專(zhuān)利名稱：Npc(中性點(diǎn)箝位)逆變器控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用PWM控制將具有中性點(diǎn)電位的DC電壓變換為AC電壓的NPC(中性點(diǎn)箝位)逆變器控制系統(tǒng)，特別是通過(guò)抑制中性點(diǎn)電位脈動(dòng)改進(jìn)控制特性的NPC逆變器控制系統(tǒng)。
NPC逆變器將具有中性點(diǎn)的DC電壓變換為AC電壓，迄今為止研究并實(shí)際應(yīng)用了各種系統(tǒng)。日本專(zhuān)利申請(qǐng)(TOKU-KAI-HEI)No.5-268773公開(kāi)了這種類(lèi)型NPC逆變器的脈沖寬度調(diào)制控制方法，申請(qǐng)人提出沒(méi)有不可控區(qū)域的逆變器控制方法，它能確保NPC逆變器輸出電壓最小脈沖寬度，并在線電壓的整個(gè)輸出電壓區(qū)域輸出圓滑的正弦波電壓。
上述專(zhuān)利公開(kāi)的控制方法如

圖10所示，下面簡(jiǎn)要說(shuō)明其要點(diǎn)。DC電源1在端子P與N之間輸出具有中性點(diǎn)C的DC電壓，電容器2和3接在端子P-C和C-N之間，輸出圓滑DC電壓。具有中性點(diǎn)C的DC電壓輸入至NPC逆變器4，并通過(guò)脈沖寬度調(diào)制器(PWM)由門(mén)脈沖Gp變換為AC電壓，加至馬達(dá)5上，門(mén)脈沖Gp從比較器16輸出。
下面說(shuō)明PWM控制的概要?？刂茊卧?根據(jù)速度基準(zhǔn)ωr*，轉(zhuǎn)角檢測(cè)器6檢測(cè)的馬達(dá)轉(zhuǎn)角θr，由差分單元8得到的馬達(dá)速度ωr檢測(cè)值，以及電流檢測(cè)器7檢測(cè)的馬達(dá)電流Im，計(jì)算并輸出無(wú)功(d軸)電壓基準(zhǔn)Vd*，有功(q軸)電壓基準(zhǔn)Vq*和原電壓矢量的相位基準(zhǔn)θ1。座標(biāo)變換單元10根據(jù)θ1，Vd*，Vq*輸出三相電壓基準(zhǔn)Vu*，Vv*，Vw*。運(yùn)算單元11得到Vd*和Vq*的矢量和(原電壓基準(zhǔn)的幅值)并作為電壓基準(zhǔn)幅值V1*輸出。方式選擇單元12比較電壓基準(zhǔn)幅值V1*和最小脈沖寬度確定的規(guī)定門(mén)檻值V1x，若V1*≥V1x則輸出0的方式信號(hào)M PWM，若V1*＜V1x則輸出1的方式信號(hào)M PWM，且這些信號(hào)輸入至變換裝置選擇單元18。變換裝置選擇單元18在方式信號(hào)M PWM為1時(shí)操作第一電壓基準(zhǔn)變換裝置14，在方式信號(hào)M PWM為0時(shí)操作第二電壓基準(zhǔn)變換裝置13，并根據(jù)下述變換標(biāo)準(zhǔn)，將從座標(biāo)變換單元10輸出的三相電壓基準(zhǔn)Vu*，Vv*，Vw*變換為另一三相電壓基準(zhǔn)Vu2*，Vv2*，Vw2*。
第一電壓基準(zhǔn)變換裝置14根據(jù)下列等式將三相電壓基準(zhǔn)Vu*，Vv*，Vw*變換為Vu2*，Vv2*，Vw2*，這些等式對(duì)應(yīng)于極性切換頻率設(shè)定單元12a給定的極性切換頻率Fpn。
等式1Vu2*＝Vu*±VbVv2*＝Vv*±VbVw2*＝Vw*±Vb其中，±Vb至少設(shè)為按最小脈沖寬度確定的規(guī)定值的2倍以上，且根據(jù)極性切換頻率發(fā)生器14a給定的固定極性切換頻率Fpn，±Vb是正/負(fù)極性中給定的規(guī)定偏壓值。
第二電壓基準(zhǔn)變換裝置13根據(jù)下列等式將三相電壓基準(zhǔn)Vu*，Vv*，Vw*變換為Vu2*，Vv2*，Vw2*若U相電壓基準(zhǔn)Vu*為0＜Vu*＜Vmin等式2Vu2*＝VminVv2*＝Vv*-Vu*+VminVw2*＝Vw*-Vu*+Vmin若U相電壓基準(zhǔn)Vu*為-Vmin＜Vu*＜0等式3Vu2*＝-VminVv2*＝Vv*-Vu*-VminVw2*＝Vw*-Vu*-Vmin其中，Vmin是按最小脈沖寬度確定的規(guī)定電壓。
如果V相電壓基準(zhǔn)Vv*或W相電壓基準(zhǔn)Vw*為-Vmin＜V*＜0，也用上述等式變換。
當(dāng)三相電壓基準(zhǔn)Vu*，Vv*，Vw*都為V*＜-min或Vmin＜V*時(shí)，三相電壓基準(zhǔn)直接輸出，如下列等式所示等式4Vu2*＝Vu*Vv2*＝Vv*Vw2*＝Vw*
經(jīng)上述變換的電壓基準(zhǔn)Vu2*，Vv2*，Vw2*與載波發(fā)生器15輸出的三角形載波Sc一起輸入至比較器16，并根據(jù)其大小，輸出門(mén)脈沖Gp，進(jìn)行脈沖寬度調(diào)制，從而完成NPC逆變器4的PWM控制。
因此，如果電壓基準(zhǔn)幅值V1*小于門(mén)檻值V1x，通過(guò)第一電壓基準(zhǔn)變換裝置14，各相電壓基準(zhǔn)加上或減去規(guī)定偏壓，且NPC逆變器4輸出對(duì)應(yīng)電壓基準(zhǔn)Vu*，Vv*，Vw*的過(guò)零點(diǎn)附近線電壓，同時(shí)確保最小脈沖寬度。而且，電壓基準(zhǔn)幅值V1*大于門(mén)檻值V1x時(shí)，如果任一相中電壓基準(zhǔn)絕對(duì)值小于Vmin，該相電壓基準(zhǔn)由第二電壓基準(zhǔn)變換裝置13定在該極性的Vmin，并校正另兩相電壓基準(zhǔn)使線電壓不改變，且NPC逆變器4輸出對(duì)應(yīng)電壓基準(zhǔn)Vu*，Vv*，Vw*的線電壓，同時(shí)確保最小脈沖寬度。
NPC逆變器必須在保持中性點(diǎn)電位恒定的同時(shí)操作，具有經(jīng)受負(fù)荷電流變換的特性，且中性點(diǎn)電位以輸出頻率的三倍脈動(dòng)。中性點(diǎn)電位的這種脈動(dòng)是由于正弦波中給定的兩相電壓基準(zhǔn)為正的周期和其為負(fù)的周期在一周內(nèi)交替發(fā)生三次。即，當(dāng)兩相為正時(shí)，這兩相中的負(fù)荷電流從DC電源1的正側(cè)P流至中性點(diǎn)C，而當(dāng)它們?yōu)樨?fù)時(shí)，負(fù)荷電流從中性點(diǎn)C流至DC電源1的負(fù)側(cè)N，從而中性點(diǎn)電位脈動(dòng)。中性點(diǎn)電位的這種脈動(dòng)量隨負(fù)荷電流的增加而增加，并隨頻率的增加而降低。
選擇第一電壓基準(zhǔn)變換裝置14時(shí)，各相電壓基準(zhǔn)的極性通過(guò)極性切換頻率Fpn切換至正/負(fù)極，所以，開(kāi)關(guān)頻率將以每一切換周期一次的速率增加。而且，所有三相電壓基準(zhǔn)的極性一致時(shí)，中性點(diǎn)電位的脈動(dòng)頻率不是輸出頻率的三倍，而是等于極性切換頻率Fpn。因此，如果Fpn增加，則可得到抑制中性點(diǎn)電位脈動(dòng)的效果。但是，當(dāng)極性切換頻率Fpn增加時(shí)，存在開(kāi)關(guān)頻率增加以及開(kāi)關(guān)引起功率損失增加的問(wèn)題。而且，當(dāng)電壓基準(zhǔn)幅值V1*在門(mén)檻值V1x附近時(shí)，第一與第二電壓基準(zhǔn)變換裝置14與13之間的切換頻繁發(fā)生，結(jié)果開(kāi)關(guān)頻率增加。
另一種類(lèi)型的NPC逆變器系統(tǒng)如圖11所示。該圖中，DC電源20與變換器20c串聯(lián)得到來(lái)自AC電源20a的正側(cè)DC電壓Vdp，與變換器20d串聯(lián)得到來(lái)自AC電源20b的負(fù)側(cè)DC電壓Vdn，并通過(guò)由電抗器20e，20f和電容器21，22構(gòu)成的LC濾波器，在PN之間輸出圓滑的DC電壓Vdpn(Vdp+Vdn)。具有中性點(diǎn)C的此DC電壓Vdpn由NPC逆變器23變換為所要的AC電壓并作為三相AC電流Iu，Iv，Iw加至負(fù)荷25。這三相AC電流Iu，Iv，Iw由電流互感器24檢測(cè)，作為反饋電流Iuf，Ivf，Iwf，并在變換單元26(三相至兩相變換)中變換為有功電流分量Iqf和無(wú)功電流分量Idf的垂直座標(biāo)信號(hào)。此有功電流分量Iqf和無(wú)功電流分量Idf在電流控制器27中分別與有功電流基準(zhǔn)Iqr和無(wú)功電流基準(zhǔn)Idr比較，并輸出有功電壓基準(zhǔn)Eqr和無(wú)功電壓基準(zhǔn)Edr的垂直座標(biāo)信號(hào)，以便減少各電流偏差。這些垂直座標(biāo)信號(hào)Eqr，Edr在變換器(兩相至三相變換)28中變換為三相AC電壓基準(zhǔn)Vu*，Vv*，Vw*。比較器30中，此三相AC電壓基準(zhǔn)Vu*，Vv*，Vw*與載波發(fā)生器29輸出的正和負(fù)側(cè)載波比較，并輸出作為門(mén)脈沖GP。逆變器23是由此門(mén)脈沖GP控制的脈沖寬度調(diào)制器(PWM)，于是，PN間的DC電壓Vdpn變換為對(duì)應(yīng)AC電壓基準(zhǔn)Vu*，Vv*，Vw*的AC電壓，三相AC電流的Iu，Iv，Iw的有功電流分量和無(wú)功電流分量被控制成對(duì)應(yīng)有功電流基準(zhǔn)Iqr和無(wú)功電流基準(zhǔn)Idr的值。
而且，正和負(fù)側(cè)DC電壓Vdp，Vdn通過(guò)電壓檢測(cè)器31，32檢測(cè)，作為電壓反饋值Vdpf，Vdnf，其電壓差ΔVd加至AC電壓基準(zhǔn)Vu*，Vv*，Vw*，并控制逆變器23的輸出電壓，通過(guò)已校正的AC電壓基準(zhǔn)Vu2*，Vv2*，Vw2*使此電壓差為零。結(jié)果，如果DC電源的20正與負(fù)側(cè)DC電壓Vdp，Vdn之間產(chǎn)生差值，中性點(diǎn)電位脈動(dòng)產(chǎn)生電壓差ΔVd和校正AC電壓基準(zhǔn)Vu*，Vv*，Vw*的AC電壓基準(zhǔn)Vu2*，Vv2*，Vw2*，送至比較器30以便使電壓差ΔVd為零。這樣，控制NPC逆變器23，使正和負(fù)側(cè)電源間產(chǎn)生差值，抑制中性點(diǎn)電位的脈動(dòng)。
例如，如果正側(cè)DC電壓Vdp大于負(fù)側(cè)DC電壓Vdn，加上電壓差ΔVd，使AC電壓基準(zhǔn)Vu*，Vv*，Vw*偏向正向，如此校正并控制，使正側(cè)DC電壓Vdp所供電力增加，負(fù)側(cè)DC電壓Vdn所供電力降低，結(jié)果，抑制中性點(diǎn)電位脈動(dòng)。
但是，上述現(xiàn)有NPC變換器系統(tǒng)中，DC電壓可能因電抗器20e，20f和電容器21，22構(gòu)成的LC濾波器的諧振頻率而振蕩，引起負(fù)荷與/或輸出頻率脈動(dòng)。變換器20c和20d分別裝有電壓控制系統(tǒng)(未示出)，用于控制DC電壓，且DC電壓可能與電壓控制響應(yīng)和諧振頻率一起振蕩。而且，由于正電流電壓Vdp和負(fù)電流電壓Vdn脈動(dòng)且相互關(guān)聯(lián)時(shí)不檢測(cè)電壓差ΔVd，DC電壓的脈動(dòng)不能通過(guò)上述校正控制而抑制。另外，如果正側(cè)DC電壓Vdp和負(fù)側(cè)DC電壓Vdn由于從逆變器23輸出的AC電流有功電流分量的脈動(dòng)，而在同一相中脈動(dòng)，電壓差ΔVd為零，于是，不能抑制DC電壓的脈動(dòng)。
結(jié)果，現(xiàn)有NPC逆變器系統(tǒng)中，不可避免地通過(guò)延遲變換器的電壓控制響應(yīng)而解決DC電壓脈動(dòng)，且不能足夠地抑制DC電壓的脈動(dòng)。所以，當(dāng)驅(qū)動(dòng)滾軋機(jī)的馬達(dá)用作負(fù)荷時(shí)，對(duì)負(fù)荷脈動(dòng)的控制響應(yīng)變慢，控制輸出轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，影響滾軋效果，并可能對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生不利影響。
上述NPC逆變器系統(tǒng)中使用的現(xiàn)有NPC逆變器如圖12所示。此圖中，變換器40從AC電源(未示出)得到DC電壓，并通過(guò)電抗器41將其輸出，輸出經(jīng)P和N之間串聯(lián)的電容器42，43后變圓滑的具有中性點(diǎn)C的DC電壓。PN之間每相具有經(jīng)串聯(lián)熔斷器44a-44f的由反向并聯(lián)二極管組成的開(kāi)關(guān)元件S1-S4(Su1-Su4，Sv1-Sv4，Sw1-Sw4)，且DC電壓正極P，負(fù)極N和中性點(diǎn)C三處的電位之一以脈沖形狀輸出至各AC輸出端U，V，W，輸出脈沖寬度調(diào)制的AC電壓，并將高質(zhì)量的AC電壓送至負(fù)荷45。
當(dāng)正側(cè)臂的開(kāi)關(guān)元件S1和S2幾乎同時(shí)轉(zhuǎn)至ON時(shí)，輸出正極P的電位，當(dāng)負(fù)側(cè)臂的開(kāi)關(guān)元件S3和S4幾乎同時(shí)轉(zhuǎn)至ON時(shí)，輸出負(fù)極N的電位，而當(dāng)兩開(kāi)關(guān)元件S1和S4轉(zhuǎn)至OFF且開(kāi)關(guān)元件S2和S3幾乎同時(shí)轉(zhuǎn)至ON時(shí)，通過(guò)中性點(diǎn)箝位二極管D1或D2(Du1或Du2，Dv1或Dv2，Dw1或Dw2)輸出中性點(diǎn)C電位。而且，輸出正AC電壓時(shí)，開(kāi)關(guān)元件S2轉(zhuǎn)至ON而開(kāi)關(guān)元件S1轉(zhuǎn)至ON/OFF。輸出負(fù)AC電壓時(shí)，開(kāi)關(guān)元件S3轉(zhuǎn)至ON而開(kāi)關(guān)元件S4轉(zhuǎn)至ON/OFF。另外，開(kāi)關(guān)元件S1，S3和S2，S4完全轉(zhuǎn)至ON/OFF，但從不同時(shí)轉(zhuǎn)至ON。這種開(kāi)關(guān)控制是公知的，因此省略其具體說(shuō)明。
這種NPC逆變器系統(tǒng)中，開(kāi)關(guān)元件S2為ON狀態(tài)而開(kāi)關(guān)元件S1和S3完全轉(zhuǎn)至ON/OFF以便輸出正AC電壓時(shí)，如果開(kāi)關(guān)元件S1在其應(yīng)該轉(zhuǎn)至OFF時(shí)未轉(zhuǎn)至OFF而保持在ON狀態(tài)，開(kāi)關(guān)元件S3轉(zhuǎn)至ON或開(kāi)關(guān)元件S1轉(zhuǎn)至ON且開(kāi)關(guān)元件S3保持在ON狀態(tài)，盡管它應(yīng)該正常轉(zhuǎn)至OFF，短路電流通過(guò)中性點(diǎn)箝位二極管D2流出電容器42。這種情況下，熔斷器44a(或44c，44e)熔斷以防止開(kāi)關(guān)元件S1-S3損壞。如果開(kāi)關(guān)元件S3，S4同時(shí)轉(zhuǎn)至ON時(shí)開(kāi)關(guān)元件S2轉(zhuǎn)至ON，短路電流通過(guò)中性點(diǎn)箝位二極管D1流出電容器43，熔斷器44b(或44d，44f)熔斷以防止開(kāi)關(guān)元件S2-S4損壞，這樣，防止故障擴(kuò)大。
保護(hù)NPC逆變器系統(tǒng)，避免上述短路的熔斷器操作期間被流過(guò)的電流大量加熱，長(zhǎng)期處于高溫環(huán)境，逐漸惡化并易熔斷，以便確保保護(hù)性能可靠，必須定期更換(如，每1-2年)，從而不經(jīng)濟(jì)。最近幾年，隨著半導(dǎo)體設(shè)備的發(fā)展，幾KV DC電壓的高壓大容量NPC逆變器投入實(shí)際應(yīng)用。結(jié)果，高壓保護(hù)熔斷器成為必需品并帶來(lái)上述問(wèn)題，希望有一種不使用熔斷器的經(jīng)濟(jì)而高可靠短路的保護(hù)。
本發(fā)明是針對(duì)上述問(wèn)題而作，其目的是提供一種能有效抑制中性點(diǎn)電位脈動(dòng)而不增加開(kāi)關(guān)頻率的NPC逆變器控制系統(tǒng)。
本發(fā)明的另一目的是提供一種NPC逆變器控制系統(tǒng)，它具有改進(jìn)的控制特性，通過(guò)檢測(cè)DC電壓的脈動(dòng)，校正并控制AC輸出電流的有功電流分量，抑制由于DC電源LC諧振的DC電壓振蕩。
本發(fā)明的再一目的是提供一種經(jīng)濟(jì)且高度可靠的NPC逆變器，它能不使用熔斷器而保護(hù)開(kāi)關(guān)元件避開(kāi)短路電流，并防止故障擴(kuò)大。
按照本發(fā)明，提供一種NPC逆變器控制系統(tǒng)，其特征在于它裝有輸出具有中性點(diǎn)的DC電壓的DC電源；通過(guò)PWM控制將DC電壓變換為三相AC電壓的NPC逆變器；通過(guò)將電壓基準(zhǔn)幅值與最小脈沖寬度確定的規(guī)定值相比較而確定第一和第二PWM力式的方式選擇裝置；用于將確保最小脈沖寬度的固定周期內(nèi)極性變至正/負(fù)處規(guī)定偏壓值加至第一PWM方式中各相電壓基準(zhǔn)的第一電壓基準(zhǔn)變換裝置；第二電壓基準(zhǔn)變換裝置，當(dāng)一相中的電壓基準(zhǔn)小于第二PWM方式中最小脈沖寬度所確定的規(guī)定值時(shí)固定一相中的電壓基準(zhǔn)至確保最小脈沖寬度的值，并校正另兩相電壓基準(zhǔn)，以便使線電壓對(duì)應(yīng)電壓基準(zhǔn)；以及調(diào)制頻率切換裝置，用于在第一PWM方式中降低PWM控制調(diào)制頻率，并通過(guò)第一PWM方式中的開(kāi)關(guān)抑制功率損耗。
而且，按照本發(fā)明，提供一種NPC逆變器控制系統(tǒng)，其特征在于它裝有輸出具有中性點(diǎn)的DC電壓的DC電源，通過(guò)LC濾波器將其分為正與負(fù)側(cè)電壓；將DC電壓變換為所要頻率AC電壓并提供AC電流給負(fù)荷的NPC逆變器；電流控制裝置，通過(guò)將有功電流基準(zhǔn)和無(wú)功電流基準(zhǔn)與有功電流分量和無(wú)功電流分量的檢測(cè)值相比較，控制NPC逆變器，以便減小電流偏差；以及校正裝置，用于輸出規(guī)定頻率以上區(qū)域中的DC電壓脈動(dòng)分量，作為校正信號(hào)，并校正有功電流基準(zhǔn)，以便通過(guò)此校正信號(hào)抑制DC電壓的脈動(dòng)。
而且，按照本發(fā)明，提供一種NPC逆變器，其特征在于它裝有DC電源，該DC電源用兩套串聯(lián)電容器的連接點(diǎn)作中性點(diǎn)，輸出DC電壓；NPC逆變器單元，利用DC電源的正與負(fù)極和所連接的中性點(diǎn)，將DC電壓變換為AC電壓；第一和第二分支電路，每一分支電路由電抗器以及設(shè)在DC電源正和負(fù)極側(cè)與中性點(diǎn)之間的開(kāi)關(guān)元件構(gòu)成串聯(lián)電路，檢測(cè)到NPC逆變器單元的短路電流時(shí)，第一和第二分支電路的開(kāi)關(guān)元件轉(zhuǎn)至ON，從而保護(hù)NPC逆變器單元。
圖1是顯示本發(fā)明NPC逆變器控制系統(tǒng)一個(gè)實(shí)施例的方框圖；圖2是說(shuō)明圖1所示實(shí)施例中第二電壓基準(zhǔn)變換裝置13工作的電壓波形圖；圖3是說(shuō)明圖1所示實(shí)施例中第一電壓基準(zhǔn)變換裝置14工作的電壓波形圖；圖4是顯示本發(fā)明另一NPC逆變器系統(tǒng)實(shí)施例的方框圖；圖5(a)是顯示高通濾波器特性的方框圖；(b)是本發(fā)明NPC逆變器系統(tǒng)實(shí)施例主要部件方框圖；(c)是顯示運(yùn)算單元增益特性的簡(jiǎn)圖；圖6是顯示本發(fā)明另一NPC逆變器系統(tǒng)又一實(shí)施例的方框圖；圖7是顯示本發(fā)明NPC逆變器實(shí)施例的方框圖；圖8是說(shuō)明圖7實(shí)施例工作的時(shí)序圖；圖9是顯示本發(fā)明另一NPC逆變器實(shí)施例的方框圖；圖10是顯示現(xiàn)有NPC逆變器控制系統(tǒng)的方框圖；圖11是顯示另一現(xiàn)有NPC逆變器系統(tǒng)的方框圖；圖12是顯示現(xiàn)有NPC逆變器的方框圖。
對(duì)應(yīng)權(quán)利要求1的本發(fā)明NPC逆變器控制系統(tǒng)實(shí)施例如圖1所示。圖1所示結(jié)構(gòu)中，17是調(diào)制頻率切換裝置且當(dāng)方式選擇單元12給出的方式信號(hào)MPWM為1時(shí)，它通過(guò)將其降低至1/2輸出載頻設(shè)定單元15的設(shè)定頻率，而當(dāng)方式信號(hào)M PWM為0時(shí)，事實(shí)上它輸出載頻設(shè)定單元15的設(shè)定頻率，并按方式信號(hào)1，/0切換調(diào)制頻率Fc。載波發(fā)生器15產(chǎn)生由調(diào)制頻率切換裝置切換的調(diào)制頻率Fc的三角波載波Sc。所有其它元件與現(xiàn)有NPC逆變器控制系統(tǒng)(圖10)所用的相同。
上述結(jié)構(gòu)中，從運(yùn)算單元11輸出的電壓基準(zhǔn)幅值V1*小于最小脈沖寬度確定的規(guī)定門(mén)檻值V1x時(shí)(V1*＜V1x)，1的方式信號(hào)M PWM從方式選擇單元12輸出而它大于門(mén)檻值V1x時(shí)(V1*≥V1x)，0的方式信號(hào)M PWM從方式選擇單元12輸出。方式信號(hào)M PWM為1時(shí)，變換裝置選擇單元18確認(rèn)第一電壓基準(zhǔn)變換裝置14作用且同時(shí)，調(diào)制頻率Fc降至載頻設(shè)定單元15a的設(shè)定頻率的1/2。而且，方式信號(hào)M PWM為0時(shí)，確認(rèn)第二電壓基準(zhǔn)變換裝置13作用且從座標(biāo)變換單元10輸出的各相電壓基準(zhǔn)Vu*，Vv*，Vw*變換成Vu2*，Vv2*，Vw2*。
確認(rèn)第一電壓基準(zhǔn)變換裝置14作用時(shí)，極性切換頻率Fpn確定的周期T1方波中的偏壓加至各相電壓基準(zhǔn)Vu*，Vv*，Vw*，如圖2所示，且變換后的電壓基準(zhǔn)Vu2*，Vv2*，Vw2*在周期T1正/負(fù)變換一次。載波Sc的周期T0根據(jù)調(diào)制頻率Fc決定且是正常調(diào)制頻率的2倍。圖2所示的例子中，極性切換頻率Fpn設(shè)為調(diào)制頻率Fc的1/5。確認(rèn)第二電壓基準(zhǔn)變換裝置13作用時(shí)，載波Sc的周期T0切換至根據(jù)載頻設(shè)定單元15a設(shè)定頻率確定的正常調(diào)制周期且如上所述受抑制。
此實(shí)施例中，方式信號(hào)M PWM為1時(shí)，上述電壓基準(zhǔn)加上或減去規(guī)定偏壓，且NPC逆變器4輸出對(duì)應(yīng)電壓基準(zhǔn)Vu*，Vv*，Vw*的光滑正弦波線電壓，同時(shí)保證電壓基準(zhǔn)過(guò)零點(diǎn)附近的最小脈沖寬度。此時(shí)，調(diào)制頻率降至正常電平的1/2且即使極性切換頻率Fpn設(shè)為最大電平，它也低于正常調(diào)制頻率Fc。輸出頻率通常在電壓基準(zhǔn)低的區(qū)域降低，諧波含有率也低且控制效率不降低。因此，即使極性切換頻率Fpn設(shè)為高電平時(shí)，切換引起的功率損耗不高于正常電平且可有效抑制中性點(diǎn)電位。
而且，圖1所示方式選擇單元12為如此結(jié)構(gòu)，切換方式時(shí)其具有滯后特性，電壓基準(zhǔn)V1*幅值小于最小脈沖寬度確定的規(guī)定門(mén)檻值V1x(V1*＜V1x)時(shí)方式信號(hào)M PwM設(shè)為1，而小值ΔV加至V1x(V1*≥V1x+ΔV)且NPC逆變器工作在最小脈沖寬度確定的規(guī)定值V1x附近的電壓基準(zhǔn)V1*幅值時(shí)方式信號(hào)M PWM設(shè)為0，從而可防止產(chǎn)生抖動(dòng)并抑制方式切換引起的開(kāi)關(guān)頻率增加。
按上述本發(fā)明，可提供一種NPC逆變器控制系統(tǒng)，它能在電壓基準(zhǔn)幅值小于規(guī)定值的低壓區(qū)域中抑制中性點(diǎn)電位的波動(dòng)而不增加開(kāi)關(guān)頻率，其中的規(guī)定值由最小脈沖寬度確定。
本發(fā)明另一NPC逆變器系統(tǒng)實(shí)施例如圖4所示。
圖4所示的NPC逆變器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，33是有功電流校正單元，它從正側(cè)DC電壓Vdpf和負(fù)側(cè)DC電壓Vdnf的檢測(cè)值中取得校正信號(hào)Iqc，且33由加法器34和高通濾波器35構(gòu)成，加法器34將正側(cè)DC電壓Vdpf和負(fù)側(cè)DC電壓Vdnf的檢測(cè)值相加得到所加值(Vdpf+Vdnf)，即DC電源20的PN間DC電壓Vdpn，高通濾波器35在PN間的DC電壓Vdpn脈動(dòng)時(shí)，通過(guò)濾去脈動(dòng)分量規(guī)定頻率以下的、包括DC分量的低頻范圍，只輸出高頻范圍作為校正信號(hào)Iqc。36是將校正信號(hào)Iqc與有功電流基準(zhǔn)Iqr相加的加法器。其它所有部件與現(xiàn)有NPC逆變器系統(tǒng)中的結(jié)構(gòu)相同。
上述結(jié)構(gòu)中，與現(xiàn)有逆變器系統(tǒng)類(lèi)似，根據(jù)有功電流基準(zhǔn)Iqr和無(wú)功電流基準(zhǔn)Idr，NPC逆變器系統(tǒng)23輸出三相AC電流Iu，Iv，Iw，且若DC電源20的正與負(fù)側(cè)DC電壓Vdp與Vdn之間產(chǎn)生差值并檢測(cè)電壓差ΔVd，校正并控制AC電壓基準(zhǔn)Vu*，Vv*，Vw*，以便抑制中性點(diǎn)電位象現(xiàn)有NPC逆變器系統(tǒng)那樣脈動(dòng)。
而且，此實(shí)施例中，DC電源20的PN間DC電壓Vdpr脈動(dòng)時(shí)，濾去脈動(dòng)分量規(guī)定頻率以下的、包括DC分量的低頻范圍，高頻范圍的校正信號(hào)Iqc從有功電流校正單元33輸出，并通過(guò)加法器36加至有功電流基準(zhǔn)Iqr。結(jié)果，如果PN間的DC電壓Vdpn脈動(dòng)，校正并控制從NPC逆變器23輸出的AC電流Iu，IV，Iw的有功電流分量，以便抑制電壓脈動(dòng)。例如，如果PN間的DC電壓Vdpn向增加方向變化，則向增加方向校正有功電流分量，而如果DC電壓Vdpn向降低方向變化，則向降低方向校正有功電流分量，結(jié)果，抑制DC電壓Vdpn的脈動(dòng)。
圖5(a)是顯示高通濾波器35特性的傳遞函數(shù)，35a是只通過(guò)某一頻率下包括DC分量低頻范圍的傳遞塊，該頻率由輸入信號(hào)的規(guī)定時(shí)間常數(shù)T確定，35b是減去通過(guò)傳遞塊35a的輸入信號(hào)低頻范圍的減法器，35c是放大器，它將減法器35b的輸出信號(hào)變換成規(guī)定電平并輸出作為校正信號(hào)Iqc。從上述結(jié)構(gòu)看出，從輸入信號(hào)Vdpn(PN間DC電壓Vdpn的檢測(cè)值)濾去規(guī)定時(shí)間常數(shù)T確定的頻率以下的、包括DC分量的低頻范圍后，只有高頻范圍分量輸出，作為校正信號(hào)Iqc。
按照此實(shí)施例，當(dāng)DC電壓脈動(dòng)且調(diào)諧由負(fù)荷/輸出頻率的脈動(dòng)引起DC電源20 LC濾波器諧振頻率時(shí)，通過(guò)適當(dāng)設(shè)定高通濾波器35a的時(shí)間常數(shù)T，可取得清除效果，有效抑制DC電壓脈動(dòng)，并改進(jìn)作為DC電源操作的逆變器的電壓控制響應(yīng)，而不產(chǎn)生振蕩現(xiàn)象。因此，當(dāng)驅(qū)動(dòng)滾軋機(jī)的馬達(dá)用作負(fù)荷時(shí)，抑制馬達(dá)控制輸出轉(zhuǎn)矩的脈動(dòng)以及對(duì)滾軋效果的影響，且解決不利影響產(chǎn)品質(zhì)量之類(lèi)的問(wèn)題。
圖6顯示本發(fā)明多個(gè)NPC逆變器系統(tǒng)的實(shí)施例。該實(shí)施例顯示的是一種常用電源系統(tǒng)，它將從一個(gè)DC電源20輸出的、具有中性點(diǎn)C的DC電壓送至多個(gè)NPC逆變器231-23n，并將各AC電流送至馬達(dá)(負(fù)荷)251-27n。
圖6中，371-37n是根據(jù)各有功(轉(zhuǎn)距)電流基準(zhǔn)Iqr和無(wú)功(勵(lì)磁)電流基準(zhǔn)Idr控制NPC逆變器231-23n和馬達(dá)(負(fù)荷)251-25n的控制單元，并裝備加法器361-36n，將校正信號(hào)Iqc加至各有功電流基準(zhǔn)Iqr1-Iqrn。
上述結(jié)構(gòu)中，如果常用DC電源PN間的電壓脈動(dòng)，濾去脈動(dòng)分量規(guī)定頻率以下的、包括DC分量的低頻范圍的高頻范圍中的校正信號(hào)Iqc從有功電流校正單元33輸出，加至轉(zhuǎn)距電流基準(zhǔn)Iqr1-Iqrn，且校正并控制從NPC逆變器231-23n輸出的AC電流有功(轉(zhuǎn)距)電流分量，以便抑制PN間的電壓脈動(dòng)。
該實(shí)施例中，NPC逆變器231-23n可獨(dú)立工作，輸出不同頻率，DC電壓可隨各頻率差和DC電源20的LC諧振頻率間關(guān)系而脈動(dòng)。以適當(dāng)值設(shè)定有功電流校正單元33的高通濾波器35時(shí)間常數(shù)T，可抑制這種DC電壓脈動(dòng)。
本發(fā)明NPC逆變器系統(tǒng)另一實(shí)施例如圖5(b)所示。該實(shí)施例除增加運(yùn)算單元381-38n外，其它與圖6所示實(shí)施例相同。
這些運(yùn)算單元381-38n由其增益隨有功電流基準(zhǔn)Iqr1-Iqrn變化的放大器組成，并相對(duì)于從有功電流校正單元33輸出的校正信號(hào)Iqc，輸出以某一增益倍增的第二校正信號(hào)Iqc1-Iqcn，該增益反比于有功電流基準(zhǔn)Iqr1-Iqrn的增加。以此第二校正信號(hào)校正送至各電流控制裝置的各有功電流基準(zhǔn)，以便抑制DC電壓脈動(dòng)。
圖5(c)是運(yùn)算單元381-38n的增益特性并顯示增益與有功電流基準(zhǔn)Iqr1-Iqrn大小(絕對(duì)值)變化的關(guān)系。
特性C1對(duì)應(yīng)有功電流基準(zhǔn)Iqr1-Iqrn大小(絕對(duì)值)的增加而減小運(yùn)算單元381-38n的增益，并使增益在規(guī)定的有功電流基準(zhǔn)Iqrx處為零。
特性C2在有功電流基準(zhǔn)Iqr1-Iqrn大小(絕對(duì)值)小于規(guī)定值Iqrx時(shí)，保持增益為恒定值，而超過(guò)Iqrx時(shí)為零。
對(duì)應(yīng)這些實(shí)施例，通過(guò)常用電源系統(tǒng)的多個(gè)NPC逆變器231-23n，將AC電流加至馬達(dá)(負(fù)荷)251-25n時(shí)，第二校正信號(hào)Iqc只送至正在提供低于規(guī)定有功電流基準(zhǔn)Iqrx的有功電流分量的NPC逆變器，而不送至正在提供高于規(guī)定有功電流基準(zhǔn)Iqrx的有功電流分量的NPC逆變器，這樣，通過(guò)輕負(fù)荷NPC逆變器(包括無(wú)負(fù)荷)可抑制DC電壓的脈動(dòng)分量。所以，抑制電壓脈動(dòng)時(shí)，如果DC電壓由于DC電源LC濾波器的諧振而振蕩，通過(guò)具有剩余輸出電流的NPC逆變器，不加第二校正信號(hào)Iqc給正在提供AC電流給具有滾軋負(fù)荷的馬達(dá)(負(fù)荷)的NPC逆變器，這樣進(jìn)行校正與控制，同時(shí)觀察每一NPC逆變器的工作狀態(tài)，消除對(duì)滾軋效果的不利影響。
上述描述中，說(shuō)明了通過(guò)將正側(cè)DC電壓Vdpf的檢測(cè)值與負(fù)側(cè)DC電壓Vdf的檢測(cè)值相加，得到DC電源20PN間DC電壓的例子。使用電壓檢測(cè)器直接檢測(cè)PN間的DC電壓，也可類(lèi)似得到PN間DC電壓。
按照本發(fā)明，通過(guò)檢測(cè)DC電壓的脈動(dòng)分量，可校正并控制AC輸出電流的有功電流分量，以便抑制脈動(dòng)電壓，通過(guò)抑制DC電源LC諧振引起的DC電壓振蕩現(xiàn)象，使DC電壓穩(wěn)定，并提供具有改進(jìn)控制性能的NPC逆變器系統(tǒng)。
適用本發(fā)明圖1，4和6的NPC逆變器實(shí)施例如圖7所示。圖7中，50a，50b是短路開(kāi)關(guān)元件，它響應(yīng)短路指令Sc接ON，51a和51b是連至電容器42，43的電抗器，60是檢測(cè)流過(guò)中性點(diǎn)C與逆變器單元46之間的瞬時(shí)電流的電流互感器，70是控制單元，當(dāng)所檢測(cè)的電流Ic超過(guò)規(guī)定值時(shí)，該控制單元輸出短路指令Sc和停止指令RCB。其它所有元件與現(xiàn)有NPC逆變器(圖12)相同并使用相同的標(biāo)記。而且，此實(shí)施例中，在逆變器單元46的DC輸入P與N側(cè)設(shè)有電抗器52a，52b，用于限制流過(guò)串聯(lián)的開(kāi)關(guān)元件S1-S4(Su1-Su4，Sv1-Sv4，Sw1-Sw4)的電流變換速率。NPC逆變器可如此構(gòu)造，電抗器可與各相串聯(lián)的開(kāi)關(guān)元件S1-S4串聯(lián)。
上述結(jié)構(gòu)中，通過(guò)電流互感器60檢測(cè)流過(guò)中性點(diǎn)C的瞬時(shí)電流，該檢測(cè)電流Ic的大小(絕對(duì)值)和極性一直由控制單元70監(jiān)視。如果短路電流流至正側(cè)或負(fù)側(cè)開(kāi)關(guān)元件，從電流互感器60輸出大小與短路電流成比例的正極或負(fù)極檢測(cè)電流Ic，并且如果其大小超過(guò)規(guī)定值，則控制單元70輸出短路電流指令Sc，將短路電流開(kāi)關(guān)元件50a或50b接至ON。同時(shí)，停止逆變器單元46的PWM控制，且各相開(kāi)關(guān)元件S1-S3或S2-S4接至ON。因此，短路電流分支至電抗器51a與52a或電抗器51b與52b，且流過(guò)產(chǎn)生短路相中開(kāi)關(guān)元件的電流由各相開(kāi)關(guān)元件分擔(dān)并減小。由于分支比由電抗器51a與52a或電抗器51b與52b的阻抗比確定，通過(guò)確定電抗器的阻抗比以便將流過(guò)正或負(fù)側(cè)開(kāi)關(guān)元件的短路電流限制在允許電流內(nèi)，可防止損壞開(kāi)關(guān)元件。
輸出短路電流指令的同時(shí)，控制單元70還輸出停止指令RCB，停止整流器40的工作，因此，大多數(shù)短路電流成為電容器42或43累積電荷(儲(chǔ)能)的放電電流。由于此放電電流流過(guò)電容器42和電抗器51a，52a的電路或電容器43和電抗器51b，52b的電路，成為由其諧振頻率確定的振蕩波電流，且電容器42或43的累積電荷(儲(chǔ)能)移至電抗器51a和52a或電抗器51b和52b成為磁能，當(dāng)電壓為零時(shí)，電容器的累積電荷成為零，放電電流最大且磁能最大。從此時(shí)刻起，磁能放電產(chǎn)生的放電電流繼續(xù)流動(dòng)，電容器42或43反極性充電，并在磁能為零且電流為零時(shí)，短路開(kāi)關(guān)元件50a或50b接OFF，同時(shí)，保持在ON的逆變器單元46的開(kāi)關(guān)元件接OFF。而且，從此時(shí)刻起，電容器42或43的電壓極性進(jìn)入反向狀態(tài)。因此，從此時(shí)刻起，來(lái)自電容器42或43的放電電流反向流動(dòng)，通過(guò)中性點(diǎn)箝位二極管D1或D2(Du1或Du2，Dv1或Dv2，Dw1或Dw2)和與逆變器46各相中開(kāi)關(guān)元件S1或S4反向并聯(lián)的二極管，以及電抗器52a或52b。在此情況下，放電電路的諧振頻率稍微變低，振蕩電流高峰值周期變長(zhǎng)，且半個(gè)周期后振蕩電流為零，電容器42或43的電壓恢復(fù)至原極性。
圖8顯示逆變器單元46的U相正側(cè)開(kāi)關(guān)元件處發(fā)生短路故障時(shí)的工作例子?，F(xiàn)在，如果進(jìn)行PWM控制，在開(kāi)關(guān)元件Su2保持ON的狀態(tài)下，開(kāi)關(guān)元件Su1和Su3轉(zhuǎn)換ON/OFF，在時(shí)刻t1，利用從ON狀態(tài)轉(zhuǎn)換至OFF的開(kāi)關(guān)元件Su1，開(kāi)關(guān)元件Su3轉(zhuǎn)換ON，而開(kāi)關(guān)元件Su1轉(zhuǎn)換OFF失敗且開(kāi)關(guān)元件Su3轉(zhuǎn)換ON，DC電源P與C間的電路通過(guò)電抗器52a，開(kāi)關(guān)元件Su1，Su2，Su3以及中性點(diǎn)箝位二極管Du2而短路，且放電電流Is流出電容器42，成為短路電流。通過(guò)電流互感器60檢測(cè)此放電電流，作為正極檢測(cè)電流Ic。如果此放電電流Is的大小(絕對(duì)值)超過(guò)規(guī)定電流Io，控制單元70根據(jù)放電電流Is的極性判斷短路狀態(tài)中的正側(cè)臂，輸出短路指令Sc，轉(zhuǎn)換短路開(kāi)關(guān)元件50a至ON，并暫停PWM控制，轉(zhuǎn)換各相中的開(kāi)關(guān)元件Su1-Su3，Sv1-Sv3，Sw1-Sw3至ON。結(jié)果，放電電流分支至電抗器51a和52a，并流過(guò)其成為振蕩電流，半個(gè)諧振周期后，電流變?yōu)榱?。在時(shí)刻t2處，短路開(kāi)關(guān)元件50a和各相中的開(kāi)關(guān)元件Su1-Su3，Sv1-Sv3，Sw1-Sw3均轉(zhuǎn)換至OFF。在時(shí)刻t1至t2的周期內(nèi)，電容器42的電壓Vc1極性反轉(zhuǎn)。從時(shí)刻t2開(kāi)始，由于電容器42的反向電壓Vc1，使放電電流反向流動(dòng)，從電容器42經(jīng)各相中的中性點(diǎn)箝位二極管Du1，Dv1，Dw1和與開(kāi)關(guān)元件Su1，Sv1，Sw1反向并聯(lián)的二極管，以及電抗器52a。由于此放電電流只流過(guò)電抗器52a，放電電路的諧振頻率稍微降低，振蕩電流低峰值周期變長(zhǎng)，且在半個(gè)周期后的時(shí)刻t3處，電流為零而電容器42的電壓Vc1恢復(fù)至原極性。此時(shí)，正半周短路電流分離流過(guò)開(kāi)關(guān)元件Su1-Su3，Sv1-Sv3，Sw1-Sw3和各相中的中性點(diǎn)箝位二極管Du2，Dv2，Dw2，并可將流過(guò)開(kāi)關(guān)元件的短路電流限制在允許范圍內(nèi)，通過(guò)以適當(dāng)值設(shè)定電抗器51a與52a的阻抗比，保護(hù)開(kāi)關(guān)元件。
當(dāng)短路故障發(fā)生在逆變器單元46 U相中的負(fù)側(cè)開(kāi)關(guān)元件上時(shí)，放電電流從電容器43流出，經(jīng)過(guò)中性點(diǎn)箝位二極管Du1，Dv1，Dw1，開(kāi)關(guān)元件Su2-Su4，Sv2-Sv4，Sw2-Sw4和電抗器52b，從電流互感器60檢測(cè)負(fù)極檢測(cè)電流Ic，且控制單元70輸出短路指令Sc，轉(zhuǎn)換短路開(kāi)關(guān)元件50b至ON，以上述相同方式進(jìn)行保護(hù)工作。
本發(fā)明NPC逆變器的另一實(shí)施例如圖9所示。該實(shí)施例中，提供電流互感器60u，60v，60w檢測(cè)流入/出逆變器單元46各相u，v，w中性點(diǎn)的電流，并通過(guò)這些檢測(cè)電流Icu，Icv，Icw，使控制單元70具有檢測(cè)和顯示發(fā)生短路故障相的功能。此實(shí)施例中，如果故障發(fā)生在引起DC電壓P與C或N與C之間短路的任一相，短路電流流過(guò)對(duì)應(yīng)相的電流互感器，并與上述方法類(lèi)似，進(jìn)行保護(hù)工作。而且，控制單元70監(jiān)視檢測(cè)電流Icu，Icv，Icw，根據(jù)首次超過(guò)規(guī)定電流Io的檢測(cè)電流和該檢測(cè)電流的極性，判斷發(fā)生短路故障的相，判斷并顯示短路臂是正側(cè)或負(fù)側(cè)。
按照此實(shí)施例，可方便地檢測(cè)發(fā)生短路故障的開(kāi)關(guān)元件并提高可維護(hù)性。
上述實(shí)施例中，描述了通過(guò)檢測(cè)中性點(diǎn)電流，進(jìn)行NPC逆變器保護(hù)工作的例子。也可使用電流檢測(cè)器檢測(cè)電容器42，43的放電電流，進(jìn)行此工作。而且，用一個(gè)例子描述了工作在正極性側(cè)或負(fù)極性側(cè)的短路開(kāi)關(guān)元件。在P與N間電路短路的情況下，當(dāng)使用上述電流檢測(cè)器操作兩極性側(cè)短路開(kāi)關(guān)元件時(shí)，可類(lèi)似工作并取得同樣效果。
而且，雖然以上描述了一種NPC逆變器，它使用兩套串聯(lián)電容器，取得具有中性點(diǎn)的DC電壓，并通過(guò)3層電位的PWM控制取得AC電壓，但是本發(fā)明的保護(hù)技術(shù)也可用于這種逆變器，它通過(guò)2N套串聯(lián)電容器多級(jí)分割正極P與中性點(diǎn)C之間和負(fù)極N與中性點(diǎn)C之間的DC電壓，以及大于3層的多層電位PWM控制，獲得AC電壓。
根據(jù)本發(fā)明的NPC逆變器，由于NPC逆變器上發(fā)生短路故障時(shí)，可不用熔斷器保護(hù)開(kāi)關(guān)元件，以避開(kāi)短路，因此不必周期性更換熔斷器，且可提供一種維護(hù)方便，經(jīng)濟(jì)效益高且短路保護(hù)可靠性高的NPC逆變器系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.一種NPC逆變器控制系統(tǒng)，由輸出具有中性點(diǎn)的DC電壓的DC電源和具有將DC電壓變換為AC電壓的PWM控制裝置的NPC逆變器組成，其特征在于方式選擇裝置，用于將電壓基準(zhǔn)幅值與最小脈沖寬度確定的規(guī)定值相比較，并根據(jù)比較結(jié)果確定第一和第二PWM方式；第一電壓基準(zhǔn)變換裝置，用于將確保最小脈沖寬度的固定周期內(nèi)極性變至正/負(fù)處最小脈沖寬度所確定的規(guī)定偏壓值加至第一PWM方式中的電壓基準(zhǔn)；第二電壓基準(zhǔn)變換裝置，當(dāng)一相中的電壓基準(zhǔn)小于其它相最小脈沖寬度基準(zhǔn)所確定的規(guī)定值時(shí)，固定一相中的電壓基準(zhǔn)至確保最小脈沖寬度的值，以便使線電壓對(duì)應(yīng)電壓基準(zhǔn)；以及調(diào)制頻率切換裝置，用于在第一PWM方式中降低PWM控制裝置的調(diào)制頻率。
2.如權(quán)利要求1的NPC逆變器控制系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)電壓基準(zhǔn)的幅值小于最小脈沖寬度確定的規(guī)定值時(shí)，方式選擇裝置確定方式為第一PWM方式，而當(dāng)電壓基準(zhǔn)的幅值高于規(guī)定值時(shí)，方式選擇裝置確定方式為第二方式，且切換方式時(shí)具有滯后特性。
3.一種NPC逆變器控制系統(tǒng)，由輸出具有中性點(diǎn)的DC電壓的DC電源和具有將DC電壓變換為AC電壓的PWM控制裝置的NPC逆變器組成，其特征在于電流控制裝置，用于將有功電流基準(zhǔn)和無(wú)功電流基準(zhǔn)與有功電流分量和無(wú)功電流分量的檢測(cè)值相比較，并控制NPC逆變器，以便減小電流偏差；以及校正裝置，用于在超過(guò)DC電壓規(guī)定頻率的區(qū)域中，輸出脈動(dòng)分量，作為校正信號(hào)，并校正有功電流基準(zhǔn)，以便通過(guò)校正信號(hào)抑制DC電壓的脈動(dòng)。
4.一種NPC逆變器控制系統(tǒng)，由輸出具有中性點(diǎn)的DC電壓的DC電源和將DC電壓變換為AC電壓的多個(gè)NPC逆變器組成，其特征在于多個(gè)電流控制裝置，用于將有功電流基準(zhǔn)和無(wú)功電流基準(zhǔn)與有功電流分量和無(wú)功電流分量的檢測(cè)值相比較，并控制NPC逆變器，以便減小電流偏差；以及校正裝置，用于在超過(guò)DC電壓規(guī)定頻率的區(qū)域中，輸出脈動(dòng)分量，作為校正信號(hào)，并校正各有功電流基準(zhǔn)，以便通過(guò)校正信號(hào)抑制DC電壓的脈動(dòng)。
5.如權(quán)利要求4的NPC逆變器控制系統(tǒng)，其特征在于，計(jì)算裝置根據(jù)校正信號(hào)和有功電流基準(zhǔn)，提供與有功電流基準(zhǔn)的增加成比例減小的第二校正信號(hào)，并通過(guò)此第二校正信號(hào)校正各有功電流基準(zhǔn)，以便抑制DC電壓的脈動(dòng)。
6.如權(quán)利要求5的NPC逆變器控制系統(tǒng)，其特征在于，計(jì)算裝置輸出倍增于固定增益的第二校正信號(hào)，直至有功電流基準(zhǔn)超過(guò)第一規(guī)定值，并在有功電流基準(zhǔn)超過(guò)第二規(guī)定值時(shí)使第二校正信號(hào)為零。
7.一種NPC逆變器控制系統(tǒng)，由利用正和負(fù)極輸出具有中性點(diǎn)的DC電壓的DC電源和將DC電壓變換為AC電壓的NPC逆變器組成，該NPC逆變器中性點(diǎn)連至DC電源的正和負(fù)極，其特征在于第一和第二分支裝置具有設(shè)在DC電源正和負(fù)極側(cè)與NPC逆變器中性點(diǎn)之間的開(kāi)關(guān)元件；以及控制裝置，在NPC逆變器短路時(shí)將第一和第二分支裝置的開(kāi)關(guān)元件接通。
8.如權(quán)利要求7的NPC逆變器控制系統(tǒng)，其特征在于，根據(jù)DC電源中性點(diǎn)和NPC逆變器的中性點(diǎn)之間的電流流動(dòng)方向，用于有選擇地接通第一或第二分支裝置的開(kāi)關(guān)元件的選擇裝置超過(guò)規(guī)定值。
全文摘要
本發(fā)明提供一種NPC逆變器控制系統(tǒng)。裝有輸出具有中性點(diǎn)的DC電壓的DC電源；通過(guò)PWM控制將DC電壓變換為三相AC電壓的NPC逆變器；通過(guò)將電壓基準(zhǔn)幅值與規(guī)定值相比較而確定第一和第二PWM方式的方式選擇裝置；第一電壓基準(zhǔn)變換裝置；第二電壓基準(zhǔn)變換裝置，以及調(diào)制頻率切換裝置，用于在第一PWM方式中降低PWM控制調(diào)制頻率，并通過(guò)第一PWM方式中的開(kāi)關(guān)抑制功率損耗。
文檔編號(hào)H02M7/48GK1163506SQ9612132
公開(kāi)日1997年10月29日 申請(qǐng)日期1996年12月19日 優(yōu)先權(quán)日1995年12月19日
發(fā)明者宮崎圣, 多多良真司, 市川耕作 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝