一種三電平逆變器的限流控制方法、裝置和系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種三電平逆變器的限流控制方法、裝置和系統(tǒng)，系統(tǒng)包括三電平逆變器和限流控制裝置，限流控制裝置包括發(fā)波控制模塊、電流檢測(cè)模塊、電流過(guò)流判斷模塊和PWM控制模塊。所述方法中，檢測(cè)流過(guò)開(kāi)關(guān)管的電流并轉(zhuǎn)換為檢測(cè)電壓；基于檢測(cè)電壓與第一電壓閾值和第二電壓閾值的比較結(jié)果，使主開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)和輔助開(kāi)關(guān)過(guò)流信號(hào)生效或者失效；并基于主開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)和輔助開(kāi)關(guān)過(guò)流信號(hào)的生效和失效的情況，分別對(duì)三電平逆變器一相中的兩個(gè)主開(kāi)關(guān)管和兩個(gè)輔助開(kāi)關(guān)管進(jìn)行限流控制。減少了輔助開(kāi)關(guān)管不必要的關(guān)斷，有效提高逆變器效率、可靠性和性能。
【專(zhuān)利說(shuō)明】—種三電平逆變器的限流控制方法、裝置和系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電子【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地說(shuō)，涉及一種三電平逆變器的限流控制方法、裝置和系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]逆變器是不間斷電源(Uninterruptible Power System,UPS)中的重要組成部分，其可靠性直接決定UPS運(yùn)行的穩(wěn)定與否。近年來(lái)，三電平逆變器由于其眾多優(yōu)點(diǎn)而備受關(guān)注，但因?yàn)槠潆娐方Y(jié)構(gòu)復(fù)雜，使得控制的難度也比較大。為了保證三電平逆變器工作的穩(wěn)定可靠，必須對(duì)其功率開(kāi)關(guān)元件進(jìn)行限流保護(hù)。
[0003]目前較為常見(jiàn)的限流保護(hù)方式是逐波限流法，當(dāng)三電平逆變器突然帶重載或發(fā)生輸出短路等故障時(shí)，檢測(cè)到流過(guò)功率開(kāi)關(guān)元件的電流超過(guò)限值，此時(shí)按照一定時(shí)序?qū)⒐β书_(kāi)關(guān)元件關(guān)斷。當(dāng)檢測(cè)到流過(guò)功率開(kāi)關(guān)元件的電流下降到小于限值時(shí)，再按照一定時(shí)序讓功率開(kāi)關(guān)元件恢復(fù)正常的開(kāi)關(guān)邏輯。參見(jiàn)圖1，三電平逆變器中每一相包括四個(gè)開(kāi)關(guān)管(以IGBT為例)，即位于上橋臂的主開(kāi)關(guān)管Ql和輔助開(kāi)關(guān)管Q2，以及位于下橋臂的主開(kāi)關(guān)管Q4和輔助開(kāi)關(guān)管Q3。傳統(tǒng)的逐波限流邏輯為:流過(guò)開(kāi)關(guān)管的電流I超過(guò)限值時(shí)，先關(guān)閉主開(kāi)關(guān)管Ql和Q4，過(guò)一段時(shí)間再關(guān)閉輔助開(kāi)關(guān)管Q2和Q3 ;直到流過(guò)開(kāi)關(guān)管的電流I低于限值后即退出限流邏輯，先強(qiáng)制打開(kāi)輔助開(kāi)關(guān)管Q2和Q3，過(guò)一段時(shí)間再恢復(fù)所有開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)邏輯。
[0004]然而，逐波限流法存在一個(gè)較大的缺陷:整個(gè)限流過(guò)程功率開(kāi)關(guān)元件的動(dòng)作過(guò)于頻繁，這會(huì)使功率開(kāi)關(guān)元件損耗增大。在大功率的逆變器應(yīng)用場(chǎng)合，功率開(kāi)關(guān)元件一般會(huì)選擇IGBT，IGBT由于其關(guān)斷特性導(dǎo)致開(kāi)關(guān)損耗較大，如果頻繁開(kāi)關(guān)動(dòng)作，會(huì)使IGBT溫升增加而存在過(guò)熱損壞的風(fēng)險(xiǎn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種三電平逆變器的限流控制方法、裝置和系統(tǒng)，能夠避免功率開(kāi)關(guān)元件在限流狀態(tài)時(shí)頻繁開(kāi)關(guān)或者不必要的關(guān)斷，將功率開(kāi)關(guān)元件升溫控制在合理范圍內(nèi)，從而提高三電平逆變器效率。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案是:提供一種三電平逆變器的限流控制方法，三電平逆變器中的每一相包括兩個(gè)主開(kāi)關(guān)管和兩個(gè)輔助開(kāi)關(guān)管，限流控制方法包括以下步驟:
[0007]S1、檢測(cè)流過(guò)開(kāi)關(guān)管的電流，并將其轉(zhuǎn)換為檢測(cè)電壓；
[0008]S2、將所述檢測(cè)電壓分別與第一電壓閾值和第二電壓閾值比較，所述第一電壓閾值小于所述第二電壓閾值，若所述檢測(cè)電壓大于或者等于第一電壓閾值，使主開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)生效，若所述檢測(cè)電壓小于所述第一電壓閾值，使主開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)失效，若所述檢測(cè)電壓大于所述第二電壓閾值，使輔助開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)生效，若所述檢測(cè)電壓小于所述第二電壓閾值，使輔助開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)失效；
[0009]S3、當(dāng)主開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)生效時(shí)，關(guān)斷兩個(gè)主開(kāi)關(guān)管；當(dāng)輔助開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)生效時(shí)，關(guān)斷兩個(gè)輔助開(kāi)關(guān)管；當(dāng)輔助開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)和主開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)均失效時(shí)，使所有開(kāi)關(guān)管按照正常的開(kāi)關(guān)邏輯動(dòng)作。
[0010]優(yōu)選地，步驟S3包括以下子步驟:
[0011]S31、當(dāng)主開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)生效時(shí)，關(guān)斷兩個(gè)主開(kāi)關(guān)管；
[0012]S32、當(dāng)輔助開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)生效時(shí)，判斷主開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)是否生效，若是則執(zhí)行子步驟S33，若否則執(zhí)行子步驟S31 ；
[0013]S33、判斷從關(guān)斷兩個(gè)主開(kāi)關(guān)管的時(shí)刻到當(dāng)前時(shí)刻的時(shí)間間隔是否大于或者等于主開(kāi)關(guān)管和輔助開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通死區(qū)時(shí)間，若是則關(guān)斷輔助開(kāi)關(guān)管，若否則等待所述時(shí)間間隔大于或者等于主開(kāi)關(guān)管和輔助開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通死區(qū)時(shí)間時(shí)關(guān)斷輔助開(kāi)關(guān)管；
[0014]S34、當(dāng)輔助開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)和主開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)均失效時(shí)，使所有開(kāi)關(guān)管按照正常的開(kāi)關(guān)邏輯動(dòng)作。
[0015]優(yōu)選地，子步驟S34包括以下次級(jí)子步驟:
[0016]S341、等待PWM信號(hào)的下一個(gè)PWM周期開(kāi)始時(shí)，強(qiáng)制導(dǎo)通兩個(gè)輔助開(kāi)關(guān)管；
[0017]S342、在強(qiáng)制導(dǎo)通兩個(gè)輔助開(kāi)關(guān)管的第一時(shí)間間隔之后，控制兩個(gè)輔助開(kāi)關(guān)管按照正常的開(kāi)關(guān)邏輯動(dòng)作；
[0018]S343、在控制兩個(gè)輔助開(kāi)關(guān)管按照正常的開(kāi)關(guān)邏輯動(dòng)作的第二時(shí)間間隔之后，控制兩個(gè)主開(kāi)關(guān)管按照正常的開(kāi)關(guān)邏輯動(dòng)作。
[0019]優(yōu)選地，所述第二時(shí)間間隔為主開(kāi)關(guān)管和輔助開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通死區(qū)時(shí)間。
[0020]提供一種三電平逆變器的限流控制裝置，三電平逆變器中的每一相包括兩個(gè)主開(kāi)關(guān)管和兩個(gè)輔助開(kāi)關(guān)管，所述限流控制裝置包括:
[0021]發(fā)波控制模塊，用于輸出方向信號(hào)以及兩路互補(bǔ)且?guī)绤^(qū)的PWM信號(hào)；
[0022]電流檢測(cè)模塊，用于檢測(cè)流過(guò)開(kāi)關(guān)管的電流，并將流過(guò)開(kāi)關(guān)管的電流轉(zhuǎn)換為檢測(cè)電壓后輸出；
[0023]電流過(guò)流判斷模塊，用于輸出主開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)和輔助開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)，還用于接收所述檢測(cè)電壓，并將所述檢測(cè)電壓與第一電壓閾值和第二電壓閾值比較，當(dāng)所述檢測(cè)電壓大于或者等于所述第一電壓閾值時(shí)，使輸出的主開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)生效，當(dāng)所述檢測(cè)電壓小于所述第一電壓閾值時(shí)，使輸出的主開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)失效，當(dāng)所述檢測(cè)電壓大于或者等于所述第二電壓閾值時(shí)，使輸出的輔助開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)生效，當(dāng)所述檢測(cè)電壓小于所述第二電壓閾值時(shí)，使輸出的輔助開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)失效，所述第一電壓閾值小于所述第二電壓閾值；
[0024]PWM控制模塊，用于根據(jù)所述發(fā)波控制模塊輸出的方向信號(hào)以及兩路互補(bǔ)且?guī)绤^(qū)的PWM信號(hào)生成按照一定邏輯變化的四路PWM信號(hào)并分別輸出三電平逆變器一相中的四個(gè)開(kāi)關(guān)管；還用于在接收到的所述主開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)生效時(shí)，關(guān)斷兩個(gè)主開(kāi)關(guān)管；還用于在接收到的所述輔助開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)生效時(shí)，關(guān)斷兩個(gè)輔助開(kāi)關(guān)管；還用于在接收到的所述主開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)和所述輔助開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)均失效時(shí)，使所有開(kāi)關(guān)管按照正常的開(kāi)關(guān)邏輯動(dòng)作。
[0025]優(yōu)選地，所述電流過(guò)流判斷模塊包括:
[0026]第一比較器，其同相輸入端輸入所述檢測(cè)電壓，其反相輸入端輸入所述第一電壓閾值，當(dāng)所述檢測(cè)電壓大于或者等于所述第一電壓閾值時(shí)，使輸出的主開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)生效，當(dāng)所述檢測(cè)電壓小于所述第一電壓閾值時(shí)，使輸出的主開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)失效；
[0027]第二比較器，其同相輸入端輸入所述檢測(cè)電壓，其反相輸入端輸入所述第二電壓閾值，當(dāng)所述檢測(cè)電壓大于或者等于所述第二電壓閾值時(shí)，使輸出的輔助開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)生效，當(dāng)所述檢測(cè)電壓小于所述第二電壓閾值時(shí)，使輸出的輔助開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)失效。
[0028]優(yōu)選地，所述PWM控制模塊包括:
[0029]第一關(guān)斷控制單元，用于在接收到的主開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)生效時(shí)，關(guān)斷兩個(gè)主開(kāi)關(guān)管；
[0030]第一判斷單元，用于在接收到的輔助開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)生效時(shí)，判斷主開(kāi)關(guān)管過(guò)流號(hào)是否生效；
[0031]第二判斷單元，用于在所述第一判斷單元判斷出主開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)已經(jīng)生效時(shí)，判斷從關(guān)斷兩個(gè)主開(kāi)關(guān)管的時(shí)刻到當(dāng)前時(shí)刻的時(shí)間間隔是否大于或者等于主開(kāi)關(guān)管和輔助開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通死區(qū)時(shí)間；
[0032]第二關(guān)斷控制單元，用于在關(guān)斷兩個(gè)主開(kāi)關(guān)管的時(shí)刻到當(dāng)前時(shí)刻的時(shí)間間隔大于或者等于主開(kāi)關(guān)管和輔助開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通死區(qū)時(shí)間時(shí)，關(guān)斷輔助開(kāi)關(guān)管，還用于在該時(shí)間間隔小于主開(kāi)關(guān)管和輔助開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通死區(qū)時(shí)間時(shí)，等待該時(shí)間間隔大于或者等于主開(kāi)關(guān)管和輔助開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通死區(qū)時(shí)間時(shí)，關(guān)斷輔助開(kāi)關(guān)管；
[0033]開(kāi)關(guān)邏輯控制單元，用于在輔助開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)和主開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)均失效時(shí)，使所有開(kāi)關(guān)管按照正常的開(kāi)關(guān)邏輯動(dòng)作。
[0034]優(yōu)選地，所述開(kāi)關(guān)邏輯控制單元包括:
[0035]導(dǎo)通控制子單元，用于在接收到的所述主開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)和所述輔助開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)均失效時(shí)，等待所述發(fā)波控制模塊輸出的PWM信號(hào)的下一個(gè)PWM周期的開(kāi)始時(shí)，強(qiáng)制導(dǎo)通兩個(gè)輔助開(kāi)關(guān)管；
[0036]第一開(kāi)關(guān)邏輯控制子單元，用于在強(qiáng)制導(dǎo)通兩個(gè)輔助開(kāi)關(guān)管的第一時(shí)間間隔之后，控制兩個(gè)輔助開(kāi)關(guān)管按照正常的開(kāi)關(guān)邏輯動(dòng)作；
[0037]第二開(kāi)關(guān)邏輯控制子單元，用于在控制兩個(gè)輔助開(kāi)關(guān)管按照正常的開(kāi)關(guān)邏輯動(dòng)作的第二時(shí)間間隔之后，控制兩個(gè)主開(kāi)關(guān)管按照正常的開(kāi)關(guān)邏輯動(dòng)作。
[0038]優(yōu)選地，所述第二時(shí)間間隔為主開(kāi)關(guān)管和輔助開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通死區(qū)時(shí)間。
[0039]提供一種三電平逆變器的限流控制系統(tǒng)，包括三電平逆變器，以及上述任一項(xiàng)中所述的限流控制裝置，一個(gè)限流控制裝置用于對(duì)三電平逆變器一相中的四個(gè)開(kāi)關(guān)管進(jìn)行限流控制。
[0040]本發(fā)明的三電平逆變器的限流控制方法、裝置和系統(tǒng)具有以下有益效果:設(shè)置了兩個(gè)限流點(diǎn)對(duì)輔助開(kāi)關(guān)管和主開(kāi)關(guān)管分別進(jìn)行限流控制，并且輔助開(kāi)關(guān)管過(guò)流點(diǎn)高于主開(kāi)關(guān)管過(guò)流點(diǎn)，這樣，最大限度地減少了輔助開(kāi)關(guān)管不必要的關(guān)斷，將開(kāi)關(guān)管升溫控制在合理范圍內(nèi)，有效提聞逆變器的效率、可罪性和性能。
[0041]另外，在單個(gè)PWM周期內(nèi)只限流一次，并且能夠在電流過(guò)流判斷出錯(cuò)時(shí)，采用逐波限流的冗余備份來(lái)關(guān)斷開(kāi)關(guān)管，增加了逆變器的穩(wěn)定性和可靠性。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0042]圖1為三電平逆變器中每一相的電路圖；
[0043]圖2為本發(fā)明的限流控制裝置一優(yōu)選實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0044]圖3為本發(fā)明的電流過(guò)流判斷模塊一優(yōu)選實(shí)施例的電路圖；
[0045]圖4為限流控制裝置在主開(kāi)關(guān)管限流但輔助開(kāi)關(guān)管不限流的工況下的控制邏輯示意圖；
[0046]圖5為限流控制裝置在主開(kāi)關(guān)管和輔助開(kāi)關(guān)管均限流的工況下的一種控制邏輯示意圖；
[0047]圖6為限流控制裝置在主開(kāi)關(guān)管和輔助開(kāi)關(guān)管均限流的工況下的另一種控制邏輯示意圖；
[0048]圖7為限流控制裝置在電流過(guò)流判斷模塊失效的工況下的控制邏輯示意圖；
[0049]圖8為本發(fā)明的PWM控制模塊一優(yōu)選實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0050]圖9為本發(fā)明的限流控制方法第一實(shí)施例的流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0051]以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的解釋說(shuō)明。
[0052]在本發(fā)明的三電平逆變器的限流控制系統(tǒng)第一實(shí)施例中，限流控制系統(tǒng)包括三電平逆變器和多個(gè)限流控制裝置，參見(jiàn)圖1，三電平逆變器中的每一相包括位于上橋臂的主開(kāi)關(guān)管Ql和輔助開(kāi)關(guān)管Q2，以及位于下橋臂的主開(kāi)關(guān)管Q4和輔助開(kāi)關(guān)管Q3，一個(gè)限流控制裝置用于對(duì)三電平逆變器一相中的四個(gè)開(kāi)關(guān)管進(jìn)行限流控制。圖2為本發(fā)明的限流控制裝置200 —優(yōu)選實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所示，限流控制裝置200包括發(fā)波控制模塊210、電流檢測(cè)模塊220、電流過(guò)流判斷模塊230以及PWM控制模塊240。
[0053]其中，發(fā)波控制模塊210用于輸出電壓處于正半周或者負(fù)半周的方向信號(hào)(Dir)，以及兩路互補(bǔ)且?guī)绤^(qū)的PWM信號(hào)(PWMl和PWM2)到PWM控制模塊240，發(fā)波控制模塊210可以通過(guò)數(shù)字信號(hào)處理器實(shí)現(xiàn)(digital singnal processor, DSP)。
[0054]電流檢測(cè)模塊220的輸入端連接于橋臂輸出端和濾波電感L之間，用于檢測(cè)流過(guò)開(kāi)關(guān)管的電流I，并將流過(guò)開(kāi)關(guān)管的電流I轉(zhuǎn)換為檢測(cè)電壓Vi (參見(jiàn)圖3)后輸出電流過(guò)流判斷模塊230。電流檢測(cè)模塊220可以通過(guò)霍爾電流傳感器以及處理電路實(shí)現(xiàn)(舉例但不用于限制本發(fā)明)，霍爾電流傳感器的輸入端鏈接于橋臂輸出端和濾波電感L之間，霍爾電流傳感器的輸出端能夠輸出精確反映其原邊電流(即流過(guò)開(kāi)關(guān)管的電流I)的電流變化到處理電路，處理單路將該電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電壓信號(hào)(即轉(zhuǎn)換為檢測(cè)電壓Vi )并輸出電流過(guò)流判斷模塊230。
[0055]電流過(guò)流判斷模塊230用于輸出主開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)OCl和輔助開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)0C2到PWM控制模塊240，還用于接收電流檢測(cè)模塊220輸出的檢測(cè)電壓Vi，并將檢測(cè)電壓Vi分別與預(yù)設(shè)的第一電壓閾值Vl和第二電壓閾值V2 (參見(jiàn)圖3)比較，其中，第一電壓閾值Vl對(duì)應(yīng)于兩個(gè)主開(kāi)關(guān)管Ql和Q4的限流點(diǎn)，第二電壓閾值V2對(duì)應(yīng)于兩個(gè)輔助開(kāi)關(guān)管Q2和Q3的限流點(diǎn)，因此，第一電壓閾值Vl小于第二電壓閾值V2。當(dāng)檢測(cè)電壓Vi小于第一電壓閾值Vl時(shí)，電流過(guò)流判斷模塊230使輸出PWM控制模塊240的主開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)OCl失效(即為低電平)，當(dāng)檢測(cè)電壓Vi大于或者等于第一電壓閾值Vl時(shí)，電流過(guò)流判斷模塊230使輸出PWM控制模塊240的主開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)OCl生效(0C1從低電平變?yōu)楦唠娖?。當(dāng)檢測(cè)電壓Vi小于第二電壓閾值V2時(shí)，電流過(guò)流判斷模塊230使輸出PWM控制模塊240的輔助開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)OC2失效(即為低電平)，當(dāng)檢測(cè)電壓Vi大于或者等于第二電壓閾值V2時(shí)，電流過(guò)流判斷模塊230使輸出PWM控制模塊240的輔助開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)OC2生效(OC2從低電平變?yōu)楦唠娖?。
[0056]圖3為本發(fā)明的電流過(guò)流判斷模塊230 —優(yōu)選實(shí)施例的電路圖，如圖3所示，電流過(guò)流判斷模塊230包括第一比較器231和第二比較器232，兩比較器的同相輸入端連接并輸入檢測(cè)電壓Vi,第一比較器231的反相輸入端輸入第一電壓閾值VI,第一比較器231的輸出端輸出主開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)OCl到PWM控制模塊240。第二比較器232的反相輸入端輸入第二電壓閾值V2，第二比較器232的輸出端輸出輔助開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)0C2到PWM控制模塊240。當(dāng)檢測(cè)電壓Vi小于第一電壓閾值Vl時(shí)，第一比較器231輸出低電平到PWM控制模塊240，即輸出PWM控制模塊240的主開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)OCl失效。當(dāng)檢測(cè)電壓Vi大于或者等于第一電壓閾值Vl時(shí)，第一比較器231輸出高電平到PMW控制模塊240，即輸出PWM控制模塊240的主開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)OCl生效。同理，當(dāng)檢測(cè)電壓Vi小于第二電壓閾值V2時(shí)，第二比較器232使輸出PWM控制模塊240的輔助開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)0C2失效，當(dāng)檢測(cè)電壓Vi大于或者等于第二電壓閾值V2時(shí)，第二比較器232使輸出PWM控制模塊240的輔助開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)0C2生效。
[0057]PWM控制模塊240用于根據(jù)發(fā)波控制模塊210輸出的方向信號(hào)Dir以及兩路互補(bǔ)且?guī)绤^(qū)的PWM信號(hào)(PWM1和PWM2)生成按照一定邏輯變化的四路PWM信號(hào)——PWM_Q1、PWM_Q2、PWM_Q3和PWM_Q4，并將上述四路PWM信號(hào)分別輸出三電平逆變器一相中的四個(gè)開(kāi)關(guān)管，以驅(qū)動(dòng)四個(gè)開(kāi)關(guān)管按照開(kāi)關(guān)邏輯動(dòng)作。PWM控制模塊240還用于在接收到的主開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)OCl生效時(shí)，關(guān)斷兩個(gè)主開(kāi)關(guān)管Ql和Q4，在接收到的輔助開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)0C2生效時(shí)，關(guān)斷兩個(gè)輔助開(kāi)關(guān)管Q2和Q3。PWM控制模塊240還用于在接收到的主開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)OCl和輔助開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)0C2均失效時(shí)，使所有開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)邏輯，此處包含兩種情況，第一種是檢測(cè)電壓Vi —直低于第一電壓閾值,主開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)OCl和輔助開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)0C2 —直為失效狀態(tài)，PWM控制模塊240執(zhí)行一般的開(kāi)關(guān)管驅(qū)動(dòng)功能，使各開(kāi)關(guān)管按照正常的開(kāi)關(guān)邏輯動(dòng)作。另一種是檢測(cè)電壓Vi從高下降到低于第一閾值時(shí)，PWM控制模塊240要控制開(kāi)關(guān)管退出限流控制，使各開(kāi)關(guān)管按照正常的開(kāi)關(guān)邏輯動(dòng)作。
[0058]另外，當(dāng)電流過(guò)流判斷模塊230失效時(shí)會(huì)導(dǎo)致PWM控制模塊240在接收到的輔助開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)0C2生效時(shí)，主關(guān)管過(guò)流信號(hào)OCl失效，即兩個(gè)主開(kāi)關(guān)管Ql和Q4未被關(guān)斷的情況，此時(shí)PWM控制模塊240立即關(guān)斷兩個(gè)主開(kāi)關(guān)管Ql和Q4，并經(jīng)過(guò)主開(kāi)關(guān)管和輔助開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通死區(qū)時(shí)間后關(guān)斷兩個(gè)輔助開(kāi)關(guān)管Q2和Q3。
[0059]以下將具體描述在三種工況下，限流控制裝置200對(duì)三電平逆變器一相中的四個(gè)開(kāi)關(guān)管進(jìn)行限流控制的原理，其中，Dir以輸出電壓處于正半周時(shí)為例，對(duì)于輸出電壓處于負(fù)半周也可同樣分析。
[0060]一、主開(kāi)關(guān)管限流但輔助開(kāi)關(guān)管不限流
[0061]如圖4所示，COMPl為主開(kāi)關(guān)管限流點(diǎn)(對(duì)應(yīng)于第一電壓閾值VI)，
[0062]C0MP2為輔助開(kāi)關(guān)管限流點(diǎn)(對(duì)應(yīng)于第二電壓閾值V2)，I為輸出濾波電感L上的電流(即流過(guò)開(kāi)關(guān)管的電流)，OCl為主開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)，0C2為輔助開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)，PWMl為發(fā)波控制模塊210發(fā)出的主開(kāi)關(guān)管驅(qū)動(dòng)源，PWM2為發(fā)波控制模塊210發(fā)出的輔助開(kāi)關(guān)管驅(qū)動(dòng)源，PWM_Q1為PWM控制模塊240輸出主開(kāi)關(guān)管Ql的PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)，PWM_Q2為PWM控制模塊240輸出輔助開(kāi)關(guān)管Q2的PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)，PWM_Q3為PWM控制模塊240輸出輔助開(kāi)關(guān)管Q3的PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)，PWM_Q4為PWM控制模塊240輸出主開(kāi)關(guān)管Q4的PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)。其中，OC2為低電平，PWM_Q2為高電平，PWM_Q4為低電平。
[0063]當(dāng)輸出突加重載或出現(xiàn)短路等意外時(shí)，流過(guò)開(kāi)關(guān)管的電流I迅速升高，在tl時(shí)刻，流過(guò)開(kāi)關(guān)管的電流I超過(guò)了主開(kāi)關(guān)管限流點(diǎn)，此時(shí)，當(dāng)檢測(cè)電壓Vi大于第一電壓閾值VI，電流過(guò)流判斷模塊230使輸出PWM控制模塊240的主開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)OCl生效，PWM控制模塊240立即將PWM_Q1和PWM_Q4關(guān)斷，從而關(guān)斷兩個(gè)主開(kāi)關(guān)管Ql和Q4，并置PWM封鎖標(biāo)志位為有效(設(shè)置為I)。經(jīng)過(guò)一小段延遲(硬件的動(dòng)作時(shí)間)，流過(guò)開(kāi)關(guān)管的電流I開(kāi)始下降，并沒(méi)有觸發(fā)輔助開(kāi)關(guān)管過(guò)流，因此輔助開(kāi)關(guān)管Q2和Q3的驅(qū)動(dòng)不會(huì)受到影響，仍然按照PWM_Q2和PWM_Q3的正常的邏輯進(jìn)行開(kāi)關(guān)動(dòng)作。在t2時(shí)刻，流過(guò)開(kāi)關(guān)管的電流I下降到低于主開(kāi)關(guān)管限流點(diǎn)，電流過(guò)流判斷模塊230使輸出PWM控制模塊240的主開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)OCl失效，PWM控制模塊240并沒(méi)有馬上解除主開(kāi)關(guān)管的PWM限制，而是需要等待到下一個(gè)PWM周期，因此在這里PWM控制模塊240只是置解決限流標(biāo)志位為有效。直到t3時(shí)刻，發(fā)波控制模塊210發(fā)出的PWMl有效電平到來(lái)，PWM控制模塊240在此刻開(kāi)始解除限流，具體是:先強(qiáng)制兩個(gè)輔助開(kāi)關(guān)管Q2和Q3導(dǎo)通一段時(shí)間(第一時(shí)間間隔)，然后取消強(qiáng)制導(dǎo)通，使兩個(gè)輔助開(kāi)關(guān)管Q2和Q3按正常邏輯發(fā)波；在控制兩個(gè)輔助開(kāi)關(guān)管Q2和Q3按正常邏輯發(fā)波的第二時(shí)間間隔之后，解除主開(kāi)關(guān)管的限流命令(PWM封鎖)，使其按正常邏輯發(fā)波，其中，第二時(shí)間間隔為主開(kāi)關(guān)管和輔助開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通死區(qū)時(shí)間。
[0064]二、主開(kāi)關(guān)管和輔助開(kāi)關(guān)管均限流
[0065]如圖5和6所示，PWM_Q4為低電平，在t4時(shí)刻，電流過(guò)流判斷模塊230使輸出PWM控制模塊240的主開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)OCl生效，PWM控制模塊240關(guān)斷PWM_Q1和PWM_Q4并置PWM封鎖標(biāo)志位為有效。但流過(guò)開(kāi)關(guān)管的電流I并沒(méi)有下降，而是繼續(xù)上升到達(dá)輔助開(kāi)關(guān)管的限流點(diǎn)C0MP2，于是在t5時(shí)刻電流過(guò)流判斷模塊230使輸出PWM控制模塊240的輔助開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)0C2生效。這時(shí)，PWM控制模塊240首先要確定PWM封鎖標(biāo)志是否為有效，若是表明此時(shí)主開(kāi)關(guān)管Ql和Q4已經(jīng)關(guān)斷，則進(jìn)一步對(duì)t4到t5這段時(shí)間進(jìn)行確認(rèn)，即對(duì)主開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)OCl生效到輔助開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)0C2生效之間的延時(shí)與主開(kāi)關(guān)管和輔助開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通死區(qū)時(shí)間的比較:如果這段時(shí)間已經(jīng)大于預(yù)設(shè)的主開(kāi)關(guān)管和輔助開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通死區(qū)時(shí)間，就會(huì)立刻關(guān)斷輔助開(kāi)關(guān)管Q2和Q3，如圖5，在t5時(shí)刻將PWM_Q2和PWM_Q3關(guān)斷；而如果t4到t5的時(shí)間小于死區(qū)，則繼續(xù)等待，如圖6示，直到t6時(shí)刻，t4到t6的時(shí)間等于死區(qū)，于是在t6時(shí)刻將PWM_Q2和PWM_Q3關(guān)斷。在t7時(shí)刻，輔助開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)0C2失效，由于主開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)OCl仍然有效，限流狀態(tài)維持。到t8時(shí)刻，主開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)OCl失效，PWM控制模塊240置解除限流標(biāo)志為有效。到t9時(shí)刻PWMl有效電平到來(lái)，PWM控制模塊240開(kāi)始解除限流，這部分邏輯和圖4中t3時(shí)刻以后邏輯相同。
[0066]二、電流過(guò)流判斷模塊230失效
[0067]如圖7所示，限流保護(hù)功能的冗余備份，在三電平逆變器中，逐波限流是一個(gè)非常重要的功能，對(duì)這一功能進(jìn)行冗余備份就是讓三電平逆變器獲得了雙重保護(hù)。其中，OCl為低電平，PWM_Q4為低電平。在UO時(shí)刻，流過(guò)開(kāi)關(guān)管的電流I已經(jīng)到主開(kāi)關(guān)管的達(dá)限流點(diǎn)COMPI,由于電流過(guò)流判斷模塊230失效，主開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)OCl卻沒(méi)有生效，因此電感電流繼續(xù)上升，在til時(shí)刻達(dá)到輔助開(kāi)關(guān)管限流點(diǎn)C0MP2，輔助開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)0C2生效。PWM控制模塊240首先要確定PWM封鎖標(biāo)志位是否為有效，這時(shí)PWM控制模塊240發(fā)現(xiàn)主開(kāi)關(guān)管Ql和Q4并沒(méi)有關(guān)斷，即PWM封鎖標(biāo)志位為無(wú)效，于是立刻關(guān)斷PWM_Q1和PWM_Q，并開(kāi)始延時(shí)計(jì)數(shù)，到tl2時(shí)刻延時(shí)時(shí)間到，將PWM_Q2和PWM_Q3關(guān)斷，以關(guān)斷輔助開(kāi)關(guān)管Q2和Q3。在tl3時(shí)刻，輔助開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)OC2失效，PWM控制模塊240置解除限流標(biāo)志位為有效。tl4時(shí)刻，主開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)OCl失效，到tl5時(shí)刻PWMl有效電平到來(lái)，PWM控制模塊240開(kāi)始解除限流，這部分邏輯和圖4中t3時(shí)刻以后邏輯相同。
[0068]本發(fā)明的三電平逆變器的限流控制系統(tǒng)中，限流控制裝置中設(shè)置了兩個(gè)限流點(diǎn)對(duì)輔助開(kāi)關(guān)管和主開(kāi)關(guān)管分別進(jìn)行限流控制，由于輔助開(kāi)關(guān)管過(guò)流點(diǎn)高于主開(kāi)關(guān)管過(guò)流點(diǎn)，因此，最大限度地減少了輔助開(kāi)關(guān)管不必要的關(guān)斷，并實(shí)現(xiàn)單個(gè)PWM周期內(nèi)只限流一次，這可以有效提高逆變器效率、可靠性和性能。而且逐波限流的冗余備份也增加了逆變器的可靠性。
[0069]圖8為本發(fā)明的PWM控制模塊240 —優(yōu)選實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，PWM控制模塊240可以通過(guò)PWM控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)，其除了傳統(tǒng)的根據(jù)發(fā)波控制模塊210輸出的方向信號(hào)Dir以及兩路互補(bǔ)且?guī)绤^(qū)的PWM信號(hào)生成按照一定邏輯變化的四路PWM信號(hào)的功能模塊外，參見(jiàn)圖1-圖8，PWM控制模塊240還包括:
[0070]第一關(guān)斷控制單元241，用于在接收到的主開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)OCl生效時(shí)，關(guān)斷兩個(gè)主開(kāi)關(guān)管Ql和Q4 ；
[0071]第一判斷單元242，用于在接收到的輔助開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)0C2生效時(shí)，判斷主開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)OCl是否生效；
[0072]第二判斷單元243，用于在第一判斷單元242判斷出主開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)OCl已經(jīng)生效時(shí)，判斷從關(guān)斷兩個(gè)主開(kāi)關(guān)管Ql和Q4的時(shí)刻到當(dāng)前時(shí)刻的時(shí)間間隔是否大于或者等于主開(kāi)關(guān)管和輔助開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通死區(qū)時(shí)間；
[0073]第二關(guān)斷控制單元244，用于在關(guān)斷兩個(gè)主開(kāi)關(guān)管Ql和Q4的時(shí)刻到當(dāng)前時(shí)刻的時(shí)間間隔大于或者等于主開(kāi)關(guān)管和輔助開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通死區(qū)時(shí)間時(shí)，關(guān)斷輔助開(kāi)關(guān)管Q2和Q3，還用于在該時(shí)間間隔小于主開(kāi)關(guān)管和輔助開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通死區(qū)時(shí)間時(shí)，等待該時(shí)間間隔大于或者等于主開(kāi)關(guān)管和輔助開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通死區(qū)時(shí)間時(shí)，關(guān)斷輔助開(kāi)關(guān)管Q2和Q3 ；
[0074]開(kāi)關(guān)邏輯控制單元245，用于在輔助開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)OCl和主開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)0C2均失效時(shí)，使所有開(kāi)關(guān)管按照正常的開(kāi)關(guān)邏輯動(dòng)作。
[0075]在本實(shí)施例中，開(kāi)關(guān)邏輯控制單元245包括:
[0076]導(dǎo)通控制子單元2451，用于在接收到的主開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)OCl和輔助開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)0C2均失效時(shí)，等待發(fā)波控制模塊210輸出的PWM信號(hào)的下一個(gè)PWM周期開(kāi)始時(shí)，強(qiáng)制導(dǎo)通兩個(gè)輔助開(kāi)關(guān)管Q2和Q3;
[0077]第一開(kāi)關(guān)邏輯控制子單元2452，用于在強(qiáng)制導(dǎo)通兩個(gè)輔助開(kāi)關(guān)管Q2和Q3的第一時(shí)間間隔之后，控制兩個(gè)輔助開(kāi)關(guān)管Q2和Q3按照正常的開(kāi)關(guān)邏輯動(dòng)作；
[0078]第二開(kāi)關(guān)邏輯控制子單元2453，用于在控制兩個(gè)輔助開(kāi)關(guān)管Q2和Q3按照正常的開(kāi)關(guān)邏輯動(dòng)作的第二時(shí)間間隔之后，控制兩個(gè)主開(kāi)關(guān)管Ql和Q4按照正常的開(kāi)關(guān)邏輯動(dòng)作，其中，第二時(shí)間間隔為主開(kāi)關(guān)管和輔助開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通死區(qū)時(shí)間。
[0079]當(dāng)流過(guò)開(kāi)關(guān)管的電流I升高并超過(guò)了主開(kāi)關(guān)管限流點(diǎn)，PWM控制模塊240接收到的主開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)OCl生效(從低電平變?yōu)楦唠娖?，第一關(guān)斷單元241立即將PWM_Q1和PWM_Q4關(guān)斷,從而關(guān)斷兩個(gè)主開(kāi)關(guān)管Ql和Q4,并置PWM封鎖標(biāo)志位為有效(設(shè)置為I)。經(jīng)過(guò)一小段延遲(硬件的動(dòng)作時(shí)間)，流過(guò)開(kāi)關(guān)管的電流I開(kāi)始下降，并沒(méi)有觸發(fā)輔助開(kāi)關(guān)管過(guò)流，因此輔助開(kāi)關(guān)管Q2和Q3的驅(qū)動(dòng)不會(huì)受到影響，仍然按照PWM_Q2和PWM_Q3的正常的邏輯進(jìn)行開(kāi)關(guān)動(dòng)作。當(dāng)流過(guò)開(kāi)關(guān)管的電流I下降到低于主開(kāi)關(guān)管限流點(diǎn)，PWM控制模塊240接收到的主開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)OCl失效(從高電平變到低電平)，而輔助開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)0C2 —直處于失效狀態(tài)，PWM控制模塊240并沒(méi)有馬上解除主開(kāi)關(guān)管的PWM限制，而是通過(guò)開(kāi)關(guān)邏輯控制單元245的導(dǎo)通控制子單元2451先置解決限流標(biāo)志位為有效，然后等待發(fā)波控制模塊210輸出的PWM信號(hào)的下一個(gè)PWM周期開(kāi)始時(shí)，強(qiáng)制導(dǎo)通兩個(gè)輔助開(kāi)關(guān)管Q2和Q3。在強(qiáng)制導(dǎo)通兩個(gè)輔助開(kāi)關(guān)管的第一時(shí)間間隔之后，通過(guò)第一開(kāi)關(guān)邏輯控制子單元2452控制兩個(gè)輔助開(kāi)關(guān)Q2和Q3按照正常的開(kāi)關(guān)邏輯動(dòng)作。在控制兩個(gè)輔助開(kāi)關(guān)管Q2和Q3按照正常的開(kāi)關(guān)邏輯動(dòng)作的第二時(shí)間間隔(主開(kāi)關(guān)管和輔助開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通死區(qū)時(shí)間)之后，通過(guò)第二開(kāi)關(guān)邏輯控制子單元2453控制兩個(gè)主開(kāi)關(guān)管Ql和Q4按照正常的開(kāi)關(guān)邏輯動(dòng)作。
[0080]當(dāng)流過(guò)開(kāi)關(guān)管的電流I超過(guò)主開(kāi)關(guān)管限流點(diǎn)后繼續(xù)升高直到超過(guò)輔助開(kāi)關(guān)管限流點(diǎn)時(shí)，有以下有兩種情況:
[0081]第一種，為電流過(guò)流判斷模塊230正常工作的情況，此時(shí)，在流過(guò)開(kāi)關(guān)管的電流I超過(guò)主開(kāi)關(guān)管限流點(diǎn)時(shí)，第一關(guān)斷控制單元241已經(jīng)將兩個(gè)主開(kāi)關(guān)管Ql和Q4關(guān)斷，并置PWM封鎖標(biāo)志位為有效。若當(dāng)流過(guò)開(kāi)關(guān)管的電流I的繼續(xù)升高并超過(guò)輔助開(kāi)關(guān)管限流點(diǎn)時(shí)，接收到的輔助開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)0C2生效，此時(shí)，通過(guò)第一判斷單元242判斷兩個(gè)主開(kāi)關(guān)管Ql和Q4已經(jīng)關(guān)斷，則使能第二判斷單元243進(jìn)一步判斷從關(guān)斷兩個(gè)主開(kāi)關(guān)管Ql和Q4的時(shí)刻到當(dāng)前時(shí)刻的時(shí)間間隔是否大于或者等于主開(kāi)關(guān)管和輔助開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通死區(qū)時(shí)間。然后通過(guò)第二關(guān)斷控制單元244，在所述時(shí)間間隔大于或者等于主開(kāi)關(guān)管和輔助開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通死區(qū)時(shí)間時(shí)，關(guān)斷輔助開(kāi)關(guān)管Q2和Q3，在所述時(shí)間間隔小于主開(kāi)關(guān)管和輔助開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通死區(qū)時(shí)間時(shí)，等待所述時(shí)間間隔大于或者等于主開(kāi)關(guān)管和輔助開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通死區(qū)時(shí)間時(shí)關(guān)斷輔助開(kāi)關(guān)管Q2和Q3。當(dāng)流過(guò)開(kāi)關(guān)管的電流I下降到低于主開(kāi)關(guān)管限流點(diǎn)時(shí)，工作原理如前所述。
[0082]第二種，為電流過(guò)流判斷模塊230故障的情況，此時(shí)，在流過(guò)開(kāi)關(guān)管的電流I超過(guò)主開(kāi)關(guān)管限流點(diǎn)時(shí)，電流過(guò)流判斷模塊230未將輸出PWM控制模塊240的主開(kāi)關(guān)過(guò)流信號(hào)OCl生效，因此，第一關(guān)斷控制單元241沒(méi)有將兩個(gè)主開(kāi)關(guān)管Ql和Q4關(guān)斷，也未將PWM封鎖標(biāo)志位設(shè)置為有效。此時(shí)，通過(guò)第一判斷單元242判斷出主開(kāi)關(guān)過(guò)流信號(hào)OCl失效，即兩個(gè)主開(kāi)關(guān)管Ql和Q4未關(guān)斷，這與第一電壓閾值小于第二電壓閾值的情況矛盾，得知電流過(guò)流判斷模塊230故障，此時(shí)，將該特殊情況當(dāng)做接收到了主開(kāi)關(guān)過(guò)流信號(hào)OCl生效的情況處理，通過(guò)第一開(kāi)關(guān)控制單元241將兩個(gè)主開(kāi)關(guān)管Ql和Q4關(guān)斷。然后按照正常的執(zhí)行方式執(zhí)行后續(xù)工作。
[0083]圖9為本發(fā)明的三電平逆變器的限流控制方法第一實(shí)施例的流程圖，用于在上述限流控制系統(tǒng)中三電平逆變器每相中的四個(gè)開(kāi)關(guān)管進(jìn)行限流控制，參見(jiàn)圖1-7以及圖9，在本實(shí)施例中，限流控制方法包括以下步驟:
[0084]S1、檢測(cè)流過(guò)開(kāi)關(guān)管的電流I，并將其轉(zhuǎn)換為檢測(cè)電壓Vi ；
[0085]S2、將檢測(cè)電壓Vi分別與第一電壓閾值Vl和第二電壓閾值V2比較，第一電壓閾值Vl小于第二電壓閾值V2,若檢測(cè)電壓Vi大于或者等于第一電壓閾值VI,使主開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)OCl生效，若檢測(cè)電壓Vi小于第一電壓閾值Vl，使主開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)OCl失效，若檢測(cè)電壓Vi大于所述第二電壓閾值V2，使輔助開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)0C2生效，若檢測(cè)電壓Vi小于第二電壓閾值V2，使輔助開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)0C2失效；
[0086]S3、當(dāng)主開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)生效OCl時(shí)，關(guān)斷兩個(gè)主開(kāi)關(guān)管Ql和Q4 ；當(dāng)輔助開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)0C2生效時(shí)，關(guān)斷兩個(gè)輔助開(kāi)關(guān)管Q2和Q3 ;當(dāng)輔助開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)0C2和主開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)OCl均失效時(shí)，使所有開(kāi)關(guān)管按照正常的開(kāi)關(guān)邏輯動(dòng)作。
[0087]在本實(shí)施例中，步驟S3包括以下子步驟:
[0088]S31、當(dāng)主開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)OCl生效時(shí)，關(guān)斷兩個(gè)主開(kāi)關(guān)管Ql和Q4 ；
[0089]S32、當(dāng)輔助開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)0C2生效時(shí)，判斷主開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)OCl是否生效，若是則執(zhí)行子步驟S33，若否則執(zhí)行子步驟S31 ；
[0090]S33、判斷從關(guān)斷兩個(gè)主開(kāi)關(guān)管Ql和Q4的時(shí)刻到當(dāng)前時(shí)刻的時(shí)間間隔是否大于或者等于主開(kāi)關(guān)管和輔助開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通死區(qū)時(shí)間，若是則關(guān)斷輔助開(kāi)關(guān)管Q2和Q3，若否則等待該時(shí)間間隔大于或者等于主開(kāi)關(guān)管和輔助開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通死區(qū)時(shí)間時(shí)關(guān)斷輔助開(kāi)關(guān)管Q2和Q3 ；
[0091]S34、當(dāng)輔助開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)0C2和主開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)OCl均失效時(shí)，使所有開(kāi)關(guān)管按照正常的開(kāi)關(guān)邏輯動(dòng)作。
[0092]在本實(shí)施例中，子步驟S34包括以下次級(jí)子步驟:S341、等待PWM信號(hào)的下一個(gè)PWM周期開(kāi)始時(shí)，強(qiáng)制導(dǎo)通兩個(gè)輔助開(kāi)關(guān)管Q2和Q3 ;S342、在強(qiáng)制導(dǎo)通兩個(gè)輔助開(kāi)關(guān)管Q2和Q3的第一時(shí)間間隔之后，控制兩個(gè)輔助開(kāi)關(guān)管Q2和Q3按照正常的開(kāi)關(guān)邏輯動(dòng)作；S343、在控制兩個(gè)輔助開(kāi)關(guān)管Q2和Q3按照正常的開(kāi)關(guān)邏輯動(dòng)作的第二時(shí)間間隔之后，控制兩個(gè)主開(kāi)關(guān)管Ql和Q4按照正常的開(kāi)關(guān)邏輯動(dòng)作。其中，第二時(shí)間間隔為主開(kāi)關(guān)管和輔助開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通死區(qū)時(shí)間。
[0093]在本實(shí)施例的步驟SI中，可以通過(guò)霍爾電流傳感器檢測(cè)流過(guò)開(kāi)關(guān)管的電流I，然后將檢測(cè)到的電流I輸出處理電路，由處理電路將電流I轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電壓信號(hào)，即轉(zhuǎn)換為檢測(cè)電壓Vi。
[0094]在本實(shí)施例的步驟S2中，可以通過(guò)第一比較器231將檢測(cè)電壓Vi與第一電壓閾值Vl比較，當(dāng)檢測(cè)電壓Vi大于或者等于第一電壓閾值Vl時(shí),第一比較器231輸出高電平，即主開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)OCl生效，相反時(shí)輸出低電平，即主開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)OCl失效?？梢酝ㄟ^(guò)第二比較器232將檢測(cè)電壓Vi與第二電壓閾值V2比較，當(dāng)檢測(cè)電壓Vi大于或者等于第二電壓閾值V2時(shí)，第二比較器232輸出高電平，即輔助開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)0C2生效，相反時(shí)輸出低電平，即輔助開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)0C2失效。
[0095]在本實(shí)施例的步驟S3中，通過(guò)PWM控制模塊240接收主開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)OCl和輔助開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)0C2，并基于兩個(gè)信號(hào)的狀態(tài)分別控制兩個(gè)主開(kāi)關(guān)管Ql和Q4以及兩個(gè)輔助開(kāi)關(guān)管Q2和Q3的通斷。具體地，在子步驟S31中，當(dāng)PWM控制模塊240接收到的主開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)OCl生效時(shí)，其若PWM控制模塊240立即將兩個(gè)主開(kāi)關(guān)管Ql和Q4關(guān)斷，并置PWM封鎖標(biāo)志位為有效。經(jīng)過(guò)一小段延遲(硬件的動(dòng)作時(shí)間)，流過(guò)開(kāi)關(guān)管的電流I開(kāi)始下降，并沒(méi)有觸發(fā)輔助開(kāi)關(guān)管過(guò)流，因此輔助開(kāi)關(guān)管Q2和Q3的驅(qū)動(dòng)不會(huì)受到影響，仍然按照PWM.Q2和PWM_Q3的正常的邏輯進(jìn)行開(kāi)關(guān)動(dòng)作。直到流過(guò)開(kāi)關(guān)管的電流I下降到低于主開(kāi)關(guān)管限流點(diǎn)，第一比較器231使輸出PWM控制模塊240的主開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)OCl失效，PWM控制模塊240并沒(méi)有馬上解除主開(kāi)關(guān)管的PWM限制。接著執(zhí)行次級(jí)子步驟S341，PWM控制模塊240需要等待到下一個(gè)PWM周期的開(kāi)始，因此在這里PWM控制模塊240只是置解決限流標(biāo)志位為有效，直到發(fā)波控制模塊210發(fā)出的PWMl有效電平到來(lái)，PWM控制模塊240在此刻開(kāi)始解除限流，其先強(qiáng)制導(dǎo)通兩個(gè)輔助開(kāi)關(guān)管Q2和Q3。然后在次級(jí)子步驟S342中，在強(qiáng)制導(dǎo)通兩個(gè)輔助開(kāi)關(guān)管Q2和Q3 —段時(shí)間(第一時(shí)間間隔)后取消強(qiáng)制導(dǎo)通，使兩個(gè)輔助開(kāi)關(guān)管Q2和Q3按正常邏輯發(fā)波。接著在次級(jí)子步驟S343中，PWM控制模塊240在控制兩個(gè)輔助開(kāi)關(guān)管Q2和Q3按正常邏輯發(fā)波的第二時(shí)間間隔之后，解除主開(kāi)關(guān)管的限流命令(PWM封鎖)，使其按正常邏輯發(fā)波，其中，第二時(shí)間間隔為主開(kāi)關(guān)管和輔助開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通死區(qū)時(shí)間。
[0096]當(dāng)電流過(guò)流判斷模塊230故障，例如第一比較器231故障時(shí)，在檢測(cè)電壓Vi高于或者等于第一電壓閾值Vl時(shí)，輸出PWM控制模塊240的主開(kāi)關(guān)過(guò)流信號(hào)OCl維持無(wú)效狀態(tài)。當(dāng)流過(guò)開(kāi)關(guān)管電流I持續(xù)上升直到超過(guò)輔助開(kāi)關(guān)限流點(diǎn)時(shí)，PWM控制模塊240接收到的輔助開(kāi)關(guān)過(guò)流信號(hào)0C2生效。此時(shí)，直接執(zhí)行步驟S32，在子步驟S32中，PWM控制模塊240判斷當(dāng)前還未關(guān)斷兩個(gè)主開(kāi)關(guān)管Ql和Q4，直接執(zhí)行子步驟S31，將上述特殊情況當(dāng)做主開(kāi)關(guān)過(guò)流信號(hào)OCl生效的情況處理，關(guān)斷兩個(gè)主開(kāi)關(guān)管Ql和Q4。此時(shí)，在子步驟S32中判斷出接收到輔助開(kāi)關(guān)過(guò)流信號(hào)0C2生效，主開(kāi)關(guān)過(guò)流信號(hào)OCl也生效，則執(zhí)行子步驟S33，在子步驟S33中，PWM控制模塊240判斷從關(guān)斷兩個(gè)主開(kāi)關(guān)管Ql和Q4的時(shí)刻到當(dāng)前時(shí)刻的時(shí)間間隔是否大于或者等于主開(kāi)關(guān)管和輔助開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通死區(qū)時(shí)間，若是則關(guān)斷輔助開(kāi)關(guān)管Q2和Q3，若否則等待所述時(shí)間間隔大于或者等于主開(kāi)關(guān)管和輔助開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通死區(qū)時(shí)間時(shí)關(guān)斷輔助開(kāi)關(guān)管Q2和Q3。四個(gè)開(kāi)關(guān)管關(guān)斷后，電流I下降，當(dāng)下降到低于主開(kāi)關(guān)管限流點(diǎn)時(shí)，主開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)OCl和輔助開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)0C2均失效，執(zhí)行次級(jí)子步驟S341-S343。
[0097]通過(guò)設(shè)置兩個(gè)限流點(diǎn)對(duì)主開(kāi)關(guān)管和輔助開(kāi)關(guān)管進(jìn)行分別控制，最大限度減少輔助開(kāi)關(guān)管不必要的關(guān)斷，并實(shí)現(xiàn)在一個(gè)PWM周期內(nèi)只限流一次。
[0098]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種三電平逆變器的限流控制方法，三電平逆變器中的每一相包括兩個(gè)主開(kāi)關(guān)管和兩個(gè)輔助開(kāi)關(guān)管，其特征在于，包括以下步驟: 51、檢測(cè)流過(guò)開(kāi)關(guān)管的電流，并將其轉(zhuǎn)換為檢測(cè)電壓； 52、將所述檢測(cè)電壓分別與第一電壓閾值和第二電壓閾值比較，所述第一電壓閾值小于所述第二電壓閾值，若所述檢測(cè)電壓大于或者等于第一電壓閾值，使主開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)生效，若所述檢測(cè)電壓小于所述第一電壓閾值，使主開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)失效，若所述檢測(cè)電壓大于所述第二電壓閾值，使輔助開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)生效，若所述檢測(cè)電壓小于所述第二電壓閾值，使輔助開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)失效； 53、當(dāng)主開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)生效時(shí)，關(guān)斷兩個(gè)主開(kāi)關(guān)管；當(dāng)輔助開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)生效時(shí)，關(guān)斷兩個(gè)輔助開(kāi)關(guān)管；當(dāng)輔助開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)和主開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)均失效時(shí)，使所有開(kāi)關(guān)管按照正常的開(kāi)關(guān)邏輯動(dòng)作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三電平逆變器的限流控制方法，其特征在于，步驟S3包括以下子步驟: 531、當(dāng)主開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)生效時(shí)，關(guān)斷兩個(gè)主開(kāi)關(guān)管； 532、當(dāng)輔助開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)生效時(shí)，判斷主開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)是否生效，若是則執(zhí)行子步驟S33，若否則執(zhí)行子步驟S31 ； 533、判斷從關(guān)斷兩個(gè)主開(kāi)關(guān)管的時(shí)刻到當(dāng)前時(shí)刻的時(shí)間間隔是否大于或者等于主開(kāi)關(guān)管和輔助開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通死區(qū)時(shí)間，若是則關(guān)斷輔助開(kāi)關(guān)管，若否則等待所述時(shí)間間隔大于或者等于主開(kāi)關(guān)管和輔助開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通死區(qū)時(shí)間時(shí)關(guān)斷輔助開(kāi)關(guān)管； 534、當(dāng)輔助開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)和主開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)均失效時(shí)，使所有開(kāi)關(guān)管按照正常的開(kāi)關(guān)邏輯動(dòng)作。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的三電平逆變器的限流控制方法，其特征在于，子步驟S34包括以下次級(jí)子步驟: 5341、等待PWM信號(hào)的下一個(gè)PWM周期開(kāi)始時(shí)，強(qiáng)制導(dǎo)通兩個(gè)輔助開(kāi)關(guān)管； 5342、在強(qiáng)制導(dǎo)通兩個(gè)輔助開(kāi)關(guān)管的第一時(shí)間間隔之后，控制兩個(gè)輔助開(kāi)關(guān)管按照正常的開(kāi)關(guān)邏輯動(dòng)作； 5343、在控制兩個(gè)輔助開(kāi)關(guān)管按照正常的開(kāi)關(guān)邏輯動(dòng)作的第二時(shí)間間隔之后，控制兩個(gè)主開(kāi)關(guān)管按照正常的開(kāi)關(guān)邏輯動(dòng)作。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的三電平逆變器的限流控制方法，其特征在于，所述第二時(shí)間間隔為主開(kāi)關(guān)管和輔助開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通死區(qū)時(shí)間。
5.一種三電平逆變器的限流控制裝置，三電平逆變器中的每一相包括兩個(gè)主開(kāi)關(guān)管和兩個(gè)輔助開(kāi)關(guān)管，其特征在于，所述限流控制裝置包括: 發(fā)波控制模塊(210)，用于輸出方向信號(hào)以及兩路互補(bǔ)且?guī)绤^(qū)的PWM信號(hào)； 電流檢測(cè)模塊(220)，用于檢測(cè)流過(guò)開(kāi)關(guān)管的電流，并將流過(guò)開(kāi)關(guān)管的電流轉(zhuǎn)換為檢測(cè)電壓后輸出； 電流過(guò)流判斷模塊(230)，用于輸出主開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)和輔助開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)，還用于接收所述檢測(cè)電壓，并將所述檢測(cè)電壓與第一電壓閾值和第二電壓閾值比較，當(dāng)所述檢測(cè)電壓大于或者等于所述第一電壓閾值時(shí)，使輸出的主開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)生效，當(dāng)所述檢測(cè)電壓小于所述第一電壓閾值時(shí)，使輸出的主開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)失效，當(dāng)所述檢測(cè)電壓大于或者等于所述第二電壓閾值時(shí)，使輸出的輔助開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)生效，當(dāng)所述檢測(cè)電壓小于所述第二電壓閾值時(shí)，使輸出的輔助開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)失效，所述第一電壓閾值小于所述第二電壓閾值； PWM控制模塊(240)，用于根據(jù)所述發(fā)波控制模塊(210)輸出的方向信號(hào)以及兩路互補(bǔ)且?guī)绤^(qū)的PWM信號(hào)生成按照一定邏輯變化的四路PWM信號(hào)并分別輸出三電平逆變器一相中的四個(gè)開(kāi)關(guān)管；還用于在接收到的所述主開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)生效時(shí)，關(guān)斷兩個(gè)主開(kāi)關(guān)管；還用于在接收到的所述輔助開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)生效時(shí)，關(guān)斷兩個(gè)輔助開(kāi)關(guān)管；還用于在接收到的所述主開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)和所述輔助開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)均失效時(shí)，使所有開(kāi)關(guān)管按照正常的開(kāi)關(guān)邏輯動(dòng)作。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的三電平逆變器的限流控制裝置，其特征在于，所述電流過(guò)流判斷模塊(230)包括: 第一比較器(231)，其同相輸入端輸入所述檢測(cè)電壓，其反相輸入端輸入所述第一電壓閾值，當(dāng)所述檢測(cè)電壓大于或者等于所述第一電壓閾值時(shí)，使輸出的主開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)生效，當(dāng)所述檢測(cè)電壓小于所述第一電壓閾值時(shí)，使輸出的主開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)失效； 第二比較器(232)，其同相輸入端輸入所述檢測(cè)電壓，其反相輸入端輸入所述第二電壓閾值，當(dāng)所述檢測(cè)電壓大于或者等于所述第二電壓閾值時(shí)，使輸出的輔助開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)生效，當(dāng)所述檢測(cè)電壓小于所述第二電壓閾值時(shí)，使輸出的輔助開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)失效。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的三電平逆變器的限流控制裝置，其特征在于，所述PWM控制模塊(240)包括: 第一關(guān)斷控制單元(241)，用于在接收到的主開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)生效時(shí)，關(guān)斷兩個(gè)主開(kāi)關(guān)管； 第一判斷單元(242)，用于在接收到的輔助開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)生效時(shí)，判斷主開(kāi)關(guān)管過(guò)流號(hào)是否生效； 第二判斷單元(243)，用于在所述第一判斷單元(242)判斷出主開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)已經(jīng)生效時(shí)，判斷從關(guān)斷兩個(gè)主開(kāi)關(guān)管的時(shí)刻到當(dāng)前時(shí)刻的時(shí)間間隔是否大于或者等于主開(kāi)關(guān)管和輔助開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通死區(qū)時(shí)間； 第二關(guān)斷控制單元(244)，用于在關(guān)斷兩個(gè)主開(kāi)關(guān)管的時(shí)刻到當(dāng)前時(shí)刻的時(shí)間間隔大于或者等于主開(kāi)關(guān)管和輔助開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通死區(qū)時(shí)間時(shí)，關(guān)斷輔助開(kāi)關(guān)管，還用于在該時(shí)間間隔小于主開(kāi)關(guān)管和輔助開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通死區(qū)時(shí)間時(shí)，等待該時(shí)間間隔大于或者等于主開(kāi)關(guān)管和輔助開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通死區(qū)時(shí)間時(shí)，關(guān)斷輔助開(kāi)關(guān)管； 開(kāi)關(guān)邏輯控制單元(245)，用于在輔助開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)和主開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)均失效時(shí)，使所有開(kāi)關(guān)管按照正常的開(kāi)關(guān)邏輯動(dòng)作。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的三電平逆變器的限流控制裝置，其特征在于，所述開(kāi)關(guān)邏輯控制單元(245)包括: 導(dǎo)通控制子單元(2451)，用于在接收到的所述主開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)和所述輔助開(kāi)關(guān)管過(guò)流信號(hào)均失效時(shí)，等待所述發(fā)波控制模塊(210)輸出的PWM信號(hào)的下一個(gè)PWM周期的開(kāi)始時(shí)，強(qiáng)制導(dǎo)通兩個(gè)輔助開(kāi)關(guān)管； 第一開(kāi)關(guān)邏輯控制子單元(2452)，用于在強(qiáng)制導(dǎo)通兩個(gè)輔助開(kāi)關(guān)管的第一時(shí)間間隔之后，控制兩個(gè)輔助開(kāi)關(guān)管按照正常的開(kāi)關(guān)邏輯動(dòng)作； 第二開(kāi)關(guān)邏輯控制子單元(2453)，用于在控制兩個(gè)輔助開(kāi)關(guān)管按照正常的開(kāi)關(guān)邏輯動(dòng)作的第二時(shí)間間隔之后，控制兩個(gè)主開(kāi)關(guān)管按照正常的開(kāi)關(guān)邏輯動(dòng)作。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的三電平逆變器的限流控制裝置，其特征在于，所述第二時(shí)間間隔為主開(kāi)關(guān)管和輔助開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通死區(qū)時(shí)間。
10.一種三電平逆變器的限流控制系統(tǒng)，包括三電平逆變器，其特征在于，所述限流控制系統(tǒng)還包括多個(gè)權(quán)利要求5-9中任一項(xiàng)所述的限流控制裝置，一個(gè)限流控制裝置用于對(duì)三電平逆變器一相中的四個(gè)開(kāi)關(guān)管進(jìn)行限流控制。
【文檔編號(hào)】H02M7/483GK104518699SQ201310464216
【公開(kāi)日】2015年4月15日 申請(qǐng)日期:2013年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月30日
【發(fā)明者】徐海鵬, 周原 申請(qǐng)人:艾默生網(wǎng)絡(luò)能源有限公司