[发明专利]一种H桥级联型设备的功率单元旁路处理方法及控制器

说明书

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种H桥级联型设备的功率单元旁路处理方法及控制器。

背景技术

功率单元的H桥级联型拓扑结构可以应用在很多设备中，如高压变频器以及UPS(Uninterruptible Power System，不间断电源)、风电变流器等高压电源设备。如图1所示为高压变频器，移相变压器给各个功率单元提供电压，控制单元对各功率单元的输出进行PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)控制。所述高压变频器包含有五级功率单元，其中Ai(i为1～5的整数)、Bi、Ci为同一级的功率单元，A1～A5串联连接成A相功率单元输出A相电压，同理B1～B5以及C1～C5分别串联连接成B相和C相功率单元输出B相电压和C相电压，A、B、C三相输出给电机供电。

高压变频器要正常运行则要保证三相输出的线电压平衡，所述线电压平衡包括线电压的幅值相等，角度相差120°。当有一个或多个功率单元发生故障时，发生故障的功率单元的旁路开关会闭合，将故障功率单元旁路。故障功率单元不再输出电压，三相中各相的输出相电压幅值发生改变，这样将导致所述高压变频器的三相输出的线电压不平衡。为了解决此问题，通常采取两种的旁路处理方法：一种是同级旁路法，即将另外两相与故障功率单元同一级对应的功率单元一起旁路，使同一级的功率单元都不输出电压，从而保证高压变频器三相输出的线电压平衡；一种是改变相位角法，即只旁路故障功率单元，保持所有正常功率单元输出电压幅值相等，然后通过每相正常功率单元个数调整各相输出的相电压之间的相位角来保证高频变频器输出线电压平衡。

在实现上述两种旁路处理方法的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：若应用同级旁路法，则牺牲了正常功率单元的输出能力，从而降低了高压变频器的输出能力；若采用改变相位角法，当旁路功率单元个数较多时，会造成相位角改变角度比较大，会造成高压变频器输出功率因数变低，严重的时候会造成电流回馈到高压变频器，导致直流母线电压过压而故障停机。

发明内容

本发明的实施例提供一种H桥级联型设备的功率单元旁路处理方法及控制器，可以在不旁路正常功率单元的情况下最小程度地减小设备的输出功率因数。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一种H桥级联型设备的功率单元旁路处理方法，包括：

检测到故障功率单元时，封锁脉冲宽度调制输出，并旁路所述故障功率单元；

调整故障相正常功率单元的相电压幅值及三相输出相电压的相位角，以使得三相输出的线电压平衡；所述故障相为所述故障功率单元所在的相。

一种控制器，包括：

封锁旁路单元，用于在检测到故障功率单元时，封锁脉冲宽度调制输出，并旁路所述故障功率单元；

调整单元，用于调整故障相正常功率单元的相电压幅值及三相输出相电压的相位角，以使得三相输出的线电压平衡；所述故障相为所述故障功率单元所在的相。

本发明实施例提供技术方案与现有技术中的同级旁路法相比本发明只旁路故障功率单元而不用牺牲同级的正常功率单元，可以不用降低高压变频器的输出能力；与改变相位角法相比本发明改变故障相正常功率单元的相电压幅值及三相输出相电压的相位角而不是只改变相位角，可以最小程度的改变相位角从而使得最小程度地减小高压变频器的输出功率因数。总之，本发明实施例提供的方法和控制器可以在不旁路正常功率单元的情况下最小程度地减小高压变频器的输出功率因数。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一种高压变频器的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种H桥级联型设备的功率单元旁路处理方法流程示意图；

图3为本发明实施例提供的一种三相输出电压矢量图；

图4为本发明实施例提供的一种控制器的结构框图；

图5为本发明实施例提供的另一种控制器的结构框图。

具体实施方式