專利名稱：減小由驅(qū)動器施加到負載上的共模電壓的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及三相交流(AC)驅(qū)動器，尤其涉及減小出現(xiàn)在定子線圈中性點和電機或其它載荷的機架之間的共模電壓的驅(qū)動器結(jié)構(gòu)。
圖1示出示例性AC驅(qū)動器10，它在包括三條電源線14、16和18的三相AC電源12與三相電機20之間鏈接。AC電源12包括由標記“g”標識的電源接地。驅(qū)動器10包括整流器22、正負直流(DC)總線24和26、以及反相器28。整流器22鏈接在電源線14、16和18與DC總線24和26之間，并將線14、16和18上的AC電壓轉(zhuǎn)換成總線24和26上的DC電勢。這樣，整流器22可以是二極管橋式整流器、二級PWM轉(zhuǎn)換整流器、三級PWM轉(zhuǎn)換整流器等。
當整流器22是有源轉(zhuǎn)換類型時，整流器開關可用來使三條電源線14、16和18與正負DC總線24和26順序地鏈接和斷開，這會導致總線上的DC電勢。這樣，當整流器22是二級整流器時，控制開關可采取八種轉(zhuǎn)換狀態(tài)的任一種狀態(tài)，包括ppp、ppn、pnp、npp、pnn、npn、nnp和nnn狀態(tài)，其中“p”表示相位已鏈接到正DC總線24，“n”表示相位已鏈接到負DC總線26。八種二級整流器轉(zhuǎn)換狀態(tài)在圖2A中沿著狀態(tài)之間表示可能轉(zhuǎn)換的連線說明。類似地，當整流器22是三級轉(zhuǎn)換類型時，控制整流器開關可采取二十七種轉(zhuǎn)換狀態(tài)的任一種狀態(tài)，包括狀態(tài)ppp、ppn、pnp、npp、pnn、npn、nnp、nnn、ppo、pop、opp、poo、opo、oop、oon、ono、noo、onn、non、nno、ooo、pon、pno、nop、npo、opn和onp狀態(tài)。在此“o”表示相位可鏈接到DC鏈接的中性箝位點(即，DC總線電容器36和38之間的中點(參見圖1))。這二十七種三級整流器轉(zhuǎn)換狀態(tài)在圖2B中沿著狀態(tài)之間表示轉(zhuǎn)換的連線說明。
反相器28可鏈接在DC總線24和26與電機20之間，并可將DC轉(zhuǎn)換成提供給電機20的三相AC電壓。在此，反相器是一種開關類型的(例如是二級PWM或三級PWM開關反相器)。當反相器28是二級類型時，控制反相器28可采取如上參照二級整流器標識的八種轉(zhuǎn)換狀態(tài)的任一種狀態(tài)。然而，在此“n”和“p”并不表示相關聯(lián)電源線被分別鏈接到負DC總線26和正DC總線24，而是表示相關聯(lián)電機相位可分別鏈接到負DC總線26和正DC總線24。
當反相器28是三級類型轉(zhuǎn)換器時，可控制反相器28來采取如上參照三級整流器標識的二十七種轉(zhuǎn)換狀態(tài)的任一種狀態(tài)，其中“n”、“p”和“o”可表示相關聯(lián)電機相位被分別鏈接到負DC總線26、正DC總線24和參考點“o”。
再參看圖2B，二十七種三級轉(zhuǎn)換狀態(tài)可分成子集，包括較小、中等、零、較大電壓向量狀態(tài)。較小向量狀態(tài)包括12種轉(zhuǎn)換狀態(tài)，它們具有1個“o”和兩個“p”或兩個“n”，以及兩個“o”和一個“p”或一個“o”的指示。中等向量狀態(tài)包括所有具有一個“o”、一個“p”和一個“n”的指示的轉(zhuǎn)換狀態(tài)。零向量狀態(tài)包括全“o”、全“n”和全“p”指示的三個狀態(tài)。較大向量狀態(tài)包括只有“n”和“p”而沒有“o”的指示的所有狀態(tài)。
電機20包括在由標記“c”標識的公共點上鏈接在一起的三相線圈。在其它組件中，電機20包括安裝在軸承上用于在定子內(nèi)旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子，其中定子安裝在電機機架上。機架電鏈接到電源接地“g”(再次參見圖1)。
如在控制領域中眾所周知的，在AC驅(qū)動器的轉(zhuǎn)換期間，所產(chǎn)生的的共模電壓(CMV)出現(xiàn)在電機公共點c與電機機架或電源接地g之間。該CMV由峰-峰值、階躍高度和基頻來表征。如果峰-峰值超過閾值，則在轉(zhuǎn)子軸承和電機機架之間會出現(xiàn)擊穿電壓，使之使得電流通過軸承流到地。眾所周知，當電流過大時，該電流將導致軸承的破壞，使之減小軸承和其它相關聯(lián)電機組件的使用壽命。最后，較大的階躍高度、較高的基頻、以及較高的變化率(dv/dt)通常是較大電流通過軸承的預兆，因此應當加以避免。
整流器和反相器級都會產(chǎn)生CMV。再參看圖1，將DC鏈接的中性箝位點用作參考點，由整流器和反相器生成的CMV分別是Vog和Vco。因而，由AC驅(qū)動器產(chǎn)生的總CMVVcg可表達為Vcg＝Vog+Vco(1)在二極管橋式整流器的情形中，CMV所具有的峰-峰值約為DC總線電壓的30％的和三倍于電源電壓頻率的基頻。例如，當電源頻率為60赫茲時，CMV的基頻為180赫茲。在PWM轉(zhuǎn)換器(即整流器或反相器)情形中，該PWM轉(zhuǎn)換器使用包括所有可能轉(zhuǎn)換狀態(tài)(即，對二級和三級轉(zhuǎn)換器分別為八種和二十七種狀態(tài))的轉(zhuǎn)換協(xié)議，CMV所具有的最大峰-峰值等于DC總線電壓Vdc，以及等于或大于PWM轉(zhuǎn)換頻率的頻率。因而，對于包括二極管橋式整流器和二級PWM轉(zhuǎn)換器的驅(qū)動器結(jié)構(gòu)來說，總的峰-峰CMV是DC總線電壓Vdc的1.3倍，階躍高度為0.33Vdc。類似地，對于包括二級PWM整流器和二級PWM反相器的驅(qū)動器來說，總的峰-峰CMV可高達2.0Vdc，階躍高度為0.33Vdc。
在開關類型反相器或整流器的情形中，一種減小CMV的方法是限制驅(qū)動組件的轉(zhuǎn)換狀態(tài)。例如，在第一已知情形中，包括二極管橋式整流器和二級PWM反相器的結(jié)構(gòu)中的反相器轉(zhuǎn)換可控制成除了ppp和nnn的轉(zhuǎn)換狀態(tài)。此時，結(jié)果是總的峰-峰CMV等于或大于PWM頻率并具有值0.63Vdc，它比使用ppp和nnn狀態(tài)時所產(chǎn)生的1.30Vdc要低得多。在第二個已知情形中，結(jié)構(gòu)中包括二極管橋式整流器和三級PWM反相器的反相器轉(zhuǎn)換可控制成除了所有狀態(tài)，但包括中等向量轉(zhuǎn)換狀態(tài)(即pon、pno、opn、nop、npo)。此時，結(jié)果是總的CMV具有峰-峰值為0.30Vdc。
不幸的是，以上第一個和第二個已知情形的各種結(jié)構(gòu)都存在缺陷。參照第一個情形，其中ppp和nnn轉(zhuǎn)換狀態(tài)在控制二級反相器時被排除，反相器輸出電壓和電機電流可在PWM頻率及其成倍頻率上具有較大分量，這會增加反相器和電機的損耗。
參照第二個情形，在控制三級反相器時可排除其中除中等向量轉(zhuǎn)換狀態(tài)之外的所有轉(zhuǎn)換狀態(tài)(即其中較大和較小的向量狀態(tài)被排除)，較大的向量不可用于提供最大的AC輸出電壓，且最大的反相器輸出可限于三相AC輸入電壓的約87％。此外，因為當轉(zhuǎn)換反相器以從第一中等向量狀態(tài)改變到第二中等向量狀態(tài)時兩相電壓必須同時改變，CMV中出現(xiàn)尖峰信號且必須采用某些附加控制方案來降低尖峰信號，這進一步使得控制復雜化。此外，再參照圖1，使用受限的中等向量轉(zhuǎn)換狀態(tài)難以真正獲得在中性箝位點“o”上下的電勢，且眾所周知在瞬變條件過程中會發(fā)生漂移。
因而，具有這種驅(qū)動器結(jié)構(gòu)和控制方案是有利的CMV最小化，同時反相器輸出電壓電平可保持在額定電平，且其中像不平衡的總線電容器電勢和CMV尖峰信號的其它有害影響可最小化。

發(fā)明內(nèi)容
以下陳述與原始權利要求聲明的發(fā)明范圍相一致的某些方面。應理解，這些方面僅僅為了向讀者提供本發(fā)明可能采取的某些形式的簡要歸納而呈現(xiàn)，且這些方面并非旨在限制本發(fā)明的范圍。實際上，本發(fā)明可包括未在以下陳述的各個方面。
應該認識到的是，若干驅(qū)動器結(jié)構(gòu)可補償由限定轉(zhuǎn)換協(xié)議所產(chǎn)生的反相器電壓降，使之提供具有等于三相AC輸入電壓值的最大輸出電壓，同時仍減小總的峰峰CMV。最后，在至少一個情形中，在驅(qū)動器結(jié)構(gòu)中可包括三級整流器，該整流器可控制成提升DC總線電壓以在使用受限轉(zhuǎn)換序列時可補償預期的反相器電壓降。在其它情形中可使用二級整流器來補償，而在另外的情形中，二極管橋式整流器和提升電路可用來提升DC總線電壓。
另外，還應該認識到的是，當開關類型的整流器被用于提升電壓時，受限的轉(zhuǎn)換協(xié)議可用來控制整流器，以進一步限制總的峰峰CMV。例如，在某些情形中，在控制整流器時可排除ppp和nnn轉(zhuǎn)換狀態(tài)，而在其它情形中可排除ppp狀態(tài)或nnn轉(zhuǎn)換狀態(tài)。
當采用三級開關類型整流器時，整流器可控制成動態(tài)平衡DC總線電容器電壓。類似地，當采用雙提升電路(即，每個DC總線電容器都具有一個獨立的提升電路)時，雙提升電路可控制成動態(tài)平衡DC總線電容器電壓。
在至少某些實施例中，三相的三級中性點箝位反相器可使用排除ppp和nnn轉(zhuǎn)換狀態(tài)的轉(zhuǎn)換協(xié)議來控制，這可減小反相器導致的CMV而沒有減小最大的輸出電壓電平。此時，只要有可能，可采用和控制任何整流器類型(即二極管橋式單整流器、二級轉(zhuǎn)換類型、三級轉(zhuǎn)換類型等)來進一步減小CMV。
與上述說明相一致，本發(fā)明某些實施例包括用于減小由驅(qū)動器施加在負載上的共模電壓的方法，該驅(qū)動器包括鏈接在三條AC電源線和正負DC總線之間的整流器，它將AC電源電壓轉(zhuǎn)換成DC總線上的DC電壓，以及鏈接在DC總線和負載之間的反相器，該整流器向反相器提供DC輸入電壓，其中在正常操作期間，對于給定特定的DC總線電壓該反相器能夠產(chǎn)生最大的反相器輸出電壓，該方法包括以下步驟控制反相器向負載提供輸出電壓，其中輸出電壓基本上沒有共模電壓，使之最大的反相器輸出電壓可比在正常反相器操作期間和為給定特定的DC總線電壓所提供的最大反相器輸出電壓小X％，并控制整流器將電源電壓轉(zhuǎn)換成DC總線上的DC電壓，使之DC總線電壓可提升到比三相AC輸入電壓峰值大X％的電平。
在至少某些情形中，控制整流器提升DC總線電壓的步驟包括將DC總線電壓提升到比三相AC輸入電壓峰值基本上大百分之((100/(100-X))-1)*100的電平。
在某些情形中，整流器是具有多種可能轉(zhuǎn)換狀態(tài)的多電平PWM整流器，且其中控制整流器的步驟包括控制整流器轉(zhuǎn)換狀態(tài)，使之排除其中三條電源線的每一條都鏈接到正DC總線的ppp狀態(tài)以及其中三條電源線的每一條都鏈接到負DC總線的nnn狀態(tài)之一。此時，反相器可包括具有至少二十七種可能轉(zhuǎn)換狀態(tài)的多電平PWM反相器，且控制反相器的步驟可包括控制反相器使之排除二十七種狀態(tài)的至少一個子集。此外，此時可能的反相器轉(zhuǎn)換狀態(tài)可包括其中三個電機相位的每一個都鏈接到正DC總線的ppp狀態(tài)以及其中三個電機相位的每一個都鏈接到負DC總線的nnn狀態(tài)，且控制反相器的步驟可包括控制反相器使之至少可排除ppp和nnn轉(zhuǎn)換狀態(tài)之一。
在某些情形中，反相器轉(zhuǎn)換狀態(tài)還包括中等電壓向量轉(zhuǎn)換狀態(tài)的子集，其中對于每個中等電壓向量轉(zhuǎn)換狀態(tài)，三個負載相位可鏈接到不同的正DC總線、負DC總線和中性點總線，控制反相器的步驟包括控制反相器使得只出現(xiàn)中等電壓向量的轉(zhuǎn)換狀態(tài)。此時，控制整流器的步驟可包括控制整流器轉(zhuǎn)換狀態(tài)使之排除ppp和nnn狀態(tài)的每一種。
在某些情形中，反相器還包括三級PWM反相器，而整流器包括二級整流器，且其中控制整流器的步驟包括控制整流器轉(zhuǎn)換狀態(tài)使之排除ppp和nnn狀態(tài)的每一種。
在某些實施例中，反相器包括具有二十七種可能轉(zhuǎn)換狀態(tài)的三級PWM反相器，且其中控制反相器的步驟包括控制反相器使之排除二十七種狀態(tài)的至少一個子集。此時，轉(zhuǎn)換狀態(tài)可包括中等電壓向量轉(zhuǎn)換狀態(tài)的子集，其中，對于每個中等電壓向量轉(zhuǎn)換狀態(tài)，三個負載相位可鏈接到不同的正DC總線、負DC總線和中性點總線，控制反相器的步驟包括控制反相器使得只出現(xiàn)中等電壓向量的轉(zhuǎn)換狀態(tài)。
在某些情形中，整流器包括二級PWM整流器，且其中控制整流器的步驟包括控制整流器轉(zhuǎn)換狀態(tài)使之排除其中三條電源線的每一條都鏈接到正DC總線的ppp狀態(tài)以及其中三條電源線的每一條都鏈接到負DC總線的nnn狀態(tài)的每一種。
在某些情形中，整流器包括至少一個提升變換器，且控制整流器的步驟包括控制提升變換器。
在某些情形中，整流器可包括三級PWM整流器，且控制整流器的步驟包括控制整流器轉(zhuǎn)換狀態(tài)，使之至少排除其中三條電源線的每一條都鏈接到正DC總線的ppp狀態(tài)以及其中三條電源線的每一條都鏈接到負DC總線的nnn狀態(tài)之一。此時，控制整流器的步驟可包括控制整流器使之排除ppp和nnn狀態(tài)的每一種。
本發(fā)明的另一實施例包括用于將三條電源線上的三相AC輸入電壓轉(zhuǎn)換成向負載提供具有額定輸出電壓的的三相AC輸出電壓的方法，該方法可用于減小施加在負載上的共模電壓并包括以下步驟在AC電源線和正負DC總線之間鏈接整流器，在DC總線和負載之間鏈接反相器，控制反相器以將DC總線電壓轉(zhuǎn)換成可提供給負載的AC輸出電壓，使得所提供的電壓基本上沒有共模電壓，反相器控制步驟減小最大反相器輸出電壓與三相AC輸入電壓的百分比，并控制整流器以將AC輸入電壓轉(zhuǎn)換成DC總線上的DC電壓，整流器控制步驟包括提升DC總線電壓到一電平，使得最大的反相器輸出電壓基本上等于三相AC輸入電壓。在某些情形中，在正常操作期間，對于給定的特定DC總線電壓，反相器可生成最大的反相器輸出電壓，并且，控制反相器使輸出電壓基本上沒有共模電壓的步驟包括控制反相器使得最大反相器輸出電壓比在正常反相器操作期間和為給定特定DC總線電壓時的最大反相器輸出電壓小X％，控制整流器提升DC總線電壓的步驟包括將DC總線電壓提升到基本上比三相AC輸入電壓峰值大百分之((100/(100-X))-1)*100的電平。
在某些實施例中，鏈接反相器的步驟包括鏈接具有包括中等電壓向量轉(zhuǎn)換狀態(tài)子集的二十七種可能轉(zhuǎn)換狀態(tài)的三級PWM反相器，其中對于每個中等電壓向量轉(zhuǎn)換狀態(tài)，三個負載相位可鏈接到不同的正DC總線、負DC總線和中性點總線，控制反相器的步驟包括控制反相器使得只出現(xiàn)中等電壓向量的轉(zhuǎn)換狀態(tài)。
在某些情形中，整流器是具有多個可能轉(zhuǎn)換狀態(tài)的多級PWM整流器，且控制整流器的步驟包括控制整流器轉(zhuǎn)換狀態(tài)使之至少排除其中三條電源線的每一條都鏈接到正DC總線的ppp狀態(tài)以及其中三條電源線的每一條都鏈接到負DC總線的nnn狀態(tài)之一。在某些情形中，控制整流器的步驟可包括控制整流器轉(zhuǎn)換狀態(tài)使之排除ppp和nnn狀態(tài)。
在某些情形中，鏈接整流器的步驟可包括鏈接二級整流器。在其它情形中，鏈接整流器的步驟包括鏈接三級整流器。在其它情形中，鏈接整流器的步驟可包括鏈接至少一個提升變換器。此時，提升變換器可包括二極管橋、電感器、電容器、以及可控開關。
另一發(fā)明實施例包括用于將三條電源線上的三相AC輸入電壓轉(zhuǎn)換成提供給負載具有額定輸出電壓的三相AC輸出電壓的方法，所述方法用于減小施加在負載上的共模電壓，并包括以下步驟在AC電源和正負DC總線之間鏈接整流器，在DC總線和負載之間鏈接三相的三級PWM反相器，該反相器具有包括中等電壓向量轉(zhuǎn)換狀態(tài)的子集的多個轉(zhuǎn)換狀態(tài)，其中對于每個中等電壓向量轉(zhuǎn)換狀態(tài)，三個負載相位可鏈接到不同的正DC總線、負DC總線和中性點總線，在正常操作期間，對于給定特定的DC總線電壓，該反相器可產(chǎn)生最大的反相器輸出電壓，控制整流器將電源電壓轉(zhuǎn)換成DC總線上的DC電壓，使得DC總線電壓提升到比三相AC輸入電壓峰值大X％以上的電平，并控制反相器使得只有中等電壓向量轉(zhuǎn)換狀態(tài)出現(xiàn)，以將DC總線電壓轉(zhuǎn)換成提供給負載的AC輸出電壓，由此降低最大反相器輸出電壓，使得最大的反相器輸出電壓比在正常反相器操作期間并在給定特定的DC總線電壓時的最大反相器輸出電壓小X％。
又一實施例包括用于將三條電源線上的三相AC輸入電壓轉(zhuǎn)換成可提供給負載具有額定輸出電壓的三相AC輸出電壓的方法，所述方法用于減小施加在負載上的共模電壓，并包括以下步驟在AC電源和正負DC總線之間鏈接無源整流器，在DC總線和負載之間鏈接三相的三級PWM反相器，該反相器具有包括其中三個電機相位的每一個都鏈接到正DC總線的ppp狀態(tài)以及其中三個電機相位的每一個都鏈接到負DC總線的nnn狀態(tài)的多個轉(zhuǎn)換狀態(tài)，并控制反相器以向負載提供AC電壓，使之最大的反相器輸出電壓基本上等于三相AC輸入電壓，并且排除ppp和nnn轉(zhuǎn)換狀態(tài)。
除了這些方法，本發(fā)明包含用于執(zhí)行各發(fā)明方法的裝置。
本發(fā)明的這些和其它目的、優(yōu)點和各方面將從以下說明書中變得顯而易見。在說明書中可參考附圖，這些附圖形成了說明書的一部分并示出了本發(fā)明的一個較佳實施例。該實施例并不一定表示本發(fā)明的全部范圍，因此要參考用于解釋本發(fā)明范圍的權利要求書。


以下將參照附圖來描述本發(fā)明，其中類似標號用于表示相似元件，附圖包括圖1是現(xiàn)有技術的示例性三相驅(qū)動器系統(tǒng)的示意圖；圖2A是示出二級整流器或反相器的轉(zhuǎn)換狀態(tài)的示意圖，而圖2B是示出三級整流器或反相器的轉(zhuǎn)換狀態(tài)的示意圖；圖3是示出符合本發(fā)明至少某些方面的驅(qū)動器的示意圖，該驅(qū)動器包括二極管橋式整流器、提升電路和三級反相器，其中反相器僅使用中等向量轉(zhuǎn)換狀態(tài)來控制；圖4是示出符合本發(fā)明至少某些方面的驅(qū)動器的示意圖，該驅(qū)動器包括三級整流器和三級反相器，其中三級反相器僅使用中等向量轉(zhuǎn)換狀態(tài)來控制，而三級整流器則使用不同的受限轉(zhuǎn)換協(xié)議來控制；
圖5是示出符合本發(fā)明至少某些方面的驅(qū)動器的示意圖，該驅(qū)動器包括三級反相器和二級整流器，其中反相器僅使用中等向量轉(zhuǎn)換狀態(tài)來控制，而整流器則使用不同的受限轉(zhuǎn)換協(xié)議來控制；圖6是示出符合本發(fā)明至少某些方面的另一驅(qū)動器的示意圖，該驅(qū)動器包括三級反相器和二極管橋式整流器，其中反相器使用排除ppp和nnn轉(zhuǎn)換狀態(tài)的轉(zhuǎn)換協(xié)議來控制；圖7是示出至少符合本發(fā)明某些方面的方法的流程圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的一個或多個特定實施例將如下所述。應當理解的是，在任何諸如工程或設計項目的實際實現(xiàn)的開發(fā)過程中，必須作出許多具體實現(xiàn)的決定來達到開發(fā)者的從一個實現(xiàn)到另一個實現(xiàn)可變化的具體目標，諸如與系統(tǒng)相關和商務相關的約束相兼容。此外，應理解的是，這種開發(fā)努力是復雜并耗時的，但對于得益于本發(fā)明的本領域技術人員而言，它仍然是設計、安裝、制造的日常工作。
現(xiàn)在參看附圖，在一些附圖中，其中相似標號貫穿若干視圖對應于相似元件，更具體地參看圖3，示出了符合本發(fā)明至少某些方面的示例性驅(qū)動器結(jié)構(gòu)40。驅(qū)動器結(jié)構(gòu)40可通過電源線14、16和18接收三相AC電壓，并將這些電壓轉(zhuǎn)換成通過負載線30、32和34提供給負載的三相AC電壓。于是，驅(qū)動器40包括二極管橋式整流器42、提升變換器44、三級的三相中性點箝位反相器46、提升控制器69和反相器控制器54。
二極管橋式整流器42包括六個二極管D1、D2、D3、D4、D5和D6，并可安全它們形成三個整流器管腳，包括由分別鏈接在正負DC總線24和26之間的二極管D1和D2所構(gòu)成的第一個管腳，由串行鏈接在DC總線中的二極管D3和D4所構(gòu)成的第二個管腳，以及由串行鏈接在DC總線中的二極管D5和D6所構(gòu)成的第三個管腳。電源線14鏈接到二極管D1和D2之間的共同節(jié)點。類似地，線16和18分別鏈接到二極管D3和D4之間以及二極管D5和D6之間的共同節(jié)點。如在功率變換領域中眾所周知的，橋式整流器42可以無源模式操作，以將在線14、16和18上呈現(xiàn)的三相AC電壓分別轉(zhuǎn)換成正負DC總線24和26兩端的DC電勢。如圖3所示，正總線24的第二部分可由標號25標示。兩個電容器36和38設置在正負DC總線25和26之間，其中各個電容器36和38都具有基本相等的電容量值。因而，當在總線25和26兩端上施加電壓時，可對電容器36和38充電并幫助保持電勢。電容器36和38之間的中點“o”稱之為中性箝位點。
仍參看圖3，三級反相器46包括標號分別為S1-S12的第一到第十二個開關器件，以及標號分別為D8-D13的第八到第十三個二極管。開關器件S1到S12被安排為形成三個反相器管腳。第一個反相器管腳包括在正負DC總線25和26之間分別串聯(lián)排列的開關S1、S2、S3和S4。類似地，第二個反相器管腳包括在總線25和26之間串聯(lián)排列的開關S5、S6、S7和S8，而第三個反相器管腳包括在總線25和26之間串聯(lián)排列的開關S9、S10、S11和S12。二極管D8和D9分別鏈接在中性箝位點與第一反相器管腳中相鄰開關S1和S2間的點、以及開關S3和S4間的點之間。類似地，二極管D10和D11以及二極管D12和D13分別鏈接在中性箝位點與第二反相器管腳中相鄰開關S5和S6間的點、以及開關S7和S8間的點之間，以及與第三反相器管腳中相鄰開關S9和S10間的點、以及開關S11和S12間的點之間。第一反相器管腳中開關S2和S3間的共同點或節(jié)點鏈接第一負載線30。類似地，第二反相器管腳中開關S6和S7間的共同節(jié)點鏈接負載線32，而第三反相器管腳中開關S10和S11間的共同節(jié)點鏈接負載線34。
如在功率變換領域中眾所周知的，控制器54向各個開關S1到S12提供控制信號以啟閉開關。因而，控制器54可控制為將負載線30、32或34的任一條鏈接到正DC總線25、負DC總線26、或中性箝位點o的任一條。例如，通過打開開關S1和S2，負載線30可被鏈接到正DC總線25，通過打開開關S3和S4，它可被鏈接到負DC總線26，或者通過打開開關S2和S3可被鏈接到中性箝位點。
再次參看圖3，提升電路44(如標號所示)可控制成增加或提升正負DC總線24和26上的DC總線電勢。因而，當以適當方式控制時，正總線部分25和負總線26之間的DC總線電勢可增加到大于正總線部分24和負總線26之間的DC總線電勢的水平。這樣，提升電路44包括電感器48(L1)、第七個二極管D7和第十三個可控開關S13。在此，開關S13通?？梢愿咚俾实剡M行操作，其中每個閉合操作可用于在電感器48中存儲能量，各個打開操作可實現(xiàn)所存儲能量通過二極管D7向電容器36和387的傳送。在此，各個開關周期中開關S13閉合的時間部分可變，其變化直接與總線25和26上的輸出電壓或電勢的所需變化相關。即，為了增加總線25和26上的電勢，可延長開關S13的工作周期以增大輸出電壓。
提升控制器69和反相器控制器56都是簡單的可編程處理器，分別用于控制開關S13和反相器開關S1-S12，其中使用符合本發(fā)明的協(xié)議。
再次參見圖2B和圖3，如上所述，對于三級中性點箝位反相器46，有27個獨立的轉(zhuǎn)換狀態(tài)，其中各種個不同轉(zhuǎn)換狀態(tài)由包括“o”、“p”、“n”的三個小寫字母的組合來表示。例如，圖2B中的示例性轉(zhuǎn)換狀態(tài)包括轉(zhuǎn)換狀態(tài)“npn”、“opn”、“ppp”等。各個轉(zhuǎn)換狀態(tài)標號中的三個字母分別與上述的三個反相器管腳相對應。例如在標為“npn”轉(zhuǎn)換狀態(tài)的情形中，第一個“n”與圖3中包括開關S1到S4的反相器管腳相對應，“p”與包括開關S5到S8的第二個反相器管腳相對應，而第二個“n”與包括開關S9到S12的第三個反相器管腳相對應。“n”表示負載線鏈接到與負DC總線26相連的相應反相器管腳。類似地，“p”表示負載線鏈接到與正DC總線25相連的相應管腳?！皁”表示負載線鏈接到與中性箝位點o相連的相應管腳。因而，例如，在標為“npn”轉(zhuǎn)換狀態(tài)的情形中，圖3中的第一、第二、第三反相器管腳將負載線30、32和34分別鏈接到負DC總線26、正DC總線25和負DC總線26。作為另一示例，對于標為“ppp”的轉(zhuǎn)換狀態(tài)，第一、第二、第三反相器管腳將每條負載線30、32和34都鏈接到正DC總線25。
仍然參看圖2B和3，對應于中性點箝位三級反相器的27種可能轉(zhuǎn)換狀態(tài)包括6個中等向量轉(zhuǎn)換狀態(tài)，有狀態(tài)opn、pon、pno、onp、nop和npo?？梢岳斫?，當控制三級反相器使得僅出現(xiàn)中等向量轉(zhuǎn)換狀態(tài)，反相器46不產(chǎn)生CMV。因而，根據(jù)本發(fā)明的至少某些實施例，控制器54用來控制三級反相器46，使之只有中等向量轉(zhuǎn)換狀態(tài)用來產(chǎn)生負載線30、32和34上的AC電壓。
還可以理解，當僅使用中等向量轉(zhuǎn)換狀態(tài)來控制反相器46時，反相器46的最大輸出電壓被減小為三相AC輸入電壓的約87％。因而，根據(jù)本發(fā)明另一實施例，當僅使用中等向量轉(zhuǎn)換狀態(tài)來控制反相器46時，提升電路44可用來使總線25和26上的DC總線電壓增加一計算量，以補償最大的反相器輸出電壓降。這樣，在至少某些情形中，提升電路44可用來使總線25和26上的DC總線電壓增加比受限轉(zhuǎn)換協(xié)議導致的減小百分比大的量。更具體地，可使用以下等式來確定提升電路44應增加多少DC總線電壓([100/(100-X)]-1)*100 (2)其中X是當使用受限轉(zhuǎn)換協(xié)議控制時與反相器46相關聯(lián)的電壓減小百分比。在本示例中X是13％，根據(jù)等式2提升百分比約為15％。
在確定了所需提升值之后并在驅(qū)動器40的正常操作期間，開關S13可控制為使用二極管橋式整流器將DC總線電勢提升到目標水平，并且一般提升到大于標稱DC總線電壓的電平(即大于所需AC輸入電壓峰值的電平)。然后，當控制反相器46使得只出現(xiàn)中等向量轉(zhuǎn)換狀態(tài)以減小CMV，并隨后減小反相器輸出電壓時，提升的DC電勢可補償由受限反相器轉(zhuǎn)換協(xié)議導致的降壓，且最終結(jié)果是基本上大于額定輸出電壓的最大的反相器輸出電壓，其中輸出電壓包括減小很多的CMV。
在圖3所示的本示例中，已經(jīng)確定所產(chǎn)生的總峰-峰CMV約為使用二極管橋式整流器所產(chǎn)生的標稱DC總線電壓的30％。在此，開關S13和三級反相器中的各個開關可以不同PWM頻率切換。該實施例的一個問題是由于三級反相器46中兩相的同時轉(zhuǎn)換而會在CMV中出現(xiàn)電壓尖峰信號。
現(xiàn)在參看圖4，示出符合本發(fā)明至少某些方面的第二個驅(qū)動器結(jié)構(gòu)64。在圖4中，與圖3的驅(qū)動器結(jié)構(gòu)40相同，驅(qū)動器64包括一個三級反相器46。反相器46中的各個組件與參照圖3上述的組件相同，因此，為了簡化解釋，在此將不再贅述。此外，參照圖3中三級反相器所述的控制器54和受限轉(zhuǎn)換協(xié)議也可用于驅(qū)動器64，其中僅采用了中等向量轉(zhuǎn)換狀態(tài)。因而，控制器54和受限協(xié)議在此也不再贅述。
在圖4中，沒有包括圖3所示的二極管橋式整流器和提升電路，驅(qū)動器64包括一個三相的中性點箝位三級整流器50。三級整流器50包括分別為S14到S25的第14到25個開關，分別為D14到D19的第14到19個二極管，以及電感器L2、L3和L4。開關S14到S25排列成三個整流器管腳，包括開關S14、S15、S16和S17在DC總線24和26之間串行排列成第一管腳，開關S18、S19、S20和S21在DC總線24和26之間串行排列成第二管腳，以及開關S22、S23、S24和S25在DC總線24和26之間串行排列成第三管腳。電源線14可鏈接到第一整流器管腳中開關S15和S16之間的共同節(jié)點。類似地，電源線16和18可分別鏈接到第二和第三整流器管腳中開關S19和S20之間、以及開關S23和S24之間的共同節(jié)點。二極管D14到D19分別鏈接在中性箝位點o與第一反相器管腳中的開關S14和S15之間以及開關S16和S17間的節(jié)點之間，與第二反相器管腳中的開關S18和S19之間以及開關S20和S21間的節(jié)點之間，以及與第三反相器管腳中的開關S22和S23之間以及開關S24和S25間的節(jié)點之間。
整流器控制器52可提供用于控制開關S14到S25。如在三級反相器46的情形中，三級整流器50可控制成采取圖2B中所示的二十七種轉(zhuǎn)換狀態(tài)的每一種狀態(tài)。然而，在此各轉(zhuǎn)換狀態(tài)可表示電源線14、16和18與正負DC總線和中性箝位點o的鏈接，而不表示負載線30、32和34與之的鏈接。例如，“n”表示電源線與負DC總線26的鏈接，“p”表示電源線與正DC總線24的鏈接，而“o”表示電源線與中性箝位點o的鏈接。
在圖4所示的實施例中，控制器54控制反相器46使得只出現(xiàn)中等向量轉(zhuǎn)換狀態(tài)opn、pon、onp、nop和npo，使之消除反相器46所產(chǎn)生的CMV。如上所述，當僅使用中等轉(zhuǎn)換狀態(tài)控制反相器46時，三相AC輸入電壓和最大反相器輸出電壓之間可減小13％。在此，為了使最大反相器輸出電壓保持在三相AC輸入水平上，控制器52用來控制整流器50的轉(zhuǎn)換以將總線24和26上的DC總線電壓實際上提升到大于使用二極管橋式整流器產(chǎn)生的標稱DC總線電壓。更具體地，上述等式2再次用來確定整流器50應把DC總線電勢增加到使用二極管橋式整流器產(chǎn)生的標稱DC總線電壓以上多少。在當前情形中，等式2產(chǎn)生約15％的增幅。
在圖4所示實施例中，控制器52可使用一轉(zhuǎn)換協(xié)議來控制整流器50，該協(xié)議排除ppp和nnn轉(zhuǎn)換狀態(tài)以進一步減小總的峰-峰CMV，同時仍提升DC總線電壓15％。當整流器50和反相器46采用所述控制時，最大的驅(qū)動器輸出電壓等于三相AC輸入電壓，且總的峰-峰CMV是0.67Vdc，其階躍高度為0.16Vdc，其中Vdc是提升的DC總線電壓。
現(xiàn)在參看圖5，示出另一個驅(qū)動器結(jié)構(gòu)55，其中類似于圖3和4所示的實施例，包括一個三級反相器46和一個反相器控制器54。此外，驅(qū)動器55包括一個二級整流器56和一個整流器控制器53。二級整流器56包括形成三個整流器管腳的開關S26到S31，以及電感器L5到L7。開關S26和S27串聯(lián)鏈接在DC總線24和26之間以形成第一個管腳，開關S28和S29在總線之間鏈接形成第二個管腳，而開關S30和S31在總線之間鏈接形成第三個管腳。在此，線14、16和18分別鏈接到在第一到第三整流器管腳中的開關S28和S29之間、開關S28和S29之間、以及開關S30和S31之間的節(jié)點?？刂破?3控制開關S26到S31，以將線14、16和18上的AC電源電壓轉(zhuǎn)換成總線24和26兩端的DC總線電壓。在此，因為二級整流器56中只有六個開關，所以只有八種可能的轉(zhuǎn)換狀態(tài)(參見圖2A)，包括ppp、nnn、ppn、pnn、nnp、npp和npn。
根據(jù)本發(fā)明至少一個實施例，控制器54僅使用中等向量轉(zhuǎn)換狀態(tài)來控制三級反相器46，從而可將來自反相器46的CMV減小為零電平，同時將最大反相器輸出電壓減小為比三相AC輸入電壓低13％的電平。為了補償13％的反相器輸出電壓降，控制器53控制開關S26-S31以提升DC總線電壓。一旦DC量應當提升以補償反相器電壓降的量可使用以上等式2來確定，則對于13％的電壓降會產(chǎn)生約15％的電壓提升值。
仍然參照圖5，除了用限定轉(zhuǎn)換協(xié)議控制反相器46之外，已經(jīng)認識到的是，可通過用限定轉(zhuǎn)換協(xié)議控制整流器56來進一步減小CMV。這樣，在至少某些實施例中，控制器53在控制整流器56時可排除ppp或nnn轉(zhuǎn)換狀態(tài)。在這種情形中，總的峰-峰CMV為0.67Vdc，而階躍高度為0.33Vdc，其中Vdc是提升的DC總線電壓。在另一實施例中，控制器53可在排斥ppp和nnn狀態(tài)時控制整流器56。在此，總的峰-峰CMV可降至0.33Vdc而階躍高度仍為0.33Vdc。在以上兩個情形時，DC總線電容器36和38不能通過控制器54動態(tài)平衡。
現(xiàn)在參看圖6，示出符合本發(fā)明至少某些方面的另一驅(qū)動器結(jié)構(gòu)70。驅(qū)動器70，類似于參照圖3、4和5所述的所有驅(qū)動器的情形，包括一個三級中性點箝位反相器46和一個反相器控制器54。此外，驅(qū)動器70包括類似于參照圖3所述的整流器的二極管橋式整流器42。整流器42可產(chǎn)生總線24和26上的DC電勢。在圖6所示實施例中，不僅僅使用中等向量轉(zhuǎn)換狀態(tài)來控制反相器46，控制器54使用圖2中標識的除ppp和nnn轉(zhuǎn)換狀態(tài)之外的所有轉(zhuǎn)換狀態(tài)。在此，因為控制器54使用較大向量轉(zhuǎn)換狀態(tài)，最大反相器輸出電壓等于三相AC輸入電壓，所以無需提升DC總線電壓值。然而，由于控制器54將ppp和nnn狀態(tài)排除在外，所以減小了峰-峰CMV。更具體地，在驅(qū)動器70受到控制以排除ppp和nnn狀態(tài)時，峰-峰CMV為0.97Vdc，而階躍高度降為0.16Vdc。在該情形中，因為較小向量狀態(tài)可包括在反相器轉(zhuǎn)換協(xié)議中，電容器36和38上的電壓可得到動態(tài)平衡。
現(xiàn)在參看圖7，示出符合本發(fā)明至少某些方面的方法80。在框82，整流器/反相器結(jié)構(gòu)以上述任一方式來提供、構(gòu)成并鏈接。因而，整流器可包括一個二極管橋加提升電路、二級開關型的整流器、三級開關型的整流器等，而反相器可包括二級或三級開關型反相器。在方框84中，受限的反相器轉(zhuǎn)換狀態(tài)協(xié)議可用于減小CMV。此外，在方框84中，當整流器是開關型整流器時，可選擇受限的整流器轉(zhuǎn)換協(xié)議以進一步減小CMV。在方框86中，標識因選定轉(zhuǎn)換協(xié)議導致的反相器輸出中的下降百分比。在方框88中，在驅(qū)動器的正常操作期間，整流器可控制成將DC總線電壓提升所計算的百分比，以補償由受限轉(zhuǎn)換協(xié)議導致的反相器壓降。在此，當整流器為開關類型時，在方框84中選定的受限整流器轉(zhuǎn)換協(xié)議被用來啟動整流器。當整流器是包括提升電路的二極管橋時，提升電路可控制成提升DC總線電壓。最后，在方框90中，反相器可控制成以與選定的受限反相器轉(zhuǎn)換協(xié)議一致的方式來減小CMV。
盡管本發(fā)明允許各種更改和可選形式，但是特定實施例可作為實例在附圖中示出并已經(jīng)在此詳細描述。然而，應當理解的是，本發(fā)明并非旨在受限于所揭示的特定形式。例如，盡管在反相器轉(zhuǎn)換狀態(tài)受限于中等向量狀態(tài)時出現(xiàn)了特別好的結(jié)果，但仍可預期其它的受限反相器轉(zhuǎn)換協(xié)議，包括包括除ppp和nnn狀態(tài)之外所有狀態(tài)的協(xié)議、包括除ppp或nnn狀態(tài)之外所有狀態(tài)的協(xié)議、包括中等向量狀態(tài)和較小向量狀態(tài)的子集的協(xié)議、等等。此外，可預期采用開關型整流器和提升電路的此外，在上述的包括三級反相器和三級整流器的實施例中，整流器可使用包括除ppp和nnn轉(zhuǎn)換狀態(tài)之一外的所有狀態(tài)的受限轉(zhuǎn)換協(xié)議來控制，產(chǎn)生至少某些有利結(jié)果。此外，可預期在各種結(jié)構(gòu)中有四級或多極反相器和整流器，其中多極反相器可使用不完整的轉(zhuǎn)換協(xié)議來控制以減小CMV，同時仍保持較高的最大驅(qū)動器輸出。
因而，本發(fā)明能覆蓋和包括落于所附權利要求所定義的本發(fā)明精神和范圍內(nèi)的所有修改、等效以及可選方案。
權利要求
1.一種用于由驅(qū)動器減小施加到負載的共模電壓的方法，所述驅(qū)動器包括鏈接在三條AC電源線和正負DC總線之間的整流器，它將AC電源電壓轉(zhuǎn)換成DC總線上的DC電壓，以及鏈接在DC總線和負載之間的反相器，所述整流器向反相器提供DC輸入電壓，其中在正常操作期間，對于給出特定的DC總線電壓，所述反相器能夠產(chǎn)生最大的反相器輸出電壓，所述方法包括以下步驟控制所述反相器以向所述負載提供輸出電壓，其中輸出電壓基本上沒有共模電壓，使得最大反相器輸出電壓可比正常反相器操作期間和為給出特定DC總線電壓能提供的最大反相器輸出電壓少X％；以及控制所述整流器以將電源電壓轉(zhuǎn)換成DC總線上的DC電壓，使之所述DC總線電壓可提升到比三相AC輸入電壓峰值大X％的電平。
2.如權利要求2所述的方法，其特征在于，所述控制整流器以提升DC總線電壓的步驟包括將所述DC總線電壓提升到基本上比三相AC輸入電壓的峰值大百分之((100/(100-X)-1)*100)的電平。
3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述整流器是具有多個可能轉(zhuǎn)換狀態(tài)的多級PWM整流器，且其中控制所述整流器的步驟包括控制所述整流器轉(zhuǎn)換狀態(tài)使之至少排除所述三個電源線的每一條鏈接到所述正DC總線的ppp狀態(tài)和所述三個電源線的每一條鏈接到所述負DC總線的nnn狀態(tài)之一。
4.如權利要求3所述的方法，其特征在于，所述反相器是具有至少二十七種可能轉(zhuǎn)換狀態(tài)的多級PWM反相器，且其中控制所述反相器的步驟包括控制所述反相器使之排除所述二十七種狀態(tài)的至少一種子集。
5.如權利要求4所述的方法，其特征在于，所述可能的反相器轉(zhuǎn)換狀態(tài)包括所述三個電源線的每一條鏈接到所述正DC總線的ppp狀態(tài)和所述三個電源線的每一條鏈接到所述負DC總線的nnn狀態(tài)，且其中控制所述反相器的步驟包括控制所述反相器使之至少排除所述ppp和nnn轉(zhuǎn)換狀態(tài)的之一。
6.如權利要求5所述的方法，其特征在于，所述反相器轉(zhuǎn)換狀態(tài)還包括中等電壓向量轉(zhuǎn)換狀態(tài)的子集，其中對于各個中等電壓向量轉(zhuǎn)換狀態(tài)，所述三個負載相位分別鏈接到正DC總線、負DC總線和中性點總線之一，控制所述反相器的步驟包括控制所述反相器使之僅出現(xiàn)中等電壓向量轉(zhuǎn)換狀態(tài)。
7.如權利要求6所述的方法，其特征在于，控制所述整流器的步驟包括控制所述整流器轉(zhuǎn)換狀態(tài)使之排除所述ppp和nnn狀態(tài)的每一種。
8.如權利要求6所述的方法，其特征在于，所述反相器包括一個三級PWM反相器，且所述整流器包括一個二級整流器，且其中控制所述整流器的步驟包括控制所述整流器轉(zhuǎn)換狀態(tài)使之排除所述ppp和nnn狀態(tài)的每一種。
9.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述反相器是具有二十七種可能轉(zhuǎn)換狀態(tài)的三級PWM反相器，且其中控制所述反相器的步驟包括控制所述反相器使之排除所述二十七種狀態(tài)的至少一個子集。
10.如權利要求9所述的方法，其特征在于，所述轉(zhuǎn)換狀態(tài)包括中等電壓向量轉(zhuǎn)換狀態(tài)的子集，其中對于每種中等電壓向量轉(zhuǎn)換狀態(tài)，所述三個負載相位分別鏈接到正DC總線、負DC總線和中性點總線之一，控制所述反相器的步驟包括控制所述反相器使之僅出現(xiàn)中等電壓向量轉(zhuǎn)換狀態(tài)。
11.如權利要求10所述的方法，其特征在于，所述整流器包括一個二級PWM整流器，且其中控制所述整流器的步驟包括控制所述整流器轉(zhuǎn)換狀態(tài)使之排除所述三個電源線的每一條鏈接到所述正DC總線的ppp狀態(tài)和所述三個電源線的每一條鏈接到所述負DC總線的nnn狀態(tài)的每一種。
12.如權利要求10所述的方法，其特征在于，所述整流器包括至少一個提升變換器，且其中控制所述整流器的步驟包括控制所述提升變換器。
13.如權利要求9所述的方法，其特征在于，所述整流器包括一個三級PWM整流器，且其中控制所述整流器的步驟包括控制所述整流器轉(zhuǎn)換狀態(tài)使之至少排除所述三個電源線的每一條鏈接到所述正DC總線的ppp狀態(tài)和所述三個電源線的每一條鏈接到所述負DC總線的nnn狀態(tài)之一。
14.如權利要求13所述的方法，其特征在于，所述控制整流器的步驟包括控制所述整流器使之排除所述ppp和nnn狀態(tài)的每一種。
15.一種用于將三條電源線上的三相AC輸入電壓轉(zhuǎn)換成向負載提供具有額定電壓的三相AC輸出電壓的方法，所述方法用于減小施加到所述負載的共模電壓并包括以下步驟在所述AC電源線和正負DC總線之間鏈接整流器；在所述DC總線和所述負載之間鏈接反相器；控制所述反相器以將DC總線電壓轉(zhuǎn)換成提供給負載的AC輸出電壓，使得所提供的電壓基本上沒有共模電壓，所述反相器的控制步驟把所述最大反相器輸出電壓減小至所述三相AC輸入電壓的百分比；以及控制所述整流器以將所述AC輸入電壓轉(zhuǎn)換成DC總線上的DC電壓，所述整流器控制步驟包括將所述DC總線電壓提升到一個電平使得最大反相器輸出電壓基本上等于所述三相AC輸入電壓。
16.如權利要求15所述的方法，其特征在于，在正常操作期間，對于給出特定的DC總線電壓，所述反相器能夠產(chǎn)生最大的反相器輸出電壓，且其中控制所述反相器使得輸出電壓基本上沒有共模電壓的步驟包括控制所述反相器，使之最大反相器輸出電壓比正常反相器操作期間并給出特定DC總線電壓時的最大反相器輸出電壓少X％，控制所述整流器以提升DC總線電壓的步驟包括將所述DC總線電壓提升到基本上比三相AC輸入電壓的峰值大百分之((100/(100-X)-1)*100)的電平，其中X可表達為百分比。
17.如權利要求15所述的方法，其特征在于，所述鏈接反相器的步驟包括鏈接具有二十七種可能轉(zhuǎn)換狀態(tài)的三級PWM反相器，所述轉(zhuǎn)換狀態(tài)包括中等電壓向量轉(zhuǎn)換狀態(tài)的子集，對于每種中等電壓向量轉(zhuǎn)換狀態(tài)，所述三個負載相位分別鏈接到正DC總線、負DC總線和中性點總線之一，控制所述反相器的步驟包括控制所述反相器使之僅出現(xiàn)中等電壓向量轉(zhuǎn)換狀態(tài)。
18.如權利要求15所述的方法，其特征在于，所述整流器是具有多個可能轉(zhuǎn)換狀態(tài)的多級PWM整流器，且其中控制所述整流器的步驟包括控制所述整流器轉(zhuǎn)換狀態(tài)使之至少排除所述三個電源線的每一條鏈接到所述正DC總線的ppp狀態(tài)和所述三個電源線的每一條鏈接到所述負DC總線的nnn狀態(tài)之一。
19.如權利要求18所述的方法，其特征在于，控制所述整流器的步驟包括控制所述整流器轉(zhuǎn)換狀態(tài)使之排除所述ppp和nnn狀態(tài)的每一種。
20.如權利要求18所述的方法，其特征在于，所述鏈接整流器的步驟包括鏈接一個二級整流器。
21.如權利要求18所述的方法，其特征在于，所述鏈接整流器的步驟包括鏈接一個三級整流器。
22.如權利要求15所述的方法，其特征在于，所述鏈接整流器的步驟包括鏈接至少一個提升變換器。
23.如權利要求22所述的方法，其特征在于，所述提升變換器包括二極管橋、電感器、電容器和可控開關。
24.一種用于將三條電源線上的三相AC輸入電壓轉(zhuǎn)換成向負載提供具有額定輸出電壓的三相AC輸出電壓的方法，所述方法用于減小施加到所述負載的共模電壓并包括以下步驟在所述AC電源線和正負DC總線之間鏈接整流器；在所述DC總線和所述負載之間鏈接三相的三級PWM反相器，所述反相器具有包括中等電壓向量轉(zhuǎn)換狀態(tài)的子集的多個轉(zhuǎn)換狀態(tài)，其中對于每種中等電壓向量轉(zhuǎn)換狀態(tài)，所述三個負載相位可分別鏈接到正DC總線、負DC總線和中性點總線之一，在正常操作期間，對于給出特定的DC總線電壓，所述反相器能夠產(chǎn)生最大的反相器輸出電壓；控制所述整流器以將所述電源電壓轉(zhuǎn)換成DC總線上的DC電壓，使得將所述DC總線電壓提升到比三相AC輸入電壓峰值大X％的電平；以及控制所述反相器使之僅出現(xiàn)中等電壓向量轉(zhuǎn)換狀態(tài)，以將DC總線電壓轉(zhuǎn)換成提供給負載的AC輸出電壓，使之把所述最大反相器輸出電壓減小，使得最大反相器輸出電壓比正常反相器操作期間并給出特定DC總線電壓時的最大反相器輸出電壓少X％。
25.一種用于將三條電源線上的三相AC輸入電壓轉(zhuǎn)換成向負載提供具有額定輸出電壓的三相AC輸出電壓的方法，所述方法用于減小施加到所述負載的共模電壓并包括以下步驟鏈接在所述AC電源線和正負DC總線之間的無源整流器；鏈接在所述DC總線和所述負載之間的三相的三級PWM反相器，所述反相器具有包括多個轉(zhuǎn)換狀態(tài)，包括所述三個電機相位的每一個鏈接到所述正DC總線的ppp狀態(tài)和所述三個電機相位的每一個鏈接到所述負DC總線的nnn狀態(tài)；以及控制所述反相器以向所述負載提供AC電壓，使之最大的反相器輸出電壓基本上等于三相AC輸入電壓，并因此可排除所述ppp和nnn轉(zhuǎn)換狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明包括一種用于由驅(qū)動器減小施加在負載上的共模電壓的方法和裝置，該驅(qū)動器包括鏈接在三條AC電源線和正負DC總線之間的整流器，它將AC電源電壓轉(zhuǎn)換成DC總線上的DC電壓，以及鏈接在DC總線和負載之間的反相器，該整流器向反相器提供DC輸入電壓，其中在正常操作期間，對于給出特定的DC總線電壓，反相器能夠產(chǎn)生最大的反相器輸出電壓，該方法包括以下步驟控制反相器以向負載提供基本上沒有共模電壓的輸出電壓，使得最大反相器輸出電壓比正常反相器操作期間并給出特定DC總線電壓時的最大反相器輸出電壓少X％，以及控制整流器以將電源電壓轉(zhuǎn)換成DC總線上的DC電壓，使得DC總線提升到比三相AC輸入電壓峰值大X％的電平。
文檔編號H02P27/00GK1767339SQ20051010876
公開日2006年5月3日 申請日期2005年9月28日 優(yōu)先權日2004年9月28日
發(fā)明者T·A·諾德哈爾, R·耐科, R·M·托爾曼 申請人:洛克威爾自動控制技術股份有限公司