本公開(kāi)涉及一種用于控制多電平逆變器的三相等值電壓的方法，更具體地，涉及一種能夠通過(guò)以下方式來(lái)提供連續(xù)操作的電壓控制方法，即，通過(guò)使用偏移電壓(或零序電壓)來(lái)執(zhí)行三相等值電壓控制，當(dāng)級(jí)聯(lián)h橋(chb)多電平逆變器的一些動(dòng)力電池發(fā)生故障時(shí)，不繞過(guò)正常操作的動(dòng)力電池以保持三相線間輸出電壓的等值性。

背景技術(shù)：

多電平逆變器在施加中壓的領(lǐng)域中，尤其是在電機(jī)驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域中，一直被主要研究。

由于對(duì)配置逆變器的開(kāi)關(guān)裝置的額定電壓和電壓應(yīng)力的限制，難以將電壓源逆變器應(yīng)用于需要中壓以上的大規(guī)模交流電機(jī)的變速驅(qū)動(dòng)器。

需要中壓以上的電壓源逆變器可以被例舉為具有與使用開(kāi)關(guān)裝置的串聯(lián)連接而連接的開(kāi)關(guān)裝置的數(shù)量一樣多的等值電壓應(yīng)力的特性的2電平逆變器。然而，當(dāng)使用這樣的2電平逆變器驅(qū)動(dòng)電機(jī)時(shí)，可能難以實(shí)際上將該2電平逆變器應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域，因?yàn)榇嬖谥T如由高dv/dt、電壓反射、高總諧波失真(thd)、高開(kāi)關(guān)損耗等引起的電機(jī)退化、絕緣等問(wèn)題。

為了解決這樣的問(wèn)題，各種多電平逆變器已經(jīng)被開(kāi)發(fā)，并且這樣的逆變器之中的級(jí)聯(lián)h橋(chb)多電平逆變器在輸入電壓和輸出電壓以及電流質(zhì)量的方面顯示出最突出的特性。chb多電平逆變器的每個(gè)相是通過(guò)動(dòng)力電池的串聯(lián)連接實(shí)現(xiàn)的，每個(gè)動(dòng)力電池被配置有單個(gè)h橋逆變器。

chb多電平逆變器具有包括模塊化能力、高可靠性、操作連續(xù)性、輸入電流的低總諧波失真(thd)等優(yōu)點(diǎn)。并且，借助于這樣的優(yōu)點(diǎn)，chb多電平逆變器的商業(yè)化已經(jīng)被積極地進(jìn)行，使得用于驅(qū)動(dòng)中壓電機(jī)的逆變器產(chǎn)品目前正被許多制造商發(fā)布。

chb多電平逆變器的動(dòng)力電池由三相整流電路、直流(dc)母線電容器以及h橋電路構(gòu)成，并且n個(gè)動(dòng)力電池串聯(lián)連接以形成單個(gè)相。當(dāng)n個(gè)動(dòng)力電池之中有k個(gè)動(dòng)力電池發(fā)生故障時(shí)，chb多電平逆變器繞過(guò)這k個(gè)動(dòng)力電池以使得能夠進(jìn)行連續(xù)操作。同時(shí)，當(dāng)這k個(gè)動(dòng)力電池在單個(gè)相被繞過(guò)時(shí)，在每個(gè)線間電壓中發(fā)生不等性。為了解決這樣的不等性，這k個(gè)動(dòng)力電池在其他相也應(yīng)被繞過(guò)。在這樣的情況下，chb多電平逆變器固有地具有的冗余性降低，而且輸出電壓也減小(n-k)/n的量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述問(wèn)題，本公開(kāi)的目的是提供一種用于控制多電平逆變器的三相等值電壓的方法，該方法能夠通過(guò)以下方式來(lái)提供連續(xù)操作，即，通過(guò)使用偏移電壓(或零序電壓)來(lái)執(zhí)行三相等值電壓控制，當(dāng)級(jí)聯(lián)h橋(chb)多電平逆變器的動(dòng)力電池發(fā)生故障時(shí)，不繞過(guò)正常操作的動(dòng)力電池以保持三相線間輸出電壓的等值性。

本公開(kāi)的目的不限于上述目的，以上未提及的其他目的將被本領(lǐng)域技術(shù)人員從以下描述明白地理解。

根據(jù)本公開(kāi)的一方面，提供了一種控制級(jí)聯(lián)h橋(chb)多電平逆變器的三相等值電壓的方法，該方法包括：感測(cè)多電平逆變器的每個(gè)動(dòng)力電池的狀態(tài)以確定在每個(gè)動(dòng)力電池處是否發(fā)生故障；繞過(guò)被確定為發(fā)生故障的動(dòng)力電池以每個(gè)相將正常操作的動(dòng)力電池相互串聯(lián)連接；使用每個(gè)相的相位基準(zhǔn)電壓以及正常操作并且配置每個(gè)相的動(dòng)力電池的直流(dc)母線電壓中的每個(gè)的和來(lái)計(jì)算偏移電壓值；并且使用每個(gè)相的相位基準(zhǔn)電壓以及計(jì)算的偏移電壓來(lái)計(jì)算每個(gè)相的保持三相線間輸出電壓的等值性的極基準(zhǔn)電壓。

偏移電壓值的計(jì)算可以使用每個(gè)相的相位基準(zhǔn)電壓與界函數(shù)的輸出值之間的差值來(lái)計(jì)算偏移電壓值，所述界函數(shù)使用正常操作并且配置每個(gè)相的動(dòng)力電池的dc母線電壓中的每個(gè)的和。

偏移電壓值的計(jì)算可以包括：計(jì)算正常操作并且配置每個(gè)相的動(dòng)力電池的dc母線電壓中的每個(gè)的和；將計(jì)算的dc母線電壓中的每個(gè)的和設(shè)置為最大值和最小值，并且輸出接收每個(gè)相的相位基準(zhǔn)電壓作為輸入的界函數(shù)的輸出值；計(jì)算每個(gè)相的相位基準(zhǔn)電壓與界函數(shù)的每個(gè)輸出值之間的差值；并且累計(jì)計(jì)算的差值以輸出偏移電壓值。

偏移電壓值的計(jì)算輸出被表達(dá)為以下方程的偏移電壓值vsn，

[方程]

其中，當(dāng)x小于a時(shí)，bound(a,b,x)函數(shù)輸出輸出值a，當(dāng)x大于b時(shí)，輸出輸出值b，當(dāng)x大于或等于a或者小于或等于b時(shí)，輸出輸出值x，并且其中，v^adc、v^bdc和v^cdc分別是a相、b相和c相的dc母線電壓，v^*as、v^*bs和v^*cs分別是a相、b相和c相的相位基準(zhǔn)電壓。

多電平逆變器中的三相等值電壓的控制方法可以進(jìn)一步包括通過(guò)脈寬調(diào)制(pwm)根據(jù)計(jì)算的每個(gè)相的相位基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生開(kāi)關(guān)控制信號(hào)，從而將開(kāi)關(guān)控制信號(hào)輸出到每個(gè)動(dòng)力電池。

極基準(zhǔn)電壓的計(jì)算可以將每個(gè)相的相位基準(zhǔn)電壓與計(jì)算的偏移電壓值相加以計(jì)算用于保持三相線間輸出電壓的等值性的極基準(zhǔn)電壓。

根據(jù)本公開(kāi)，chb多電平逆變器可以注入使用相位基準(zhǔn)電壓和限幅器計(jì)算的偏移電壓(或零序電壓)來(lái)執(zhí)行三相等值電壓控制，從而當(dāng)一些動(dòng)力電池發(fā)生故障時(shí)在不繞過(guò)正常操作的動(dòng)力電池的情況下保持三相線間輸出電壓的等值性。

因此，chb多電平逆變器可以不喪失其他相的冗余性，而且當(dāng)單個(gè)分支的所有動(dòng)力電池發(fā)生故障以及多個(gè)動(dòng)力電池發(fā)生故障時(shí)，還可以在線性控制區(qū)域內(nèi)輸出盡可能大的線間電壓。

附圖說(shuō)明

圖1是用于描述根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例的級(jí)聯(lián)h橋(chb)多電平逆變器的結(jié)構(gòu)的示圖。

圖2是用于描述根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例的chb多電平逆變器中的動(dòng)力電池的配置的示圖。

圖3是例示說(shuō)明根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例的當(dāng)任意動(dòng)力電池在chb多電平逆變器中發(fā)生故障時(shí)的最大電壓的矢量圖。

圖4是用于描述根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例的chb多電平逆變器中的每個(gè)動(dòng)力電池的直流(dc)母線電壓的總和的計(jì)算過(guò)程的示圖。

圖5是用于描述根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例的chb多電平逆變器中的三相等值電壓的控制方法的示圖。

圖6是用于描述根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例的chb多電平逆變器中的從極基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生開(kāi)關(guān)控制信號(hào)的示圖。

圖7是用于描述正被施加于chb多電平逆變器的每個(gè)相的極基準(zhǔn)電壓被發(fā)送給每個(gè)電池的示圖。

圖8是用于描述根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例的chb多電平逆變器的三相等值電壓的控制方法的示圖。

具體實(shí)施方式

本公開(kāi)可以被各種各樣地修改，并且將具有各種實(shí)施例，以使得特定實(shí)施例將在附圖中被例舉，并且將在本文中被詳細(xì)描述。然而，本文中公開(kāi)的特定實(shí)施例不應(yīng)被從使本公開(kāi)限于這些實(shí)施例的意義上來(lái)看待，而是用于說(shuō)明這些實(shí)施例的，并且應(yīng)理解的是，許多其他的變化、等同和替代將落在本公開(kāi)的精神和范圍內(nèi)。

以下，將參照附圖來(lái)詳細(xì)描述根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例。

圖1是用于描述根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例的級(jí)聯(lián)h橋(chb)多電平逆變器的結(jié)構(gòu)的示圖。

參照?qǐng)D1，根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例的級(jí)聯(lián)h橋(chb)多電平逆變器100可以被配置為包括三相多繞組變壓器110和多個(gè)動(dòng)力電池120，并且它連接在電源系統(tǒng)10與電機(jī)20之間。chb多電平逆變器100在控制器200的控制下進(jìn)行操作。

三相多繞組變壓器110獨(dú)立于每個(gè)動(dòng)力電池120提供直流(dc)母線電壓。相差存在于繞組之間。這是提供以多脈沖形式配置每個(gè)動(dòng)力電池120的整流電路的原因。由于這樣的相差，動(dòng)力電池120的輸入電流彼此疊加，使得三相多繞組變壓器110的輸入電流具有很低的總諧波失真(thd)。

多個(gè)動(dòng)力電池在每個(gè)相都串聯(lián)連接來(lái)配置多個(gè)動(dòng)力電池120。每個(gè)動(dòng)力電池具有被配置有低壓開(kāi)關(guān)裝置的單相h橋逆變器的結(jié)構(gòu)，并且它可以通過(guò)多個(gè)動(dòng)力電池的串聯(lián)連接獲得中壓以上的電壓。并且，因?yàn)檩敵鲭妷旱碾娖降臄?shù)量根據(jù)動(dòng)力電池的數(shù)量增加，所以可以獲得接近于正弦波的輸出電壓波形。換句話說(shuō)，通過(guò)多個(gè)動(dòng)力電池的串聯(lián)連接，可以獲得具有非常低的thd的中壓以上的輸出電壓波形。

控制器200可以控制chb多電平逆變器100的操作。當(dāng)chb多電平逆變器100中的任意電池發(fā)生故障時(shí)，控制器200通過(guò)注入使用相位基準(zhǔn)電壓和限幅器計(jì)算的偏移電壓(或零序電壓)來(lái)執(zhí)行三相等值電壓控制，從而當(dāng)任意電池發(fā)生故障時(shí)，在不繞過(guò)正常操作的動(dòng)力電池的情況下保持三相線間電壓的等值性。

chb多電平逆變器100不會(huì)由于這樣的操作而喪失其他相的冗余性，并且當(dāng)單個(gè)分支的全部動(dòng)力電池發(fā)生故障以及多個(gè)動(dòng)力電池發(fā)生故障時(shí)，它可以在線性控制區(qū)域內(nèi)輸出盡可能大的線間電壓。

圖2是用于描述根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例的chb多電平逆變器中的動(dòng)力電池的配置的示圖。

參照?qǐng)D2，動(dòng)力電池120被配置為包括動(dòng)力電池輸入單元121、整流器122、平滑直流(dc)母線電容器123、單相h橋逆變器124以及旁路接觸器125。

動(dòng)力電池輸入單元121連接到三相多繞組變壓器110的輸出端子。整流器121將從動(dòng)力電池輸入單元121施加的三相交流(ac)電壓整流為直流(dc)電壓。平滑dc母線電容器123使dc母線電壓平滑。單相h橋逆變器124輸出單相電壓。旁路接觸器125用于當(dāng)動(dòng)力電池發(fā)生故障時(shí)繞過(guò)該動(dòng)力電池。當(dāng)動(dòng)力電池120處于正常狀態(tài)時(shí)，旁路接觸器125連接到a，而當(dāng)動(dòng)力電池120發(fā)生故障、使得有必要繞過(guò)發(fā)生故障的動(dòng)力電池120時(shí)，它連接到b。

如上所述，因?yàn)榕月方佑|器125設(shè)在每個(gè)動(dòng)力電池120的輸出端子處，所以當(dāng)動(dòng)力電池120中有一個(gè)發(fā)生故障時(shí)，通過(guò)繞過(guò)發(fā)生故障的動(dòng)力電池120，在更換發(fā)生故障的動(dòng)力電池120期間不停止系統(tǒng)的情況下，無(wú)縫操作可以是可能的。

圖3是例示說(shuō)明根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例的當(dāng)任意動(dòng)力電池在chb多電平逆變器中發(fā)生故障時(shí)的最大電壓的矢量圖。

參照?qǐng)D3，當(dāng)在每個(gè)相的動(dòng)力電池的數(shù)量為五個(gè)的狀態(tài)下a相的兩個(gè)動(dòng)力電池發(fā)生故障時(shí)，可以看到最大電壓的矢量圖被輸出。標(biāo)號(hào)21表示a相的單個(gè)動(dòng)力電池的輸出電壓值，標(biāo)號(hào)22表示b相的單個(gè)動(dòng)力電池的輸出電壓值，標(biāo)號(hào)23表示c相的單個(gè)動(dòng)力電池的輸出電壓值。因此，vbc、vab和vca的線間電壓存在。

當(dāng)三個(gè)相的相位基準(zhǔn)電壓為v^*as、v^*bs和v^*cs并且其偏移電壓(零序電壓)為vsn時(shí)，極基準(zhǔn)電壓v^*an、v^*bn和v^*cn均由對(duì)應(yīng)的相位基準(zhǔn)電壓和偏移電壓(或零序電壓)的和構(gòu)成，并且它可以被表達(dá)為方程1。

[方程1]

同時(shí)，從每個(gè)相可輸出的最大電壓由每個(gè)動(dòng)力電池的dc母線電壓的總和構(gòu)成，并且它可以被定義為方程2。

[方程2]

在此，v^kdca表示a相的單個(gè)動(dòng)力電池的dc母線電壓，這可以同樣地適用于b相和c相。

圖4是用于描述根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例的chb多電平逆變器中的每個(gè)動(dòng)力電池的dc母線電壓的總和的計(jì)算過(guò)程的示圖。參照?qǐng)D4，對(duì)于每個(gè)動(dòng)力電池，測(cè)量動(dòng)力電池的dc母線電壓(參見(jiàn)標(biāo)號(hào)31)。并且，將能夠正常操作的n個(gè)動(dòng)力電池的電壓全部相加(參見(jiàn)標(biāo)號(hào)32)。

也就是說(shuō)，na意指配置a相的動(dòng)力電池之中的能夠正常操作的動(dòng)力電池的數(shù)量，這可以同樣地適用于b相和c相。

因此，從每個(gè)相可輸出的最大極電壓可以被定義為方程3。

[方程3]

也就是說(shuō)，a相的極電壓存在于-a相dc母線電壓與+a相dc母線電壓之間，b相的極電壓存在于-b相dc母線電壓與+b相dc母線電壓之間，c相的極電壓存在于-c相dc母線電壓與+c相dc母線電壓之間。

這里，每個(gè)dc母線電壓的最大值與通過(guò)將三個(gè)相的相位基準(zhǔn)電壓與偏移電壓相加而獲得的最大值相同。

結(jié)果，當(dāng)任意動(dòng)力電池發(fā)生故障時(shí)，從所有相可輸出的最大極電壓彼此是不同的。當(dāng)被注入能夠滿足方程3中表達(dá)的所有范圍的偏移電壓時(shí)，三相等值最大極電壓，即，最大線間電壓，可以在線性控制區(qū)域內(nèi)被輸出。

每個(gè)線間電壓的最大值可以通過(guò)使用配置每個(gè)相的動(dòng)力電池的dc母線電壓的和而被表達(dá)為方程4。

[方程4]

此外，等值狀態(tài)下的可輸出線間電壓可以被表達(dá)為方程5。

[方程5]

換句話說(shuō)，當(dāng)任意動(dòng)力電池發(fā)生故障時(shí)，可輸出的線間電壓彼此是不同的，并且，為了輸出三相等值線間電壓，值應(yīng)是方程4中表達(dá)的可輸出線間電壓之中的最小值。

當(dāng)線間電壓被如方程5中那樣受到限制時(shí)，用于輸出三相等值線間電壓的偏移電壓被如下配置。

如方程6中那樣，每個(gè)相的基準(zhǔn)電壓值可以定義通過(guò)限幅器的值。

[方程6]

這里，界函數(shù)是如方程7定義的函數(shù)。

[方程7]

也就是說(shuō)，bound(a,b,x)函數(shù)是如下函數(shù)，當(dāng)x小于a時(shí)，該函數(shù)輸出a作為輸出值，當(dāng)x大于b時(shí)，輸出b作為輸出值，以及當(dāng)x大于或等于a或者小于或等于b時(shí)，輸出x作為輸出值。

使用這樣的函數(shù)，偏移電壓可以被表達(dá)為方程8。

[方程8]

如方程8中所表達(dá)的，當(dāng)被注入偏移電壓時(shí)，當(dāng)動(dòng)力電池發(fā)生故障時(shí)，chb多電平逆變器100可以輸出最大的三相等值線間電壓。這樣的偏移電壓計(jì)算方法可以同樣地適用于正常操作狀態(tài)。

當(dāng)在動(dòng)力電池中沒(méi)有故障時(shí)，輸出偏移基準(zhǔn)電壓“0”，以使得只有相位基準(zhǔn)電壓包括在極基準(zhǔn)電壓中。另一方面，當(dāng)任意動(dòng)力電池發(fā)生故障時(shí)，生成極基準(zhǔn)電壓，在該極基準(zhǔn)電壓中，偏移電壓包括在相位基準(zhǔn)電壓中。

也就是說(shuō)，通過(guò)將從方程8計(jì)算的偏移電壓與原始相位基準(zhǔn)電壓相加，可以生成方程1中表達(dá)的三個(gè)相的極基準(zhǔn)電壓v^*an、v^*bn和v^*cn。

圖5是用于描述根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例的chb多電平逆變器中的三相等值電壓的控制方法的示圖。

第一限幅器211是a相的相限壓器。第二限幅器212是b相的相限壓器。第三限幅器213是c相的相限壓器。這里，第一限幅器211、第二限幅器212和第三限幅器213的最大限值和最小限值均可以用在圖4中計(jì)算的可輸出最大電壓下可操作的動(dòng)力電池的dc母線電壓的和來(lái)表示。

因此，第一限幅器211的最大值為v^adc，其最小值為-v^adc，第二限幅器212的最大值為v^bdc，最小值為-v^bdc，第三限幅器213的最大值為v^cdc，其最小值為-v^cdc。這些值通過(guò)方程2計(jì)算得到。

第一計(jì)算器214計(jì)算a相的相位基準(zhǔn)電壓與通過(guò)第一限幅器211的a相的相位基準(zhǔn)電壓之間的差值。類似地，第二計(jì)算器215計(jì)算b相的相位基準(zhǔn)電壓與通過(guò)第二限幅器212的b相的相位基準(zhǔn)電壓之間的差值。類似地，第三計(jì)算器216計(jì)算c相的相位基準(zhǔn)電壓與通過(guò)第三限幅器213的c相的相位基準(zhǔn)電壓之間的差值。

第四計(jì)算器217累計(jì)第一計(jì)算器214的計(jì)算值和第二計(jì)算器215的計(jì)算值。第五計(jì)算器218累計(jì)第四計(jì)算器217的計(jì)算值和第五計(jì)算器216的計(jì)算值。這里，第五計(jì)算器218的計(jì)算值被計(jì)算為偏移電壓的負(fù)值。

第六計(jì)算器219計(jì)算作為第五計(jì)算器218的計(jì)算值的負(fù)偏移值與a相的相位基準(zhǔn)電壓之間的差值，從而將與計(jì)算的差值對(duì)應(yīng)的電壓作為a相的極基準(zhǔn)電壓v^*an輸出。

第七計(jì)算器220計(jì)算作為第五計(jì)算器218的計(jì)算值的負(fù)偏移值與b相的相位基準(zhǔn)電壓之間的差值，從而將與計(jì)算的差值對(duì)應(yīng)的電壓作為b相的極基準(zhǔn)電壓v^*bn輸出。

第八計(jì)算器221計(jì)算作為第五計(jì)算器218的計(jì)算值的負(fù)偏移值與c相的相位基準(zhǔn)電壓之間的差值，從而將與計(jì)算的差值對(duì)應(yīng)的電壓作為c相的極基準(zhǔn)電壓v^*cn輸出。

也就是說(shuō)，第六計(jì)算器219、第七計(jì)算器220和第八計(jì)算器221的計(jì)算均用方程1表達(dá)。

圖7是用于描述正施加于chb多電平逆變器的每個(gè)相的極基準(zhǔn)電壓被發(fā)送給每個(gè)動(dòng)力電池的示圖。

參照?qǐng)D7，極基準(zhǔn)電壓從控制器200施加，并且被表達(dá)為v^*an、v^*bn和v^*cn。極基準(zhǔn)電壓被表達(dá)為相位基準(zhǔn)電壓和偏移電壓或零序電壓的和。

脈寬調(diào)制(pwm)模塊230、240和250接收極基準(zhǔn)電壓，并且通過(guò)pwm方法產(chǎn)生開(kāi)關(guān)控制信號(hào)以將它們輸出到每個(gè)動(dòng)力電池。

圖6是用于描述根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例的chb多電平逆變器中的從極基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生開(kāi)關(guān)控制信號(hào)的示圖。

此時(shí)，當(dāng)極基準(zhǔn)電壓被代表性地表達(dá)為v^*xy時(shí)，pwm模塊230、240和250將極基準(zhǔn)電壓v^*xy與dc母線電壓vdc的三角波進(jìn)行比較，并且產(chǎn)生開(kāi)關(guān)控制信號(hào)從而將它們輸出到每個(gè)動(dòng)力電池。

更具體地說(shuō)，pwm模塊230、240和250將極基準(zhǔn)電壓v^*xy和負(fù)極基準(zhǔn)電壓-v^*xy中的每個(gè)與dc母線電壓vdc的三角波進(jìn)行比較，并且根據(jù)比較結(jié)果產(chǎn)生開(kāi)關(guān)控制信號(hào)sa和sb。

例如，當(dāng)極基準(zhǔn)電壓v^*xy大于或等于dc母線電壓vdc的三角波時(shí)，pwm模塊230、240和250產(chǎn)生“1”的開(kāi)關(guān)控制信號(hào)sa以將它輸出到每個(gè)動(dòng)力電池。另一方面，當(dāng)極基準(zhǔn)電壓v^*xy小于dc母線電壓vdc的三角波時(shí)，pwm模塊230、240和250產(chǎn)生“0”的開(kāi)關(guān)控制信號(hào)sa以將它輸出到每個(gè)動(dòng)力電池。

此外，當(dāng)負(fù)極基準(zhǔn)電壓-v^*xy大于或等于dc母線電壓vdc的三角波時(shí)，pwm模塊230、240和250產(chǎn)生“1”的開(kāi)關(guān)控制信號(hào)sb以將它輸出到每個(gè)動(dòng)力電池。另一方面，當(dāng)負(fù)極基準(zhǔn)電壓-v^*xy小于dc母線電壓vdc的三角波時(shí)，pwm模塊230、240和250產(chǎn)生“0”的開(kāi)關(guān)控制信號(hào)sb以將它輸出到每個(gè)動(dòng)力電池。

其后，pwm模塊230、240和250產(chǎn)生相對(duì)于產(chǎn)生的開(kāi)關(guān)控制信號(hào)sa和sb具有互補(bǔ)關(guān)系的開(kāi)關(guān)控制信號(hào)從而將它們輸出到每個(gè)動(dòng)力電池。

根據(jù)從pwm模塊230、240和250輸出的開(kāi)關(guān)控制信號(hào)每個(gè)動(dòng)力電池中提供的開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)/關(guān)操作被確定。

圖8是用于描述根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例的chb多電平逆變器的三相等值電壓的控制方法的示圖。

參照?qǐng)D8，在操作s1中，控制器200感測(cè)chb多電平逆變器100的每個(gè)動(dòng)力電池120的狀態(tài)以確定在動(dòng)力電池120中是否發(fā)生故障。

在操作s2中，控制器200繞過(guò)發(fā)生故障的動(dòng)力電池120，并且將正常操作的動(dòng)力電池120連接到每個(gè)相以配置電路。

在操作s3中，控制器200計(jì)算正常操作并且配置每個(gè)相的動(dòng)力電池的dc母線電壓的和。這里，每個(gè)動(dòng)力電池的dc母線電壓的總和是能夠在每個(gè)相輸出的最大電壓。因此，a相的可輸出最大電壓、b相的可輸出最大電壓以及c相的可輸出最大電壓被計(jì)算。這里，計(jì)算的每個(gè)相的dc母線電壓的和被設(shè)置為界函數(shù)的最大值和最小值。

在操作s4中，控制器200將每個(gè)相的相位基準(zhǔn)電壓輸入到界函數(shù)，從而輸出界函數(shù)在每個(gè)相的輸出值。界函數(shù)的輸出值使得每個(gè)相的相位基準(zhǔn)電壓受到界函數(shù)的最大值和最小值的限制。

a相的相位基準(zhǔn)電壓被輸入到界函數(shù)，以使得a相的受限的相位基準(zhǔn)電壓被計(jì)算為界函數(shù)的輸出值。類似地，b相的相位基準(zhǔn)電壓被輸入到界函數(shù)，以使得b相的受限的相位基準(zhǔn)電壓被計(jì)算為界函數(shù)的輸出值。類似地，c相的相位基準(zhǔn)電壓被輸入到界函數(shù)，以使得c相的受限的相位基準(zhǔn)電壓被計(jì)算為界函數(shù)的輸出值。

在操作s5中，控制器200計(jì)算每個(gè)相的相位基準(zhǔn)電壓與其界函數(shù)的輸出值之間的差值。

通過(guò)這樣的計(jì)算，a相的相位基準(zhǔn)電壓與a相的受限的相位基準(zhǔn)電壓之間的差值被計(jì)算以輸出第一值。類似地，b相的相位基準(zhǔn)電壓與b相的受限的相位基準(zhǔn)電壓之間的差值被計(jì)算以輸出第二值。類似地，c相的相位基準(zhǔn)電壓與c相的受限的相位基準(zhǔn)電壓之間的差值被計(jì)算以輸出第三值。

在操作s6中，控制器200累計(jì)計(jì)算的差值以輸出偏移電壓值。也就是說(shuō)，偏移電壓值是通過(guò)累計(jì)從每個(gè)相的相位基準(zhǔn)電壓與其受限的相位基準(zhǔn)電壓之間的差值計(jì)算的值而計(jì)算得到的。因此，與第二值和第三值一起累計(jì)第一值。

在操作s7中，控制器200將每個(gè)相的相位基準(zhǔn)電壓與計(jì)算的偏移電壓值相加以計(jì)算每個(gè)相的極基準(zhǔn)電壓。因此，a相的相位基準(zhǔn)電壓和其偏移電壓值相互相加，以使得a相的極基準(zhǔn)電壓被計(jì)算。類似地，b相的相位基準(zhǔn)電壓和其偏移電壓值相互相加，以使得b相的極基準(zhǔn)電壓被計(jì)算。類似地，c相的相位基準(zhǔn)電壓和其偏移電壓值相互相加，以使得c相的極基準(zhǔn)電壓被計(jì)算。

在操作s8中，控制器200通過(guò)pwm從這樣的計(jì)算的每個(gè)相的極基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生開(kāi)關(guān)控制信號(hào)，以將開(kāi)關(guān)控制信號(hào)輸出到每個(gè)動(dòng)力電池。

如上所述，當(dāng)任意動(dòng)力電池發(fā)生故障時(shí)，chb多電平逆變器100可以注入使用相位基準(zhǔn)電壓和限幅器計(jì)算的偏移電壓(或零序電壓)，以執(zhí)行三相等值電壓控制，從而當(dāng)一些動(dòng)力電池發(fā)生故障時(shí)，在不繞過(guò)正常操作的動(dòng)力電池的情況下保持三相線間輸出電壓的等值性。

因此，chb多電平逆變器100可以不喪失其他相的冗余性，而且當(dāng)單個(gè)分支的所有動(dòng)力電池發(fā)生故障以及多個(gè)動(dòng)力電池發(fā)生故障時(shí)，還可以在線性控制區(qū)域內(nèi)輸出盡可能大的線間電壓。

本公開(kāi)已經(jīng)被參照附圖所示的實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是僅僅是例示說(shuō)明，并且應(yīng)理解的是，許多其他的修改和等同的其他實(shí)施例可以被本領(lǐng)域技術(shù)人員想出。因此，本發(fā)明的技術(shù)范圍應(yīng)由所附權(quán)利要求限定。