一種用于操控并聯(lián)的逆變器的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于操控并聯(lián)的逆變器級(2)的方法，其中，每個逆變器級(2)具有多個分別具有兩個開關(guān)狀態(tài)的開關(guān)元件(3)。根據(jù)本發(fā)明，對所述逆變器級(2)的操控經(jīng)由中央調(diào)節(jié)單元(6)來實現(xiàn)，所述中央調(diào)節(jié)單元經(jīng)由串行的數(shù)據(jù)傳輸路徑(5)與每個逆變器級(2)連接。為了將所選擇的開關(guān)狀態(tài)從所述中央調(diào)節(jié)單元(6)傳輸給相應(yīng)的逆變器級(2)，提供措施以便一方面經(jīng)由多個開關(guān)過程保證所述逆變器級(2)的可靠運行并且可靠地避免由于錯誤的操控而對所述開關(guān)元件(3)的功能上的影響，而另一方面使得對所述逆變器級(2)的所述開關(guān)元件(3)的操控仍然足夠快速地完成，以免影響由所述逆變器級(2)所形成的輸出電流的質(zhì)量。
【專利說明】
一種用于操控并聯(lián)的逆變器的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1前序部分所述的、用于操控并聯(lián)的三相逆變器級的N個數(shù)量的開關(guān)元件的方法以及一種根據(jù)權(quán)利要求8前序部分所述的相應(yīng)的布置系統(tǒng)，其中，逆變器級的所述N個開關(guān)元件中的每個分別具有兩個開關(guān)狀態(tài)并且逆變器級的總開關(guān)狀態(tài)通過其開關(guān)元件的所述開關(guān)狀態(tài)的能夠作為N個比特的開關(guān)狀態(tài)比特序列呈現(xiàn)的組合來確定，通過以開關(guān)頻率來切換所述開關(guān)元件實現(xiàn)了所述逆變器級的從一定數(shù)量的被許可的總開關(guān)狀態(tài)中選擇出來的總開關(guān)狀態(tài)的一個時間序列以形成所述逆變器級的希望的輸出電流。
【背景技術(shù)】
[0002]三相逆變器級用于通過所述開關(guān)元件的相應(yīng)切換來形成希望的輸出電流，并且可在例如轉(zhuǎn)速可變的驅(qū)動裝置中找到所述三相逆變器級，在所述轉(zhuǎn)速可變的驅(qū)動裝置中，為了形成希望的交流電，首先將輸入交流電轉(zhuǎn)換成直流電，且然后通過各個逆變器開關(guān)元件的適當(dāng)接通次序?qū)⑵滢D(zhuǎn)換成希望的交流電。逆變器級尤其是可在變流器中找到，其中，變流器以常規(guī)的方式設(shè)有功率件，所述功率件具有自身的調(diào)節(jié)單元用于操控所述變流器的開關(guān)元件并因此用于依據(jù)希望的輸出電流調(diào)整希望的總開關(guān)狀態(tài)。因此，一個逆變器級的開關(guān)元件分別由自身的、本地的調(diào)節(jié)單元來操控，所述本地的調(diào)節(jié)單元在結(jié)構(gòu)上布置在相關(guān)變流器上。此外，為了調(diào)節(jié)輸出特性并且為了保護(hù)所述逆變器級，需要例如關(guān)于電壓、電流和溫度的測量數(shù)據(jù)，所述測量數(shù)據(jù)經(jīng)由傳感器來采集并且同樣由本地的調(diào)節(jié)單元來處理。在此，所述調(diào)節(jié)單元與所述開關(guān)元件的操控級之間的延遲應(yīng)該被保持得盡可能如此的短，以至于所述調(diào)節(jié)單元以常規(guī)的方式直接緊鄰所述逆變器的功率級設(shè)置。在此，六個操控信號被并行地經(jīng)由絕緣隔離部位被移交給所述操控級并且所需的測量數(shù)據(jù)直接由所述調(diào)節(jié)單元來采集。所述開關(guān)元件尤其是帶有控制端子(“柵極”)的半導(dǎo)體開關(guān)元件，優(yōu)選是IGBT(絕緣柵雙極晶體管)。在此，這種開關(guān)元件的典型開關(guān)頻率處于kHz范圍內(nèi)。
[0003]在高功率范圍內(nèi)，必須對高電流進(jìn)行轉(zhuǎn)換，所述高電流可能有時不再能夠由各個開關(guān)元件來引導(dǎo)。因此，利用變流器的模擬并聯(lián)電路和分別配屬于所述變流器的逆變器級來降低所述各個逆變器級的電流負(fù)荷并因此降低所述各個開關(guān)元件的電流負(fù)荷。但是，為此，所有的逆變器級必須彼此相互連接。因此，布線成本隨著每個附加的逆變器級顯著上升。因此，在實際中，并聯(lián)的逆變器級的數(shù)量受到嚴(yán)格界定并且被限制到少許幾個變流器上。此外，在并聯(lián)的逆變器的數(shù)量增加的情況下，至中央調(diào)節(jié)單元的傳輸路徑也逐漸變長，由此共同地隨著針對并行傳輸?shù)臏y量數(shù)據(jù)的傳輸速率受到限制，整個系統(tǒng)的易發(fā)生誤差性也顯著提高。
[0004]因此，為了操控并聯(lián)的逆變器級，也使用光導(dǎo)體連接件，但是所述光導(dǎo)體連接件又由于其溫度敏感性而具有缺點。此外，基于光導(dǎo)體的操控的耗費和成本與那些常規(guī)的模擬并聯(lián)操控相似。類似情況也適用于現(xiàn)場總線系統(tǒng)，所述現(xiàn)場總線系統(tǒng)還由于其受到限制的傳輸速率和有時很高的延遲時間而對于操控逆變器級的開關(guān)元件來說是具有缺點的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]因此，本發(fā)明的目的在于，提供了一種方法以及一種布置系統(tǒng)，利用它們能夠在并聯(lián)的三相逆變器級中降低操控或者切換耗費，但是其中，必須經(jīng)由多個開關(guān)過程保證所述逆變器級的可靠運行，由此不會由于錯誤的操控而損壞開關(guān)元件或者大大限制所述開關(guān)元件的使用壽命。另一方面，對所述逆變器級的開關(guān)元件的操控必須足夠快速地完成并且避免太長的死區(qū)時間，以免影響由所述逆變器級所形成的輸出電流的質(zhì)量。此外，根據(jù)本發(fā)明的解決方案還應(yīng)該能夠相對簡單并且低成本地實現(xiàn)。
[0006]該目的利用權(quán)利要求1和8的特征來實現(xiàn)。權(quán)利要求1涉及一種用于操控并聯(lián)的三相逆變器級的N個數(shù)量的開關(guān)元件的方法，其中，逆變器級的所述N個開關(guān)元件中的每個分別各具有兩個開關(guān)狀態(tài)，并且逆變器級的總開關(guān)狀態(tài)通過其開關(guān)元件的所述開關(guān)狀態(tài)的能夠作為N個比特的開關(guān)狀態(tài)比特序列呈現(xiàn)的組合來確定，且通過以開關(guān)頻率切換所述開關(guān)元件實現(xiàn)了所述逆變器級的從一定數(shù)量的被許可的總開關(guān)狀態(tài)中選擇出來的總開關(guān)狀態(tài)的時間序列以形成所述逆變器級的希望的輸出電流。在這種情況下，根據(jù)本發(fā)明設(shè)置的是，
[0007]-對逆變器級的所述開關(guān)元件的操控經(jīng)由中央調(diào)節(jié)單元來實現(xiàn)，所述中央調(diào)節(jié)單元經(jīng)由串行的數(shù)據(jù)傳輸路徑與相應(yīng)的逆變器級相連；
[0008]-其中，所述中央調(diào)節(jié)單元給每個開關(guān)狀態(tài)比特序列唯一地分配一個由至少十個比特組成的發(fā)送比特序列，所述每個開關(guān)狀態(tài)比特序列相應(yīng)于所述逆變器級的被許可的總開關(guān)狀態(tài)，其中，每個配屬于所述逆變器級的被許可的總開關(guān)狀態(tài)的發(fā)送比特序列與另一個配屬于所述逆變器級的另一個被許可的總開關(guān)狀態(tài)的發(fā)送比特序列相差至少四個比特；
[0009]-所述中央調(diào)節(jié)單元為了操控所選擇的總開關(guān)狀態(tài)將配屬于它的所述發(fā)送比特序列傳送給相應(yīng)的逆變器級，且所傳送的發(fā)送比特序列由所述逆變器級作為至少一個接收比特序列來接收并且將它分配給開關(guān)狀態(tài)比特序列；
[0010]-其中，以比特每秒為單位測得的傳輸速率來傳輸所述發(fā)送比特序列，所述傳輸速率與所述開關(guān)元件(3)的以赫茲為單位所測得的開關(guān)頻率的比為至少1000;
[0011]-只有當(dāng)所述相應(yīng)的逆變器級中接收的接收比特序列相應(yīng)于來自預(yù)先給定的比特序列組的比特序列時，才改變逆變器級的總開關(guān)狀態(tài)，所述預(yù)先給定的比特序列組由分別分配給所述逆變器級的被許可的總開關(guān)狀態(tài)的發(fā)送比特序列和與所述發(fā)送比特序列相差最多一個比特的比特序列形成。
[0012]尤其是，可以設(shè)置有數(shù)量N為六個的開關(guān)元件，并且所述中央調(diào)節(jié)單元為每個開關(guān)狀態(tài)比特序列唯一地分配給由正好十個比特組成的發(fā)送比特序列，所述每個開關(guān)狀態(tài)比特序列相應(yīng)于所述逆變器級的一個被許可的總開關(guān)狀態(tài)。
[0013]因此，根據(jù)本發(fā)明，對所有的逆變器級的開關(guān)元件的操控借助于發(fā)送比特序列在中央調(diào)節(jié)單元的串行接口與相應(yīng)的逆變器級之間進(jìn)行的傳送來實現(xiàn)，所述發(fā)送比特序列分別配屬于所選擇的總開關(guān)狀態(tài)。把總開關(guān)狀態(tài)理解為逆變器級的所有開關(guān)元件在確定的時間點上的開關(guān)狀態(tài)。不再需要各個逆變器級相互之間的連接，因為對開關(guān)電路的同步操控借助于來自所述中央調(diào)節(jié)單元的串行接口或者數(shù)據(jù)傳輸路徑來實現(xiàn)。為了將并行數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換成串行數(shù)據(jù)流并且反過來將串行數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換成并行數(shù)據(jù)流，所述中央調(diào)節(jié)單元和/或所述逆變器級可以包括公知的數(shù)據(jù)技術(shù)裝置，所述數(shù)據(jù)技術(shù)裝置例如作為“串行器”或者“解串器”而公知。
[0014]基于經(jīng)由電的數(shù)據(jù)導(dǎo)線的串行的、優(yōu)選雙向的數(shù)據(jù)傳輸，提供了一種用于功率電子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)上簡單的結(jié)構(gòu)。所述逆變器級與中央調(diào)節(jié)單元之間的布線耗費通過設(shè)置串行接口得以顯著降低。然而，根據(jù)本發(fā)明的其他措施是必需的，以便確保所述操控的用于切換逆變器級的開關(guān)元件所要求的可靠性和速度，并且在下一步中，不再必須一定要將用于所有逆變器級的開關(guān)元件的中央調(diào)節(jié)單元在結(jié)構(gòu)上或者在空間上布置得直接緊鄰所述逆變器級。
[0015]為此，在所述中央調(diào)節(jié)單元中，首先給每個相應(yīng)于所述逆變器級的被許可的總開關(guān)狀態(tài)的開關(guān)狀態(tài)比特序列唯一地分配一個發(fā)送比特序列。在此，將被許可的總開關(guān)狀態(tài)理解為所述逆變器級的如下總開關(guān)狀態(tài)，即所述總開關(guān)狀態(tài)能夠?qū)崿F(xiàn)所述逆變器級的沒有干擾的和非破壞性的運行。例如在一種總開關(guān)狀態(tài)中一個逆變器級的所有開關(guān)元件是同時導(dǎo)電的，所述總開關(guān)狀態(tài)會導(dǎo)致橋式短路并且是不被許可的總開關(guān)狀態(tài)的一個示例。帶有六個開關(guān)元件的三相逆變器級擁有例如27個被許可的總開關(guān)狀態(tài)，從所述27個被許可的總開關(guān)狀態(tài)中可以選擇出用于形成希望的輸出電流的總開關(guān)狀態(tài)。所述開關(guān)元件的依賴于時間的切換實現(xiàn)了逆變器級的這些選擇出的總開關(guān)狀態(tài)的一種時間序列，所述時間序列確定了所述逆變器級的時間上改變的輸出電流。
[0016]因為一個逆變器級的每個所述開關(guān)元件分別具有兩個開關(guān)狀態(tài)，所述兩個開關(guān)狀態(tài)可以利用“O”和“I”來標(biāo)記，一個逆變器級的所述總開關(guān)狀態(tài)可以通過其開關(guān)元件的開關(guān)狀態(tài)的能夠作為開關(guān)狀態(tài)比特序列呈現(xiàn)的組合來確定。帶有六個開關(guān)元件的一個三相逆變器級的總開關(guān)狀態(tài)可以例如經(jīng)由六個“O”或者“I”的序列來呈現(xiàn)，所述六個“O”或者“I”分別給出各個開關(guān)元件的開關(guān)狀態(tài)。表明所述逆變器級的總開關(guān)狀態(tài)的特征的這一列“O”或者“I”在下面被稱為開關(guān)狀態(tài)比特序列。
[0017]原則上，可以實現(xiàn)的是，為了操控所述逆變器級，通過中央調(diào)節(jié)單元來傳送相應(yīng)的開關(guān)狀態(tài)比特序列。但是，由于傳輸誤差，在這種情況下可能發(fā)生的是，接收到如下的開關(guān)狀態(tài)比特序列，即所述開關(guān)狀態(tài)比特序列產(chǎn)生不同于所述希望的總開關(guān)狀態(tài)的另一個總開關(guān)狀態(tài)并且在最糟糕的情況下產(chǎn)生所述逆變器級的不被許可的總開關(guān)狀態(tài)。因此，為了提高操控的可靠性，根據(jù)本發(fā)明，提出了下面詳細(xì)闡述的措施。
[0018]因此，中央調(diào)節(jié)單元并非傳輸所述開關(guān)狀態(tài)比特序列本身，而是傳輸由十個比特組成的、唯一地配屬于所述開關(guān)狀態(tài)比特序列的發(fā)送比特序列，其中，每個配屬于所述逆變器級的被許可的總開關(guān)狀態(tài)的發(fā)送比特序列都與配屬于所述逆變器級的另一個被許可的總開關(guān)狀態(tài)的另一個發(fā)送比特序列相差至少四個比特。
【申請人】已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的是，在這種條件下可以擬定傳輸協(xié)議，在所述傳輸協(xié)議中，一方面可以找到足夠數(shù)量的用于操控三相逆變器級的發(fā)送比特序列，且另一方面可以確保所要求的傳輸安全性，如下面還會詳細(xì)解釋的那樣。
[0019]根據(jù)本發(fā)明，所述中央調(diào)節(jié)單元進(jìn)一步為了操控所選擇的總開關(guān)狀態(tài)而將配屬于它的發(fā)送比特序列傳送給相應(yīng)的逆變器級，其中，以比特每秒為單位測得的傳輸速率來傳輸所述發(fā)送比特序列，所述傳輸速率與所述開關(guān)元件的以赫茲為單位所測得的開關(guān)頻率的比至少為1000。因此，相對于每個時間單位理論上可傳送的切換事件，實際上每個時間單位僅僅實現(xiàn)切換事件的少量傳送，從而可以采取一系列措施，以提高所述開關(guān)元件的操控的可靠性，這還會進(jìn)行詳細(xì)闡述。此外，傳輸?shù)墓ぷ黝l率位于所述逆變器級的功率電子的干擾范圍之上，從而仍然出于這個原因可以實現(xiàn)關(guān)鍵操控信號的更高的傳輸安全性。
[0020]所述發(fā)送比特序列在下一步中由所述逆變器級作為接收比特序列來接收。如果所述發(fā)送比特序列得以正確地傳輸?shù)脑?，那么它與所述接收比特序列相同。但是，由于傳輸誤差，也可能發(fā)生的是，發(fā)送比特序列錯誤地到達(dá)所述相應(yīng)的逆變器級中，從而所述接收比特序列不同于所述發(fā)送比特序列。在此，實際上由逆變器級所接收的接收比特序列可能依據(jù)傳輸誤差的類型和大小與相應(yīng)的發(fā)送比特序列相差一個比特或者也可能相差多個比特。現(xiàn)在，為了可靠地操控所述逆變器級，可以僅僅使用那些相應(yīng)于發(fā)送比特序列并因此得以正確地傳輸?shù)慕邮毡忍匦蛄?。但是?br>【申請人】已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的是，這種做法并不適用于切換一個逆變器級的開關(guān)元件，因為延遲時間太高了。
[0021]因此，根據(jù)本發(fā)明提出的是，只有當(dāng)所述相應(yīng)的逆變器級中接收的接收比特序列相應(yīng)于來自預(yù)先給定的比特序列組的比特序列時，才改變所述總開關(guān)狀態(tài)，所述預(yù)先給定的比特序列組由分別唯一地分配給所述逆變器級的被許可的總開關(guān)狀態(tài)的發(fā)送比特序列和與所述發(fā)送比特序列相差最多一個比特的比特序列形成。因此，所述預(yù)先給定的比特序列組呈現(xiàn)出一種如下的控制，即具有過度錯誤的接收比特序列并不引起所述開關(guān)元件的切換并因此設(shè)定所述逆變器級的錯誤的總開關(guān)狀態(tài)。僅僅相應(yīng)于所述預(yù)先給定的比特序列組中的比特序列的那些比特序列是“被許可的”比特序列，即從所述逆變器級方面表現(xiàn)為正確或者足夠正確并因此促使所述總開關(guān)狀態(tài)相應(yīng)地改變的比特序列。由此，能夠可靠地避免錯誤電路，由此顯著延長了所述開關(guān)元件的使用壽命并因此顯著延長了所述逆變器級的使用壽命。另一方面，絕大多數(shù)的傳輸誤差使得所述發(fā)送比特序列僅僅改變一個比特，從而當(dāng)所述錯誤的發(fā)送比特序列的大部分被容忍并且過大的死區(qū)時間由此得以避免的時候，它大大提高了操控速度。所述預(yù)先給定的比特序列組的附加的比特序列在下面也被稱為公差比特序列。但是，基于前面所述的至少四個比特的差距，所述希望的開關(guān)狀態(tài)比特序列能夠以足夠的精度被識別。無論如何，
【申請人】的迄今為止的試驗已經(jīng)表明的是，利用根據(jù)本發(fā)明所設(shè)置的傳輸協(xié)議，可以在所述操控的精度能被接受的情況下實現(xiàn)用于操控逆變器級所需要的速度。
[0022]一種優(yōu)選的實施形式的特征在于，所述發(fā)送比特序列的傳輸速率為至少600MB/S。傳輸速率的該范圍已經(jīng)表明對于操控三相逆變器來說是特別具有優(yōu)點的。
[0023]優(yōu)選地，所述發(fā)送比特序列具有像T一樣多的“O”。因此，它是“非直流的”并且在應(yīng)用高通濾波器和類似物的時候不會引起麻煩。
[0024]此外，一種優(yōu)選的實施形式的特征在于，所述中央調(diào)節(jié)單元為了操控所選擇的總開關(guān)狀態(tài)而將配屬于它的所述發(fā)送比特序列相繼兩次傳送給所述相應(yīng)的逆變器級，并且只有當(dāng)所述相應(yīng)的逆變器級接收兩個配屬于同一個所選擇的總開關(guān)狀態(tài)的接收比特序列時，才改變所述總開關(guān)狀態(tài)。這種措施改善了傳輸安全性，而不會大大提高所述操控的延遲時間?？偸钱?dāng)兩個接收比特序列是相同的并且僅僅在這種情況下仍然改變所述逆變器級的所述開關(guān)狀態(tài)時，才能夠在這種情況下認(rèn)為是正確的傳送。
[0025]此外，一種優(yōu)選的實施形式的特征在于，所述中央調(diào)節(jié)單元在傳輸發(fā)送比特序列之前和之后均傳輸至少一個啟動、同步和/或停止比特序列，其中，所述啟動、同步和/或停止比特序列與所述發(fā)送比特序列相差至少四個比特，并且與兩個相繼的發(fā)送比特序列的任意排列相差至少一個比特。通過這種方式，提供了一種針對發(fā)送比特序列或者接收比特序列的開始或者結(jié)束的可靠信號(“同步”)，由此提高了傳輸安全性并且確保了通過所述逆變器級的單義的解釋。因為傳輸速率高出所述開關(guān)頻率許多倍，所以與理論上可傳送的切換事件相比，當(dāng)然實際上僅僅實現(xiàn)少量的切換事件的傳送。在這些切換事件傳送之間可以維持傳輸間歇，從而所述啟動、同步和/或停止比特序列顯示出發(fā)送比特序列或者接收比特序列的開始或者結(jié)束。但是，優(yōu)選地，不維持傳輸間歇，而是在切換事件的傳送之間總是傳輸重復(fù)序列的所述啟動、同步和/或停止比特序列，以便使得進(jìn)行接收的逆變器級同步。在這種情況下，所述啟動、同步和/或停止比特序列主要滿足同步比特序列的功能，因為在這種情況下可能較少談及啟動或者停止比特序列。
[0026]優(yōu)選地，所述串行傳輸路徑是雙向的傳輸路徑。由此，一方面可以實現(xiàn)的是，能夠由所述逆變器級實現(xiàn)將發(fā)送比特序列重新傳送到所述中央調(diào)節(jié)單元上的要求，如果先前由所述相應(yīng)的逆變器級接收的接收比特序列并不相應(yīng)于來自所述預(yù)先給定的比特序列組的比特序列的話。但是，另一方面，也可以由所述逆變器級將測量數(shù)據(jù)和類似物傳輸給所述中央調(diào)節(jié)單元。
[0027]此外，本發(fā)明還涉及一種由多個并聯(lián)的三相逆變器級組成的布置系統(tǒng)，所述布置系統(tǒng)用于通過切換每個逆變器級的N個數(shù)量的開關(guān)元件來形成希望的輸出電流，其中，所述開關(guān)元件分別具有兩個開關(guān)狀態(tài)，并且逆變器級的所述總開關(guān)狀態(tài)通過其開關(guān)元件的所述開關(guān)狀態(tài)的能夠作為N個比特的開關(guān)狀態(tài)比特序列呈現(xiàn)的組合來確定。根據(jù)本發(fā)明，針對這種布置系統(tǒng)提出的是，
[0028]-為了操控所有逆變器級的所述開關(guān)元件，設(shè)置有中央調(diào)節(jié)單元，所述中央調(diào)節(jié)單元經(jīng)由串行的數(shù)據(jù)傳輸路徑與每個逆變器級相連；
[0029]-其中，所述中央調(diào)節(jié)單元包括第一分配裝置，所述第一分配裝置為了操控所選擇的總開關(guān)狀態(tài)將所述相應(yīng)的開關(guān)狀態(tài)比特序列唯一地分配給發(fā)送比特序列;且
[0030]-所述中央調(diào)節(jié)單元構(gòu)成為經(jīng)由所述串行的數(shù)據(jù)傳輸路徑將發(fā)送比特序列傳送給逆變器級，所述逆變器級構(gòu)成為經(jīng)由所述串行的數(shù)據(jù)傳輸路徑對接收比特序列進(jìn)行接收；以及
[0031]-所述逆變器級分別包括第二分配裝置，所述第二分配裝置將開關(guān)狀態(tài)比特序列分配給所述接收比特序列并且為了操控所述相應(yīng)的總開關(guān)狀態(tài)經(jīng)由操控級與相應(yīng)的逆變器級的所述開關(guān)元件相連。
[0032]尤其是，可以設(shè)置有數(shù)量N為六個的開關(guān)元件。
[0033]在所述中央調(diào)節(jié)單元中為所選擇的開關(guān)狀態(tài)比特序列唯一地分配發(fā)送比特序列的所述第一分配裝置可以例如是編碼器，或者也可以是像例如在FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列)的PCS(物理編碼子層)模塊中所設(shè)置的那樣的分配裝置。
[0034]在所述逆變器級中為所述接收比特序列分配開關(guān)狀態(tài)比特序列的所述第二分配裝置可以是解碼器，又或者是像例如在FPGA的PCS模塊中所設(shè)置的那樣的分配裝置。所述第二分配裝置在接收了接收比特序列之后在所述預(yù)先給定的比特序列組中搜尋相同的比特序列，并且在成功識別的情況下將其分配給對應(yīng)于所述相應(yīng)的比特序列組的總開關(guān)狀態(tài)。因為該經(jīng)識別的總開關(guān)狀態(tài)是所述逆變器級的27個被許可的總開關(guān)狀態(tài)之一，所以促使總開關(guān)狀態(tài)相應(yīng)地改變。為此，所述第二分配裝置經(jīng)由調(diào)節(jié)單元與所述開關(guān)元件相連，例如與半導(dǎo)體開關(guān)元件的控制端子或者柵極相連。
【附圖說明】
[0035]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進(jìn)行詳細(xì)描述。在這里:
[0036]圖1示出根據(jù)本發(fā)明的由多個并聯(lián)的逆變器級組成的布置系統(tǒng)的示意性圖示；
[0037]圖2示出逆變器級的示意性圖示；
[0038]圖3示出開關(guān)狀態(tài)比特序列和配屬于它的、帶有針對它而預(yù)先給定的比特序列組的發(fā)送比特序列的示例；
[0039]圖4示出針對開關(guān)狀態(tài)比特序列和配屬于它們的發(fā)送比特序列的示例，所述開關(guān)狀態(tài)比特序列和配屬于它們的發(fā)送比特序列相差至少4個比特；以及
[°04°]圖5示出發(fā)送比特序列“流(Streams)”與接收比特序列“流(Stream)”的對照。
【具體實施方式】
[0041]圖1示出由多個并聯(lián)的逆變器級2組成的布置系統(tǒng)I，所述逆變器級2具有共同的三相輸出端14。在該輸出端14上，所述布置系統(tǒng)I提供希望的輸出電流。在所示的實施方式中，還示出了所述逆變器級2的共同的輸入端15，所述輸入端15在運行中被施加了輸入電壓。
[0042]每個逆變器級2包括六個分別具有兩個開關(guān)狀態(tài)的開關(guān)元件3(圖2)，由此，逆變器級2的總開關(guān)狀態(tài)的理論數(shù)量通過所有的組合可能性來給出。在六個開關(guān)元件3的情況下(如在根據(jù)圖2的實施形式中清楚可見的那樣)，得出64個理論上可能的總開關(guān)狀態(tài)。這些總開關(guān)狀態(tài)縮減到27個被許可的總開關(guān)狀態(tài)，因為也存在會導(dǎo)致短路的不可靠的開關(guān)狀態(tài)。逆變器級2的所述總開關(guān)狀態(tài)能夠分別通過由六個比特組成的開關(guān)狀態(tài)比特序列8來呈現(xiàn)(圖3和圖4)。相應(yīng)于被許可的總開關(guān)狀態(tài)的開關(guān)狀態(tài)比特序列8例如是101001，它相應(yīng)于所述逆變器級2的一個總開關(guān)狀態(tài)，在該總開關(guān)狀態(tài)中，參考圖2，所述開關(guān)元件3在上面左邊是閉合的(I)，所述開關(guān)元件3在下面左邊是敞開的(O)，所述開關(guān)元件3在上面中間是閉合的(I)，所述開關(guān)元件3在下面中間是敞開的(O)，所述開關(guān)元件3在上面右邊是敞開的(O)，且所述開關(guān)元件3在下面右邊是閉合的(I)。
[0043]所述布置系統(tǒng)I為了操控所有逆變器級2的所述開關(guān)元件3而具有中央調(diào)節(jié)單元6，所述中央調(diào)節(jié)單元6與每個逆變器級2經(jīng)由數(shù)字的、串行的數(shù)據(jù)傳輸路徑5為了交換電信號而連接。所述數(shù)據(jù)傳輸路徑5優(yōu)選是雙向的數(shù)據(jù)傳輸路徑5，所述雙向的數(shù)據(jù)傳輸路徑5在實際的實施形式中例如通過一對用于差分或者偽差分信號傳輸?shù)牟罘蛛娎|而形成，其中，優(yōu)選針對每個傳輸方向設(shè)置一對差分電纜。
[0044]在所述中央調(diào)節(jié)單元6中，為每個被許可的總開關(guān)狀態(tài)唯一地分配有一個發(fā)送比特序列9(圖4)。如果要引發(fā)逆變器級2的希望的總開關(guān)狀態(tài)，那么在所述中央調(diào)節(jié)單元6的第一分配裝置7中為相應(yīng)的開關(guān)狀態(tài)比特序列8唯一地分配發(fā)送比特序列9。所述分配能夠例如經(jīng)由編碼器來實現(xiàn)，或者使用更加簡單的部件并且相應(yīng)地進(jìn)行構(gòu)造，如在FPGA的PCS模塊中所提供的那樣。如從圖3中清楚可見的那樣，所述開關(guān)狀態(tài)比特序列8在六個開關(guān)元件3的情況下總共包括六個比特，然而所述發(fā)送比特序列9根據(jù)本發(fā)明分別包括十個比特。所述開關(guān)狀態(tài)比特序列8(或者所述被許可的總開關(guān)狀態(tài))與所述發(fā)送比特序列9之間的分配通過如下方式來實現(xiàn)，即，每個相應(yīng)于總開關(guān)狀態(tài)的發(fā)送比特序列9與每個相應(yīng)于另一個總開關(guān)狀態(tài)的另一個發(fā)送比特序列9根據(jù)本發(fā)明相差四個比特。為了使得傳輸中的直流分量盡可能最小化，所述發(fā)送比特序列9優(yōu)選還具有像“I” 一樣多的“O”(圖4)。
[0045]此外，所述中央調(diào)節(jié)單元6構(gòu)成為分別經(jīng)由所述串行的數(shù)據(jù)傳輸路徑5將發(fā)送比特序列9傳送給相應(yīng)的逆變器級2。所述發(fā)送比特序列9作為接收比特序列10由所述相應(yīng)的逆變器級2接收并且在那里被解碼(圖3)。但是，所述接收比特序列10可能由于傳輸錯誤而不同于原始的發(fā)送比特序列9，如在根據(jù)圖3的所述接收比特序列10中例如在比特序列的倒數(shù)第二個部位上可見的那樣。因此，必須確定的是，如何處理這種傳輸錯誤。
[0046]為了可靠地操控所述逆變器級，可以例如只接受那些相應(yīng)于27個可能的發(fā)送比特序列9中的一個的并因此得以明顯正確傳輸?shù)慕邮毡忍匦蛄?0。因此，圖3的所述接收比特序列10不會被接受，因為它既不相應(yīng)于圖3中所示的發(fā)送比特序列9，也不相應(yīng)于另一個發(fā)送比特序列9，因為各發(fā)送比特序列9根據(jù)本發(fā)明相差至少四個比特。因為在這種情況下根據(jù)本發(fā)明所述逆變器級2的總開關(guān)狀態(tài)并未發(fā)生改變，所以必須重復(fù)進(jìn)行傳輸，以便仍然還是實現(xiàn)所述逆變器級2的所選擇的總開關(guān)狀態(tài)。但是，
【申請人】已經(jīng)確定的是，這種做法不再適用于在切換逆變器級2的開關(guān)元件3時的實際要求，因為延遲時間變得太高并且對所述開關(guān)元件3的串行操控不再是可以接受地實現(xiàn)。
[0047]因此，根據(jù)本發(fā)明設(shè)置的是，當(dāng)所述相應(yīng)的逆變器級2中接收的接收比特序列10相應(yīng)于來自預(yù)先給定的比特序列組11的比特序列時，才改變所述總開關(guān)狀態(tài)，所述預(yù)先給定的比特序列組11由分別唯一地分配給所述逆變器級2的被許可的總開關(guān)狀態(tài)的發(fā)送比特序列9和與所述發(fā)送比特序列9相差最多一個比特的比特序列形成。在圖3的示例中例如示出的是，所述接收比特序列10雖然不相應(yīng)于所示出的發(fā)送比特序列9，但是的確相應(yīng)于預(yù)先給定的比特序列組11的一個比特序列，其在圖3中被加粗框。因此，根據(jù)本發(fā)明，所述接收比特序列10當(dāng)然被接受，并且被分配給圖3中所示的發(fā)送比特序列9。所述分配由布置在相應(yīng)的逆變器級2中的第二分配單元16來進(jìn)行。在下一步中，由操控裝置4促使所述逆變器級2的總開關(guān)狀態(tài)改變。
[0048]為每個發(fā)送比特序列9所限定的并且預(yù)先給定的比特序列組11一方面示出了一種如下的控制，即錯誤的接收比特序列10并不引起所述開關(guān)元件3的切換，但是另一方面也限定傳輸錯誤的能容忍的程度，由此提高了開關(guān)元件3的開關(guān)速度。所述接收比特序列10與所述比特序列組11之間的比較在所述逆變器級2中由第二分配裝置16來進(jìn)行，所述第二分配裝置16前置于用于所述開關(guān)元件3的操控級4(參見圖2)。
[0049]以比特每秒為單位所測得的傳輸速率來傳輸所述發(fā)送比特序列9，所述傳輸速率高出所述逆變器級2的開關(guān)元件3的開關(guān)頻率許多倍，優(yōu)選以至少600MB/S來傳輸。此外，具有優(yōu)點的是，只有當(dāng)實際上希望改變所述逆變器級2的總開關(guān)狀態(tài)時，才進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，以便將干擾的可能性降低到非常短的時間窗口上。因此，在顧及根據(jù)本發(fā)明的如下措施的情況下，即所述傳輸速率高出所述開關(guān)頻率許多倍，相對于理論上能傳送的切換事件，實際上僅僅進(jìn)行切換事件的少量傳送。在此，與所選擇的開關(guān)狀態(tài)相比，切換時間點沒有那么緊要，因為在所述逆變器級2的輸出端上在大多數(shù)情況下總歸布置有具有感應(yīng)特性的負(fù)載。
[0050]為了提高所述操控的可靠性，在數(shù)據(jù)傳輸方面還采用其他措施，如結(jié)合圖5所闡述的那樣。在圖5中，尤其是，發(fā)送比特序列9的由中央調(diào)節(jié)單元6產(chǎn)生的流對照于接收比特序列10的由逆變器級2接收的流。在圖5中，所述發(fā)送比特序列9在此分別設(shè)有相同的參考號，但是可得到的是，所述發(fā)送比特序列9能夠分別針對逆變器級2的不同總開關(guān)狀態(tài)來進(jìn)行編碼。此外，在所述發(fā)送比特序列9的數(shù)據(jù)流中，還設(shè)置有啟動、同步和/或停止比特序列13，所述啟動、同步和/或停止比特序列13用信號告知逆變器2發(fā)送比特序列9的傳輸?shù)拈_始、發(fā)送比特序列9的傳輸?shù)慕Y(jié)束，以及單個發(fā)送比特序列9的開始和結(jié)束。所述啟動、同步和/或停止比特序列13與所述發(fā)送比特序列9相差至少四個比特，以及優(yōu)選與兩個相繼跟隨的發(fā)送比特序列9的任意排列相差至少一個比特。只要沒有傳輸發(fā)送比特序列9，就可以優(yōu)選傳輸啟動、同步和/或停止比特序列13的流，以便能夠?qū)崿F(xiàn)所述逆變器級2的永久同步。
[0051]然而，也可能發(fā)生的是，所述啟動、同步和/或停止比特序列13由于傳輸錯誤被轉(zhuǎn)換成不希望的發(fā)送比特序列9，從而將不希望的切換指令置于所述逆變器級2上。因此，如圖5中清楚可見的那樣，為了改變逆變器級2的總開關(guān)狀態(tài)，前后依次兩次發(fā)送相關(guān)的發(fā)送比特序列9。兩個相同的發(fā)送比特序列9由相關(guān)的逆變器級2作為兩個接收比特序列10來接收，所述兩個接收比特序列10現(xiàn)在可以是相同的，或者由于傳輸錯誤也可以不同。優(yōu)選地，只有當(dāng)兩個接收比特序列10是相同的或者相應(yīng)于同一比特序列組11的各一個比特序列時，才改變所述總開關(guān)狀態(tài)。
[0052]在圖5中示出的差Λ指出接收比特序列10與原始的發(fā)送比特序列9相差的那些比特數(shù)。圖5中左邊的或者第一接收比特序列10的傳輸導(dǎo)致所述逆變器級2的總開關(guān)狀態(tài)的改變，因為一個比特的差異被容忍(參見圖3)。圖5中中間的或者緊接著的接收比特序列10的傳輸不會導(dǎo)致所述逆變器級2的總開關(guān)狀態(tài)的改變，因為三個或者兩個比特的差異不再被第二分配裝置16所容忍。在這種情況下，由逆變器級2完成用于將發(fā)送比特序列9重新傳送至中央調(diào)節(jié)單元6的要求(“誤差標(biāo)志”)。在此，需要考慮的是，所述傳輸速率根據(jù)本發(fā)明高出所述開關(guān)元件3的開關(guān)頻率許多倍，從而為所述要求(“誤差標(biāo)志”)的轉(zhuǎn)送和發(fā)送比特序列9的重新傳輸直至下一個發(fā)送比特序列9的傳送留出足夠的時間。圖5中右邊的或者最后一個接收比特序列10的傳輸又導(dǎo)致所述逆變器級2的總開關(guān)狀態(tài)的改變，因為各一個比特的差異被容忍。
[0053]因此，借助于本發(fā)明，提供了一種方法以及一種布置系統(tǒng)，利用它們能夠降低并聯(lián)的三相逆變器級2中的操控或者切換耗費，但是其中，經(jīng)由大量開關(guān)過程確保了所述逆變器級2的可靠運行并且可靠地避免了由于錯誤的操控對所述開關(guān)元件3的功能上的影響。此夕卜，對于所述逆變器級2的開關(guān)元件3的操控足夠快速地進(jìn)行，以免影響由逆變器級2所形成的輸出電流的質(zhì)量。在此，根據(jù)本發(fā)明的解決方案在所需的硬件方面相對簡單并且可以低成本地實現(xiàn)。
【主權(quán)項】
1.一種用于操控并聯(lián)的三相逆變器級(2)的N個數(shù)量的開關(guān)元件(3)的方法，其中，逆變器級(2)的所述N個開關(guān)元件(3)中的每個都分別具有兩個開關(guān)狀態(tài)(0、1)，并且逆變器級(2)的總開關(guān)狀態(tài)通過其開關(guān)元件(3)的所述開關(guān)狀態(tài)(0、1)的能夠作為N個比特的開關(guān)狀態(tài)比特序列(8)呈現(xiàn)的組合來確定，且通過以開關(guān)頻率切換所述開關(guān)元件(3)實現(xiàn)所述逆變器級(2)的從一定數(shù)量的被許可的總開關(guān)狀態(tài)中選擇出來的總開關(guān)狀態(tài)的時間序列以形成所述逆變器級(2)的希望的輸出電流，其特征在于， -對逆變器級(2)的所述開關(guān)元件(3)的操控經(jīng)由中央調(diào)節(jié)單元(6)來實現(xiàn)，所述中央調(diào)節(jié)單元(6)經(jīng)由串行的數(shù)據(jù)傳輸路徑(5)與相應(yīng)的逆變器級(2)連接； -其中，所述中央調(diào)節(jié)單元(6)給每個開關(guān)狀態(tài)比特序列(8)唯一地分配一個由至少十個比特組成的發(fā)送比特序列(9)，所述每個開關(guān)狀態(tài)比特序列(8)相應(yīng)于所述逆變器級(2)的被許可的總開關(guān)狀態(tài)，其中，每個配屬于所述逆變器級(2)的被許可的總開關(guān)狀態(tài)的發(fā)送比特序列(9)與另一個配屬于所述逆變器級(2)的另一個被許可的總開關(guān)狀態(tài)的發(fā)送比特序列(9)相差至少四個比特； -所述中央調(diào)節(jié)單元(6)為了操控所選擇的總開關(guān)狀態(tài)將配屬于該總開關(guān)狀態(tài)的所述發(fā)送比特序列(9)傳送給相應(yīng)的逆變器級(2)，且所傳送的發(fā)送比特序列(9)由所述逆變器級(2)作為至少一個接收比特序列(10)來接收并且分配給開關(guān)狀態(tài)比特序列(8); -其中，以比特每秒為單位測得的傳輸速率來傳輸所述發(fā)送比特序列(9)，所述傳輸速率與所述開關(guān)元件(3)的以赫茲為單位所測得的開關(guān)頻率的比至少為1000; -只有當(dāng)所述相應(yīng)的逆變器級(2)中接收的接收比特序列(10)相應(yīng)于來自預(yù)先給定的比特序列組(11)的比特序列時，才改變逆變器級(2)的總開關(guān)狀態(tài)，所述預(yù)先給定的比特序列組(11)由分別唯一地分配給所述逆變器級(2)的被許可的總開關(guān)狀態(tài)的發(fā)送比特序列(9)和與所述發(fā)送比特序列(9)相差最多一個比特的比特序列形成。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，設(shè)置有數(shù)量N為六個的開關(guān)元件(3)，并且所述中央調(diào)節(jié)單元(6)為每個開關(guān)狀態(tài)比特序列(8)唯一地分配由正好十個比特組成的發(fā)送比特序列(9)，所述每個開關(guān)狀態(tài)比特序列(8)相應(yīng)于所述逆變器級(2)的一個被許可的總開關(guān)狀態(tài)。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述發(fā)送比特序列(9)的傳輸速率為至少600MB/s。4.根據(jù)權(quán)利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，所述發(fā)送比特序列(9)具有像“I”一樣多的“O”。5.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，所述中央調(diào)節(jié)單元(6)為了操控所選擇的總開關(guān)狀態(tài)而將配屬于該總開關(guān)狀態(tài)的發(fā)送比特序列(9)相繼兩次傳送給相應(yīng)的逆變器級(2)，并且只有當(dāng)由所述相應(yīng)的逆變器級(2)接收兩個配屬于同一個所選擇的總開關(guān)狀態(tài)的接收比特序列(1)時，才改變總開關(guān)狀態(tài)。6.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，所述中央調(diào)節(jié)單元(6)在傳輸發(fā)送比特序列(9)之前和之后傳輸至少一個啟動、同步和/或停止比特序列(13)，其中，所述啟動、同步和/或停止比特序列(13)與兩個相繼的發(fā)送比特序列(9)的任意排列相差至少一個比特。7.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，如果先前由所述相應(yīng)的逆變器級(2)接收的接收比特序列(10)不與來自所述預(yù)先給定的比特序列組(11、12)的比特序列對應(yīng)，則在作為雙向傳輸路徑實施的串行傳輸路徑(5)中由所述逆變器級(2)實現(xiàn)將發(fā)送比特序列(9)重新傳送給所述中央調(diào)節(jié)單元(6)的要求。8.—種由多個并聯(lián)的三相逆變器級(2)組成的布置系統(tǒng)(I)，所述布置系統(tǒng)(I)用于通過切換每個逆變器級(2)的N個數(shù)量的開關(guān)元件(3)來形成希望的輸出電流，其中，所述開關(guān)元件(3)分別具有兩個開關(guān)狀態(tài)，并且逆變器級(2)的總開關(guān)狀態(tài)通過其開關(guān)元件(3)的開關(guān)狀態(tài)的能夠作為N個比特的開關(guān)狀態(tài)比特序列(8)呈現(xiàn)的組合來確定，其特征在于， -為了操控所有逆變器級(2)的所述開關(guān)元件(3)，設(shè)置有中央調(diào)節(jié)單元(6)，所述中央調(diào)節(jié)單元(6)經(jīng)由串行的數(shù)據(jù)傳輸路徑(5)與每個逆變器級(2)相連； -其中，所述中央調(diào)節(jié)單元(6)包括第一分配裝置(7)，所述第一分配裝置(7)為了操控所選擇的總開關(guān)狀態(tài)將相應(yīng)的開關(guān)狀態(tài)比特序列(8)唯一地分配給發(fā)送比特序列(9); -所述中央調(diào)節(jié)單元(6)構(gòu)成為經(jīng)由所述串行的數(shù)據(jù)傳輸路徑(5)將發(fā)送比特序列(9)傳送給逆變器級(2)，所述逆變器級(2)構(gòu)成為經(jīng)由所述串行的數(shù)據(jù)傳輸路徑(5)對接收比特序列(10)進(jìn)行接收；以及 -所述逆變器級(2)分別包括第二分配裝置(16)，所述第二分配裝置(16)將開關(guān)狀態(tài)比特序列(8)分配給接收比特序列(10)并且為了操控所述相應(yīng)的總開關(guān)狀態(tài)經(jīng)由操控級(4)與相應(yīng)的逆變器級(2)的開關(guān)元件(3)連接。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的布置系統(tǒng)，其特征在于，設(shè)置有數(shù)量N為六個的開關(guān)元件(3)。10.—種用于實施根據(jù)權(quán)利要求1至7之一所述的方法的根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的布置系統(tǒng)。
【文檔編號】H02M7/493GK105850023SQ201480068932
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2014年12月18日
【發(fā)明人】R·費爾因格, G·萊納
【申請人】施耐德電氣動力驅(qū)動有限公司