电压逆变器和控制这种逆变器的方法技术

本发明专利技术涉及到能够在出现短路或断路故障的情况下工作的电压逆变器。为此，根据本发明专利技术的电压逆变器包括：带有3个相位(2,?3,?4)的负载(1)，每个相位带有第一端子(5,?6,?7)和第二端子(8,?9,?10)；第一单元和第二单元(12，13)，每个单元都包括并行连接在一起的3个支路，每个支路包括：串行连接的两个转换装置(Q1/Q4,?Q2/Q5,?Q3/Q6,?Q7/Q10,?Q8/Q11,?Q9/Q12)，位于两个转换装置之间的中点(20,?21,?22,?23,?24,?25)，每个相位的每个第一端子(5,?6,?7)都连接到第一单元(12)的其中一个中点(20,?21,?22)上，每个相位的每个第二端子(8,?9,?10)都连接到第二单元(13)的其中一个中点(23,?24,?25)上；以及直流电源(11)，第一单元和第二单元均经由两个电隔离装置(Q13，Q14，Q15，Q16)而连接到直流电源上。

【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适应故障的电压逆变器。这种逆变器设计成可将直流电压转换成一种或多种交流电压，带有可逆功率。本专利技术还涉及到控制这种逆变器的方法。
技术介绍
许多逆变器都用来将直流电压变换成一种或多种交流电压，特别是在航空领域。这种逆变器通常连接到直流电源的端子上，其将直流电压变换成交流电压以便向三相交流负载供电。这种交流负载可以是三相交流机器，诸如永磁同步电机。这种电压逆变器通常包括三个支路，每个支路带有两个连接到直流电源上的电气转换装置。对于三个支路中的每个支路来讲，转换装置的中点连接到三相交流负载的一个相位上。转换装置通常包括反并联的静态开关和二极管。特别是在航空领域，安全和可靠性是至为重要的。这就是为什么即使出现一个或多个内部故障时这种逆变器仍必须能够持续工作的原因。因此，现有技术中，人们已经知道，即使出现一个或多个故障情况下，可以使逆变器继续工作的几种布置形式。例如，申请文件FR2892243介绍了一种逆变器，即使出现故障情况下，仍可以继续工作的逆变器，而且，还包括连接到电源上的第四支路。这第四支路的特性是带有串行连接的两个转换装置和一个中点。该第四臂的中点连接到负载的中性上。 当逆变器正常工作时，第四支路不动作。但是，如果另外三个支路的其中一个出现故障时， 第四支路则会被激活，并能使负载的中性的电位以这样一种方式得到控制，即负载会经由中性负载点而转到两个正常工作的支路上。于是，如果是来自电动旋转机器的负载时，旋转场的持续性和与其相关的扭矩的产生就可以得到保障。那么，如果其中一个支路出现故障时，该第四支路的使用可以使得逆变器正常工作。然而，根据该文件介绍的解决方案，如果其中一个支路出现故障时，那么，负载就会只能在两个支路上工作，导致送给永磁同步电机的功率丢失，引起扭矩损失，或者，要求提前向电动机提供过大功率。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种逆变器来解决与现有技术相关的缺陷，所述逆变器即使出现内部故障时仍能继续工作。本专利技术的再一个目的是提供一种逆变器，即使出现内部故障时，该逆变器不会引起电机扭矩的损失。本专利技术的再一个目的是，提供一种逆变器，该逆变器具有高可用性和较低的安装空间要求。本专利技术的再一个目的是建议使用一种电压逆变器，该逆变器能够在低速时工作， 无需担心过电流问题。为此，根据本专利技术的第一个方面，提供的电压逆变器包括带有η个相位的负载，每个相位带有第一端子和第二端子；第一和第二单元，每个单元包括η个支路，每个支路包括ο两个串连的转换装置，每个转换装置能够被置放在开通状态或阻断状态，ο中点，位于两个转换装置之间，每个负载相位的每个第一端子连接到第一单元的其中一个中点上，每个负载相位的每个第二端子连接到第二单元的其中一个中点上，电源，第一和第二单元均经由两个电隔离装置连接到电源上，所述隔离装置能够被置放在开通状态或阻断状态。根据本专利技术的逆变器的特点是，因为其并没有永久中性。实际上，不同于现有技术的逆变器，各种负载相位并没有连接到永久中性点上，而是连接到两个单元上，第一和第二单元，二者是相同的。所述η个支路属于同一单元，优选并联布置。根据本专利技术的逆变器带有两个可能的正常工作方式根据第一工作方式，每个负载相位和与其相连的两个支路一起建立一个H电桥。 在这种情况下，根据本专利技术的逆变器可以无中性点工作；根据第二工作方式，逆变器的两个单元中，其中一个与电源相隔离，其转换装置是这样的，即该单元构成了 η个负载相位与之相连的中性点。如果逆变器的其中一个单元出现故障，该故障单元会通过所述单元的转换装置转为中性点，而该中性点则通过与该单元相连的电隔离装置而与电源相隔开。这样，当一个单元故障时，该单元就会转换成η个负载相位与之相连的中性点。所述η个负载相位而后可以通过未出现故障的单元而正常工作。为此，如果其中一个支路故障时，根据本专利技术的装置可以使得所有相位都能使用，这进而可以避免与逆变器其中一个支路出现故障相关的功率损失。这样，在电动旋转机器型负载的情况下，旋转场的持续性和与此相关的扭矩的产生也可得到保证。如果其中一个负载相位出现断路故障，与所述故障相位相连的两个支路的转换装置就会打开，这样，断路相位就会与电源断开。然后，根据本专利技术的逆变器就只采用未有故障的η I负载相位工作。特别有利的是，不论负载相位有多少，根据本专利技术的逆变器因为只有四个电隔离装置在使用。此外，根据本专利技术的逆变器只使用一个电源，这样，可节省所使用的部件数。本专利技术特别涉及到η等于3的情况。负载优选为三相交流负载，而且特别优选永磁同步电机。优选地，电源为直流电源。该电源传统上可通过飞机机上电网整流而获得；低压也可以是直接源自直流电压网。有利的是，每个转换装置包括反并联的静态开关和二极管。有利的是，每个转换装置的静态开关为晶体管或闸流晶体管。有利的是，每个电隔离装置为双向开关。根据特别最佳实施方案，根据本专利技术的逆变器还包括控制和监测故障的装置，适5合控制电气隔离和转换装置，监测其中一个转换装置内出现的故障，以及检测其中一个相位的端子和其中一个中点的端子之间连接是否出现故障。根据各种实施方案控制与监测装置可以采用几个基本控制和监测单元构成，每个基本控制和监测单元从属于转换装置或电隔离装置；控制与监测装置可以采用单一基本控制和监测单元构成，该基本控制和监测单元从属于所有转换装置或电隔离装置。有利的是，所述控制和监测装置适合控制转换装置和电隔离装置的状态。根据最佳实施方案，每个中点还通过转换部件连接到中性点上，该转换部件可以置于阻断状态或开通状态。在其中一个转换装置出现局部短路的情况下，这些中点与中性点的连接是特别有利的。实际上，如果其中一个转换装置出现短路时，该短路会用来将该转换装置所属单元变换成中性点上的短路。但是，如果该短路不是完全的，其会产生负载失衡。为了解决这个问题，中点都通过转换部件而连接到中性点上。在正常工作期间，所有转换装置都是阻断状态，以便中点都不会电气连接到中性点上。另一方面，如果其中一个转换装置出现短路时， 通过将与其相连的转换部件置于开通状态，其所属支路的中点会自动连接到中性点上。这样，就会迫使短路，而含有短路转换装置的单元则依然构成了完全中性点。另外，有利的是，控制和监测装置能够检测其中一个转换装置是否存在故障。另外，有利的是，控制和监测装置能够以这样的一种方式来控制转换装置，即可以将其置于阻断状态或开通状态。本专利技术还涉及到控制根据本专利技术的逆变器的方法，根据这个方法，当未检测到故障时，控制方法包括如下步骤将连接到第一单元的电隔离装置置于阻断状态，控制第一单元的转换装置，这样，第一单元构成了 η个负载相位与之相连的中性点，将连接到第二单元的电隔离装置置于开通状态，控制第二单元的转换装置，这样，第二单元的同一支路上的两个转换装置就处于彼此相反状态，一个是开通状态，另一个是阻断状态。为此，根据所述方法，当未检测到故障时，而且，因此，逆变器处于正常工作时，两个单元中的其中一个，在此称之为第一单元，但也很可能是第二单元，因为根据本专利技术的逆变器是完全对称的，就会转换为所有负载相位与之相连的中性点。该中性点通过电隔离装置而与电源相隔离。第二单元，即未转换为中性点的单元，继续像现有技术的单元那样发挥作用，即每个支路的转换装置都交替地置本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：塞德里克·鲍派，
申请(专利权)人：伊斯帕诺絮扎公司，
类型：
国别省市：