CN102005961B - 高压逆变器的控制装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高压逆变器的控制装置及其方法，其能够自动并正确地设置高压逆变器的中性点的连接位置。具体是，主控制器对设置在自身的中性点的信息进行判断，主控制器通过与多个U相单元、多个V相单元以及多个W相单元分别具有的单元控制器进行通信，判断预先设置在单元控制器上的中性点信息，从而检测出设置有与主控制器上所设置的中性点信息不同的中性点信息的单元控制器，并将检测出的相应单元控制器的中性点信息，修改成与设置在主控制器上的中心点信息一致后，运行高压逆变器。

Description

高压逆变器的控制装置及其方法

技术领域

本发明涉及一种高压逆变器的控制装置及其方法，更具体是，在高压逆变器的主控制器及多个单元控制器上，自动并正确地设置(set up)中性点信息的高压逆变器的控制装置及其方法。

背景技术

在每个相位(Phase)上分别串联多个单元而生成高压的高压逆变器，一般由多个单元串联而构成。在串联上述多个单元的两末端中，一末端相互连接而形成中性点，而另一端连接负载即三相电动机。

在用于控制上述高压逆变器的主控制器和上述多个单元分别具有的单元控制器上，分别设置(set up)上述中性点的信息。另外，上述主控制器根据上述已设置的中性点信息，控制上述多个单元的动作。上述多个单元分别具有的单元控制器，也根据上述已设置的中性点信息，控制开关元件的开关动作，从而生成高压。

这样的高压逆变器，若没有将有关中性点形成在哪一位置的中性点信息，正确设置在上述主控制器和上述多个单元控制器上时，高压逆变器不会正常运行，例如发生脱扣(Trip)等错误动作。

因此，必须在上述主控制器和上述多个单元控制器上，正确设置上述中性点信息。

上述中性点信息的设置，由安装高压逆变器的操作者确认中性点的形成位置后，分别在上述主控制器和上述多个单元控制器上设置上述中性点信息。

但操作者在上述主控制器和上述多个单元控制器上分别设置上述中性点信息，需要大量时间。

另外，还经常发生操作者没有正确设置上述中性点信息的情况，此时，需要重新确认上述中性点的连接位置，并设置正确的中性点信息。

发明内容

本发明提供一种高压逆变器的控制装置及其方法，其所要解决的技术问题是，即使操作者没有正确设置中性点信息，也通过主控制器和单元控制器之间的相互通信，能够自动并正确地设置中性点信息。

另外，本发明的高压逆变器的控制装置及其方法，即使操作者不设置中性点信息，也通过主控制器和单元控制器之间的相互通信，自动判断中心点形成位置，从而能够正确设置中性点信息。

本发明所要解决的技术问题，不限于上述的技术问题，对未涉及的技术问题，本领域的普通技术人员能够在下述材料中明确理解。

本发明的高压逆变器的控制装置，其包括：移相变压器(Phase ShiftTransformer)，其对输入的R、S、T三相电压的相位进行移相，从而生成多个相位相互不同的三相电压；逆变器单元，由多个U相单元、多个V相单元以及多个W相单元，对上述移相变压器所生成的多个三相电压进行切换，从而分别生成相位相互不同的各相电压，并对所生成的各相电压进行合成，从而将高压三相电压输出至负载；多个电流互感器(Current Transformer：CT)，其检测上述逆变器单元输出给上述负载的各相电流；以及主控制器，根据上述多个电流互感器的输出信号，判断上述逆变器单元输出给上述负载的电流电平(CurrentLevel)，并控制上述逆变器单元的切换动作。本发明的高压逆变器的控制装置，其特征在于，上述主控制器，其判断预先设置的自身的中性点信息，并与多个U相单元、多个V相单元以及多个W相单元所具有的单元控制器进行通信，从而将与设置在自身的中性点信息相同的中性点信息设置在上述单元控制器上后，运行高压逆变器。

本发明的高压逆变器的控制装置，其特征在于，当运行上述高压逆变器时发生脱扣的情况下，上述主控制器判断提供给负载的电流的极性和由上述多个U相单元、多个V相单元以及多个W相单元分别输出的电流的极性。当提供给上述负载的电流的极性和由上述多个U相单元、多个V相单元、以及多个W相单元分别输出的电流的极性不同时，上述主控制器改变在上述主控制器和上述多个单元控制器上设置的中性点设置信息后，运行高压逆变器。

另外，本发明的高压逆变器的控制方法，其特征在于，其包括如下步骤：主控制器对预先设置的自身的中性点信息进行判断的步骤；上述主控制器通过与多个U相单元、多个V相单元以及多个W相单元分别具有的单元控制器进行通信，从而判断单元控制器上预先设置的中性点信息的步骤；以及检测出设置有与上述主控制器上设置的中性点信息不同的中性点信息的单元控制器，从而将相应单元控制器的中性点设置信息修改成与主控制器上设置的中性点信息一致后，运行高压逆变器的步骤。

本发明的高压逆变器的控制方法，其特征在于，还包括，当上述主控制器上不存在预先设置的中性点信息时，上述主控制器选择逆变器单元的第一输出端子或第二输出端子，并设置为中性点的步骤。

另外，本发明的高压逆变器的控制方法，其特征在于，还包括：判断上述高压逆变器运行时是否发生脱扣的步骤；当发生上述脱扣时，判断提供给负载的电流的极性和上述多个U相单元、多个V相单元以及多个W相单元分别输出的电流的极性的步骤；以及当提供给上述负载的电流的极性和上述多个U相单元、多个V相单元以及多个W相单元分别输出的电流的极性不同时，改变上述主控制器和上述多个单元控制器上设置的中性点信息后，运行高压逆变器的步骤。

本发明的高压逆变器的控制方法，其特征在于，还包括，当提供给上述负载的电流的极性和上述多个U相单元、多个V相单元、以及多个W相单元分别输出的电流的极性一致时，发出高压逆变器发生故障的警告的步骤。

本发明的高压逆变器的控制方法，其特征在于，还包括，当改变上述主控制器和上述多个单元控制器上设置的中性点的信息后运行高压逆变器时，判断是否发生脱扣，而当发生脱扣时，发出高压逆变器发生故障的警告的步骤。

附图说明

以下参照附图，通过不限定本发明的实施例，对本发明进行进一步的详细说明，并且在部分附图中的相同要素使用相同的符号。

图1为适用本发明的控制方法的高压逆变器的一实施例结构示意图。

图2为适用本发明的控制方法的高压逆变器的另一实施例结构示意图。

图3为用于高压逆变器的U相单元、V相单元以及W相单元的各自结构的电路图。

图4为根据本发明的控制方法的主控制器动作的信号流程图。

具体实施方式

以下参照附图对本发明的实施例进行详细说明，以便更简单明了地说明本发明的原理和概念，但本发明并不限定于后述的实施例。

并且，只提供便于基本理解本发明的简单结构示意图，供本领域的普通技术人员理解并实施本发明的各种实施方式。

图1为根据本发明的控制方法的高压逆变器的一实施例结构示意图。其中，符号100为移相变压器，上述移相变压器100对输入的R、S、T三相电压的相位进行移相，从而生成多个相位相互不同的三相电压。例如，上述移相变压器100对输入的R、S、T的三相电压的相位进行移相，从而生成十八个相位相互不同的三相电压。

符号110为逆变器单元，上述逆变器单元110将上述移相变压器100的多个三相电压分别转换成直流电压，并将转换的上述直流电压，根据脉宽调制(Pulse Width Modulation：PWM)信号进行切换，从而生成具有所需电平的三相电压。

上述逆变器单元110具有相互串联的多个U相单元112、相互串联的多个V相单元114以及相互串联的多个W相单元116。

上述多个U相单元112、多个V相单元114以及多个W相单元116，分别输入上述移相变压器100所生成的多个三相电压，并转换成直流电压，且根据脉宽调制信号，对转换的直流电压进行切换而生成单相电压。多个U相单元112、多个V相单元114以及多个W相单元116所生成的单相电压相互重叠，从而生成三相高压。

例如，上述逆变器单元110具有六个U相单元112；112a、112b、112c、112d、112e、112f和六个V相单元114；114a、114b、114c、114d、114e、114f以及六个W相单元116；116a、116b、116c、116d、116e、116f。

上述多个U相单元112a、112b、112c、112d、112e的输出端子OL2分别连接在多个U相单元112b、112c、112d、112e、112f的输出端子OL1上而形成串联；上述多个V相单元114a、114b、114c、114d、114e的输出端子OL2分别连接在多个V相单元114b、114c、114d、114e、114f的输出端子OL1上而形成串联；而上述多个W相单元116a、116b、116c、116d、116e的输出端子OL2分别连接在多个W相单元116b、116c、116d、116e、116f的输出端子OL1上而形成串联。

另外，上述U相单元112a的输出端子OL1、V相单元114a的输出端子OL1以及W相单元116a的输出端子OL1相互连接而形成中性点118，而上述U相单元112f的输出端子OL2、V相单元114f的输出端子OL2以及W相单元116f的输出端子OL2连接至三相电动机，即负载120。

符号130为多个电流互感器(Current Transformer：CT)。上述多个电流互感器130检测上述逆变器单元110输出给上述负载120的各相电流。

符号140为主控制器，上述主控制器140根据上述电流互感器130的输出信号，判断上述逆变器单元110输出给上述负载120的电流电平，并控制上述逆变器单元110的多个U相单元112、多个V相单元114以及多个W相单元的切换动作。

符号150为键盘(Keypad)。通过操作者的操作，向上述键盘150输入上述中性点115的连接位置并设置到上述主控制器140中。

图2为根据本发明的控制装置的高压逆变器的另一实施例结构示意图。参照图2，上述中性点118，也可以由上述U相单元112f的输出端子OL2、V相单元114f的输出端子OL2以及W相单元116f的输出端子OL2相互连接而形成，而上述U相单元112a的输出端子OL1、V相单元114a的输出端子OL1以及W相单元116a的输出端子OL1连接电动机即负载120。

图3为上述多个U相单元112、多个V相单元114以及多个W相单元116结构的电路图。其中，符号300为直流电压转换单元(DC Voltage Converter)。上述直流电压转换单元300具有多个二极管D11～D16和平滑电容器C11，上述移相变压器100输出的三相电压，通过多个二极管D11～D16整流并通过平滑电容器C11平滑，从而生成直流电压。

符号310为切换单元，上述切换单元310是由开关元件IGBT11、IGBT12以及开关元件IGBT13、IGBT14分别串联连接在上述直流电压转换单元300的输出端子之间而构成。另外，上述串联的开关元件IGBT11、IGBT12以及开关元件IGBT13、IGBT14，根据脉宽调制信号，重复接通及断开动作，来切换上述直流电压转换单元300的输出电压，从而向输出端子OL1、OL2输出单相电压。

符号320为电流互感器，上述电流互感器320检测上述切换单元310输出的电流。

符号330为单元控制器，上述单元控制器330与上述主控制器140进行通信，并根据电流互感器320的输出信号判断上述切换单元310的输出电流，同时发出多个脉宽调制信号，从而控制上述多个开关元件IGBT11、IGBT12、IGBT13、IGBT14的切换动作。

符号340为键盘，上述键盘340通过操作者的操作，输入上述中性点118的连接位置并设置到上述单元控制器330中。

具有上述结构的高压逆变器中，将从外部输入的R相、S相以及T相三相电压的相位，通过移相变压器100进行移相后，生成多个相位相互不同的三相电压。

上述移相变压器100所生成的多个三相电压，分别被输入至设置在逆变器单元110的多个U相单元112、多个V相单元114以及多个W相单元116。

从而，多个U相单元112、多个V相单元114以及多个W相单元116，分别将从上述移相变压器100输入的三相电压，通过直流电压转换单元300的多个二极管D11～D16整流成脉动电压，而上述脉动电压通过平滑电容器C11平滑而被转换成直流电压后，被提供为切换单元310的动作电压。

在上述状态中，单元控制器330与主控制器140进行通信，并根据主控制器140的控制进行动作，并通过电流互感器320的检测信号判断上述切换单元310所输出的电流，并且，判断上述已设置的中性点118位置的同时，发出脉宽调制信号，而所发出的脉宽调制信号被施加至切换单元310的开关元件IGBT11～IGBT14的门(Gate)。

上述开关元件IGBT11～IGBT14，根据上述脉宽调制信号，进行选择性的接通及断开，从而对上述直流电压转换单元300所输出的直流电压进行切换，以向输出端子OL1、OL2输出单相电压。

上述多个U相单元112、多个V相单元114以及多个W相单元116所分别输出的单相电压相互重叠而生成U相、V相以及W相高压，所生成的高压输出至负载120，从而驱动负载120。

这样的逆变器中，上述主控制器140和上述多个U相单元112、多个V相单元114以及多个W相单元116分别具有的多个单元控制器330中的中性点118位置必须正确设置，主控制器140才能正确控制多个U相单元112、多个V相单元114以及多个W相单元116，并且，能够通过多个U相单元112、多个V相单元114以及多个W相单元116分别具有的单元控制器330来控制切换单元310，从而生成高压。

因此，在上述主控制器140和上述单元控制器330上分别具备键盘150、340，从而能够由操作者设置中性点118的正确位置。

但是，经常发生操作者错误设置中性点118的连接位置的情况。在这种情况下，高压逆变器不会正常运行，会发生脱扣。因此，当发生脱扣时，需要操作者重新确认中性点118的位置，并通过对键盘150、340进行操作，重新设置中性点118的位置。

图4为根据本发明的控制方法的主控制器140的动作信号流程图。参照图4，当运行高压逆变器时，主控制器140首先判断预先设置的自身的中性点118信息(S400)。即，上述主控制器140，判断设置的中性点118是U相单元112a的输出端子OL1、多个V相单元114a的输出端子OL1以及多个W相单元116a的输出端子OL1，还是U相单元112f的输出端子OL2、多个V相单元114f的输出端子OL2以及多个W相单元116f的输出端子OL2。

上述主控制器140判断是否设置了中性点118的信息(S402)，当没有中性点信息时，将高压逆变器的第一输出端子设置为中性点118(S404)。即，当没有设置中性点118信息时，上述主控制器140将U相单元112a的输出端子OL1、多个V相单元114a的输出端子OL1以及多个W相单元116a的输出端子OL1设置为中性点118。其中，上述中性点118信息的设置，也可以将高压逆变器的第二输出端子即U相单元112f的输出端子OL2、多个V相单元114f的输出端子OL2以及多个W相单元116f的输出端子OL2设置为中性点118。

另外，上述主控制器140通过与多个U相单元112、多个V相单元114以及多个W相单元116分别所具有的多个单元控制器330进行通信，从而输入分别设置在上述多个U相单元112、多个V相单元114以及多个W相单元116的中性点118的信息(S406)。

输入分别设置在上述多个U相单元112、多个V相单元114以及多个W相单元116的中性点118信息后，上述主控制器140分别对设置于自身的中性点118信息与设置在上述多个U相单元112、多个V相单元114以及多个W相单元116的中性点118信息，进行比较(S408)。

根据上述比较结果，对于具有与主控制器140上所设置的中性点118信息不同的中性点信息的多个U相单元112、多个V相单元114以及多个W相单元116，向其分别具有的单元控制器330发出中性点118信息的修改命令，从而将多个U相单元112、多个V相单元114以及多个W相单元116分别具有的单元控制器330上所设置的中性点118信息，修改成与主控制器140上设置的中心点118信息一致(S410)。

这样，上述主控制器140对多个单元控制器330进行控制，并运行高压逆变器(S412)，同时判断在高压逆变器运行中是否发生脱扣(S414)。

当上述判断结果为没有发生脱扣时，意味着上述主控制器140以及上述多个单元控制器330上设置的中性点118的位置正确，因此主控制器140继续运行高压逆变器从而驱动负载120。

当上述判断结果为发生脱扣时，说明中性点118的位置设置不正确，因此上述主控制器140利用电流互感器130的检测信号，判断提供给负载120的电流极性(S416)。

另外，上述主控制器140通过与多个U相单元112、多个V相单元114以及多个W相单元116分别具有的单元控制器330进行通信，从而输入多个U相单元112、多个V相单元114以及多个W相单元116分别输出的电流极性(S418)。即，输入多个单元控制器330利用电流互感器320的检测信号所判断出的电流的极性。

当从上述多个单元控制器330输入多个U相单元112、多个V相单元114以及多个W相单元116分别输出的电流的极性时，上述主控制器140判断自己利用电流互感器130的检测信号所检测出的电流极性和从多个单元控制器330输入的电流极性是否一致(S420)。

上述判断结果，当电流的极性一致时，说明发生了除中性点118的正确设置之外的其它故障，因此主控制器140发出高压逆变器发生故障的警告并终止动作。

当上述判断结果为电流极性不同时，说明没有正确设置中性点118的信息，因此上述主控制器140对设置在自身的中性点118的信息进行修改(S424)。

即，当U相单元112a的输出端子OL1、多个V相单元114a的输出端子OL1以及多个W相单元116a的输出端子OL1被设置成中性点118时，上述主控制器140将U相单元112的输出端子OL2、多个V相单元114f的输出端子OL2以及多个W相单元116f的输出端子OL2修改设置为中性点118。或者，当U相单元112f的输出端子OL2、多个V相单元114f的输出端子OL2以及多个W相单元116f的输出端子OL2被设置为中性点118时，上述主控制器140将U相单元112a的输出端子OL1、多个V相单元114a的输出端子OL1以及多个W相单元116a的输出端子OL1修改设置为中性点118。

另外，上述主控制器140与多个单元控制器330进行通信，从而发出修改中性点118信息的修改命令(S426)。

由此，中性点118的信息全部被修改完成后，上述主控制器140重新运行高压逆变器(S428)，并判断高压逆变器运行时是否发生脱扣(S430)。

当上述判断结果为没有发生脱扣时，说明上述主控制器140以及上述多个单元控制器330的中性点118的位置设置正确，因此主控制器140继续运行高压逆变器以驱动负载120。

而当上述判断结果为发生脱扣时，说明发生了除上述中性点118的正确设置之外的其它故障，因此主控制器140发出高压逆变器发生故障的警告，并终止动作。

本发明的高压逆变器的控制装置及其方法，当在主控制器与多个U相单元、多个V相单元以及多个W相单元分所具有的单元控制器上错误设置了高压逆变器的中性点信息时，自动修改为正确的设置。

因此，可防止高压逆变器运行时因没有正确设置中性点信息而引起的脱扣，并且不需要操作者操作键盘，一一向主控制器和多个U相单元、多个V相单元以及多个W相单元分别具有的单元控制器上设置中性点信息。

以上通过理想实施例对本发明做了详细的说明，本领域的普通技术人员根据所述的实施例，在不超出本发明的范围内可以进行多种变形。

故本发明的权利范围不限于说明的实施例，不仅包括本发明的权利要求范围，还应包括这些变形。

Claims (5)

1.一种高压逆变器的控制装置，包括：

移相变压器，其对输入的R、S、T三相电压的相位进行移相，从而生成多个相位相互不同的三相电压；

逆变器单元，通过多个U相单元、多个V相单元以及多个W相单元，对所述移相变压器所生成的多个三相电压进行切换，从而生成相位相互不同的各相电压，并对所生成的各相电压进行合成，从而将高压三相电压输出至负载；

多个电流互感器，其检测所述逆变器单元输出给上述负载的各相电流；以及

主控制器，其根据所述多个电流互感器的输出信号，判断所述逆变器单元输出给所述负载的电流电平，并控制所述逆变器单元的切换动作，

所述主控制器判断预先设置的自身的中性点信息，并与多个U相单元、多个V相单元以及多个W相单元分别具有的单元控制器进行通信，从而将与所设置的自身的中性点信息相同的中性点信息设置到所述单元控制器后，运行高压逆变器，所述中性点信息为中性点形成在所述主控制器中的哪一位置的信息，其中，当运行所述高压逆变器时发生脱扣的情况下，所述主控制器判断提供给负载的电流的极性和由所述多个U相单元、多个V相单元以及多个W相单元分别输出的电流的极性，当提供给所述负载的电流的极性和由所述多个U相单元、多个V相单元以及多个W相单元分别输出的电流的极性不同时，所述主控制器变更在所述主控制器和所述多个单元控制器上设置的中性点设置信息后，运行高压逆变器。

2.高压逆变器的控制方法，其包括如下步骤：

主控制器判断预先设置的自身的中性点信息的步骤；

上述主控制器通过与多个U相单元、多个V相单元以及多个W相单元分别具有的单元控制器进行通信，从而判断预先设置在单元控制器上的中性点信息的步骤；

检测出设置有与所述主控制器上设置的中性点信息不同的中性点信息的单元控制器，并将该单元控制器的中性点设置信息修改成与主控制器上设置的中性点信息一致后，运行高压逆变器的步骤，所述中性点信息为中性点形成在所述主控制器中的哪一位置的信息；

判断所述高压逆变器运行时是否发生脱扣的步骤；

当发生所述脱扣时，判断提供给负载的电流的极性和由所述多个U相单元、多个V相单元以及多个W相单元分别输出的电流的极性的步骤；以及

当提供给所述负载的电流的极性和由所述多个U相单元、多个V相单元以及多个W相单元分别输出的电流的极性不同时，变更在所述主控制器和所述多个单元控制器上设置的中性点设置信息后，运行高压逆变器的步骤。

3.如权利要求2所述高压逆变器的控制方法，其特征在于，还包括，

当所述主控制器上不存在预先设置的中性点信息时，所述主控制器选择逆变器单元的第一输出端子或第二输出端子并设置为中性点的步骤。

4.如权利要求2所述高压逆变器的控制方法，其特征在于，还包括，

当提供给所述负载的电流的极性和由所述多个U相单元、多个V相单元以及多个W相单元分别输出的电流的极性一致时，发出高压逆变器发生故障的警告的步骤。

5.如权利要求2所述高压逆变器的控制方法，其特征在于，还包括，

当改变预先设置在所述主控制器和所述多个单元控制器上的中性点设置信息后运行高压逆变器时，判断是否发生脱扣，而当发生脱扣时，发出高压逆变器发生故障的警告的步骤。

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