[发明专利]用于控制多电平逆变器的三相等值电压的方法

说明书

本发明提供了一种控制多电平逆变器中的三相等值电压的方法，该方法包括：感测多电平逆变器的每个动力电池的状态以确定在每个动力电池处是否发生故障；绕过被确定为发生故障的动力电池以每个相将正常操作的动力电池相互串联连接；使用每个相的相位基准电压以及正常操作并且配置每个相的动力电池的直流(DC)母线电压中的每个的和来计算偏移电压值；并且使用每个相的相位基准电压以及计算的偏移电压来计算每个相的用于保持三相线间输出电压的等值性的极基准电压。

技术领域

本公开涉及一种用于控制多电平逆变器的三相等值电压的方法，更具体地，涉及一种能够通过以下方式来提供连续操作的电压控制方法，即，通过使用偏移电压(或零序电压)来执行三相等值电压控制，当级联H桥(CHB)多电平逆变器的一些动力电池发生故障时，不绕过正常操作的动力电池以保持三相线间输出电压的等值性。

背景技术

多电平逆变器在施加中压的领域中，尤其是在电机驱动领域中，一直被主要研究。

由于对配置逆变器的开关装置的额定电压和电压应力的限制，难以将电压源逆变器应用于需要中压以上的大规模交流电机的变速驱动器。

需要中压以上的电压源逆变器可以被例举为具有与使用开关装置的串联连接而连接的开关装置的数量一样多的等值电压应力的特性的2电平逆变器。然而，当使用这样的2电平逆变器驱动电机时，可能难以实际上将该2电平逆变器应用于工业领域，因为存在诸如由高dv/dt、电压反射、高总谐波失真(THD)、高开关损耗等引起的电机退化、绝缘等问题。

为了解决这样的问题，各种多电平逆变器已经被开发，并且这样的逆变器之中的级联H桥(CHB)多电平逆变器在输入电压和输出电压以及电流质量的方面显示出最突出的特性。CHB多电平逆变器的每个相是通过动力电池的串联连接实现的，每个动力电池被配置有单个H桥逆变器。

CHB多电平逆变器具有包括模块化能力、高可靠性、操作连续性、输入电流的低总谐波失真(THD)等优点。并且，借助于这样的优点，CHB多电平逆变器的商业化已经被积极地进行，使得用于驱动中压电机的逆变器产品目前正被许多制造商发布。

CHB多电平逆变器的动力电池由三相整流电路、直流(DC)母线电容器以及H桥电路构成，并且N个动力电池串联连接以形成单个相。当N个动力电池之中有k个动力电池发生故障时，CHB多电平逆变器绕过这k个动力电池以使得能够进行连续操作。同时，当这k个动力电池在单个相被绕过时，在每个线间电压中发生不等性。为了解决这样的不等性，这k个动力电池在其他相也应被绕过。在这样的情况下，CHB多电平逆变器固有地具有的冗余性降低，而且输出电压也减小(N-k)/N的量。

发明内容

为了解决上述问题，本公开的目的是提供一种用于控制多电平逆变器的三相等值电压的方法，该方法能够通过以下方式来提供连续操作，即，通过使用偏移电压(或零序电压)来执行三相等值电压控制，当级联H桥(CHB)多电平逆变器的动力电池发生故障时，不绕过正常操作的动力电池以保持三相线间输出电压的等值性。

本公开的目的不限于上述目的，以上未提及的其他目的将被本领域技术人员从以下描述明白地理解。

根据本公开的一方面，提供了一种控制级联H桥(CHB)多电平逆变器的三相等值电压的方法，该方法包括：感测多电平逆变器的每个动力电池的状态以确定在每个动力电池处是否发生故障；绕过被确定为发生故障的动力电池以每个相将正常操作的动力电池相互串联连接；使用每个相的相位基准电压以及正常操作并且配置每个相的动力电池的直流(DC)母线电压中的每个的和来计算偏移电压值；并且使用每个相的相位基准电压以及计算的偏移电压来计算每个相的保持三相线间输出电压的等值性的极基准电压。

偏移电压值的计算可以使用每个相的相位基准电压与界函数的输出值之间的差值来计算偏移电压值，所述界函数使用正常操作并且配置每个相的动力电池的DC母线电压中的每个的和。