用于控制至少两个并联的多相功率转换器的调制方法技术

本发明专利技术公开了用于控制至少两个并联的多相功率转换器的调制方法。所述方法包括基于共用调制参考生成功率转换器的同步切换序列，其中，每个同步切换序列包括第一半序列继之以第二半序列，并且其中，对于功率转换器中的至少一个功率转换器，第一半序列是上升沿半序列并且第二半序列是下降沿半序列，而且对于功率转换器中的至少另一个功率转换器，第一半序列是下降沿半序列并且第二半序列是上升沿半序列。

【技术实现步骤摘要】

本公开内容涉及功率转换器，具体地，涉及包括转换器桥的并联的转换器的调制。
技术介绍
功率转换器正被用于大量应用中。功率转换器如频率转换器可以包括转换器桥，并且可以通过对转换器桥中的功率半导体开关的操作状态进行控制从而控制转换器的输出电压。图1示出了频率转换器的示例性两电平三相转换器桥的简化表示。图1中的转换器桥通过两个DC端子DC+和DC-被供电并且生成三个输出相电压va、vb和vc。转换器桥包括三个转换器臂11a至11c，每个臂对相电压中的一个相电压进行驱动并且包括上功率半导体开关12和下功率半导体开关13。包括转换器桥的转换器通过使用脉冲宽度调制(PWM)生成期望的输出。对于转换器桥的每个转换器臂，可以在导通状态与不导通状态之间对转换器臂中的开关进行调制，以产生期望的相电压。例如，在图1中，可以对每个臂的两个开关12和13进行控制，使得这两个开关之一导通而另一个不导通。因此，原则上(忽视切换过渡)，每个转换器臂可以处于两种操作状态中的一种操作状态中。空间向量调制(SVM)是无载波PWM方案。空间向量调制可以产生高调制指数同时保持低的总谐波失真(THD)。对转换器桥的开关的操作状态进行控制以形成规定的切换集合(即开关的操作状态的预定组合)。每个切换集合表示预定的输出电压向量，即空间向量。可以通过对空间向量的占空比进行控制来生成期望的输出电压。为了达到较高的额定功率，可以使多个功率转换器并联。可以将并联的转换器视为作为一个大的转换器来操作。理想地，不需要附加部件。然而，实际上，可能在并联相(parallelphase)之间必须放置附加电感，以应对可能的定时或装置特性失配。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供减轻上面的缺点的方法和用于实现所述装置。通过其特征在于独立权利要求中记载的那些特征的方法和装置来实现本专利技术的目的。在从属权利要求中公开了本专利技术的优选实施方式。本公开内容呈现了用于生成具有转换器桥的并联转换器的多种多样的占空比值的有效方法。该方法包括在转换器中使用互补切换序列。还可以使不同转换器的切换序列交错，使得切换序列的起始瞬间彼此之间具有设置的延迟。可以针对参考向量来计算一组基础空间向量占空比。可以通过生成通常具有正弦变化波形的期望平均输出的任何开环或闭环控制方法来生成参考向量。根据本公开内容的方法允许根据单个组的参考切换信号来在并联的转换器桥中生成开关的接通与关断过渡信号。该方法可以以最小的额外的复杂度来实现。此外，可以通过使用互补切换序列使有效的输出脉冲频率加倍但不会使切换损耗增加。对于较高的有效输出脉冲频率，可以减小对并联的转换器的共享输出进行滤波的输出滤波器的大小。该方法适用于两电平转换器并且可以很容易地扩展至多电平转换器。附图说明在下文中，将参照附图借助于优选实施方式来更详细地描述本专利技术，在附图中：图1示出了示例性两电平三相转换器桥的简化表示；图2示出了图1的示例性两电平三相转换器桥的八个空间向量；图3a和图3b示出了图2的扇区1的示例性切换序列；图4示出了根据不连续SVM方案的αβ平面上的零向量的选择的示例；图5示出了根据不连续SVM方案的示例性切换序列；图6示出了两个转换器的互补序列类型的示例性同步切换序列；图7示出了以设置的间隔对序列进行初始化的三个转换器的示例性同步切换序列；图8示出了四个转换器的示例性同步切换序列；图9示出了对至少两个并联的多相功率转换器进行控制的示例性装置；以及图10示出了生成三相转换器的第一半序列和第二半序列的示例性简化实现。具体实施方式本公开内容描述了用于对至少两个并联的多相功率转换器如频率转换器进行控制的调制方法。功率转换器包括转换器桥。所述方法对功率转换器中的转换器桥的切换状态的占空比进行控制。例如，占空比可以基于空间向量调制方案来确定。本公开内容还描述了实现该调制方法的装置。在空间向量调制中，多相输出电压可以由空间向量(即在固定的阿尔法-贝塔(αβ)参考系中旋转的单个电压向量)来表示。期望的多相输出电压或电流的参考也可以是向量。例如，在三相转换器系统中，可以通过使用以下克拉克变换T将固定参考系中的三相电压vabc(＝[va，vb，vc]T)变换至αβ参考系：则三相电压参考vabc的αβ参考系向量表示vref为：vref＝Tvabc.(2)对转换器桥的开关的操作状态进行控制，以形成预定义的切换集合(即开关的操作状态的预定义组合)。每个切换集合表示预定义的输出电压向量，即空间向量。可以通过对空间向量的占空比进行控制来生成期望的输出电压。占空比表示空间向量在切换序列期间是活动(active)的时间的百分比。在此背景下，切换序列表示形成全切换周期的输出空间向量的占空比的序列。图2示出了图1的示例性两电平三相转换器桥的八个空间向量V0至V7。在图2中，在左边示出了所有八个空间向量。在图2中的右边示出了空间向量中的扇区1的放大视图。空间向量以及角度θ处的电压参考向量vref被示出在图2中的固定αβ参考系中。在图1的两电平转换器拓扑中，每个转换器臂可以处于两种操作状态中的一种操作状态中，并且对于所有三个转换器臂，转换器可以产生八个不同的切换集合，从而可以产生八个空间向量。用“高”或“1”状态来表示转换器臂的上开关导通(而下开关不导通)的操作状态，而用“低”或“0”状态来表示另一操作状态(其中，上开关不导通而下开关导通)。可以基于转换器臂控制信号将转换器臂控制成两种状态中的任一状态。通过使用同一逻辑，分别用“000”、“001”、“010”、“011”、“100”、“101”、“110”和“111”来表示八个切换集合V0至V7。产生空间向量V0至V7的切换集合作为插入成分紧挨着空间向量参考被示出。在图2中，空间向量中的两个空间向量(即V0和V7)是将所有相位驱动成同一电压电位(即驱动成DC-或DC+)的零向量。换言之，零向量表示不生成任何相位之间的电压差的切换集合。其他六个空间向量V1至V6是将相位驱动成不同的电压电位的活动(active)向量。换言之，至少一个相位被驱动成与其他相位不同的电压电位。空间向量的端点限定了三角调制扇区。可以使用对扇区进行限定的空间向量来生成调制扇区内的任何输出电压。扇区一起限定空间向量能够在其中产生输出电压的区域。在图2中由带圆圈的数字1至6表示六个这样的扇区。参考输出电压向量与空间向量的占空比之间的关系可以由下面的等式来表示：vref＝D0vZ+D1vA，1+D2vA，2，(3)D0+D1+D2＝1，(4)其中，vZ是零向量V0与V7中的一个或两者，并且vA，1和vA，2表示活动向量V1至V6中的两个活动向量。D1和D2表示活动向量vA，1和vA，2的占空比。D0是零向量vZ的占空比。两个活动向量可以被视为形成非正交的坐标系。则可以通过输出电压在一个活动向量上沿另一活动向量的投影来表示活动向量的占空比。图2的右手侧示出了被生成为第一活动向量V1和第二活动向量V2之和的电压参考电压的示例。在图2的右手侧上，向量D1V1表示输出电压沿第一轴D1的投影。因此，可以将活动向量V1的占空比D1计算为投影与第一活动向量V1之间的比率。可以以类似的方式来计算第二活动向量的占空比。在图2中，例如，两个相邻的活动向量之间的角度是60°。可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于控制至少两个并联的多相功率转换器的调制方法，其中，所述方法包括：基于共用调制参考生成所述功率转换器的同步切换序列，其中，每个同步切换序列包括第一半序列继之以第二半序列，并且其中，对于所述功率转换器中的至少一个，所述第一半序列是上升沿半序列，而所述第二半序列是下降沿半序列，以及对于所述功率转换器中的至少另一个，所述第一半序列是下降沿半序列，而所述第二半序列是上升沿半序列。

【技术特征摘要】
2015.08.24 EP 15182139.41.一种用于控制至少两个并联的多相功率转换器的调制方法，其中，所述方法包括：基于共用调制参考生成所述功率转换器的同步切换序列，其中，每个同步切换序列包括第一半序列继之以第二半序列，并且其中，对于所述功率转换器中的至少一个，所述第一半序列是上升沿半序列，而所述第二半序列是下降沿半序列，以及对于所述功率转换器中的至少另一个，所述第一半序列是下降沿半序列，而所述第二半序列是上升沿半序列。2.根据权利要求1所述的调制方法，其中，至少两个功率转换器的同步切换序列的初始化具有它们之间的第一时间间隔，并且所述方法包括：在每个功率转换器的每个同步切换序列的开始时刻或中间时刻处，更新所述调制参考的值。3.根据权利要求1或2所述的调制方法，其中，所述同步切换序列的生成包括：运行第一周期计数器和第二周期计数器，其中，所述第一计数器和所述第二计数器的周期是所述同步切换序列的长度，并且所述第一计数器和所述第二计数器彼此之间具有相位偏移，并且对于每个功率转换器，基于所述共用调制参考来确定切换瞬间值，基于所述第一计数器与所述切换瞬间值之间的比较生成所述第一半序列，以及基于所述第二计数器与所述切换瞬间值之间的比较生成所述第二半序列。4.根据权利要求1至3中任一项所述的调制方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗雷德里克·基费恩多夫，朴起范，泰勒·维塔宁，萨米·彼得松，弗朗西斯科·卡纳莱斯，
申请(专利权)人：ABB技术有限公司，
类型：发明
国别省市：芬兰;FI