一种用于操控并联的逆变器的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于操控并联的逆变器级(2)的方法，其中，每个逆变器级(2)具有多个分别具有两个开关状态的开关元件(3)。根据本发明专利技术，对所述逆变器级(2)的操控经由中央调节单元(6)来实现，所述中央调节单元经由串行的数据传输路径(5)与每个逆变器级(2)连接。为了将所选择的开关状态从所述中央调节单元(6)传输给相应的逆变器级(2)，提供措施以便一方面经由多个开关过程保证所述逆变器级(2)的可靠运行并且可靠地避免由于错误的操控而对所述开关元件(3)的功能上的影响，而另一方面使得对所述逆变器级(2)的所述开关元件(3)的操控仍然足够快速地完成，以免影响由所述逆变器级(2)所形成的输出电流的质量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种根据权利要求1前序部分所述的、用于操控并联的三相逆变器级的N个数量的开关元件的方法以及一种根据权利要求8前序部分所述的相应的布置系统，其中，逆变器级的所述N个开关元件中的每个分别具有两个开关状态并且逆变器级的总开关状态通过其开关元件的所述开关状态的能够作为N个比特的开关状态比特序列呈现的组合来确定，通过以开关频率来切换所述开关元件实现了所述逆变器级的从一定数量的被许可的总开关状态中选择出来的总开关状态的一个时间序列以形成所述逆变器级的希望的输出电流。
技术介绍
三相逆变器级用于通过所述开关元件的相应切换来形成希望的输出电流，并且可在例如转速可变的驱动装置中找到所述三相逆变器级，在所述转速可变的驱动装置中，为了形成希望的交流电，首先将输入交流电转换成直流电，且然后通过各个逆变器开关元件的适当接通次序将其转换成希望的交流电。逆变器级尤其是可在变流器中找到，其中，变流器以常规的方式设有功率件，所述功率件具有自身的调节单元用于操控所述变流器的开关元件并因此用于依据希望的输出电流调整希望的总开关状态。因此，一个逆变器级的开关元件分别由自身的、本地的调节单元来操控，所述本地的调节单元在结构上布置在相关变流器上。此外，为了调节输出特性并且为了保护所述逆变器级，需要例如关于电压、电流和温度的测量数据，所述测量数据经由传感器来采集并且同样由本地的调节单元来处理。在此，所述调节单元与所述开关元件的操控级之间的延迟应该被保持得尽可能如此的短，以至于所述调节单元以常规的方式直接紧邻所述逆变器的功率级设置。在此，
六个操控信号被并行地经由绝缘隔离部位被移交给所述操控级并且所需的测量数据直接由所述调节单元来采集。所述开关元件尤其是带有控制端子(“栅极”)的半导体开关元件，优选是IGBT(绝缘栅双极晶体管)。在此，这种开关元件的典型开关频率处于kHz范围内。在高功率范围内，必须对高电流进行转换，所述高电流可能有时不再能够由各个开关元件来引导。因此，利用变流器的模拟并联电路和分别配属于所述变流器的逆变器级来降低所述各个逆变器级的电流负荷并因此降低所述各个开关元件的电流负荷。但是，为此，所有的逆变器级必须彼此相互连接。因此，布线成本随着每个附加的逆变器级显著上升。因此，在实际中，并联的逆变器级的数量受到严格界定并且被限制到少许几个变流器上。此外，在并联的逆变器的数量增加的情况下，至中央调节单元的传输路径也逐渐变长，由此共同地随着针对并行传输的测量数据的传输速率受到限制，整个系统的易发生误差性也显著提高。因此，为了操控并联的逆变器级，也使用光导体连接件，但是所述光导体连接件又由于其温度敏感性而具有缺点。此外，基于光导体的操控的耗费和成本与那些常规的模拟并联操控相似。类似情况也适用于现场总线系统，所述现场总线系统还由于其受到限制的传输速率和有时很高的延迟时间而对于操控逆变器级的开关元件来说是具有缺点的。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于，提供了一种方法以及一种布置系统，利用它们能够在并联的三相逆变器级中降低操控或者切换耗费，但是其中，必须经由多个开关过程保证所述逆变器级的可靠运行，由此不会由于错误的操控而损坏开关元件或者大大限制所述开关元件的使用寿命。另一方面，对所述逆变器级的开关元件的操控必须足够快速地完成并且避免太长的死区时间，以免影响由所述逆变器级所形成的输出电流的质量。此外，根据本专利技术的解决方案还应该能够相对简单并
且低成本地实现。该目的利用权利要求1和8的特征来实现。权利要求1涉及一种用于操控并联的三相逆变器级的N个数量的开关元件的方法，其中，逆变器级的所述N个开关元件中的每个分别各具有两个开关状态，并且逆变器级的总开关状态通过其开关元件的所述开关状态的能够作为N个比特的开关状态比特序列呈现的组合来确定，且通过以开关频率切换所述开关元件实现了所述逆变器级的从一定数量的被许可的总开关状态中选择出来的总开关状态的时间序列以形成所述逆变器级的希望的输出电流。在这种情况下，根据本专利技术设置的是，-对逆变器级的所述开关元件的操控经由中央调节单元来实现，所述中央调节单元经由串行的数据传输路径与相应的逆变器级相连；-其中，所述中央调节单元给每个开关状态比特序列唯一地分配一个由至少十个比特组成的发送比特序列，所述每个开关状态比特序列相应于所述逆变器级的被许可的总开关状态，其中，每个配属于所述逆变器级的被许可的总开关状态的发送比特序列与另一个配属于所述逆变器级的另一个被许可的总开关状态的发送比特序列相差至少四个比特；-所述中央调节单元为了操控所选择的总开关状态将配属于它的所述发送比特序列传送给相应的逆变器级，且所传送的发送比特序列由所述逆变器级作为至少一个接收比特序列来接收并且将它分配给开关状态比特序列；-其中，以比特每秒为单位测得的传输速率来传输所述发送比特序列，所述传输速率与所述开关元件(3)的以赫兹为单位所测得的开关频率的比为至少1000；-只有当所述相应的逆变器级中接收的接收比特序列相应于来自预先给定的比特序列组的比特序列时，才改变逆变器级的总开关状态，所述预先给定的比特序列组由分别分配给所述逆变器级的被许可的总开关状态的发送比特序列和与所述发送比特序列相差最多一个比特的比特序列形成。尤其是，可以设置有数量N为六个的开关元件，并且所述中央调节单元为每个开关状态比特序列唯一地分配给由正好十个比特组成的发送比特序列，所述每个开关状态比特序列相应于所述逆变器级的一个被许可的总开关状态。因此，根据本专利技术，对所有的逆变器级的开关元件的操控借助于发送比特序列在中央调节单元的串行接口与相应的逆变器级之间进行的传送来实现，所述发送比特序列分别配属于所选择的总开关状态。把总开关状态理解为逆变器级的所有开关元件在确定的时间点上的开关状态。不再需要各个逆变器级相互之间的连接，因为对开关电路的同步操控借助于来自所述中央调节单元的串行接口或者数据传输路径来实现。为了将并行数据流转换成串行数据流并且反过来将串行数据流转换成并行数据流，所述中央调节单元和/或所述逆变器级可以包括公知的数据技术装置，所述数据技术装置例如作为“串行器”或者“解串器”而公知。基于经由电的数据导线的串行的、优选双向的数据传输，提供了一种用于功率电子系统的结构上简单的结构。所述逆变器级与中央调节单元之间的布线耗费通过设置串行接口得以显著降低。然而，根据本专利技术的其他措施是必需的，以便确保所述操控的用于切换逆变器级的开关元件所要求的可靠性和速度，并且在下一步中，不再必须一定要将用于所有逆变器级的开关元件的中央调节单元在结构上或者在空间上布置得直接紧邻所述逆变器级。为此，在所述中央调节单元中，首先给每个相应于所述逆变器级的被许可的总开关状态的开关状态比特序列唯一地分配一个发送比特序列。在此，将被许可的总开关状态理解为所述逆变器级的如下总开关状态，即所述总开关状态能够实现所述逆变器级的没有干扰的和非破坏性的运行。例如在一种总开关状态中一个逆变器级的所有开关元件是同时导电的，所述总开关状态会导致桥式短路并且是不被许可的总开关状态的一个示例。带有六个开关元件的三相逆变器级拥有例如27个被许可的总开关状态，从所述27个被许可的总开关状态中可以
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【技术保护点】
一种用于操控并联的三相逆变器级(2)的N个数量的开关元件(3)的方法，其中，逆变器级(2)的所述N个开关元件(3)中的每个都分别具有两个开关状态(0、1)，并且逆变器级(2)的总开关状态通过其开关元件(3)的所述开关状态(0、1)的能够作为N个比特的开关状态比特序列(8)呈现的组合来确定，且通过以开关频率切换所述开关元件(3)实现所述逆变器级(2)的从一定数量的被许可的总开关状态中选择出来的总开关状态的时间序列以形成所述逆变器级(2)的希望的输出电流，其特征在于，‑对逆变器级(2)的所述开关元件(3)的操控经由中央调节单元(6)来实现，所述中央调节单元(6)经由串行的数据传输路径(5)与相应的逆变器级(2)连接；‑其中，所述中央调节单元(6)给每个开关状态比特序列(8)唯一地分配一个由至少十个比特组成的发送比特序列(9)，所述每个开关状态比特序列(8)相应于所述逆变器级(2)的被许可的总开关状态，其中，每个配属于所述逆变器级(2)的被许可的总开关状态的发送比特序列(9)与另一个配属于所述逆变器级(2)的另一个被许可的总开关状态的发送比特序列(9)相差至少四个比特；‑所述中央调节单元(6)为了操控所选择的总开关状态将配属于该总开关状态的所述发送比特序列(9)传送给相应的逆变器级(2)，且所传送的发送比特序列(9)由所述逆变器级(2)作为至少一个接收比特序列(10)来接收并且分配给开关状态比特序列(8)；‑其中，以比特每秒为单位测得的传输速率来传输所述发送比特序列(9)，所述传输速率与所述开关元件(3)的以赫兹为单位所测得的开关频率的比至少为1000；‑只有当所述相应的逆变器级(2)中接收的接收比特序列(10)相应于来自预先给定的比特序列组(11)的比特序列时，才改变逆变器级(2)的总开关状态，所述预先给定的比特序列组(11)由分别唯一地分配给所述逆变器级(2)的被许可的总开关状态的发送比特序列(9)和与所述发送比特序列(9)相差最多一个比特的比特序列形成。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.12.19 AT A973/20131.一种用于操控并联的三相逆变器级(2)的N个数量的开关元件(3)的方法，其中，逆变器级(2)的所述N个开关元件(3)中的每个都分别具有两个开关状态(0、1)，并且逆变器级(2)的总开关状态通过其开关元件(3)的所述开关状态(0、1)的能够作为N个比特的开关状态比特序列(8)呈现的组合来确定，且通过以开关频率切换所述开关元件(3)实现所述逆变器级(2)的从一定数量的被许可的总开关状态中选择出来的总开关状态的时间序列以形成所述逆变器级(2)的希望的输出电流，其特征在于，-对逆变器级(2)的所述开关元件(3)的操控经由中央调节单元(6)来实现，所述中央调节单元(6)经由串行的数据传输路径(5)与相应的逆变器级(2)连接；-其中，所述中央调节单元(6)给每个开关状态比特序列(8)唯一地分配一个由至少十个比特组成的发送比特序列(9)，所述每个开关状态比特序列(8)相应于所述逆变器级(2)的被许可的总开关状态，其中，每个配属于所述逆变器级(2)的被许可的总开关状态的发送比特序列(9)与另一个配属于所述逆变器级(2)的另一个被许可的总开关状态的发送比特序列(9)相差至少四个比特；-所述中央调节单元(6)为了操控所选择的总开关状态将配属于该总开关状态的所述发送比特序列(9)传送给相应的逆变器级(2)，且所传送的发送比特序列(9)由所述逆变器级(2)作为至少一个接收比特序列(10)来接收并且分配给开关状态比特序列(8)；-其中，以比特每秒为单位测得的传输速率来传输所述发送比特序列(9)，所述传输速率与所述开关元件(3)的以赫兹为单位所测得的开关频率的比至少为1000；-只有当所述相应的逆变器级(2)中接收的接收比特序列(10)相应于来自预先给定的比特序列组(11)的比特序列时，才改变逆变器级(2)的总开关状态，所述预先给定的比特序列组(11)由分别唯
\t一地分配给所述逆变器级(2)的被许可的总开关状态的发送比特序列(9)和与所述发送比特序列(9)相差最多一个比特的比特序列形成。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，设置有数量N为六个的开关元件(3)，并且所述中央调节单元(6)为每个开关状态比特序列(8)唯一地分配由正好十个比特组成的发送比特序列(9)，所述每个开关状态比特序列(8)相应于所述逆变器级(2)的一个被许可的总开关状态。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述发送比特序列(9)的传输速率为至少600MB/s。4.根据权利要求1至...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·费尔因格，G·莱纳，
申请(专利权)人：施耐德电气动力驱动有限公司，
类型：发明
国别省市：奥地利;AT