，该第一 H桥变流器和该第二 H桥变流器串联连接，该第一 H桥变流器包括第一变流器桥臂和第二变流器桥臂，该第二 H桥变流器包括第三变流器桥臂和第四变流器桥臂，该第一变流器桥臂，该第二变流器桥臂，该第三变流器桥臂以及该第四变流器桥臂中的每一者包括多个开关元件，该多个开关元件以特定的样式被开启或者关闭。该控制器与该级联式H桥变流器连接，该控制器包括虚拟调制模块，该虚拟调制模块包括调制单元和脉冲样式分配单元，该调制单元被配置成通过使用指令电压信号对多载波信号进行调制，以产生初始脉冲信号。该脉冲样式分配单元被配置成至少根据该初始脉冲信号以及所监控到的与该变流器相关的一个或者多个系统参数产生具有特定脉冲样式的第一脉冲信号，第二脉冲信号，第三脉冲信号和第四脉冲信号，并输出该第一脉冲信号，该第二脉冲信号，该第三脉冲信号和该第四脉冲信号，以使得该第一脉冲信号，该第二脉冲信号，该第三脉冲信号和该第四脉冲信号可以分别被用来驱动该第一变流器桥臂，该第二变流器桥臂，第三变流器桥臂以及该第四变流器桥臂中的多个开关元件执行开启或者关闭动作，并使得该变流器通过该第一变流器桥臂，该第二变流器桥臂，第三变流器桥臂以及该第四变流器桥臂产生变流器输出电压。其中，该初始脉冲信号的波形与该变流器输出电压的波形相对应，该第一脉冲信号、该第二脉冲信号、该第三脉冲信号和该第四脉冲信号具有与该初始脉冲信号相同的电平数或者具有少于该初始脉冲信号的电平数。
[0011]本发明的另一个方面在于提供一种调制系统。该调制系统被配置成向变流器中的第一变流器桥臂和第二变流器桥臂提供脉冲信号，以控制该变流器执行能量变换操作。该调制系统包括调制单元和脉冲样式分配单元，该调制单元被配置成通过使用指令电压信号对多载波信号进行调制，以产生初始脉冲信号，该初始脉冲信号的波形与该变流器提供的变流器输出电压的波形相对应。该脉冲样式分配单元被配置成至少根据该初始脉冲信号产生第一脉冲信号和第二脉冲信号，该第一脉冲信号和该第二脉冲信号分别被用来驱动该第一变流器桥臂和该第二变流器桥臂，以使得该第一变流器桥臂提供第一变流器桥臂输出电压，并使得该第二变流器桥臂提供第二变流器桥臂输出电压，其中该第一变流器桥臂输出电压和该第二变流器桥臂输出电压的电压电平数与该变流器输出电压的电平数相等或者小于该变流器输出电压的电平数。
[0012]本发明的另一个方面在于提供另一种调制系统。该调制系统被配置成向变流器中的第一变流器桥臂和第二变流器桥臂提供脉冲信号，以控制该变流器执行能量变换操作。该调制系统包括调制单元和脉冲样式分配单元，该调制单元被配置成通过调制手段产生初始脉冲信号，该脉冲样式分配单元被配置成至少根据该初始脉冲信号产生第一脉冲信号和第二脉冲信号，该初始脉冲信号在一个基波周期内的脉冲数量等于该第一脉冲信号和该第二脉冲信号在一个基波周期内的脉冲数量之和，该第一脉冲信号和该第二脉冲信号分别被用来驱动该第一变流器桥臂和该第二变流器桥臂，以使得该变流器通过该第一变流器桥臂和该第二变流器桥臂提供变流器输出电压；其中，该初始脉冲信号的波形与该变流器输出电压的波形相对应。
[0013]在一些实施方式中，在该提供的调制系统中，该第一变流器桥臂输出电压和该第二变流器桥臂输出电压中任一者的电压电平数与该变流器输出电压的电平数相等或者小于该变流器输出电压的电平数。
[0014]本发明的另一个方面在于提供一种交流电机驱动系统，其被配置成驱动交流电机运作。该驱动系统包括多电平变流器和控制器，该多电平变流器被配置成将从直流母线处获得的直流电压转换成可供驱动该交流电机运作的交流电压，该多电平变流器包括第一桥臂和第二桥臂，该第一桥臂和该第二桥臂中的每一者包括多个开关元件，该多个开关元件可以通过特定的样式开启或者关闭。该控制器包括调制单元和脉冲样式分配单元，该调制单元被配置成通过调制手段并至少根据反应该交流电机在低转速运行的信号产生初始脉冲信号，该脉冲样式分配单元被配置成至少根据该初始脉冲信号产生第一脉冲信号和第二脉冲信号，该第一脉冲信号和该第二脉冲信号可以分别被用来驱动该第一桥臂和该第二桥臂。其中，该初始脉冲信号的电平数与该第一脉冲信号和第二脉冲信号中任一者的电平数相等。
[0015]本发明的另一个方面在于提供另一种交流电机驱动系统，其被配置成驱动交流电机运作。该交流电机驱动系统包括多电平变流器和控制器，该多电平变流器被配置成将从直流母线处获得的直流电压转换成可供驱动该交流电机运作的交流电压，该多电平变流器包括第一桥臂和第二桥臂，该第一桥臂和该第二桥臂中的每一者包括多个开关兀件，该多个开关元件可以通过特定的样式开启或者关闭。该控制器包括调制单元和脉冲样式分配单元，该调制单元被配置成通过调制手段并至少根据反应该交流电机在高转速运行的信号产生初始脉冲信号，该脉冲样式分配单元被配置成至少根据该初始脉冲信号产生第一脉冲信号和第二脉冲信号，该第一脉冲信号和该第二脉冲信号可以分别被用来驱动该第一桥臂和该第二桥臂；其中，该初始脉冲信号的电平数大于该第一脉冲信号和第二脉冲信号中任一者的电平数。
[0016]本发明的另一个方面在于提供另一种交流电机驱动系统，其被配置成驱动交流电机运作。该交流电机驱动系统包括多电平变流器和控制器，该多电平变流器被配置成将从直流母线处获得的直流电压转换成可供驱动该交流电机运作的交流电压，该多电平变流器包括第一桥臂和第二桥臂，该第一桥臂和该第二桥臂中的每一者包括多个开关兀件，该多个开关元件可以通过特定的样式开启或者关闭。该控制器包括调制单元和脉冲样式分配单元，该调制单元被配置成通过调制手段产生具有三电平的初始脉冲信号，该脉冲样式分配单元被配置成至少根据该三电平初始脉冲信号产生具有三电平的第一脉冲信号和具有三电平的第二脉冲信号，该第一脉冲信号和该第二脉冲信号可以分别被用来驱动该第一桥臂和该第二桥臂，使得该多电平变流器通过该第一桥臂和该第二桥臂输出该交流电压。
[0017]本发明的另一个方面在于提供另一种交流电机驱动系统，其被配置成驱动交流电机运作。该交流电机驱动系统包括多电平变流器和控制器，该多电平变流器被配置成将从直流母线处获得的直流电压转换成可供驱动该交流电机运作的交流电压，该多电平变流器包括第一桥臂和第二桥臂，该第一桥臂和该第二桥臂中的每一者包括多个开关兀件，该多个开关元件可以通过特定的样式开启或者关闭。该控制器包括调制单元和脉冲样式分配单元，该调制单元被配置成通过调制手段产生具有五电平的初始脉冲信号，该脉冲样式分配单元被配置成至少根据该五电平初始脉冲信号产生具有三电平的第一脉冲信号和具有三电平的第二脉冲信号，该第一脉冲信号和该第二脉冲信号可以分别被用来驱动该第一桥臂和该第二桥臂，使得该多电平变流器通过该第一桥臂和该第二桥臂输出该交流电压。
[0018]本发明的另一个方面在于提供一种方法，用于给变流器提供脉冲信号，该变流器至少包括第一变流器桥臂和第二变流器桥臂。该方法至少包括如下步骤:通过调制手段产生初始脉冲信号，该初始脉冲信号的波形与期望在该变流器输出端得到的变流器输出电压的波形相对应；以及至少根据该初始脉冲信号产生分别用于驱动该第一变流器桥臂和该第二变流器桥臂的第一脉冲信号和第二脉冲信号。
[0019]本发明的另一个方面在于提供另一种方法，用于给变流器提供脉冲信号，该变流器至少包括第一变流器桥臂和第二变流器桥臂。该方法至少包括如下步骤:通过调制手段产生初始脉冲信号，该初始脉冲信号的波形与期望在该变流器输出端得到的变流器输出电压的波形相对应；以及至少根据该初始脉冲信号以及一个或者多个与该变流器相关的系统参数产生分别用于驱动该第一变流器桥臂和该第二变流器桥臂的第一脉冲信号和第二脉冲信号，该一个或者多个系统参数选自下述群组中的一种:该第一变流器桥臂和该第二变流器桥臂的开关状态、与该变流器相关的直流母线的直流电压、与该第一变流器桥臂和该第二变流器桥臂相关的温度参数。
[0020]本发明的另一个方面在于提供一种驱动交流电机运行的方法。该方法至少包括如下步骤:至少根据反应该交流电机在低转速状态下的信号通过调制手段产生初始脉冲信号；以及至少根据该初始脉冲信号以及一个或者多个与该变流器相关的系统参数产生分别用于驱动该第一变流器桥臂和该第二变流器桥臂的第一脉冲信号和第二脉冲信号，其中，该第一脉冲信号和第二脉冲信号中任一者的电平数与该初始脉冲信号的电平数相等。
[0021]本发明的另一个方面在于提供另一种驱动交流电机运行的方法，其特征在于:该方法至少包括如下步骤:至少根据反应该交流电机在高转速状态下的信号通过调制手段产生初始脉冲信号；以及至少根据该初始脉冲信号以及一个或者多个与该变流器相关的系统参数产生分别用于驱动该第一变流器桥臂和该第二变流器桥臂的第一脉冲信号和第二脉冲信号，其中，该第一脉冲信号和第二脉冲信号中任一者的电平数小于该初始脉冲信号的电平数。
[0022]本发明提供的系统和方法，至少通过虚拟调制方法产生驱动变流器桥臂工作的脉冲信号，由于脉冲信号的脉冲样式存在多种不同的组合，因此可以通过选择特定脉冲样式的脉冲信号，使得变流器输出较佳的波形；此外，脉冲信号的脉冲样式还可以结合一个或者多个与变流器相关的系统参数进行优化，从而使得系统可以工作在较佳的状态，例如，直流母线电压平衡或者热平衡等。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]通过结合附图对于本发明的实施方式进行描述，可以更好地理解本发明，在附图中:
[0024]图1所示为系统的一种实施方式的模块示意图；
[0025]图2所示为图1所示的系统中调制系统或者虚拟调制模块的一种实施方式的详细丰旲块不意图；
[0026]图3所示为图1所示的系统中调制系统或者虚拟调制模块的另一种实施方式的详细丰旲块不意图；
[0027]图4所示为图1所示的系统中调制系统或者虚拟调制模块的另一种实施方式的详细丰旲块不意图；
[0028]图5所示为图1所示的变流器的一种实施方式的至少一部分详细电路拓扑结构示意图；
[0029]图6所示为驱动图5所示的变流器一种实施方式的脉冲样式波形图和该变流器的输出电压波形图；
[0030]图7所示为与图5所示的变流器相关联的一种实施方式下的温度随时间变化的曲线图和直流母线的电压随时间变化的波形图；
[0031]图8所示为驱动图5所示的变流器另一种实施方式的脉冲样式波形图和该变流器的输出电压波形图；
[0032]图9所示为图1所示的变流器的另一种实施方式的至少一部分模块示意图；
[0033]图10所示为图1所示的变流器的另一种实施方式的至少一部分模块示意图；
[0034]图11所示为方法的一种实施方式的流程图；以及
[0035]图12所示为方法的另一种实施方式的流程图。
【具体实施方式】
[0036]首先，在此揭露的实施方式涉及变流器的改进调制策略、算法或者方法。在此所述的改进的调制策略、算法或者方法可以在实际的装置中执行，以改变或者优化提供给变流器的脉冲信号的脉冲样式，通过调节此脉冲样式可以至少解决上述提及的一个或者多个技术问题。更具体而言，基于本发明揭露的一个或者多个实施方式，可以简要地将本发明概括成一种“虚拟调制策略、算法或者方法”或者称为一种“虚拟脉冲宽度调制策略、算法或者方法”(以下简称“虚拟调制方法”)。需要指出的是，在此提及的“虚拟调制方法”与业界已经提出的其他调制策略，算法或者方法不同，例如与传统的“平顶式调制方法”通过调制手段直接给变流器提供脉冲信号不同，新的“虚拟调制方法”通过间接的方法给变流器提供脉冲信号，或者至少通过两步法给变流器提供脉冲信号。概略而言，在第一步骤，可以通过调制手段，例如，多载波调制手段产生初始脉冲信号(该初始脉冲信号并不直接提供给变流器)；然后，在第二步骤，将初始脉冲信号拆分、分配或者以任何其他手段产生出至少第一脉冲信号和第二脉冲信号，并且该第一脉冲信号和第二脉冲信号中任一者的电平数小于初始脉冲信号的电平数或者与该初始脉冲信号的电平数相等。通过此间接方式或者至少两步法产生的第一脉冲信号和第二脉冲信号然后被传送给变流器，以驱动变流器工作，使变流器提供特定的输出信号，例如交流电压输出信号，该交流电压输出信号可以被用来带动负载，例如交流电机工作。由于对于特定的初始脉冲波形而言(与期望的输出波形相对应)，拆解出来的第一脉冲信号和第二脉冲信号可能存在着不同的脉冲样式组合，因此，在一些实施方式中，可以对第一脉冲信号和第二脉冲信号进行脉冲样式修改或者优化，以使得该变流器可以在该第一脉冲信号和该第二脉冲信号的作用下提供期望的或者理想的输出波形，例如，使输出波形具有较小的总谐波失真(Total Harmonic Distortion, THD)等。
[0037]其次，在一些实施方式中，在执行上述提出的新“虚拟调制方法”过程中，还可以选择性地引入在线调节机制，以实时修改或者优化第一脉冲信号和第二脉冲信号，并将修改的或者优化的第一脉冲信号和第二脉冲信号实时分配给相对应的变流器桥臂。在一些实施方式中，在将初始脉冲信号拆分成第一脉冲信号和第二脉冲信号的过程中，可以兼顾考虑实际系统的设计需要，通过测量，估算，或者任何其他手段监控到的一个或者多个系统参数来改变或者优化脉冲信号的脉冲样式。在其他实施方式中，除了使用实时监控到的一个或者多个参数进行脉冲样式优化之外，还可以结合使用之前获得的一个或者多个系统参数对脉冲样式进行优化，例如，将当前获得的一个或者多个参数与之前获得的一个或者多个历史参数相比较，并根据比较结果进行脉冲样式的优化。在一种实施方式中，第一脉冲信号和第二脉冲信号的脉冲样式可以根据变流器中的桥臂或者开关器件的开关状态进行优化。更具体而言，在一些实施方式中，变流器的至少两个桥臂可以分别根据改变的或者优化的具有特定脉冲样式的第一脉冲信号和第二脉冲信号交替进行开关动作，从而使得两个桥臂在一定时间范围内运行时取得开关次数的均衡。进一步，在一些实施方式中，还可以通过监控到的与变流器相关的热参数或者温度参数对产生分成的第一脉冲信号和第二脉冲信号进行脉冲样式修改或者优化，以降低变流器承受的热应力。更进一步，在一些实施方式中，还可以使用监控到的与变流器相关联的直流母线电压对所拆分成的第一脉冲信号和第二脉冲信号的脉冲样式进行修改或者优化，以取得电压平衡或者降低变流器所承受的电压压力。
[0038]以下将描述本发明的一个或者多个【具体实施方式】。首先要指出的是，在这些实施方式的具体描述过程中，为了进行简明扼要的描述，本说明书不可能对实际的实施方式的所有特征均作详尽的描述。应当可以理解的是，在任意一种实施方式的实际实施过程中，正如在任意一个工程项目或者设计项目的过程中，为了实现开发者的具体目标，或者为了满足系统相关的或者商业相关的限制，常常会做出各种各样的具体决策，而这也会从一种实施方式到另一种实施方式之间发生改变。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本发明公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本公开揭露的技术内容的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本公开的内容不充分。
[0039]除非另作定义，在本说明书和权利要求书中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属【技术领域】内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本说明书以及权利要求书中使用的“第一”或者“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“一个”或者“一”等类似词语并不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“或者”包括所列举的项目中的任意一者或者全部。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同元件，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。此外，“电路”或者“电路系统”以及“控制器”等可以包括单一组件或者由多个主动元件或者被动元件直接或者间接相连的集合，例如一个或者多个集成电路芯片，以提供所对应描述的功能。
[0040]图1所不为本发明一种系统100的一种实施方式的模块不意图。基本而言，图不的系统100可以包括任何以变流器为主要部件的系统，并且该变流器可以通过执行本文提及的改进的调制策略来进行控制。特别地，在一些实施方式中，该系统100可以为基于多电平变流器的系统，并可以适用于高功率和高电压等应用场合。如图1所示，该系统100大致包括变流器20和控制器40，该变流器20和控制器40可以进行通信连接。在一种实施方式中，该控制器40可以与变流器20进行电连接，以通过一个或者多个电连接线路，例如导电线，传送控制信号106给变流器20。在另外一种实施方式中，该控制器40也可以与变流器20进行光连接，以通过光通信线路，例如，一个或者多个光纤，传送控制信号106给变流器20。该控制器40可以包括任何合适的可编程电路或者装置，包括数字信号处理器(DigitalSignal Processor, DSP)、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array, FPGA)、可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,PLC)以及专用集成电路(ApplicationSpecific Integrated Circuit,ASIC)等。该变流器20响应从该控制器40传送而来的控制信号106，执行能量转换操作。
[0041]在一种实施方式中，该变流器20可以包括多个以特定的拓扑结构安排在一起的开关元件/器件，并且这些开关元件/器件可以在控制信号106，例如脉冲信号的作用下而被开启或者闭合，从而将从上游能量源10处提供的第一能量102转换成第二能量104，该第二能量104可以提供给下游能量节点30。在此提及的第一能量102可以包括交流电能或者直流电能，并且该交流电能或者直流电能可以被变流器20转换成交流电能或者直流电能。在一种实施方式中，该上游能量源10可以包括一个或者多个能量产生装置或者发电装置，例如一个或者多个风力发电装置，该风力发电装置可以将风能转换成变化频率的电能。该变流器20可以包括一个或者多个多电平变流器，例如交流-直流变流器和直流-交流变流器，其可以将变化频率的电能转换成固定频率的电能104，例如，频率为50Hz或者60Hz的交流电能。该固定频率的交流电能104可以被提供给下游能量节点30,例如，电网，以供电网进行传送和配送。在一些实施方式中，该下游能量节点30也可以包括负载，例如在机车或者泵等装置中使用的电机，该电机可以被该第二电能104，例如交流电能驱动而工作。在另外一种实施方式中，该上游能量源10也可以包括至少一部分电网，其可以直接提供单相或者多相的交流电能。在一些实施方式中，该上游能量源10也可以包括一个或者多个电子器件，例如，一个或者多个变压器，以对输入的交流电能的交流电压进行升压操作，或者包括一个或者多个整流器，以执行交流-直流整流操作，以给变流器提供直流电能。
[0042]请继续参阅图1，该控制器40包括调制系统，或者更具体而言为虚拟调制模块420，该虚拟调制模块420被配置成产生脉冲信号106。更具体而言，该虚拟调制模块420可以编程为计算机软件程序，通过执行计算机程序指令来产生特定脉冲样式的脉冲信号106，在其他实施方式中，该虚拟调制模块420也可以构建成硬件电路，通过硬件电路的运行来产生特定脉冲样式的脉冲信号106。在此提及的“脉冲样式”是指脉冲信号的一种或者多种具体安排，例如，在一定时间范围内的脉冲数量，脉冲信号的电平阶数，脉冲信号的持续时间，以及脉冲信号的开关角。在一些实施方式中，该脉冲信号106的脉冲样式可以根据一个或者多个通过测量，估算，或者任何其他手段监控得到的与系统100相关的参数进行动态地或者瞬时地修改或者优化，以根据一个或者多个指令信号对一个或者多个系统参数108进行调节。
[0043]图2所示为图1所示的系统100中调制系统或者虚拟调制模块420的一种实施方式的详细模块示意图。如图2所示,该虚拟调制模块420包括调制单元422,该调制单元422被配置成通过一种或者多种调制方法产生初始脉冲信号426。该初始脉冲信号426没有被直接传送给变流器20，以驱动变流器20工作；相反地，该初始脉冲信号426被用来产生至少两个脉冲信号，以通过该两个脉冲信号驱动变流器20工作，关于通过初始脉冲信号产生至少两个脉冲信号的方式将在下文详细描述。在一些实施方式中，该调制单元422可以被配置成根据与该变流器20相关的一个或者多个系统参数产生具有不同电平阶数的初始脉冲信号426，或者根据不同的系统参数产生高电平阶数的脉冲信号或者低电平阶数的脉冲信号。在此提及的“高电平阶数”是指具有类似阶梯状脉冲信号波形含有较多数量的电平台阶或者等级；在此提及的“低电平阶数”是指类似阶梯状脉冲信号波形含有较少数量的电平台阶或者等级。在一种实施方式中，该一个或者多个系统参数可以包括负载参数，例如交流电机的转速。在一些具体应用场合下，该交流电机可能被期望在低转速下运行，在此情形下，该调制单元422可以被配置成产生低电平阶数的初始脉冲信号426。在特定的实施方式中，该调制单元422可以被配置成在低电机转速情形下产生三电平初始脉冲信号。而在另外一些应用场合下，该交流电机可能被期望在高转速下运行，在此情形下，该调制单元422可以被配置成产生高电平阶数的初始脉冲信号426。在特定的实施方式中，该调制单元422可以被配置成在高电机转速情形下产生五电平或者更高电平数的初始脉冲信号426。当然，在其他可替换的实施方式中，该调制单元422也可以根据系统的一些其他参数，例如，调制t匕，变流器输出频率，变流器输出电压等参数来决定需要通过调制单元422产生的初始脉冲信号426的电平阶数。
[0044]请继续参阅图2，在一种实施方式中，该调制单元422被配置成通过多载波调制手段来产生初始脉冲信号426,例如,在一种实施方式中，可以通过电平移位式脉冲宽度调制方法(Level-Shifted PWM Method)来产生初始脉冲信号。在其他实施方式中，该调制单元422也可以使用其他的调制方法来产生初始脉冲信号，这里提及的其他调制方法，包括但不限于，多载波相移调制方法(Phase-Shifted Multicarrier Modulation Method),空间矢量调制方法(Space-Vector Modulation method)以及非连续脉冲宽度调制方法等。在一些实施方式中，初始脉冲信号426可以通过在线的方式直接计算生成，也可以通过线下的方式计算生成。进一步，该初始脉冲信号426的样式还可以根据各种其他标准进行优化，例如特定谐波抑制(Selected Harmonic Elimination)以及最小权重总谐波失真(MinimumWeighted THD)。举例而言，在使用平移脉冲宽度调制方法产生初始脉冲信号426时，该调制单元422可以接收从指令或者参考信号产生单元412提供的指令或者参考信号414。该指令信号414可以包括电压指令信号，其与期望在变流器20的输出端得到的电压例如交流电压相对应。该指令信号414也可以包括频率指令信号，其代表期望在变流器20输出端得到的频率。该调制单元422也可以接收由载波信号产生单元416提供的多载波信号418。在一种特定的实施方式中，该载波信号产生单兀416可以产生被指令信号414调制的多载波信号418，其被调制以产生五电平的初始脉冲信号426。在其他实施方式中，该初始脉冲信号426也可以为小于五电平的信号,例如三电平信号。该初始脉冲信号426的波形基本与变流器20输出的交流电压的波形相同。例如，该初始脉冲信号426可以通过调制手段产生，以得到五电平或者三电平的信号，其与变流器20输出的交流电压的波形相同。
[0045]请继续参阅图2，在一种实施方式中，该虚拟调制单元420进一步包括脉冲样式分配单元424。该脉冲样式分配单元424与上文所述的调制单元422相连接，以接收初始脉冲信号426。该脉冲样式分配单元424进一步被配置成至少根据初始脉冲信号产生第一脉冲信号404和第二脉冲信号406。在一种实施方式中，该初始脉冲信号426在一个基波周期内的脉冲数等于该第一脉冲信号404和第二脉冲信号406在一个基波周期内的脉冲数之和。举例而言，该初始脉冲信号426在一个基波周期内的脉冲数为P，该第一脉冲信号和第二脉冲信号406在一个基波周期内的脉冲数分别为Pl和P2，则有下述表达式成立:P=P1+P2。进一步，在一些实施方式中，当该调制单元426被要求产生具有低电平阶数的初始脉冲信号426时，该第一脉冲信号404和该第二脉冲信号406被配置成具有与该初始脉冲信号426相同的电平数。在另外一种实施方式中，当该调制单元426被要求产生具有高电平阶数的初始脉冲信号426时，该第一脉冲信号404和该第二脉冲信号406被配置成具有小于该初始脉冲信号426的电平数。在一种特定的实施方式中，该初始脉冲信号426可以具有2n-l个电平阶数，在此情形下，该第一脉冲信号404和该第二脉冲信号406中任一者具有η个电平阶数，其中η大于或者等于三。举例而言，该第一脉冲信号404和该第二脉冲信号406可以被配置成具有三个电平阶数，而该初始脉冲信号426可以被配置成具有五个电平阶数。在一种实施方式中，该脉冲样式分配单元424所产生的第一脉冲信号404和第二脉冲信号406可以传送给变流器20的至少两个变流器桥臂或者变流器支路，以驱动变流器运作。在此提及的“变流器桥臂”或者“变流器支路”是指由多个开关元件/器件以串联方式连接起来的一条线路或者电路。该变流器20中的每个变流器桥臂可以根据这些脉冲信号404，406提供相对应的变流器桥臂输出，在一种实施方式中，该变流器桥臂输出包括电压输出，并且该变流器桥臂电压输出的波形基本与驱动其工作的第一脉冲信号404或者第二脉冲信号406的波形相同或者相类似。
[0046]可以理解的是，在产生的变流器输出电压位于特定的电压等级时，该第一脉冲信号404和该第二脉冲信号406可以具有多种不同的脉冲样式组合或者选项。举例而言，该变流器20的输出电压204可以具有五个电压等级，2Vc，Vc，O，-Vc，_2Vc。当在某一时间点，期望该输出电压204的电压等级为Vc时，一种方式可以使第二变流器桥臂输出电压为零，而使第一变流器桥臂输出电压为Vc，然后将该第一变流器桥臂输出电压与该第二变流器桥臂输出电压相减，即可以得到输出电压等级为Vc的变流器输出电压，也即，第一种方式对应第一脉冲样式组合的第一脉冲信号404和第二脉冲信号406 ;第二种方式可以使第二变流器桥臂的输出电压为-Vc，而使第一变流器桥臂的输出电压为零，将该第一变流器桥臂输出电压与该第二变流器桥臂输出电压相减，也可以得到输出等级为Vc的变流器输出电压，也即，第二种方式对应第二种脉冲样式组合的第一脉冲信号404和第二脉冲信号406。换言之，根据初始脉冲信号426拆分得到第一脉冲信号404和第二脉冲信号406时,存在一定的脉冲样式自由度或者冗余，因此，可以根据实际的系统需要选择特定脉冲样式的第一脉冲信号404和第二脉冲信号406。在此提及的“自由度”或者“冗余”是指根据实际需要而可供选择的不同脉冲样式组合或者选项。
[0047]请继续参阅图2，在一些实施方式中，上面描述的自由度或者冗余可以被用来对第一脉冲信号404和第二脉冲信号406的脉冲样式作修改或者优化。已经发现在第一脉冲信号404和第二脉冲信号406的脉冲样式发生变化时，系统的一个或者多个参数也会发生相应的变化，也即脉冲样式与系统参数存在一定程度的关联。因此，在一些实施方式中，可以通过测量，估算，或者任何其他方式监控的一个或者多个参数对第一脉冲信号404和第二脉冲信号406的脉冲样式进行修改或者优化。
[0048]在一种实施方式中，该脉冲样式分配单元424还被配置成接收第一系统参数，或者开关状态信号428，该开关状态信号428代表该变流器20中进行的或者已发生的开关动作。在一种实施方式中，该变流器20可以包括第一变流器桥臂和第二变流器桥臂。该开关状态信号428可以包括特定的信息，以指示该第一变流器桥臂和该第二变流器桥臂在一定时间范围内被开启或者关闭的开关动作的次数。在一些情形下，在一定的时间范围内，两个变流器桥臂中的一者，例如第一变流器桥臂的开关次数可能大于第二变流器桥臂的开关次数，此时，只要存在自由度以对当前的脉冲信号进行分配时，该脉冲样式分配单元424可以被配置成对该所产生的第一脉冲信号404和第二脉冲信号406的脉冲样式进行修改或者优化，以使得该第二变流器桥臂在接下来的一个或者多个周期内承担更多的开关动作，以使得两个变流器桥臂的开关次数取得一定程度的平衡。在另外一种实施方式中，也可以通过这样的方式来直接根据初始脉冲信号426产生第一脉冲信号404和第二脉冲信号406，以使得第一变流器桥臂和第二变流器桥臂可以交替地执行开关动作，以取得在一个或者多个基波周期内两个变流器桥臂的开关次数取得平衡。通过平衡两个变流器桥臂的开关动作的次数可以降低两个变流器桥臂的温度波动或者取得热平衡。
[0049]图3所不为图1所不的系统100中调制系统或者虚拟调制I旲块420的另一种实施方式的详细模块示意图。与上文结合图2所作的具体描述相类似，该图3所示的虚拟调制模块420具有图2所示的虚拟调制模块相类似的结构。作为一种可替换的实施方式，该脉冲样式分配单元424被配置成接收第二系统参数，或者至少一个在与变流器20相关联的直流母线处测量到的直流母线电压432。在一些实施方式中，与变流器20相关联的直流母线可以包括第一电容器和第二电容器。第一电容器和第二电容器中的每一者被配置成给对应的变流器20中的一个或者多个开关兀件/器件提供直流电压。在一些实施方式中，将第一电容器和第二电容器的电压维持在平衡状态或者将第一电容器的第一直流电压和第二电容器的第二直流电压维持相等是有利的。在一种实施方式中，该测量的直流母线电压432可以包括在第一电容器处测量的第一直流电压以及在第二电容器处测量的第二直流电压。在一些情形下，该第一直流电压和第二直流电压中的不相等，例如，第一直流电压大于第二直流电压，此时，该脉冲样式分配单元424可以被配置成对第一脉冲信号404和第二脉冲信号406的脉冲样式进行优化，以使得与第一电容器相关的开关元件/器件具有更多的开关动作。该优化的第一脉冲信号404和第二脉冲信号406可以被即时地传送给变流器20，以使得直流母线处的第一电容器和第二电容器被基本维持在电压平衡状态。
[0050]请继续参阅图3，在一些情形下，该直流母线的电压432可以存在一定的波动，或者偏离额定的电压值，此时，该脉冲样式分配单元424可以被配置成至少基于该测量到的直流母线电压428对第一脉冲信号404，第二脉冲信号406的脉冲样式进行优化。该优化的第一脉冲信号404和第二脉冲信号406可以被即时地传送给变流器20，控制变流器20的运作，以降低电压波动或者使直流母线处的电压基本维持在额定电压值。还在一些实施方式中，除了使用在当前周期测量到的直流母线电压，修改或者优化第一脉冲信号404和第二脉冲信号406的脉冲样式，还可以使用一个或者多个在之前一个或者多个采样周期检测到的直流母线电压，修改或者优化第一脉冲信号404和第二脉冲信号406的脉冲样式。例如，在一种实施方式中，可以通过当前测量的直流母线电压和之前测量的直流母线电压之间的比较结果，来修改或者优化第一脉冲信号404和第二脉冲信号406的脉冲样式。在特定的实施方式中，当比较结果显示经过一个或者多个周期的时间，直流母线电压有逐渐升高的趋势，此时，该第一脉冲信号404和第二脉冲信号406的脉冲样式可以被修改或者优化成具有特定的脉冲样式，并且该特定脉冲样式的脉冲信号404，406被传送给变流器20的第一和第二变流器桥臂，可以使得在接下来的一个或者多个周期内，该直流母线电容处的电压逐渐下降。
[0051]图4所示为图1所示的系统100中调制系统或者虚拟调制模块420的另一种实施方式的详细模块示意图。与上文结合图2所作的具体描述相类似，该图4所示的虚拟调制模块420具有图2所示的虚拟调制模块相类似的结构。作为一种可替换的实施方式，该脉冲样式分配单元424可以被配置成接收第三系统参数，例如，一个或者多个代表变流器20温度状况的热参数434。在一种实施方式中，该一个或者多个热参数434可以通过热传感器测量得到。在其他实施方式中，该热参数434也可以根据相关的热方程公式计算或者估算得到。在此提及的热参数是指具有多个开关元件/器件的变流器桥臂的温度状况或者特定的开关元件/器件的温度状况。在一些情形下，对特定的变流器桥臂或者特定的开关元件重复进行开关动作，可能会导致该特定的变流器桥臂过度发热，或者会导致特定的开关元件过热而成为热点，此时，该脉冲样式分配单元424可以被配置成至少根据该获得的热参数434对第一脉冲信号404和第二脉冲信号406的脉冲样式进行优化，以降低过度发热的变流器桥臂或者热点开关元件的开关频率。该经过优化的第一脉冲信号404和第二脉冲信号406可以被即时地传送给变流器20，以降低该特定的变流器桥臂或者特定的开关元件的温度。在一种实施方式中，如前文所述，通过测量，估算，或者任何其他手段即时监控到的一个或者多个温度参数被用来决定第一脉冲信号404和第二脉冲信号406被修改或者优化后的脉冲样式。在其他实施方式中，关于该变流器20的历史温度参数也可以被用来修改或者优化该第一脉冲信号404和第二脉冲信号406的脉冲样式。例如，在一种实施方式中，可以通过将该当前获得的温度参数与之前获得的温度参数相比较，当比较结果显示该特定的变流器桥臂或者特定的开关元件经过一个或者多个周期，有逐渐变热的趋势时，可以修改或者优化该第一脉冲信号404和第二脉冲信号406的脉冲样式，使得该特定的变流器桥臂或者该特定的开关元件具有较少的开关动作，从而，在接下来的一个或者多个周期内，该特定的变流器桥臂或者该特定的开关元件可以被冷却，或者与其他变流器桥臂或者开关元件相比较具有平衡的温度状况。
[0052]在其他的实施方式中，该脉冲样式分配单元424还可以被配置成根据如上所述的两个或者多个系统参数428，432，434等对所产生的第一脉冲信号404和第二脉冲信号406进行修改或者优化。当然，不限于上述的系统参数428，432，434等，该脉冲样式分配单元424还可以根据跟第一脉冲信号404和第二脉冲信号406的脉冲样式相关联的其他系统参数，来进行脉冲样式的优化，例如，这里所述的其他系统参数包括终端通量偏差(terminalflux error)以及变流器输出电流等。
[0053]图5所示为图1所示的变流器20的一种实施方式的至少一部分详细电路拓扑结构示意图。图5所示的变流器20可以根据如上文结合图2至图4所描述的调制系统或者虚拟调制模块420所产生的脉冲信号进行工作。如图5所示，在一种实施方式中，该变流器20具有H桥结构，其包括第一变流器桥臂240和第二变流器桥臂270，该第一变流器桥臂240和第二变流器桥臂270连接在正线路206和负线路208之间。更具体而言，在图示的实施方式中，H桥变流器20的每一个变流器桥臂240，270被构建成具有二极管箝位式的架构。可以理解的是，在其他实施方式中，变流器20的每一个变流器桥臂240，270也可以采用其他类型的拓扑架构，例如飞跨电容箝位式架构。该第一变流器桥臂240和第二变流器桥臂270从位于正连接线206和负连接线208处的两个输入端216，218接收输入电压202。在一种实施方式中，该第一变流器桥臂240和第二变流器桥臂270可以通过并联的方式与直流母线210相连接，该直流母线210类似于一个能量缓冲级，用于将作用给第一变流器桥臂240和第二变流器桥臂270的输入电压维持在基本恒定的数值，或者具有较小的电压波动。作为一个非限制性的实施方式，该输入电压202可以为5000伏特。在一种实施方式中，该直流母线210包括第一(上端)直流母线电容212和第二 (下端)直流母线电容214，该两个直流母线电容212，214串联连接在正线路206和负线路208之间。
[0054]请继续参阅图5，该第一变流器桥臂240包括两个上端开关元件242，244和两个下端开关元件246,248。这四个开关元件242、244、246、248可以包括任意合适的基于半导体的开关器件，包括但不限于，绝缘栅双极型(Insulated Gate BipolarTransistors, IGBT)、集成门极换流晶闸管(Integrated Gate Commutated Thyristors,IGCT)以及金属氧化层半导体场效应晶体管(MetalOxideSemiconductor Field-EffectTransistor, MOSFET)等。在一些实施方式中，该四个开关元件242、244、246、248也可以为上面所述的各种半导体开关器件的混合。基本而言，该四个开关器件242、244、246、248可以根据提供的脉冲信号进行开启或者关闭的动作。在一种实施方式中，可以使用第一门极驱动单元230为四个开关器件242、244、246、248产生四个脉冲信号(在图上以232 —起显示)，以驱动这些开关器件执行开关动作，特别地，该第一门极驱动单元230可以根据第一脉冲信号404来产生这四个脉冲信号。在图示的实施方式中，该第一变流器桥臂240还包括四个二极管器件256、258、262、264，该每一个二极管器件256、258、262、264通过反并联方式与对应的开关元件242、244、246、248相连接。该第一变流器桥臂240进一步包括用于箝位功能的第一箝位二极管252和第二箝位二极管254。第一箝位二极管252的阳极和第二箝位二极管254的阴极共同连接到定义在二极管252，254之间的结点224，该结点224并与定义在第一电容器212和第二电容器214之间的中间连接点222相连接。该第二变流器桥臂270的结构基本与第一变流器桥臂240的结构相同，例如，该第二变流器桥臂270也包括四个开关元件272、274、276、278以及六个二极管器件280、282、284、286、292、294。并且，在一种实施方式中，也可以使用第二门极驱动单元250为四个开关器件272、274、276、278产生四个脉冲信号(在图上以251 —起显示)，以驱动这些开关器件执行开关动作，特别地，该第二门极驱动单元250可以根据第二脉冲信号406来产生这四个脉冲信号。类似地，二极管282、284之间的共同连接点228也与第一电容器212和第二电容器214之间的中间连接点222相连接。
[0055]请继续参阅图5，在实际运作时，第一变流器桥臂240和第二变流器桥臂270可以分别根据第一脉冲信号404和第二脉冲信号406提供桥臂输出，例如桥臂输出电压。在一种实施方式中，该第一变流器桥臂240和第二变流器桥臂270分别提供三电平的桥臂输出电压。更具体而言，对第一变流器桥臂240而言，当上部两个开关器件242、244被开启(或者导通)而下部两个开关器件246、248被关闭(或者截止)时，该第一变流器桥臂240通过第一输出端226提供第一变流器桥臂输出电压Ul，该输出电压Ul具有第一电压电平或者高电压电平；当上部第二开关器件244和下部第一开关器件246被开启，而上部第一开关器件242和下部第二开关器件248被关闭时，该第一变流器桥臂240通过第一输出端226提供的第一变流器桥臂输出电压Ul具有第二电压电平或者中等电压电平；当而下部两个开关器件246,248被开启，而上部两个开关器件242、244被关闭时，该第一变流器桥臂240通过第一输出端226提供的第一变流器桥臂输出电压Ul具有第三电压电平或者低等电压电平。类似地，对于第二变流器桥臂270而言，通过选择不同的方式对第二变流器桥臂270中的四个开关器件272、274、276、278进行开启或者关闭，可以通过该第二变流器桥臂270的第二输出端232提供第二变流器桥臂输出电压U2，并且该桥臂输出电压U2也具有三个电压电平。因此，通过将该第一变流器桥臂输出电压Ul与该第二变流器桥臂输出电压U2相减，可以使该变流器20提供变流器输出电压204，特别地，该变流器输出电压204具有五个电压电平。
[0056]图6所示为驱动图5所示的变流器20 —种实施方式的脉冲样式波形图和该变流器20的输出电压波形图。更具体而言，上部图形710示出了第一脉冲信号404的脉冲样式波形图，中间图形720示出了第二脉冲信号406的脉冲样式波形图，其中，该第一脉冲信号404和第二脉冲信号406被分别用来驱动第一变流器桥臂240和第二变流器桥臂270工作，并且，图形710和图形720也分别代表了第一变流器桥臂240和第二变流器桥臂270所提供的变流器桥臂输出电压的波形。如图6所不，该第一脉冲信号404和第二脉冲信号406均具有三个电平等级，电平1、电平2、电平3。在一些实施方式中，该第一脉冲信号404和第二脉冲信号406通过执行上文结合图2至图4所描述的虚拟调制模块420而进行脉冲样式优化。下部图形730示出了变流器输出电压204的波形图，如图所示，该变流器输出电压204具有五个电压电平，电压1、电压2、电压3、电压4、电压5。由于虚拟调制模块420所产生的初始脉冲信号426的波形与该变流器输出电压204的波形基本相同，因此，在此实施方式中，初始脉冲信号426也具有五个电平等级，也即，初始脉冲信号426的电平数(五电平)大于第一脉冲信号404和第二脉冲信号406的电平数(三电平)。
[0057]图7所示为与图5所示的变流器20相关联的温度随时间变化的波形图和直流母线的电压随时间变化的波形图。更具体而言，上部图形810示出了在第一变流器桥臂240中的四个开关器件242、244、246、248所测量到的温度波形图。与传统的平顶式调制方法相t匕，通过执行本发明提出的虚拟调制方方法可以将温度波动降低大约37.5%，因此，该变流器20所承受的热应力比较小。
[0058]如图7所示，下部图形820示出了在直流母线210处的第一直流母线电容212和第二直流母线电容214所测量到的直流母线电压的波形图。与传统的平顶式调制方法相t匕，执行本发明提出的虚拟调制方法可以使电压波动降低大于32.5%，因此，该变流器20所承受的电压应力也比较小。
[0059]图8所示为驱动图5所示的变流器20另一种实施方式的脉冲样式波形图和该变流器的输出电压波形图。如图8所示，上部图形830示出了第一脉冲信号404的脉冲样式波形图，中间图形840示出了第二脉冲信号406的脉冲样式波形图，其中，该第一脉冲信号404和第二脉冲信号406被分别用来驱动第一变流器桥臂240和第二变流器桥臂270工作，并且，图形830和图形840也分别代表了第一变流器桥臂240和第二变流器桥臂270所提供的变流器桥臂输出电压的波形。如图8所示，该第一脉冲信号404和第二脉冲信号406均具有三个电平等级，电平1、电平2、电平3。在一些实施方式中，该第一脉冲信号404和第二脉冲信号406通过执行上文结合图2至图4所描述的虚拟调制模块420而进行脉冲样式优化。下部图形850示出了变流器输出电压204的波形图，如图所示，该变流器输出电压204具有三个电压电平，电压1、电压2、电压3。由于虚拟调制模块420所产生的初始脉冲信号426的波形与该变流器输出电压204的波形基本相同，因此，在此实施方式中，初始脉冲信号426也具有三个电平等级，也即，初始脉冲信号426的电平数(三电平)等于第一脉冲信号404和第二脉冲信号406的电平数(三电平)。
[0060]可以理解的是，以上结合图2至图4所描述的虚拟调制系统420除了可以用来提供脉冲信号给图5所示的拓扑结构的变流器20之外，还可以用来驱动其他拓扑结构的变流器工作。图9所示为图1所示的变流器20的另一种实施方式的至少一部分模块示意图，在图9中变流器以50标示。如图9所示，该变流器50具有级联式H桥架构，其基本包括第一H桥变流器520和第二 H桥变流器560，该第一 H桥变流器520和第二 H桥变流器560串联连接。可以理解，通过将多个H桥变流器串联以构成级联式H桥架构可以增加输出电压的电平数，使输出电压的波形更接近正弦波。在一种实施方式中，该第一 H桥变流器520和该第二H桥变流器560各自的输出电压可以具有相同的电平数，例如，该两个H桥变流器520、560可以输出五电平输出电压。在其他实施方式中，该两个H桥变流器520、560也可以各自输出不同电平数的输出电压，例如，该第一 H桥变流器520可以输出五电平输出电压，而该第二 H桥变流器560可以输出九电平输出电压，在此情形下，该级联式H桥变流器50可以提供十三电平数的输出电压。
[0061]请继续参阅图9，在一种实施方式中，该第一 H桥变流器520包括第一变流器桥臂532和第二变流器桥臂534，该第二 H桥变流器560包括第三变流器桥臂568和第四变流器桥臂572。特别地，该第二变流器桥臂534的输出端与第三变流器桥臂568的输出端相连接。该第一变流器桥臂532和该第二变流器桥臂534共同连接到第一直流母线522的第一直流母线电容524和第二直流母线电容526之间的中间连接点。类似地，该第三变流器桥臂568和该第二变流器桥臂572共同连接到第二直流母线562的第三直流母线电容564和第四直流母线电容566之间的中间连接点。
[0062]请继续参阅图9，该级联式H桥变流器50可以通过虚拟调制模块510所产生的脉冲信号来驱动。在一种实施方式中，该虚拟调制模块510具有基本与上文结合图2至图4所描述的虚拟调制模块420相类似的结构，因此，关于该虚拟调制模块510的详细结构在此不作详细描述。例如，该虚拟调制模块510也可以包括调制单元和脉冲样式分配单元，该调制单元被配置成调制手段，例如，通过使用指令电压信号对多载波信号进行调制，以产生初始脉冲信号。该脉冲样式分配单元被配置成至少根据该初始脉冲信号产生具有特定脉冲样式的多个脉冲信号，以供驱动该级联式H桥变流器50的多个桥臂。举例而言，在一种实施方式中，该虚拟调制模块510被配置成产生四个脉冲信号512、514、516、518，并且该四个脉冲信号512、514、516、518被分别传送以驱动四个变流器桥臂532、534、568、572工作。在一种实施方式中，四个脉冲信号512、514、516、518具有与初始脉冲信号相同的电平数或者具有少于初始脉冲信号的电平数。在一些实施方式中，该四个脉冲信号512、514、516、518的脉冲样式还可以通过与该级联式H变流器50相关的一个或者多个参数进行修改或者优化。例如，在一种实施方式中，该四个脉冲信号512、514、516、518的脉冲样式可以通过变流器桥臂的开关状态或者变流器桥臂中开关元件的开关状态来进行优化。在另外一种实施方式中，该四个脉冲信号512、514、516、518的脉冲样式还可以通过测量到的与该级联式H桥变流器50相关的直流母线电压参数进行修改或者优化。还在另外一种实施方式中，该四个脉冲信号512、514、516、518的脉冲样式还可以通过测量的、估算的或者以任何其他手段监控到的与该级联式H桥变流器50相关的温度或者热参数进行修改或者优化。
[0063]在另外一种实施方式中，上文结合图2至图4所描述的改进的虚拟调制方法还可以驱动具有并联式架构的变流器进行工作。图10所示为图1所示的变流器20的另一种实施方式的至少一部分模块示意图，其中图10变流器用60标示。在图10所示的实施方式中，该变流器60包括多个以并联方式连接的支路，并且每一个支路包括三相输出变流器以及对应的与该三相输出变流器串联连接的电感器件。在一种实施方式中，该变流器60包括四个支路620、630、640、650，当然，在其他实施方式中，该变流器可以包括少于四个或者大于四个并联支路。在图示的实施方式中，该第一支路620包括串联连接的第一三相输出变流器622以及第一电感器件624，该第二支路630包括串联连接的第二三相输出变流器632以及第二电感器件634，该第三支路640包括串联连接的第三三相输出变流器642以及第三电感器件644，该第四支路650包括串联连接的第四三相输出变流器652以及第四电感器件654。该四个支路620、630、640、650共同连接到负载660，以分别向负载600提供转换的电能。在一种实施方式中，该四个三相变流器622、632、642、652可以共享同一个直流母线，以接收该直流母线提供的直流电压。在其他实施方式中，该每一个三相变流器可以622、632、642、652通过不同的直流母线供电。
[0064]请继续参阅图10，在一种实施方式中，虚拟调制模块610被配置成提供脉冲信号给上述多个支路中的三相变流器，以控制其运作。图10所示的该虚拟调制模块610具有基本与上文结合图2至图4所描述的虚拟调制模块420相类似的结构，因此，关于该虚拟调制模块610的详细架构在此实施方式中不作详细描述。在一种实施方式中，该虚拟调制模块610被配置成产生脉冲信号612、614、616、618，并且给四个脉冲信号612、614、616、618被传送给四个三相变流器622、632、642、652，以控制其运作。在一些实施方式中，该四个脉冲信号612、614、616、618的脉冲样式可以通过与该变流器60相关的一个或者多个参数进行修改或者优化。例如，在一种实施方式中，该四个脉冲信号612、614、616、618的脉冲样式可以通过三相变流器622、632、642、652的开关状态来进行优化。在另外一种实施方式中，该四个脉冲信号612、614、616、618的脉冲样式还可以通过测量到的与该变流器60相关的直流母线电压参数进行修改或者优化。还在另外一种实施方式中，该该四个脉冲信号612、614、616,618的脉冲样式还可以通过测量的、估算的或者以任何其他手段监控到的与该变流器60相关的温度参数或者热参数进行修改或者优化。
[0065]图11所示为给变流器，例如，图1所示的变流器20产生脉冲信号的方法的一种实施方式的流程图。该方法流程图4000可以编程为程序指令或者计算机软件，并保存在可以被电脑或者处理器读取的存储介质上。当该程序指令被电脑或者处理器执行时，可以实现如流程图所示的各个步骤。可以理解，电脑可读的介质可以包括易失性的和非易失性的，以任何方法或者技术实现的可移动的以及非可移动的介质。更具体言之，电脑可读的介质包括但不限于随机访问存储器，只读存储器，电可擦只读存储器，闪存存储器，或者其他技术的存储器，光盘只读存储器，数字化光盘存储器，或者其他形式的光学存储器，磁带盒，磁带，磁碟，或者其他形式的磁性存储器，以及任何其他形式的可以被用来存储能被指令执行系统访问的预定信息的存储介质。
[0066]在一种实施方式中，该方法4000可以从步骤4002开始执行。在步骤4002中，通过调制方法产生初始脉冲信号。例如，在一种实施方式中，该初始脉冲信号可以通过如图2-4中所示的调制单元422通过调制手段产生，其中一种调制手段可以为多载波调制方法，例如，电平移位式脉冲宽度调制方法。在其他实施方式中，该初始脉冲信号也可以通过其他调制方法来产生，例如，空间矢量调制方法。还在其他实施方式中，该初始脉冲信号也可以直接以在线的方式或者线下的方式计算得到。该步骤4002产生的初始脉冲信号的波形与期望在变流器20输出端获得的交流输出电压的波形相对应。在一些实施方式中，该步骤4002所产生的初始脉冲信号可以具有变化的电平。例如，当待驱动的负载，例如，交流电机需要在低转速下工作时，该初始脉冲信号可以被配置成具有较少的电平数，例如，三电平。另外，当待驱动的的负载，例如，交流电机需要在高转速下工作时，该初始脉冲信号可以被配置成具有较多的电平数，例如，五电平。
[0067]在步骤4004中，至少基于该在步骤4002中产生的初始脉冲信号产生至少第一脉冲信号和第二脉冲信号。例如，如图2至图4所示，可以通过脉冲样式分配单元424来产生该第一脉冲信号和第二脉冲信号。由于对于相同的初始脉冲信号，存在多个不同脉冲样式来选择第一脉冲信号和第二脉冲信号，因此，可以选择特定的脉冲样式组合，使得变流器20可以提供期望的输出。。
[0068]在步骤4006中，将步骤4004产生的至少第一脉冲信号和第二脉冲信号传送给变流器，以驱动变流器工作。例如，在一种实施方式中，该第一脉冲信号和第二脉冲信号可以通过一个或者多个电连接线路传送给该变流器。在其他实施方式中，该第一脉冲信号和该第二脉冲信号也可以通过一个或者多个光传输线路，例如光纤，传输给该变流器。
[0069]可以理解的是，结合图11所描述的方法4000，其流程图结构可以按照本发明揭示的一个或者多个实施方式加以变更。例如，该方法4000可以增加一个或者多个步骤。在一些实施方式中，在步骤4002之前，该方法4000可以进一步包括接收指令信号的步骤。该指令信号可以包括交流电压指令信号，其指示期望在变流器输出端得到的交流电压值，或者也可以包括频率信号，其指示期望在变流器输出端得到的频率值。另外，在步骤4002之前，还可以包括接收载波信号的步骤，该载波信号可以为多载波信号，其可以被指令信号调制，以产生初始脉冲信号。
[0070]图12所示为给变流器，例如，图1所示的变流器20产生脉冲信号的方法的另一种实施方式的流程图。图12所示的方法流程图5000具有基本与图11所示的流程图4000相类似的结构，因此，类似的步骤，例如，5002和5008在本实施方式中不作详细描述。
[0071]如图12所示，该方法流程图5000还包括步骤5004。在图示的实施方式中，步骤5004紧接在步骤5002之后，在其他实施方式中，该步骤5004也可以在步骤5002之前。具体而言，在步骤5004中，接收一个或者多个与变流器相关的系统参数。更具体而言，该接收的一个或者多个与第一脉冲信号和第二脉冲信号的脉冲样式相关联，也即，当脉冲样式发生变化时，该一个或者多个系统参数也会发生改变。
[0072]请继续参阅图12，在步骤5006中，至少基于该初始脉冲信号和该接收的一个或者多个系统参数产生该第一脉冲信号和该第二脉冲信号。在一种实施方式中，如图2所示，该一个或者多个系统参数包括指示一个或者多个变流器桥臂或者一个或者多个开关元件开关状态的开关状态信号428。在一个特别的实施方式中，该第一脉冲信号和该第二脉冲信号的脉冲样式可以根据该开关状态信号进行优化，并且使得该至少第一变流器桥臂和第二变流器桥臂交替执行开关动作，从而，使得第一变流器桥臂和第二变流器桥臂所执行的开关动作尽量保持均衡。
[0073]在一种可替换的实施方式中，在步骤5006中，该一个或者多个系统参数包括直流母线电容处测量到的直流母线电压。在一些实施方式中，该第一脉冲信号和该第二脉冲信号的脉冲样式可以根据该测量到的直流母线电压进行优化，并且使得直流母线处的至少两个直流母线电容的电压保持平衡，或者使得直流母线电压具有较小的波动。
[0074]还在一种可替换的实施方式中，在步骤5006中，该一个或者多个系统参数包括一个或者多个与变流器相关的通过测量，估算或者任何其他手段获得的热参数或者温度参数，该温度参数或者热参数指示具有多个开关元件的变流器桥臂的热状况或者特定开关元件的热状况。在一些实施方式中，该第一脉冲信号和该第二脉冲信号的脉冲样式可以根据该热参数或者温度参数进行优化，以降低特定变流器桥臂的温度或者特定开关元件的温度。
[0075]虽然结合特定的实施方式对本发明进行了说明，但本领域的技术人员可以理解，对本发明可以作出许多修改和变型。因此，要认识到，权利要求书的意图在于涵盖在本发明真正构思和范围内的所有这些修改和变型。
【权利要求】
1.一种系统，其特征在于:该系统包括变流器和控制器，该变流器包括至少第一变流器桥臂和第二变流器桥臂，该第一变流器桥臂和该第二变流器桥臂中的每一者包括多个开关元件，该多个开关元件以特定的样式被开启或者关闭；该控制器与该变流器通信连接，该控制器包括虚拟调制模块，该虚拟调制模块被配置成提供脉冲信号给该变流器，以控制该第一变流器桥臂和该第二变流器桥臂中的多个开关元件执行开启或者关闭动作；其中，该虚拟调制模块包括调制单元和脉冲样式分配单元，该调制单元被配置成通过使用指令电压信号对多载波信号进行调制，产生初始脉冲信号；该脉冲样式分配单元被配置成至少根据该初始脉冲信号产生第一脉冲信号和第二脉冲信号，并输出该第一脉冲信号和该第二脉冲信号，以使得该第一脉冲信号和该第二脉冲信号可以被分别用来驱动该第一变流器桥臂和该第二变流器桥臂中的多个开关元件执行开启或者关闭动作，并使得该变流器通过该第一变流器桥臂和该第二变流器桥臂产生变流器输出电压；其中，该初始脉冲信号的波形与该变流器输出电压的波形相对应，该第一脉冲信号和该第二脉冲信号具有与该初始脉冲信号相同的电平数或者具有少于该初始脉冲信号的电平数。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于:该第一脉冲信号和该第二脉冲信号中任一者均包括η个电平数,其中η大于或者等于三。
3.一种系统，其特征在于:该系统包括变流器和控制器，该变流器包括至少第一变流器桥臂和第二变流器桥臂，该第一变流器桥臂和该第二变流器桥臂中的每一者包括多个开关元件，该多个开关元件以特定的样式被开启或者关闭；该控制器与该变流器连接，该控制器包括虚拟调制模块，该虚拟调制模块被配置成提供脉冲信号给该变流器，以控制该第一变流器桥臂和该第二变流器桥臂中的多个开关元件执行开启或者关闭动作；其中，该虚拟调制模块包括调制单元和脉冲样式分配单元，该调制单元被配置成通过使用指令电压信号对多载波信号进行调制，以产生初始脉冲信号；该脉冲样式分配单元被配置成至少根据该初始脉冲信号以及该第一变流器桥臂和该第二变流器桥臂发生的开关状态产生具有特定脉冲样式的第一脉冲信号和第二脉冲信号，并输出该第一脉冲信号和该第二脉冲信号，以使得该第一脉冲信号和该第二脉冲信号可以分别被用来驱动该第一变流器桥臂和该第二变流器桥臂中的多个开关元件执行开启或者关闭动作，并使得该变流器通过该第一变流器桥臂和该第二变流器桥臂产生变流器输出电压；其中，该初始脉冲信号的波形与该变流器输出电压的波形相对应，该第一脉冲信号和该第二脉冲信号具有与该初始脉冲信号相同的电平数或者具有少于该初始脉冲信号的电平数。
4.一种系统，其特征在于:该系统包括变流器和控制器，该变流器包括至少第一变流器桥臂和第二变流器桥臂，该第一变流器桥臂和该第二变流器桥臂中的每一者包括多个开关元件，该多个开关元件以特定的样式被开启或者关闭；该控制器与该变流器连接，该控制器包括虚拟调制模块，该虚拟调制模块被配置成提供脉冲信号给该变流器，以控制该第一变流器桥臂和该第二变流器桥臂中的多个开关元件执行开启或者关闭动作；其中，该虚拟调制模块包括调制单元和脉冲样式分配单元，该调制单元被配置成通过使用指令电压信号对多载波信号进行调制，以产生初始脉冲信号；该脉冲样式分配单元被配置成至少根据该初始脉冲信号以及测量到的与该变流器相关联的至少一个直流母线电压产生具有特定脉冲样式的第一脉冲信号和第二脉冲信号，并输出该第一脉冲信号和该第二脉冲信号，以使得该第一脉冲信号和该第二脉冲信号可以分别被用来驱动该第一变流器桥臂和该第二变流器桥臂中的多个开关元件执行开启或者关闭动作，并使得该变流器通过该第一变流器桥臂和该第二变流器桥臂产生变流器输出电压；其中，该初始脉冲信号的波形与该变流器输出电压的波形相对应，该第一脉冲信号和该第二脉冲信号具有与该初始脉冲信号相同的电平数或者具有少于该初始脉冲信号的电平数。
5.一种系统，其特征在于:该系统包括变流器和控制器，该变流器包括至少第一变流器桥臂和第二变流器桥臂，该第一变流器桥臂和该第二变流器桥臂中的每一者包括多个开关元件，该多个开关元件以特定的样式被开启或者关闭；该控制器与该变流器连接，该控制器包括虚拟调制模块，该虚拟调制模块被配置成提供脉冲信号给该变流器，以控制该第一变流器桥臂和该第二变流器桥臂中的多个开关元件执行开启或者关闭动作；其中，该虚拟调制模块包括调制单元和脉冲样式分配单元，该调制单元被配置成通过使用指令电压信号对多载波信号进行调制，以产生初始脉冲信号；该脉冲样式分配单元被配置成至少根据该初始脉冲信号以及所监控到的与该变流器相关的一个或者多个温度参数产生具有特定脉冲样式的第一脉冲信号和第二脉冲信号，并输出该第一脉冲信号和该第二脉冲信号，以使得该第一脉冲信号和该第二脉冲信号可以分别被用来驱动该第一变流器桥臂和该第二变流器桥臂中的多个开关元件执行开启或者关闭动作，并使得该变流器通过该第一变流器桥臂和该第二变流器桥臂产生变流器输出电压；其中，该初始脉冲信号的波形与该变流器输出电压的波形相对应，该第一脉冲信号和该第二脉冲信号具有与该初始脉冲信号相同的电平数或者具有少于该初始脉冲信号的电平数。
6.一种系统，其特征在于:该系统包括级联式H桥变流器和控制器，该级联式H桥变流器包括第一 H桥变流器和第二 H桥变流器，该第一 H桥变流器和该第二 H桥变流器串联连接，该第一 H桥变流器包括第一变流器桥臂和第二变流器桥臂，该第二 H桥变流器包括第三变流器桥臂和第四变流器桥臂，该第一变流器桥臂、该第二变流器桥臂、该第三变流器桥臂以及该第四变流器桥臂中的每一者包括多个开关元件，该多个开关元件以特定的样式被开启或者关闭；该控制器与该级联式H桥变流器连接，该控制器包括虚拟调制模块，该虚拟调制模块包括调制单元和脉冲样式分配单元，该调制单元被配置成通过使用指令电压信号对多载波信号进行调制，以产生初始脉冲信号；该脉冲样式分配单元被配置成至少根据该初始脉冲信号以及所监控到的与该变流器相关的一个或者多个系统参数产生具有特定脉冲样式的第一脉冲信号、第二脉冲 信号、第三脉冲信号和第四脉冲信号，并输出该第一脉冲信号、该第二脉冲信号、该第三脉冲信号和该第四脉冲信号，以使得该第一脉冲信号、该第二脉冲信号、该第三脉冲信号和该第四脉冲信号可以分别被用来驱动该第一变流器桥臂、该第二变流器桥臂、第三变流器桥臂以及该第四变流器桥臂中的多个开关元件执行开启或者关闭动作，并使得该变流器通过该第一变流器桥臂、该第二变流器桥臂、第三变流器桥臂以及该第四变流器桥臂产生变流器输出电压；其中，该初始脉冲信号的波形与该变流器输出电压的波形相对应，该第一脉冲信号、该第二脉冲信号、该第三脉冲信号和该第四脉冲信号具有与该初始脉冲信号相同的电平数或者具有少于该初始脉冲信号的电平数。
7.一种调制系统，该调制系统被配置成向变流器中的第一变流器桥臂和第二变流器桥臂提供脉冲信号，以控制该变流器执行能量变换操作，其特征在于:该调制系统包括调制单元和脉冲样式分配单元，该调制单元被配置成通过使用指令电压信号对多载波信号进行调制，以产生初始脉冲信号，该初始脉冲信号的波形与该变流器提供的变流器输出电压的波形相对应；该脉冲样式分配单元被配置成至少根据该初始脉冲信号产生第一脉冲信号和第二脉冲信号，该第一脉冲信号和该第二脉冲信号分别被用来驱动该第一变流器桥臂和该第二变流器桥臂，以使得该第一变流器桥臂提供第一变流器桥臂输出电压，并使得该第二变流器桥臂提供第二变流器桥臂输出电压，其中该第一变流器桥臂输出电压和该第二变流器桥臂输出电压的电压电平数与该变流器输出电压的电平数相等或者小于该变流器输出电压的电平数。
8.一种调制系统，该调制系统被配置成向变流器中的第一变流器桥臂和第二变流器桥臂提供脉冲信号，以控制该变流器执行能量变换操作，其特征在于:该调制系统包括调制单元和脉冲样式分配单元，该调制单元被配置成通过调制手段产生初始脉冲信号，该脉冲样式分配单元被配置成至少根据该初始脉冲信号产生第一脉冲信号和第二脉冲信号，该初始脉冲信号在一个基波周期内的脉冲数量等于该第一脉冲信号和该第二脉冲信号在一个基波周期内的脉冲数量之和，该第一脉冲信号和该第二脉冲信号分别被用来驱动该第一变流器桥臂和该第二变流器桥臂，以使得该变流器通过该第一变流器桥臂和该第二变流器桥臂提供变流器输出电压；其中，该初始脉冲信号的波形与该变流器输出电压的波形相对应。
9.如权利要求8所述的调制系统，其特征在于:该第一变流器桥臂输出电压和该第二变流器桥臂输出电压中任一者的电压电平数与该变流器输出电压的电平数相等或者小于该变流器输出电压的电平数。
10.一种交流电机驱动系统，其被配置成驱动交流电机运作，其特征在于:该驱动系统包括多电平变流器和控制器，该多电平变流器被配置成将从直流母线处获得的直流电压转换成可供驱动该交流电机运作的交流电压，该多电平变流器包括第一桥臂和第二桥臂，该第一桥臂和该第二桥臂中的每一者包括多个开关元件，该多个开关元件可以通过特定的样式开启或者关闭；该控制器包括调制单元和脉冲样式分配单元，该调制单元被配置成通过调制手段并至少根据反应该交流电机在低转速运行的信号产生初始脉冲信号，该脉冲样式分配单元被配置成至少根据该初始脉冲信号产生第一脉冲信号和第二脉冲信号，该第一脉冲信号和该第二脉冲信号可以分别被用来驱动该第一桥臂和该第二桥臂；其中，该初始脉冲信号的电平数与该第一脉冲信号和第二脉冲信号中任一者的电平数相等。
11.一种交流电机驱动系`统，其被配置成驱动交流电机运作，其特征在于:该交流电机驱动系统包括多电平变流器和控制器，该多电平变流器被配置成将从直流母线处获得的直流电压转换成可供驱动该交流电机运作的交流电压，该多电平变流器包括第一桥臂和第二桥臂，该第一桥臂和该第二桥臂中的每一者包括多个开关元件，该多个开关元件可以通过特定的样式开启或者关闭；该控制器包括调制单元和脉冲样式分配单元，该调制单元被配置成通过调制手段并至少根据反应该交流电机在高转速运行的信号产生初始脉冲信号，该脉冲样式分配单元被配置成至少根据该初始脉冲信号产生第一脉冲信号和第二脉冲信号，该第一脉冲信号和该第二脉冲信号可以分别被用来驱动该第一桥臂和该第二桥臂；其中，该初始脉冲信号的电平数大于该第一脉冲信号和第二脉冲信号中任一者的电平数。
12.一种交流电机驱动系统，其被配置成驱动交流电机运作，其特征在于:该交流电机驱动系统包括多电平变流器和控制器，该多电平变流器被配置成将从直流母线处获得的直流电压转换成可供驱动该交流电机运作的交流电压，该多电平变流器包括第一桥臂和第二桥臂，该第一桥臂和该第二桥臂中的每一者包括多个开关元件，该多个开关元件可以通过特定的样式开启或者关闭；该控制器包括调制单元和脉冲样式分配单元，该调制单元被配置成通过调制手段产生具有三电平的初始脉冲信号，该脉冲样式分配单元被配置成至少根据该三电平初始脉冲信号产生具有三电平的第一脉冲信号和具有三电平的第二脉冲信号，该第一脉冲信号和该第二脉冲信号可以分别被用来驱动该第一桥臂和该第二桥臂，使得该 多电平变流器通过该第一桥臂和该第二桥臂输出该交流电压。
13.一种交流电机驱动系统，其被配置成驱动交流电机运作，其特征在于:该交流电机驱动系统包括多电平变流器和控制器，该多电平变流器被配置成将从直流母线处获得的直流电压转换成可供驱动该交流电机运作的交流电压，该多电平变流器包括第一桥臂和第二桥臂，该第一桥臂和该第二桥臂中的每一者包括多个开关元件，该多个开关元件可以通过特定的样式开启或者关闭；该控制器包括调制单元和脉冲样式分配单元，该调制单元被配置成通过调制手段产生具有五电平的初始脉冲信号，该脉冲样式分配单元被配置成至少根据该五电平初始脉冲信号产生具有三电平的第一脉冲信号和具有三电平的第二脉冲信号，该第一脉冲信号和该第二脉冲信号可以分别被用来驱动该第一桥臂和该第二桥臂，使得该多电平变流器通过该第一桥臂和该第二桥臂输出该交流电压。
14.一种方法，用于给变流器提供脉冲信号，该变流器至少包括第一变流器桥臂和第二变流器桥臂，其特征在于:该方法至少包括如下步骤: 通过调制手段产生初始脉冲信号，该初始脉冲信号的波形与期望在该变流器输出端得到的变流器输出电压的波形相对应；以及 至少根据该初始脉冲信号产生分别用于驱动该第一变流器桥臂和该第二变流器桥臂的第一脉冲信号和第二脉冲信号。
15.一种方法，用于给变流器提供脉冲信号，该变流器至少包括第一变流器桥臂和第二变流器桥臂，其特征在于:该方法至少包括如下步骤: 通过调制手段产生初始脉冲信号，该初始脉冲信号的波形与期望在该变流器输出端得到的变流器输出电压的波形相对应；以及 至少根据该初始脉冲信号以及一个或者多个与该变流器相关的系统参数产生分别用于驱动该第一变流器桥臂和该第二变流器桥臂的第一脉冲信号和第二脉冲信号，该一个或者多个系统参数选自下述群组中的一种:该第一变流器桥臂和该第二变流器桥臂的开关状态、与该变流器相关的直流母线的直流电压、与该第一变流器桥臂和该第二变流器桥臂相关的温度参数。
16.一种驱动交流电机运行的方法，其特征在于:该方法至少包括如下步骤: 至少根据反应该交流电机在低转速状态下的信号通过调制手段产生初始脉冲信号；以及 至少根据该初始脉冲信号以及一个或者多个与该变流器相关的系统参数产生分别用于驱动该第一变流器桥臂和该第二变流器桥臂的第一脉冲信号和第二脉冲信号，其中，该第一脉冲信号和第二脉冲信号中任一者的电平数与该初始脉冲信号的电平数相等。
17.—种驱动交流电机运行的方法，其特征在于:该方法至少包括如下步骤: 至少根据反应该交流电机在高转速状态下的信号通过调制手段产生初始脉冲信号；以及 至少根据该初始脉冲信号以及一个或者多个与该变流器相关的系统参数产生分别用于驱动该第一变流器桥臂和该第二变流器桥臂的第一脉冲信号和第二脉冲信号，其中，该第一脉冲信号和第二脉冲信号`中任一者的电平数小于该初始脉冲信号的电平数。
【文档编号】H02M7/48GK103516239SQ201210226281
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2012年6月29日 优先权日:2012年6月29日
【发明者】沈捷, S.施勒德, 陈昆仑, 秦来贵, 段佳杰 申请人:通用电气公司