專利名稱：在故障模式下具有高輸出的驅(qū)動器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種驅(qū)動器，特別涉及一種驅(qū)動器和用來操作諸如變速電動機驅(qū)動系統(tǒng)的一種可變驅(qū)動器的方法。
可變輸出的驅(qū)動器在傳統(tǒng)的工業(yè)中被用來為AC電動機提供可變的電功率。同樣的驅(qū)動器也可以用于不具體涉及到電動機但是需要可變的輸出電壓或是頻率的其他用途。典型的驅(qū)動器具有一個AC輸入電源和通常采用固體器件的某種類型的轉(zhuǎn)換裝置，用來將固定的AC輸入電壓轉(zhuǎn)換成可變電壓和/或可變頻率的輸出。在本文引入作為參考的美國專利US5625545號中公開了一種此類的驅(qū)動器。該項專利提出了一種被用作驅(qū)動器的電源，它可以利用多個功率單元產(chǎn)生一個三相的AC輸出。與僅僅使用一個功率單元的情況相比，串聯(lián)的多個這種功率單元可以提供較高的電壓輸出。然而，串聯(lián)結(jié)構中的某些功率單元在工作中有可能發(fā)生故障，使電流通路形成開路，影響到整個驅(qū)動器不能工作。在許多情況下，特別是采用變速驅(qū)動器的工業(yè)應用中，都要求能夠在單個功率單元出故障時在降壓模式下連續(xù)工作。實現(xiàn)降壓工作的一種方法是將損壞或是故障的功率單元短路。這樣會造成不平衡的輸出，因為具有短路功率單元的支路必須在小于全電壓的條件下工作。這種工作方式會產(chǎn)生不平衡線路狀態(tài)并且對負載元件有害。因此，當串聯(lián)結(jié)構中的功率單元發(fā)生故障時，通常需要通過在每個其他支路中短路同等數(shù)量的功率單元，以便能夠在降壓或是降低速度的狀態(tài)下工作。盡管來自各個支路中具有短路功率單元的這種驅(qū)動器的輸出被降低了，但是仍然允許驅(qū)動器在降壓或是陣低速度的條件下工作。這種降壓工作方式往往是非常必要的，以便能在驅(qū)動器的控制下連續(xù)地工作，一直持續(xù)到關機維修。另外，為了維持產(chǎn)生所需的最小電平，有可能希望使驅(qū)動器在降壓的狀態(tài)下工作。通常，如果具有串聯(lián)連接的多個轉(zhuǎn)換器的一個驅(qū)動器發(fā)生了故障，就按照一個給定支路中沒有故障的功率單元數(shù)量與這一支路中功率單元的總數(shù)之比成比例地降低其有效輸出電壓和功率。以上述專利為例，如果有一個功率單元例如功率單元A1發(fā)生了故障，通常就需要通過適當?shù)呐月冯娐穼⒐β蕟卧狝1，B1和C1短路。在US5625545號專利的圖9中表示了這種電路。如果在這種旁路狀態(tài)下工作，用22，25和24表示的三相驅(qū)動器的輸出就被成比例地降低三分之一。在這種工作狀態(tài)下，提供給電動機的輸出電壓僅有全電壓的66％。在這種情況下，電動機僅僅能夠達到其額定速度的大約三分之二。按照多數(shù)情況下的要求，在功率單元故障模式下至少應該能夠達到額定速度的66％。然而，輸出速度和來自驅(qū)動器的有效功率還是會出現(xiàn)明顯的下降。如果使用了多個串聯(lián)的功率單元或是轉(zhuǎn)換器，提供給負載的總功率在正常情況下是由所有的功率單元均等地提供的。例如在上述的例子中，當九個功率單元中有一個發(fā)生故障時，仍然能夠提供額定功率的89％。如果將此例中的兩個可以工作的功率單元B1和C1短路或是旁路，這些功率單元就不能繼續(xù)為負載提供有效的輸出功率。因而就非常需要在功率單元故障狀態(tài)下對提供給負載的輸出電壓和功率進行優(yōu)化。本發(fā)明所提供的裝置和方法可以在故障模式下利用可以工作的所有功率單元或是轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生輸出功率。
本發(fā)明涉及到操作一種多相電源的方法，電源的多個支路中各自具有串聯(lián)連接的多個功率單元或是轉(zhuǎn)換器。按照這種連接方式，每個支路的支路電壓等于這一支路中連接的功率單元的總和。另外，該電源在每一對支路端部的端子之間還具有一個線電壓輸出。本發(fā)明適用于沒有連接到公共支路節(jié)點而是僅僅連接到支路端點上的負載，因此，出現(xiàn)在負載上的僅僅是線電壓輸出。在任意支路中的一個或多個功率單元出現(xiàn)故障的故障狀態(tài)下，線電壓輸出達到最大。這可通過檢測任何支路中出故障的功率單元，并且通過電路旁路繞著出故障的功率單元形成一條電流通路而實現(xiàn)。因此，在原先連接的支路內(nèi)部不包括來自故障功率單元的電壓分量。對無故障功率單元的輸出加以控制，使電源輸出中的線電壓達到最大，讓線電壓的幅值大體上相等。通過對輸出進行這樣的調(diào)整，可以使電源輸出的線間的相電壓達到平衡。在一個沒有故障功率單元的三相輸出電源中，平衡的電壓被維持在各支路輸出電壓之間具有120°的相位關系。在檢測到出故障的功率單元時，通過在各個支路之間調(diào)整支路間的相位關系，就可以恢復線間的相位平衡。用一種電路來實現(xiàn)這種方法，降低支路之間要求的峰值電壓?？梢酝ㄟ^產(chǎn)生一個電壓指令信號來降低峰值電壓，并且可以對信號進行修改，以便補償檢測到的出故障的功率單元。可以使用增益按照增益控制來進行修改，該增益與支路中的功率單元總數(shù)(包括出故障的功率單元)除以支路中(沒有被旁路的)的有效功率單元數(shù)量的比例成正比。本發(fā)明特別適合每個支路中的脈寬調(diào)制的串聯(lián)轉(zhuǎn)換器。其作用可以使電源的線電壓輸出達到平衡，并且在系統(tǒng)中充分利用每一個無故障的功率單元。


圖1a是一個實施例的電源電路圖，它是一個三相驅(qū)動器，每個支路中具有五個功率單元；圖1b是一個示意圖，表示諸如圖1a所示的一個功率單元的轉(zhuǎn)換電路的實施例；圖1c是控制信號方案的一個實施例的示意圖，可以用來控制如圖1a所示的每個支路中有五個功率單元的驅(qū)動器；圖1d表示功率單元旁路的四種不同實施例；圖2是在三相輸出的每個支路中串聯(lián)連接的一種五個功率單元的典型結(jié)構的電壓示意圖；圖3是在一個類似于圖2所示的結(jié)構中的電壓示意圖，但是支路A中有兩個出故障的功率單元；圖4(現(xiàn)有技術)是一個電壓圖形，表示在支路A中有兩個故障功率單元并且分別從支路B和C中去掉兩個功率單元的現(xiàn)有技術的操作方法；圖5a是用來操作沒有支路A中的兩個故障功率單元但是利用了支路B和C中所有五個功率單元的一種結(jié)構的電壓圖形；圖5b是用來操作損失了B相的一個功率單元和C相的兩個功率單元之后的一種結(jié)構的電壓圖形；圖5c是用來操作損失了B相的兩個功率單元和C相的三個功率單元之后的一種結(jié)構的電壓圖形；圖6是用來降低三相電源峰值電壓指令的一種現(xiàn)有技術控制功能的示意圖；圖7表示一個用來降低峰值電壓，并且在操作出故障的轉(zhuǎn)換器功率單元時優(yōu)化輸出電壓的控制功能方框圖；圖8a，b，c和d是用來表示各種操作狀態(tài)下的控制信號波形的示意圖；圖9a，b，c和d是一些實施例的信號波形圖；圖10a，b，c和d是一些實施例的控制波形圖；圖11是圖7所示實施例的電路示意圖；圖12表示用來降低峰值電壓，并且在操作出故障的轉(zhuǎn)換器功率單元時優(yōu)化輸出電壓的第二種改進的控制功能方框圖；圖13是一個氣動轉(zhuǎn)換開關的示意圖；圖14是使用彈簧負荷觸點的一個轉(zhuǎn)換開關的示意圖15是采用轉(zhuǎn)換開關的一種三功率單元結(jié)構的示意圖。
圖1a表示一個AC驅(qū)動器的電源電路圖。在這種典型的結(jié)構中可以采用本發(fā)明，然而，其他的驅(qū)動器和電源也可以采用本發(fā)明的裝置和方法。三相輸入線路1饋送到一個功率變壓器2。如圖所示，功率變壓器2可以采用任意的結(jié)構，在某些實施例中采用了諸如US5625545中所示的多繞組三相隔離變壓器。這種變壓器的原邊繞組是星形或是網(wǎng)形連接的，受到來自三相輸入線路1的激勵。變壓器可以激勵許多單相或是多相的副邊繞組。在本文的實施例中有許多副邊繞組，每個繞組對應著驅(qū)動器中的一個轉(zhuǎn)換器或是功率單元。按照上述專利中的提示，可以為這些繞組預先選定某一電氣相位角。在采用其他變壓器結(jié)構的某些應用中則完全不需要使用輸入隔離變壓器。如圖1a所示，輸入變壓器或是其他AC電源向獨立的功率轉(zhuǎn)換器供電。在圖1a中使用了15個功率單元或是轉(zhuǎn)換器。在這種電路結(jié)構中，輸出線路有三個支路，每個支路中有五個功率轉(zhuǎn)換器。支路A具有轉(zhuǎn)換器A1到A5。支路B包含功率轉(zhuǎn)換器B1到B5，而支路C包含功率轉(zhuǎn)換器C1到C5。任一支路中的有效電壓是支路中各個功率單元的電壓總和，例如支路A的輸出電壓是功率轉(zhuǎn)換器A1到A5的總和。同樣，支路B的輸出電壓是它的轉(zhuǎn)換器B1到B5的總和，而支路C的輸出電壓是串聯(lián)連接的五個轉(zhuǎn)換器C1到C5的總和。驅(qū)動器向電動機20饋送三相功率，電動機可以是任何形式的負載，但是在圖中用普通的感應電動機來表示。本發(fā)明的目的是產(chǎn)生一種變速的AC驅(qū)動。因此，它可以控制過程電動機，風扇，泵或是其他的設備。在起動或是過程運行期間經(jīng)常需要保持變速操作。因而需要通過控制驅(qū)動器來改變從端子A，B和C上提供給電動機的電壓。電動機20在端子A-B之間承受的電壓是支路A和支路B中的各個功率轉(zhuǎn)換器的電壓總和。因此，在電動機的端子A-B上的有效電壓等于功率單元(A1+A2+A3+A4+A5-B1-B2-B3-B4-B5)的總和。各個其他端子上的電壓也是連接在這些端子之間的電壓總和。因此，端子B和C之間的電壓就是功率單元(B1+B2+B3+B4+B5-C1-C2-C3-C4-C5)的總和。按照相同的方式，來自端子C到A的電壓是轉(zhuǎn)換器電壓(C1+C2+C3+C4+C5-A1-A2-A3-A4-A5)的總和。圖示驅(qū)動器的每個支路被連接成星形，具有一個公共的中性點N，對于本例的電動機20，該點沒有連接到負載。來自各個支路的輸出電壓分量是由從中性點到電動機端子的各個支路中的功率單元總和構成的。支路A的輸出電壓是在端子A和N之間測量的，N是轉(zhuǎn)換器裝置的中性點。這其中包括了轉(zhuǎn)換器A1到A5的電壓總和。從圖中可見，如果轉(zhuǎn)換器功率單元A1出現(xiàn)了故障，從A到N測量的提供給負載也就是本例中的電動機20的有效電壓就會降低，因為支路中已經(jīng)少了一個功率單元。如果需要在已經(jīng)有一個功率單元例如是功率單元A1出故障的模式下操作驅(qū)動器，可以將該功率單元短路或是旁路。為了平衡輸出，通常還需要將每個其他支路中的另一個功率單元旁路。例如，當功率單元A1出故障時，通常的做法是將功率單元A1，B1和C1旁路這樣就能維持至電動機端子A，B和C的輸出有效電壓的平衡。然而，有效輸出電壓和輸出功率會相應地降低，因為在電路中可供使用的有效功率單元數(shù)量已經(jīng)減少了。然而，在本發(fā)明的實踐中，如果功率單元A1出故障，可以將其旁路，而功率單元B1和C1可以維持工作，從而將輸出電壓和功率維持在一個比較高的最大電平。
圖1b表示一個典型的功率單元或是轉(zhuǎn)換器，諸如圖1a中所示的A1-5，B1-5和C1-5。然而，在本發(fā)明的實踐中還可以采用其他的功率單元或是功率轉(zhuǎn)換器。圖1b中所示的功率單元和控制器與US5625545中所示的情況相似。然而，用主控制器控制單個的功率單元，在故障模式下可以產(chǎn)生較高的輸出。圖中的功率單元50是一個功率轉(zhuǎn)換器，利用由二極管51a-51c和52a-52c構成的整流器可以將三相輸入功率轉(zhuǎn)換成DC分量。整流器的輸出跨接在電容器53a和53b上，用來存儲和平滑DC輸出。電容器53a和53b是用電容器組來表示的，實際所需的電容量取決于具體的應用。利用脈寬調(diào)制(PWM)方法可以將轉(zhuǎn)換器的DC功率有選擇地提供給轉(zhuǎn)換器輸出54和55。脈寬調(diào)制是通過由半導體開關Q1-4構成的橋式轉(zhuǎn)換器來實現(xiàn)的。也可以使用可以接受的任何類型的開關元件；并且根據(jù)功率等級選擇各種固體元件。如圖中所示，轉(zhuǎn)換器輸出采用了四個晶體管56，57，58和59。在這種脈寬調(diào)制操作中，開關在工作期間可以完全導通或是完全關斷。圖1b所示的電路中還使用了四個分別跨接在一個固體開關裝置上的二極管60-63。在大多數(shù)場合下，總是希望在多轉(zhuǎn)換器結(jié)構中使用的功率單元或是轉(zhuǎn)換器是相同的，并且構成這樣一種形式，以便限制附件的數(shù)量并且允許在同一個驅(qū)動器內(nèi)部對轉(zhuǎn)換器進行交換。圖1b中所示的轉(zhuǎn)換器50可以被用作圖1a中的所有15個轉(zhuǎn)換器。在圖1b中還表示出功率轉(zhuǎn)換器的一部分是旁路69。這種旁路還可以在一個驅(qū)動器裝置中與轉(zhuǎn)換器組件構成一個整體。在其他情況下，也可以單獨安裝旁路69。旁路69可以是機械或是電氣的固體元件。本發(fā)明的實施例中使用的旁路裝置是固體元件，與美國專利US5625545的圖9中所示的結(jié)構相似。在使用旁路69時，可以在轉(zhuǎn)換器的各個輸出線54和55之間形成一條分路。因此，電流就可以通過旁路69而不是轉(zhuǎn)換器。如果在開路模式下出現(xiàn)故障的故障轉(zhuǎn)換器沒有被旁路，通過支路的電流就會變成零。因而就需要在各個轉(zhuǎn)換器輸出上都有一個這種旁路電路69。已知并且可供使用的用來監(jiān)視和檢測故障功率單元的方法有很多。一種簡單的方法就是將功率單元輸出電壓與指令輸出相比較。其他的方法還包括檢查或是識別功率單元元件或是使用診斷程序。盡管本發(fā)明是針對僅有一個故障功率單元的情況來說明的，本發(fā)明顯然也包括了那些用來在一或多個給定支路中有一個或更多功率單元出現(xiàn)故障時實現(xiàn)連續(xù)工作的方法和裝置。因此，本發(fā)明不僅能夠在例如圖1a中的單個功率單元A1出故障時繼續(xù)工作，在例如功率單元A1，B2，B3和C4等多個功率單元出故障時也可以實現(xiàn)高效率的工作。
如圖1b所示，利用由標號65表示的本地控制器來控制轉(zhuǎn)換器。同時還希望將本地控制器與單個的功率單元或是轉(zhuǎn)換器相聯(lián)并包含在其中。這樣就能控制具體的轉(zhuǎn)換器，例如采用脈寬調(diào)制技術或是其他控制技術。不僅可以通過轉(zhuǎn)換器的操作來控制輸出電壓，還可以用來控制具體要求的波形。本地控制器的操作可以參照前述的被引用專利中所述的方式。如果本地控制器是裝在單個轉(zhuǎn)換器上，就需要通過諸如光纖控制線路66一類的光纖系統(tǒng)從主控制器67將控制信號傳送給本地控制器。為了具體地實現(xiàn)本發(fā)明，可以在主控制器中為某些控制功能編組，這樣就不需要本地控制器了，除了采用上述的光纖系統(tǒng)之外也可以使用其他的手段例如普通的線路來傳送信號。
在本地控制器被包含在單個功率單元組件內(nèi)的例子中，提供給組件的信號是由一個主控制器產(chǎn)生的。圖1c表示一個主控制器70，可用來產(chǎn)生不同的信號VA*，VB*和VC*，這些信號VA*，VB*和VC*是指令，或者是對支路A，支路B和支路C的各個轉(zhuǎn)換器要求的電壓輸出的復制品。主控制器70分別向A支路的轉(zhuǎn)換器A1到A5提供控制信號VA*。同樣，主控制器可以向控制器B1到B5提供控制信號VB*。主控制器還可以向第三支路C的轉(zhuǎn)換器C1到C5提供信號VC*?？梢杂靡粋€PWM調(diào)制器將各個電壓指令轉(zhuǎn)換成用于圖1b的晶體管56，57，58和59的可變占空比的開關圖形。應該認識到，圖1c所示的控制方案僅僅是可以用來實現(xiàn)本發(fā)明的眾多控制方案之一。
以往對功率單元故障的響應是在所有三相中短路相等數(shù)量的功率單元，不管這些功率單元是否還可以使用，而本發(fā)明是采用了這樣一種方法，讓所有有效的功率單元都能夠用于平衡的輸出電壓。
圖1d表示其他可以用來旁路故障功率單元的一些實施例。圖1d中的選擇方案i表示用一個繼電器或是接觸器的觸點來旁路功率轉(zhuǎn)換器功率單元的情況。當圖中所示處在打開位置的觸點受到電磁線圈的激勵時，在功率單元輸出端子之間就形成短路。也可以采用ii所示的另一種旁路方式。在這種選擇方案中，脫扣釋放裝置促使一個彈簧負荷觸點在功率單元輸出端子之間形成短路。脫扣釋放裝置可以用電或是機械來操作，并且在某些實施例中可以用來作為開路檢測裝置。iii表示一個功率轉(zhuǎn)換器，在它的輸出端上跨接著利用具有相反極性的兩個可控硅整流器的旁通電路。通過接通兩個SCR在功率單元輸出端子之間形成短路。根據(jù)成本和具體的用途，采用串聯(lián)的晶體管也可以構成類似的旁路，例如變化iv中所示。
圖2表示串聯(lián)連接的功率單元的一種典型的陣列，用來表示來自每個支路的電壓和支路間的相位移。每個功率單元能夠產(chǎn)生的AC輸出電壓例如是480伏。用一個圓圈代表一個功率單元，在每個支路的中性點N和各自的點A，B，C之間連接著五個功率單元。如圖所示，在這種陣列中，從點N到各個點A，B，C產(chǎn)生的電壓大約能達到2400伏。如果通過控制能使這三相電壓幅值相等并且彼此相位偏移120°，這種陣列就能產(chǎn)生平衡的三相AC輸出電壓。在這種情況下，來自圖2所示陣列的線間最大有效輸出電壓可以達到4160伏。如果有一或多個功率單元出現(xiàn)故障，可以將功率單元的輸出端子短路，在降壓的情況下繼續(xù)工作?？梢詫o效的功率單元旁路，例如圖1b所討論的情況。
圖3表示在功率單元A4和A5被旁路之后的有效電壓。因此它們已經(jīng)被旁路，在圖3的電壓圖中沒有表示這些單元，因為它們對陣列中的總電壓不起作用。被旁路的功率單元A4和A5在支路A中，從N到點A延伸。如圖3所示，在從N到A的支路中僅僅剩下了三個單元A1，A2和A3。這是因為沒有來自被旁路功率單元的剩余電壓分量。因此，來自支路A(點N和A之間)的最大有效電壓降低了大約40％，大約是1440伏。如圖所示，在從N到C和從N到B的其他支路中，全電壓仍然有效。如果繼續(xù)維持彼此間隔120°的相位角控制，輸出電壓就會出現(xiàn)不平衡，因為電壓VCB將會遠遠大于電壓VAC和VBA。這種不平衡輸出電壓無法用來驅(qū)動諸如標準的AC感應電動機一類的負載。為了避免這種不應有的狀態(tài)，并且仍然維持負載的工作，現(xiàn)有技術的做法是在一或多個功率單元發(fā)生故障后在所有的三相中旁路相等數(shù)量的單元。盡管這些單元中有一些完全可以使用，對平衡負載輸出電壓的要求已經(jīng)超過了希望使用所有有效單元的要求。在這種狀態(tài)下，整個陣列的最大輸出電壓被限制在出故障的功率單元最多的那一相支路的容量。為了維持平衡的輸出而被旁路的有效功率單元的額外功率容量沒有得到利用。圖4表示從圖3中旁路了出故障的單元A4和A5之后的陣列，另外，有效的單元B4，B5，C4和C5也被旁路了。該圖中的最大線間平衡電壓是額定電壓的60％，或者說是2494伏。此處需要強調(diào)的是，從轉(zhuǎn)換器或是單元的陣列到電動機端子的連接通常都是由三條導線構成的。陣列的中性點N通常不用連接到電動機的中線上。因此，對于電動機來說，從點N到點A，B，和C的支路電壓幅值是否相等以及相位差是不是120°并沒有什么關系。電動機僅僅要求線間電壓VAC，VBA和VCB具有相等的幅值和彼此間120°的相位差。盡管圖4的電路提供了平衡的輸出電壓和120°的相位差，但是沒有充分利用驅(qū)動器中有效單元的全部容量。
圖5a表示在單元A4和A5發(fā)生故障之后是如何構成圖1所示的陣列的。在圖中假設單元A4和A5因為故障已經(jīng)被旁路，因此，這些單元對從N到A的支路A中的總電壓不起作用。操作驅(qū)動器獲得圖5的電壓圖形，將B，C兩相之間的相位角從120°減少到95°。A，C兩相和B，A兩相之間的相位角則從120°增大到132.5°。這樣的角度可以使線間電壓VAC，VBA和VCB具有相等的幅值。另外，在圖5a中，VAC，VCB和VBA之間的相互相位偏移是120°。如圖5所示，此時可供使用的最大平衡線間電壓是額定電壓的85％，也就是3542伏。由于電動機仍然可以接受到平衡的三相電壓，它可以繼續(xù)吸收平衡的三相電流，電流的相互相位偏移是120°。然而，由于單元電壓不再具有120°的相互相位偏移，單元電壓和單元電流之間的相位角有可能發(fā)生變化。在輕負載條件下，電動機電流比電動機電壓滯后大約90°，某些單元中出現(xiàn)的單元電流有可能比單元電壓滯后90°以上。這樣就會造成這些單元吸收能量，使能量不能消耗或是再生。因此就需要在輕負載條件下避免按照這種方式工作。在需要采用本發(fā)明來驅(qū)動輕負載時可以采用適當?shù)碾娏骰蚴秦撦d檢測。
圖5b表示另一個實施例，其中的B支路有一個故障單元(B5)，而C支路中有兩個故障單元(C4和C5)。A，B之間的角度已經(jīng)被減少到96.9°，而A，C之間的角度已經(jīng)被減少到113.1°。這樣就重新獲得了3249伏的平衡的線間電壓，它是額定值的78％。
圖5c表示另一個例子，其中的B4，B5，C3，C4和C5都被旁路了。通過調(diào)整仍然可以獲得51％的電壓，也就是2121伏。
所需的控制角度取決于每一相中剩下的有效單元數(shù)量。在檢測到故障狀態(tài)時可以在控制器中計算出相位關系的具體值。在其他的例子中可能希望用預定的相位角代表具體的故障狀態(tài)。圖3，5a和5c表示具體的故障狀態(tài)。所有例子中的每一相都使用了五個單元。顯然，在每相五個單元的結(jié)構中還可能出現(xiàn)其他的故障狀態(tài)。另外，本發(fā)明實際上可以利用每一相中的任意數(shù)量的單元。在具體的應用場合，如果每一相的工作單元數(shù)量是已知的，例如每個支路五個單元，就可以確定故障的情況，并且能計算出適當?shù)闹烽g的相位角。為了計算出支路間的相位角可能需要將某些故障狀態(tài)在系統(tǒng)中編程它們可以是針對具體故障狀態(tài)的預定值。在實現(xiàn)本發(fā)明時可以采用查表的方式。以下的表1-7給出了每個支路中采用二到八個單元的電源裝置中的支路間相位關系的一般數(shù)值。在這些表中，假設支路是一種具有支路A，B和C的三相Y形結(jié)構。在表中僅僅給定了相同的值，與給定支路中的哪一個單元出現(xiàn)故障無關。另外，由于電源裝置中的故障狀態(tài)會導致相同的相位關系，與支路中發(fā)生的故障數(shù)量無關，因此，具備A＝5，B＝3，C＝5的電源裝置與有效單元為A＝5，B＝5，C＝3的電源裝置是相同的。因此，這種表提供了一種簡易的縮減形式，可以覆蓋所有的組合方式。在這種表中列出的A單元永遠具有最多的有效單元，B具有其次多的有效單元，C具有最少的有效單元。表1-7可供一個微處理器通過查表來確定一個具有故障單元的電源裝置中的正確的相位關系。在這種表中，A cells、B cells、Ccells分別表示A單元、B單元和C單元，項目Vmax％被用來表示在故障狀態(tài)下可以達到的正常線電壓百分數(shù)的最大電壓。所有相位角都是相對于無故障單元的電源裝置中的正常A矢量的關系。例如，Aφ是處在故障模式的A支路與非故障模式的A支路之間的相位角。所有的角度都是相對于非故障模式的A支路矢量給出的。由于在預先給定的例子中每個支路具有五個單元，從表4中可以看到這些例子。
表1原始單元數(shù)＝2A cells＝1 B cells＝1 C cells＝0 Vmax％＝ 28.9 A＝30.0 B＝ 90.0 C＝272.3A cells＝1 B cells＝1 C cells＝1 Vmax％＝ 50.0 A＝ 0.0 B＝120.0 C＝240.0A cells＝2 B cells＝1 C cells＝1 Vmax％＝ 50.0 A＝ 0.0 B＝ 60.0 C＝300.0A cells＝2 B cells＝2 C cells＝0 Vmax％＝ 57.7 A＝30.0 B＝ 90.0 C＝272.3A cells＝2 B cells＝2 C cells＝1 Vmax％＝ 80.9 A＝15.5 B＝104.5 C＝240.0A cells＝2 B cells＝2 C cells＝2 Vmax％＝100.0 A＝ 0.0 B＝120.0 C＝240.0表2原始單元數(shù)＝3A cells＝1 B cells＝1 C cells＝0 Vmax％＝ 19.2 A＝30.0 B＝90.0 C＝272.3A cells＝1 B cells＝1 C cells＝1 Vmax％＝ 33.3 A＝0.0 B＝120.0 C＝240.0A cells＝2 B cells＝1 C cells＝1 Vmax％＝ 33.3 A＝0.0 B＝60.0 C＝300.0A cells＝2 B cells＝2 C cells＝0 Vmax％＝ 38.5 A＝30.0 B＝90.0 C＝272.3A cells＝2 B cells＝2 C cells＝1 Vmax％＝ 53.9 A＝15.5 B＝104.5 C＝240.0A cells＝2 B cells＝2 C cells＝2 Vmax％＝ 66.7 A＝ 0.0 B＝120.0 C＝240.0A cells＝3 B cells＝2 C cells＝2 Vmax％＝ 75.5 A＝ 0.0 B＝101.4 C＝258.6A cells＝3 B cells＝3 C cells＝0 Vmax％＝ 57.7 A＝30.0 B＝90.0 C＝272.3A cells＝3 B cells＝3 C cells＝1 Vmax％＝ 73.6 A＝20.4 B＝99.6 C＝240.0A cells＝3 B cells＝3 C cells＝2 Vmax％＝ 87.8 A＝10.5 B＝109.5 C＝240.0A cells＝3 B cells＝3 C cells＝3 Vmax％＝100.0 A＝ 0.0 B＝120.0 C＝240.0表3原始單元數(shù)＝4A cells＝1 B cells＝1 C cells＝0 Vmax％＝14.4 A＝30.0 B＝90.0 C＝272.3A cells＝1 B cells＝1 C cells＝1 Vmax％＝25.0 A＝0.0 B＝120.0 C＝240.0A cells＝2 B cells＝1 C cells＝1 Vmax％＝25.0 A＝0.0 B＝60.0 C＝300.0A cells＝2 B cells＝2 C cells＝0 Vmax％＝28.9 A＝30.0 B＝90.0 C＝272.3A cells＝2 B cells＝2 C cells＝1 Vmax％＝40.5 A＝15.5 B＝104.5 C＝240.0A cells＝2 B cells＝2 C cells＝2 Vmax％＝50.0 A＝0.0 B＝120.0 C＝240.0A cells＝3 B cells＝2 C cells＝2 Vmax％＝56.6 A＝0.0 B＝101.4 C＝258.6A cells＝3 B cells＝3 C cells＝0 Vmax％＝43.3 A＝30.0 B＝90.0 C＝272.3A cells＝3 B cells＝3 C cells＝1 Vmax％＝55.2 A＝20.4 B＝99.6 C＝240.0A cells＝3 B cells＝3 C cells＝2 Vmax％＝65.8 A＝10.5 B＝109.5 C＝240.0A cells＝3 B cells＝3 C cells＝3 Vmax％＝75.0 A＝0.0 B＝120.0 C＝240.0A cells＝4 B cells＝2 C cells＝2 Vmax％＝50.0 A＝0.0 B＝60.0 C＝300.0A cells＝4 B cells＝3 C cells＝1 Vmax％＝52.1 A＝16.1 B＝76.2 C＝315.8A cells＝4 B cells＝3 C cells＝2 Vmax％＝71.5 A＝7.2 B＝96.2 C＝260.7A cells＝4 B cells＝3 C cells＝3 Vmax％＝82.3 A＝0.0 B＝108.2 C＝251.8A cells＝4 B cells＝4 C cells＝0 Vmax％＝57.7 A＝30.0 B＝90.0 C＝272.3A cells＝4 B cells＝4 C cells＝1 Vmax％＝69.8 A＝22.8 B＝97.2 C＝240.0A cells＝4 B cells＝4 C cells＝2 Vmax％＝80.9 A＝15.5 B＝104.5 C＝240.0A cells＝4 B cells＝4 C cells＝3 Vmax％＝91.0 A＝8.0 B＝112.0 C＝240.0A cells＝4 B cells＝4 C cells＝4 Vmax％＝100.0 A＝0.0 B＝120.0 C＝240.0表4原始單元數(shù)三5A cells＝1 B cells＝1 C cells＝0 Vmax％＝11.5 A＝30.0 B＝90.0 C＝272.3A cells＝1 B cells＝1 C cells＝1 Vmax％＝20.0 A＝0.0 B＝120.0 C＝240.0A cells＝2 B cells＝1 C cells＝1 Vmax％＝20.0 A＝0.0 B＝60.0 C＝300.0A cells＝2 B cells＝2 C cells＝0 Vmax％＝23.1 A＝30.0 B＝90.0 C＝272.3A cells＝2 B cells＝2 C cells＝1 Vmax％＝32.4 A＝15.5 B＝104.5 C＝240.0A cells＝2 B cells＝2 C cells＝2 Vmax％＝40.0 A＝0.0 B＝120.0 C＝240.0A cells＝3 B cells＝2 C cells＝2 Vmax％＝45.3 A＝0.0 B＝101.4 C＝258.6A cells＝3 B cells＝3 C cells＝0 Vmax％＝34.6 A＝30.0 B＝90.0 C＝272.3A cells＝3 B cells＝3 C cells＝1 Vmax％＝44.2 A＝20.4 B＝99.6 C＝240.0A cells＝3 B cells＝3 C cells＝2 Vmax％＝52.7 A＝10.5 B＝109.5 C＝240.0A cells＝3 B cells＝3 C cells＝3 Vmax％＝60.0 A＝0.0 B＝120.0 C＝240.0A cells＝4 B cells＝2 C cells＝2 Vmax％＝40.0 A＝0.0 B＝ 60.0 C＝300.0A cells＝4 B cells＝3 C cells＝1 Vmax％＝41.7 A＝16.1 B＝76.2 C＝315.8A cells＝4 B cells＝3 C cells＝2 Vmax％＝57.2 A＝7.2 B＝96.2 C＝260.7A cells＝4 B cells＝3 C cells＝3 Vmax％＝65.8 A＝0.0 B＝108.2 C＝251.8A cells＝4 B cells＝4 C cells＝0 Vmax％＝46.2 A＝30.0 B＝90.0 C＝272.3A cells＝4 B cells＝4 C cells＝1 Vmax％＝55.8 A＝22.8 B＝97.2 C＝240.0A cells＝4 B cells＝4 C cells＝2 Vmax％＝64.7 A＝15.5 B＝104.5 C＝240.0A cells＝4 B cells＝4 C cells＝3 Vmax％＝72.8 A＝8.0 B＝112.0 C＝240.0A cells＝4 B cells＝4 C cells＝4 Vmax％＝80.0 A＝0.0 B＝120.0 C＝240.0A cells＝5 B cells＝3 C cells＝2 Vmax％＝51.0 A＝6.5 B＝67.6 C＝304.9A cells＝5 B cells＝3 C cells＝3 Vmax％＝69.1 A＝0.0 B＝93.6 C＝266.4A cells＝5 B cells＝4 C cells＝1 Vmax％＝53.4 A＝18.9 B＝79.6 C＝316.1A cells＝5 B cells＝4 C cells＝2 Vmax％＝69.0 A＝11.6 B＝93.9 C＝262.1A cells＝5 B cells＝4 C cells＝3 Vmax％＝78.1 A＝5.9 B＝102.8 C＝252.8A cells＝5 B cells＝4 C cells＝4 Vmax％＝86.1 A＝0.0 B＝111.3 C＝248.7A cells＝5 B cells＝5 C cells＝0 Vmax％＝57.7 A＝30.0 B＝90.0 C＝272.3A cells＝5 B cells＝5 C cells＝1 Vmax％＝67.4 A＝24.3 B＝95.7 C＝240.0A cells＝5 B cells＝5 C cells＝2 Vmax％＝76.6 A＝18.5 B＝101.5 C＝240.0A cells＝5 B cells＝5 C cells＝3 Vmax％＝85.1 A＝12.5 B＝107.5 C＝240.0A cells＝5 B cells＝5 C cells＝4 Vmax％＝92.9 A＝6.4 B＝113.6 C＝240.0A cells＝5 B cells＝5 C cells＝5 Vmax％＝100.0 A＝0.0 B＝120.0 C＝240.0表5原始單元數(shù)＝6A cells＝1 B cells＝1 C cells＝0 Vmax％＝9.6 A＝30.0 B＝90.0 C＝272.3A cells＝1 B cells＝1 C cells＝1 Vmax％＝16.7 A＝0.0 B＝120.0 C＝240.0A cells＝2 B cells＝1 C cells＝1 Vmax％＝16.7 A＝0.0 B＝60.0 C＝300.0A cells＝2 B cells＝2 C cells＝0 Vmax％＝19.2 A＝30.0 B＝90.0 C＝272.3A cells＝2 B cells＝2 C cells＝1 Vmax％＝27.0 A＝15.5 B＝104.5 C＝240.0A cells＝2 B cells＝2 C cells＝2 Vmax％＝33.3 A＝0.0 B＝120.0 C＝240.0A cells＝3 B cells＝2 C cells＝2 Vmax％＝37.7 A＝0.0 B＝101.4 C＝258.6A cells＝3 B cells＝3 C cells＝0 Vmax％＝28.9 A＝30.0 B＝90.0 C＝272.3A cells＝3 B cells＝3 C cells＝1 Vmax％＝36.8 A＝20.4 B＝99.6 C＝240.0A cells＝3 B cells＝3 C cells＝2 Vmax％＝43.9 A＝10.5 B＝109.5 C＝240.0A cells＝3 B cells＝3 C cells＝3 Vmax％＝50.0 A＝0.0 B＝120.0 C＝240.0A cells＝4 B cells＝2 C cells＝2 Vmax％＝33.3 A＝0.0 B＝60.0 C＝300.0A cells＝4 B cells＝3 C cells＝1 Vmax％＝34.7 A＝16.1 B＝76.2 C＝315.8A cells＝4 B cells＝3 C cells＝2 Vmax％＝47.7 A＝7.2 B＝96.2 C＝260.7A cells＝4 B cells＝3 C cells＝3 Vmax％＝54.9 A＝ 0.0 B＝108.2 C＝251.8A cells＝4 B cells＝4 C cells＝0 Vmax％＝38.5 A＝30.0 H＝90.0 C＝272.3A cells＝4 B cells＝4 C cells＝1 Vmax％＝46.5 A＝22.8 H＝97.2 C＝240.0A cells＝4 B cells＝4 C cells＝2 Vmax％＝53.9 A＝15.5 B＝104.5 C＝240.0A cells＝4 B cells＝4 C cells＝3 Vmax％＝60.7 A＝8.0 B＝112.0 C＝240.0A cells＝4 B cells＝4 C cells＝4 Vmax％＝66.7 A＝0.0 B＝120.0 C＝240.0A cells＝5 B cells＝3 C cells＝2 Vmax％＝42.5 A＝6.5 B＝67.6 C＝304.9A cells＝5 B cells＝3 C cells＝3 Vmax％＝57.6 A＝0.0 B＝93.6 C＝266.4A cells＝5 B cells＝4 C cells＝1 Vmax％＝44.5 A＝18.9 B＝79.6 C＝316.1A cells＝5 B cells＝4 C cells＝2 Vmax％＝57.5 A＝11.6 B＝93.9 C＝262.1A cells＝5 B cells＝4 C cells＝3 Vmax％＝65.1 A＝5.9 B＝102.8 C＝252.8A cells＝5 B cells＝4 C cells＝4 Vmax％＝71.7 A＝0.0 B＝111.3 C＝248.7A cells＝5 B cells＝5 C cells＝0 Vmax％＝48.1 A＝30.0 B＝90.0 C＝272.3A cells＝5 B cells＝5 C cells＝1 Vmax％＝56.2 A＝24.3 B＝95.7 C＝240.0A cells＝5 B cells＝5 C cells＝2 Vmax％＝63.8 A＝18.5 B＝101.5 C＝240.0A cells＝5 B cells＝5 C cells＝3 Vmax％＝70.9 A＝12.5 B＝107.5 C＝240.0A cells＝5 B cells＝5 C cells＝4 Vmax％＝77.4 A＝6.4 B＝113.6 C＝240.0A cells＝5 B cells＝5 C cells＝5 Vmax％＝83.3 A＝0.0 B＝120.0 C＝240.0A cells＝6 B cells＝3 C cells＝3 Vmax％＝50.0 A＝0.0 B＝60.0 C＝300.0A cells＝6 B cells＝4 C cells＝3 Vmax％＝67.3 A＝4.8 B＝91.2 C＝268.4A cells＝6 B cells＝4 C cells＝4 Vmax％＝75.5 A＝0.0 B＝101.4 C＝258.6A cells＝6 B cells＝5 C cells＝1 Vmax％＝55.1 A＝20.5 B＝82.4 C＝311.3A cells＝6 B cells＝5 C cells＝2 Vmax％＝67.2 A＝14.5 B＝92.7 C＝263.2A cells＝6 B cells＝5 C cells＝3 Vmax％＝75.1 A＝9.8 B＝99.8 C＝253.6A cells＝6 B cells＝5 C cells＝4 Vmax％＝82.1 A＝5.0 B＝106.5 C＝249.3A cells＝6 B cells＝5 C cells＝5 Vmax％＝88.5 A＝0.0 B＝113.1 C＝246.9A cells＝6 B cells＝6 C cells＝0 Vmax％＝57.7 A＝30.0 B＝90.0 C＝272.3A cells＝6 B cells＝6 C cells＝1 Vmax％＝65.9 A＝25.2 B＝94.8 C＝240.0A cells＝6 B cells＝6 C cells＝2 Vmax％＝73.6 A＝20.4 B＝99.6 C＝240.0A cells＝6 B cells＝6 C cells＝3 Vmax％＝80.9 A＝15.5 B＝104.5 C＝240.0A cells＝6 B cells＝6 C cells＝4 Vmax％＝87.8 A＝10.5 B＝109.5 C＝240.0A cells＝6 B cells＝6 C cells＝5 Vmax％＝94.1 A＝5.4 B＝114.6 C＝240.0A cells＝6 B cells＝6 C cells＝6 Vmax％＝100.0 A＝0.0 B＝120.0 C＝240.0表6原始單元數(shù)三7A cells＝1 B cells＝1 C cells＝0 Vmax％＝ 8.2 A＝30.0 B＝90.0 C＝272.3A cells＝1 B cells＝1 C cells＝l Vmax％＝14.3 A＝0.0 B＝120.0 C＝240.0A cells＝2 B cells＝1 C cells＝1 Vmax％＝14.3 A＝0.0 B＝60.0 C＝300.0A cells＝2 B cells＝2 C cells＝0 Vmax％＝16.5 A＝30.0 B＝90.0 C＝272.3A cells＝2 B cells＝2 C cells＝1 Vmax％＝23.1 A＝15.5 B＝104.5 C＝240.0A cells＝2 B cells＝2 C cells＝2 Vmax％＝28.6 A＝0.0 B＝120.0 C＝240.0A cells＝3 B cells＝2 C cells＝2 Vmax％＝32.3 A＝0.0 B＝101.4 C＝258.6A cells＝3 B cells＝3 C cells＝0 Vmax％＝24.7 A＝30.0 B＝90.0 C＝272.3A cells＝3 B cells＝3 C cells＝1 Vmax％＝31.5 A＝20.4 B＝99.6 C＝240.0A cells＝3 B cells＝3 C cells＝2 Vmax％＝37.6 A＝10.5 B＝109.5 C＝240.0A cells＝3 B cells＝3 C cells＝3 Vmax％＝42.9 A＝0.0 B＝120.0 C＝240.0A cells＝4 B cells＝2 C cells＝2 Vmax％＝28.6 A＝0.0 B＝60.0 C＝300.0A cells＝4 B cells＝3 C cells＝1 Vmax％＝29.8 A＝16.1 B＝76.2 C＝315.8A cells＝4 B cells＝3 C cells＝2 Vmax％＝40.9 A＝7.2 B＝96.2 C＝260.7A cells＝4 B cells＝3 C cells＝3 Vmax％＝47.0 A＝0.0 B＝108.2 C＝251.8A cells＝4 B cells＝4 C cells＝0 Vmax％＝33.0 A＝30.0 B＝90.0 C＝272.3A cells＝4 B cells＝4 C cells＝1 Vmax％＝39.9 A＝22.8 B＝97.2 C＝240.0A cells＝4 B cells＝4 C cells＝2 Vmax％＝46.2 A＝15.5 B＝104.5 C＝240.0A cells＝4 B cells＝4 C cells＝3 Vmax％＝52.0 A＝8.0 B＝112.0 C＝240.0A cells＝4 B cells＝4 C cells＝4 Vmax％＝57.1 A＝0.0 B＝120.0 C＝240.0A cel1s＝5 B cells＝3 C cells＝2 Vmax％＝36.4 A＝6.5 B＝67.6 C＝304.9A cells＝5 B cells＝3 C cells＝3 Vmax％＝49.4 A＝0.0 B＝93.6 C＝266.4A cells＝5 B cells＝4 C cells＝1 Vmax％＝38.2 A＝18.9 B＝79.6 C＝316.1A cells＝5 B cells＝4 C cells＝2 Vmax％＝49.3 A＝11.6 B＝93.9 C＝262.1A cells＝5 B cells＝4 C cells＝3 Vmax％＝55.8 A＝5.9 B＝102.8 C＝252.8A cells＝5 B cells＝4 C cells＝4 Vmax％＝61.5 A＝0.0 B＝111.3 C＝248.7A cells＝5 B cells＝5 C cells＝0 Vmax％＝41.2 A＝30.0 B＝90.0 C＝272.3A cells＝5 B cells＝5 C cells＝1 Vmax％＝48.2 A＝24.3 B＝95.7 C＝240.0A cells＝5 B cells＝5 C cells＝2 Vmax％＝54.7 A＝18.5 B＝101.5 C＝240.0A cells＝5 B cells＝5 C cells＝3 Vmax％＝60.8 A＝12.5 B＝107.5 C＝240.0A cells＝5 B cells＝5 C cells＝4 Vmax％＝66.3 A＝6.4 B＝113.6 C＝240.0A cells＝5 B cells＝5 C cells＝5 Vmax％＝71.4 A＝0.0 B＝120.0 C＝240.0A cells＝6 B cells＝3 C cells＝3 Vmax％＝42.9 A＝0.0 B＝60.0 C＝300.0A cells＝6 B cells＝4 C cells＝3 Vmax％＝57.7 A＝4.8 B＝91.2 C＝268.4A cells＝6 B cells＝4 C cells＝4 Vmax％＝64.7 A＝0.0 B＝101.4 C＝258.6A cells＝6 B cells＝5 C cells＝1 Vmax％＝47.2 A＝20.5 B＝82.4 C＝311.3A cells＝6 B cells＝5 C cells＝2 Vmax％＝57.6 A＝14.5 B＝92.7 C＝263.2A cells＝6 B cells＝5 C cells＝3 Vmax％＝64.4 A＝9.8 B＝99.8 C＝253.6A cells＝6 B cells＝5 C cells＝4 Vmax％＝70.4 A＝5.0 B＝106.5 C＝249.3A cells＝6 B cells＝5 C cells＝5 Vmax％＝75.9 A＝0.0 B＝113.1 C＝246.9A cells＝6 B cells＝6 C cells＝0 Vmax％＝49.5 A＝30.0 B＝90.0 C＝272.3A cells＝6 B cells＝6 C cells＝1 Vmax％＝56.5 A＝25.2 B＝94.8 C＝240.0A cells＝6 B cells＝6 C cells＝2 Vmax％＝63.1 A＝20.4 B＝99.6 C＝240.0
A cells＝6 B cells＝6 C cells＝3 Vmax％＝69.3 A＝15.5 B＝104.5 C＝240.0A cells＝6 B cells＝6 C cells＝4 Vmax％＝75.2 A＝10.5 B＝109.5 C＝240.0A cells＝6 B cells＝6 C cells＝5 Vmax％＝80.7 A＝5.4 B＝114.6 C＝240.0A cells＝6 B cells＝6 C cells＝6 Vmax％＝85.7 A＝0.0 B＝120.0 C＝240.0A cells＝7 B cells＝4 C cells＝3 Vmax％＝52.2 A＝4.6 B＝68.0 C＝299.9A cells＝7 B cells＝4 C cells＝4 Vmax％＝66.0 A＝0.0 B＝89.0 C＝271.0A cells＝7 B ce1ls＝5 C cells＝3 Vmax％＝66.0 A＝8.2 B＝90.0 C＝270.0A cells＝7 B cells＝5 C cells＝4 Vmax％＝73.3 A＝4.1 B＝98.2 C＝259.7A cells＝7 B cells＝5 C cells＝5 Vmax％＝79.5 A＝0.0 B＝105.6 C＝254.4A cells＝7 B cells＝6 C cells＝1 Vmax％＝54.8 A＝22.1 B＝83.0 C＝317.0A cells＝7 B cells＝6 C cells＝2 Vmax％＝65.9 A＝16.6 B＝92.0 C＝264.0A cells＝7 B cells＝6 C cells＝3 Vmax％＝72.8 A＝12.6 B＝97.8 C＝254.2A cells＝7 B cells＝6 C cells＝4 Vmax％＝79.1 A＝8.6 B＝103.3 C＝249.8A cells＝7 B cells＝6 C cells＝5 Vmax％＝84.9 A＝4.4 B＝108.8 C＝247.3A cells＝7 B cells＝6 C cells＝6 Vmax％＝90.2 A＝0.0 B＝14.3 C＝245.7A cells＝7 B cells＝7 C cells＝0 Vmax％＝57.7 A＝30.0 B＝90.0 C＝272.3A cells＝7 B cells＝7 C cells＝1 Vmax％＝64.7 A＝25.9 B＝94.1 C＝240.0A cells＝7 B cells＝7 C cells＝2 Vmax％＝71.4 A＝21.8 B＝98.2 C＝240.0A cells＝7 B cells＝7 C cells＝3 Vmax％＝77.8 A＝17.6 B＝102.4 C＝240.0A cells＝7 B cells＝7 C cells＝4 Vmax％＝83.9 A＝13.4 B＝106.6 C＝240.0A cells＝7 B cells＝7 C cells＝5 Vmax％＝89.6 A＝9.1 B＝110.9 C＝240.0A cells＝7 B cells＝7 C cells＝6 Vmax％＝95.0 A＝4.6 B＝115.4 C＝240.0A cells＝7 B cells＝7 C cells＝7 Vmax％＝100.0 A＝0.0 B＝120.0 C＝240.0表7原始單元數(shù)＝8A cells＝1 B cells＝1 C cells＝0 Vmax％＝7.2 A＝30.0 B＝ 90.0 C＝272.3A cells＝1 B cells＝1 C cells＝1 Vmax％＝12.5 A＝0.0 B＝120.0 C＝240.0A cells＝2 B cells＝1 C cells＝1 Vmax％＝12.5 A＝0.0 B＝ 60.0 C＝300.0A cells＝2 B cells＝2 C cells＝0 Vmax％＝14.4 A＝30.0 B＝ 90.0 C＝272.3A cells＝2 B cells＝2 C cells＝1 Vmax％＝20.2 A＝15.5 B＝104.5 C＝240.0A cells＝2 B cells＝2 C cells＝2 Vmax％＝25.0 A＝0.0 B＝120.0 C＝240.0A cells＝3 B cells＝2 C cells＝2 Vmax％＝28.3 A＝0.0 B＝101.4 C＝258.6A cells＝3 B cells＝3 C cells＝0 Vmax％＝21.7 A＝30.0 B＝ 90.0 C＝272.3A cells＝3 B cells＝3 C cells＝1 Vmax％＝27.6 A＝20.4 B＝ 99.6 C＝240.0A cells＝3 B cells＝3 C cells＝2 Vmax％＝32.9 A＝10.5 B＝109.5 C＝240.0A cells＝3 B cells＝3 C cells＝3 Vmax％＝37.5 A＝0.0 B＝120.0 C＝240.0A cells＝4 B cells＝2 C cells＝2 Vmax％＝25.0 A＝0.0 B＝ 60.0 C＝300.0A cells＝4 B cells＝3 C cells＝1 Vmax％＝26.1 A＝6.1 B＝ 76.2 C＝315.8A cells＝4 B cells＝3 C cells＝2 Vmax％＝35.8 A＝7.2 B＝ 96.2 C＝260.7A cells＝4 B cells＝3 C cells＝3 Vmax％＝41.1 A＝0.0 B＝108.2 C＝251.8A cells＝4 B cells＝4 C cells＝0 Vmax％＝28.9 A＝30.0 B＝ 90.0 C＝272.3A cells＝4 B cells＝4 C cells＝1 Vmax％＝34.9 A＝22.8 B＝ 97.2 C＝240.0A cells＝4 B cells＝4 C cells＝2 Vmax％＝40.5 A＝15.5 B＝104.5 C＝240.0A cells＝4 B cells＝4 C cells＝3 Vmax％＝45.5 A＝8.0 B＝112.0 C＝240.0A cells＝4 B cells＝4 C cells＝4 Vmax％＝50.0 A＝0.0 B＝120.0 C＝240.0A cells＝5 B cells＝3 C cells＝2 Vmax％＝31.9 A＝6.5 B＝ 67.6 C＝304.9A cells＝5 B cells＝3 C cells＝3 Vmax％＝43.2 A＝0.0 B＝ 93.6 C＝266.4A cells＝5 B cells＝4 C cells＝1 Vmax％＝33.4 A＝18.9 B＝ 79.6 C＝316.1A cells＝5 B cells＝4 C cells＝2 Vmax％＝43.1 A＝11.6 B＝ 93.9 C＝262.1A cells＝5 B cells＝4 C cells＝3 Vmax％＝48.8 A＝5.9 B＝102.8 C＝252.8A cells＝5 B cells＝4 C cells＝4 Vmax％＝53.8 A＝0.0 B＝111.3 C＝248.7A cells＝5 B cells＝5 C cells＝0 Vmax％＝36.1 A＝30.0 B＝ 90.0 C＝272.3A cells＝5 B cells＝5 C cells＝1 Vmax％＝42.2 A＝24.3 B＝ 95.7 C＝240.0A cells＝5 B cells＝5 C cells＝2 Vmax％＝47.9 A＝18.5 B＝101.5 C＝240.0A cells＝5 B cells＝5 C cells＝3 Vmax％＝53.2 A＝12.5 B＝107.5 C＝240.0A cells＝5 B cells＝5 C cells＝4 Vmax％＝58.0 A＝6.4 B＝113.6 C＝240.0A cells＝5 B cells＝5 C cells＝5 Vmax％＝62.5 A＝0.0 B＝120.0 C＝240.0A cells＝6 B cells＝3 C cells＝3 Vmax％＝37.5 A＝0.0 B＝ 60.0 C＝300.0A cells＝6 B cells＝4 C cells＝3 Vmax％＝50.5 A＝4.8 B＝ 91.2 C＝268.4A cells＝6 B cells＝4 C cells＝4 Vmax％＝56.6 A＝0.0 B＝101.4 C＝258.6A cells＝6 B cells＝5 C cells＝1 Vmax％＝41.3 A＝20.5 B＝ 82.4 C＝311.3A cells＝6 B cells＝5 C cells＝2 Vmax％＝50.4 A＝14.5 B＝ 92.7 C＝263.2A cells＝6 B cells＝5 C cells＝3 Vmax％＝56.3 A＝9.8 B＝ 99.8 C＝253.6A cells＝6 B cells＝5 C cells＝4 Vmax％＝61.6 A＝5.0 B＝106.5 C＝249.3A cells＝6 B cells＝5 C cells＝5 Vmax％＝66.4 A＝0.0 B＝113.1 C＝246.9A cells＝6 B cells＝6 C cells＝0 Vmax％＝43.3 A＝30.0 B＝ 90.0 C＝272.3A cells＝6 B cells＝6 C cells＝1 Vmax％＝49.4 A＝25.2 B＝ 94.8 C＝240.0A cells＝6 B cells＝6 C cells＝2 Vmax％＝55.2 A＝20.4 B＝ 99.6 C＝240.0A cells＝6 B cells＝6 C cells＝3 Vmax％＝60.7 A＝15.5 B＝104.5 C＝240.0A cells＝6 B cells＝6 C cells＝4 Vmax％＝65.8 A＝10.5 B＝109.5 C＝240.0A cells＝6 B cells＝6 C cells＝5 Vmax％＝70.6 A＝5.4 B＝114.6 C＝240.0
A cells＝6 B cells＝6 C cells＝6 Vmax％＝75.0 A＝0.0 B＝120.0 C＝240.0A cells＝7 B cells＝4 C cells＝3 Vmax％＝45.6 A＝4.6 B＝68.0 C＝299.9A cells＝7 B cells＝4 C cells＝4 Vmax％＝57.7 A＝0.0 B＝89.0 C＝271.0A cells＝7 B cells＝5 C cells＝3 Vmax％＝57.7 A＝8.2 B＝90.0 C＝270.0A cells＝7 B cells＝5 C cells＝4 Vmax％＝64.1 A＝4.1 B＝98.2 C＝259.7A cells＝7 B cells＝5 C cells＝5 Vmax％＝69.5 A＝0.0 B＝105.6 C＝254.4A cells＝7 B cells＝6 C cells＝1 Vmax％＝47.9 A＝22.1 B＝83.0 C＝317.0A cells＝7 B cells＝6 C cells＝2 Vmax％＝57.6 A＝16.6 B＝92.0 C＝264.0A cells＝7 B cells＝6 C cells＝3 Vmax％＝63.7 A＝12.6 B＝97.8 C＝254.2A cells＝7 B cells＝6 C cells＝4 Vmax％＝69.2 A＝8.6 B＝103.3 C＝249.8A cells＝7 B cells＝6 C cells＝5 Vmax％＝74.3 A＝4.4 B＝108.8 C＝247.3A cells＝7 B cells＝6 C cells＝6 Vmax％＝78.9 A＝0.0 B＝114.3 C＝245.7A cells＝7 B cells＝7 C cells＝0 Vmax％＝50.5 A＝30.0 B＝90.0 C＝272.3A cells＝7 B cells＝7 C cells＝1 Vmax％＝56.6 A＝25.9 B＝94.1 C＝240.0A cells＝7 B cells＝7 C cells＝2 Vmax％＝62.5 A＝21.8 B＝98.2 C＝240.0A cells＝7 B cells＝7 C cells＝3 Vmax％＝68.1 A＝17.6 B＝102.4 C＝240.0A cells＝7 B cells＝7 C cells＝4 Vmax％＝73.4 A＝13.4 B＝106.6 C＝240.0A cells＝7 B cells＝7 C cells＝5 Vmax％＝78.4 A＝9.1 B＝110.9 C＝240.0A cells＝7 B cells＝7 C cells＝6 Vmax％＝83.1 A＝4.6 B＝115.4 C＝240.0A cells＝7 B cells＝7 C cells＝7 Vmax％＝87.5 A＝0.0 B＝120.0 C＝240.0A cells＝8 B cells＝4 C cells＝4 Vmax％＝50.0 A＝0.0 B＝60.0 C＝300.0A cells＝8 B cells＝5 C cells＝3 Vmax％＝50.7 A＝8.2 B＝68.4 C＝307.8A cells＝8 B cells＝5 C cells＝4 Vmax％＝64.9 A＝3.6 B＝87.7 C＝272.8A cells＝8 B cells＝6 C cells＝2 Vmax％＝52.1 A＝16.1 B＝76.2 C＝315.8A cells＝8 B cells＝6 C cells＝3 Vmax％＝64.9 A＝10.8 B＝89.4 C＝271.2A cells＝8 B cells＝6 C cells＝4 Vmax％＝71.5 A＝ 7.2 B＝96.2 C＝260.7A cells＝8 B cells＝6 C cells＝5 Vmax％＝77.2 A＝ 3.7 B＝102.3 C＝255.2A cells＝8 B cells＝6 C cells＝6 Vmax％＝82.3 A＝ 0.0 B＝108.2 C＝251.8A cells＝8 B cells＝7 C cells＝1 Vmax％＝55.4 A＝23.1 B＝84.2 C＝315.3A cells＝8 B cells＝7 C cells＝2 Vmax％＝64.9 A＝18.2 B＝91.5 C＝264.7A cells＝8 B cells＝7 C cells＝3 Vmax％＝71.1 A＝14.7 B＝96.5 C＝254.7A cells＝8 B cells＝7 C cells＝4 Vmax％＝76.7 A＝11.2 B＝101.2 C＝250.2A cells＝8 B cells＝7 C cells＝5 Vmax％＝82.0 A＝7.6 B＝105.8 C＝247.6A cells＝8 B cells＝7 C cells＝6 Vmax％＝86.9 A＝3.9 B＝110.4 C＝246.0A cells＝8 B cells＝7 C cells＝7 Vmax％＝91.5 A＝0.0 B＝115.2 C＝244.9A cells＝8 B cells＝8 C cells＝0 Vmax％＝57.7 A＝30.0 B＝90.0 C＝272.3A cells＝8 B cells＝8 C cells＝2 Vmax％＝69.8 A＝22.8 B＝97.2 C＝240.0A cells＝8 B cells＝8 C cells＝3 Vmax％＝75.5 A＝19.2 B＝100.8 C＝240.0A cells＝8 B cells＝8 C cells＝4 Vmax％＝80.9 A＝15.5 B＝104.5 C＝240.0A cells＝8 B cells＝8 C cells＝5 Vmax％＝86.1 A＝11.8 B＝108.2 C＝240.0A cells＝8 B cells＝8 C cells＝6 Vmax％＝91.0 A＝8.0 B＝112.0 C＝240.0A cells＝8 B cells＝8 C cells＝7 Vmax％＝95.7 A＝4.1 B＝115.9 C＝240.0A cells＝8 B cells＝8 C cells＝8 Vmax％＝100.0 A＝0.0 B＝120.0 C＝240.0
表1-7中給定的角度給出了最佳的結(jié)果，但是這種角度的計算是很困難的，特別是在所有三相中的有效單元數(shù)量都不同的情況下。然而，采用本發(fā)明的其他技術則不需要計算這些角度?？梢詫ΜF(xiàn)存的控制器結(jié)構進行修改，用來執(zhí)行平衡的旁路控制，其效果與表1-7幾乎一樣。每個支路中單個單元的輸出電壓是通過脈寬調(diào)制來控制的。這種調(diào)制是按照圖1c所示通過將每一相或是支路的指令波形與一組三角載波波形相比較而完成的。載波波形按照各單元指定的開關頻率振蕩。為了消除單元之間的諧波，這些載波波形具有各種相位角。指令波形直接依賴于從點N到點A，B和C也就是各個支路A，B和C需要輸出的電壓。在用單元陣列來驅(qū)動一個諸如電動機的負載時，需要的線間輸出電壓通常是一種正弦波。然而，如果采用正弦波指令信號，最大有效輸出電壓就會被限制在正弦波幅值等于載波幅值的數(shù)值上。對于三相正弦波來說，當一相達到最高電壓時，其他兩相僅能達到反極性最高電壓的一半。這樣的容量是不能接受的。為了改進最高電壓限制，通常是采用圖6所示的控制方法。在圖6的框圖中對原始正弦波指令VA*，VB*，VC*進行處理。然后將處理結(jié)果的輸出傳送給脈寬調(diào)制器。
如圖6(現(xiàn)有技術)所示，標為SELECT MAXIMUM的框產(chǎn)生一個信號，它在任何時候都等于三個電壓指令中最正的一個。標為SELECT MINIMUM的一個類似的框產(chǎn)生一個信號，它在任何時候都等于三個電壓指令中最負的一個。將這兩個信號相加，并且將和除以2。然后從每個原始電壓指令中減去所得的信號，產(chǎn)生新的一組電壓指令，然后將其傳送給脈寬調(diào)制器。傳送給PWM控制器的修改的電壓指令EA*，EB*和EC*是一種降低了峰值的指令。例如，如果最正電壓指令的幅值等于最負電壓指令的幅值，輸出之和就是零。然而，如果最正電壓指令的幅值大于最負電壓指令的幅值，輸出之和就會是正值。如果從所有三個指令中減去這一差值的一半，所得的新的指令組EA*，EB*和EC*就會具有大小相等的最正和最負值。如圖6所示，降低峰值電壓的方法是從所有三個指令中減去相同的信號。這一信號被稱為“公共模式信號”。相減結(jié)果的極性總是讓具有最高幅值的指令降低，而其他一或兩個指令的幅值增大。實際上是讓具有最大容量的各相“幫助”負擔最大的一相。對于正弦波的情況，這種方法可以使有效的線間電壓提高20％。本發(fā)明還可以用一種簡單的方式將故障的單元旁路。
圖6的降低幅值電壓的方法經(jīng)過修改還還可以實現(xiàn)本發(fā)明的新的旁路方法。在圖7中表示了一種簡單的修改。對圖6的唯一的變更是對正弦輸入指令VA*，VB*和VC*引入了可調(diào)整的增益KA，KB和KC。如果沒有單元被旁路，這些新的增益就是一。因此，它們對輸出值EA*，EB*和EC*沒有影響。然而，如果有一或多個單元被旁路，對于有效單元數(shù)量已經(jīng)減少了的任何一相來說，這些增益的值就按照正常單元數(shù)除以實際的無故障單元數(shù)的比例增大。其結(jié)果是將指令增大到為了維持原始輸出電壓而所需的剩余單元的量。用增益功能框KA，KB和KC完成這種功能。由于這一新的指令比單元損失較少或是沒有損失的其他相的指令要大，就產(chǎn)生一個公共模式信號，減少剩余單元的負擔，并且讓其他相的單元“幫助”具有故障單元的支路或是相位提供電壓。
圖8，9和10表示圖7產(chǎn)生的波形，分別有零個，兩個和四個單元被旁路。如圖8所示，由于沒有故障的單元，各個支路的增益KA，KB和KC都等于一。在圖7中標有VA*，VB*和VC*的信號是控制器的其他部分發(fā)出的平衡的正弦電壓指令。分別將這些信號乘以增益KA，KB和KC而產(chǎn)生信號UA*，UB*和UC*。圖8表示的情況是在圖2中沒有單元被旁路(因此，KA＝1，kB＝1，KC＝1)；因此，在圖8a中，UA*，UB*和UC*也是平衡的正弦電壓。在UB*達到其正向峰值的瞬時，UA*和UC*都是負值，但是僅有UB*幅值的一半。圖8b表示來自SELECT MAXIMUM框的信號UMAX，以及來自SELECT MINIMUM框的信號UMIN。在圖8b中為了清楚而僅僅表示了UB*；UA*和UC*都被省略了。顯然，信號UA*，UB*或是UC*當中的UMAX是最正的，而信號UA*，UB*或是UC*當中的UMIN是最負的。圖8c與圖8b相同，只是增加了信號UCOM。UCOM是信號UMAX和UMIN相加后除以2獲得的結(jié)果。UCOM是需要從三個信號UA*，UB*和UC*當中減去的公共模式信號。圖8d表示了相減的結(jié)果，其中的EA*＝UA*-UCOM，EB*＝UB*-UCOM，EC*＝UC*-UCOM。這三個信號的峰值小于UB*(或是小于沒有示出的UA*或UC*)。在UB*達到其正向峰值的瞬時，EB*的正值比較??；而EA*和EC*在此時都是幅值等于EB*的負值。在使用EA*，EB*和EC*來控制單元的PWM調(diào)制時；在這一瞬時的效果是通過增大A相和C相單元的幅值而降低B相的峰值電壓。
然而，在圖9中，單元B4和B5已經(jīng)被旁路。圖9的波形對應著單元B4和B5已經(jīng)被旁路時圖7的輸出。在B相的兩個單元被旁路(圖3)的情況下，圖9表示的信號與圖8相同。信號VA*，VB*和VC*奶然是平衡的，但是增益KB已經(jīng)被增大到等于正常單元數(shù)除以剩下的沒有被旁路的單元數(shù)的比例，也就是5/3＝1.67。其他的增益不受影響，因此，KA＝1，KB＝1.67，KC＝1。因此，圖9a中的UA*和UC*是平衡的正弦電壓，但是UB*比較大。圖9b表示在這種狀態(tài)下(為了清楚而省去了UA*和UC*)來自SELECT MAXIMUM框的信號UMAX和來自SELECTMINIMUM框的UMIN。圖9c與圖9b相同，只是增加了信號UCOM。由于不平衡，此時的UCOM包含明顯的UB*信號分量。圖9d表示從UA*，UB*和UC*中減去UCOM后獲得的EA*，EB*和EC*的結(jié)果。注意到這三個信號的峰值比UB*低，并且在各自周期內(nèi)的不同時刻具有相同的峰值。在UB*達到其正的峰值時，EB*具有明顯降低的正值；而EA*和EC*是幅值與EB*相同的負值。在使用EA*，EB*和EC*來控制單元的PWM調(diào)制時；即使是B相的五個單元損失了兩個，仍可以達到使剩下的所有單元產(chǎn)生相同峰值電壓的效果。如果驅(qū)動器輸出電壓逐漸增加，所有13個剩下的單元就會同時達到其電壓限制。在所有十五個單元都能工作時，電壓限制出現(xiàn)在有效電壓的大約85％。然而，如果每個支路中已經(jīng)有兩個單元被旁路(如圖4所示)，最高有效電壓就只能達到60％。
在圖5中表示了這種旁路結(jié)構的電源電路的電源圖形。因此，在本例中，支路B中有兩個單元被旁路，常數(shù)KA從先前的數(shù)值1增大到當前值1.67。該值可以用以下的公式來計算
支路中的單元總數(shù)包括那些被旁路的和沒有被旁路的單元。如本例中所示，KA＝5/3或是1.67。
圖10表示來自圖7的波形，將指令EA*，EB*和EC*輸出到脈寬調(diào)制控制器。在本例中，單元A2，A3，A4和A5已經(jīng)被旁路了。圖10是在A相的四個單元被旁路的情況下表示與圖8相同的信號。信號VA*，VB*和VC*仍然是平衡的，但是增益KB已經(jīng)被增大到等于正常單元數(shù)除以剩下的沒有被旁路的單元數(shù)之后的比例，也就是5/1＝5。其他的增益不受影響，因此，KA＝5，KB＝1，KC＝1。因此，圖10a中的UB*和UC*是平衡的正弦電壓，但是UA*要大得多。圖10b表示在這種狀態(tài)下(為了清楚而省去了UB*和UC*)來自SELECT MAXIMUM框的信號UMAX和來自SELECT MINIMUM框的UMIN。圖10c與圖10b相同，只是增加了信號UCOM。由于不平衡，此時的UCOM包含明顯的UA*信號分量。圖10d表示從UA*，UB*和UC*中減去UCOM后獲得的EA*，EB*和EC*的結(jié)果。注意到這三個信號的峰值比UAB*低，并且在各自周期內(nèi)的不同時刻具有相同的峰值。在UA*達到其正的峰值時，UA*具有明顯降低的正值；而EB*和EC*是幅值與EA*相同的負值。在使用EA*，EB*和EC*來控制單元的PWM調(diào)制時；即使是A相的五個單元損失了四個，仍可以達到使剩下的所有單元產(chǎn)生相同峰值電壓的效果。如果驅(qū)動器輸出電壓逐漸增加，所有11個剩下的單元就會同時達到其電壓限制。在所有十五個單元都能工作時，電壓限制出現(xiàn)在有效電壓的大約67％。然而，如果每個支路中已經(jīng)有四個單元被旁路(如圖4所示)，最高有效電壓就只能達到20％。
這樣就會向圖7輸入新的增益常數(shù)。這些新的常數(shù)是KA＝5，KB＝1，KC＝1。如上文所述，由于支路B或是支路C中沒有故障，其常數(shù)是一。這是通過用每個支路中的單元總數(shù)除以沒有被旁路的工作單元的數(shù)量而獲得的。對于支路B和C來說，增益值是5/5。然而，由于支路A中的單元A2，A3，A4和A5被旁路了，KA的值等于5；也就是支路中的單元總數(shù)除以能夠工作的單元數(shù)1。其結(jié)果是常數(shù)KA＝5。改變這些值KA，KB和KC就可以讓圖1的電路在一個支路中有四個單元發(fā)生故障的情況下繼續(xù)工作，并且仍然在電動機端子A，B，C上維持平衡的輸出電壓。73％的工作單元或是轉(zhuǎn)換器也就是A1，B1-5和C1-5仍然可以向電動機供電。在這種工作狀態(tài)下，如果采用在實際上短路或是旁路同等數(shù)量工作單元的方式，電動機端子之間的最高輸出電壓就只能達到20％。然而，如果采用本發(fā)明，在單個支路中具有四個故障單元的系統(tǒng)中，電動機端子之間的輸出電壓可以達到67％。
圖11表示可以用來提供修改的脈寬調(diào)制信號EA*，EB*，和EC*的電路圖。通過代表著單元故障常數(shù)KA，KB，KC的增益控制器81-83來提供輸入VA”，VB”和VC”。選擇最小-選擇最大電路通過二極管84，86和88組成的二極管橋式電路提供選擇的最大值。同樣，用二極管85，87和89向選擇最小的功能提供電壓。分壓電路利用電阻94和95提供除以2的功能。然后將除以2的電壓和各自的經(jīng)過修改的控制信號值一同提供給加法器90，91和92。
圖7或11的方法與使用表1-7計算角度所獲得的輸出電壓基本上是相同的，但是產(chǎn)生的信號畸變比較小，通常是可以接受的。由于圖7的方法比較簡單，不需要反饋環(huán)，在某些情況下可能是最佳的方案。
圖12表示用來降低峰值電壓指令的另一種控制方式的框圖，也能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的新技術，它要比圖7更加復雜，但是效果比較好。該方法需要有一個帶積分的內(nèi)部反饋環(huán)，但是避免了圖7的畸變，并且所獲得的輸出電壓更加接近用表7的角度計算出的結(jié)果。
圖7與圖12之間在原理上的區(qū)別是在采用可調(diào)節(jié)增益KA，KB和KC之前從正弦指令VA*，VB*和VC*中減去公共模式信號UCOM。在加法器201，202和203中完成減法運算，在框204，205和206中提供增益。和圖7一樣，框207 SELECTMAXIMUM產(chǎn)生的信號UMAX等于最正的輸入信號，但是這些輸入信號是輸出UA*，UB*和UC*。同樣，框208 SELECT MINIMUM產(chǎn)生的信號UMIN等于最負的輸入信號，但是這些輸入信號也是輸出UA*，UB*和UC*。
信號UMAX和UMIN在加法器209中相加，并且在框210中除以2。在框210中還要將信號除以Kmax，它等于三個增益KA，KB或是KC當中的最大值。為了在具有采樣的數(shù)字方式下穩(wěn)定的要求而需要除以Kmax，但是在模擬方式下沒有必要。在功能框211中對框210的輸出相對于時間積分，從中產(chǎn)生信號UCOM。
在按照圖12的方法工作時，假設最正的信號UMAX超過了最負信號UMIN的幅值；因此，從框209輸出一個小的正殘余，通過增益框210驅(qū)動積分器211。這樣就會使積分器輸出的UCOM在整個時間段內(nèi)變得更正。如果在框201，202和203中從VA*，VB*和VC*中減去更正的信號UCOM，就會使信號UA*，UB*和UC*變得更負。這一過程一直持續(xù)到UMAX和UMIN彼此相等且極性相反，從而使合成的輸出209變成零。按照要求，最正和最負的信號在此時彼此相等且極性相反。
圖12的方法稍稍優(yōu)于圖7，因為它不會出現(xiàn)畸變，并且輸出電壓比較高。然而，由于采用了帶有積分器的反饋路徑而比較復雜。反饋是必要的，因為公共模式信號UCOM是在使用該信號的那一點的下游產(chǎn)生的。因此，在許多情況下還是采用圖7的方法為好。
盡管上文中說明了利用諸如圖1D所示的旁路功能的各種實施例，仍可以采用其他結(jié)構來變換各個工作單元的輸出。圖13表示了一個這樣的變換開關。在該圖中示意性地表示了一個可以通過開關臂303連接到輸出304的一個正常的輸入301。在另一個位置上，303可以將輸出304連接到另一個輸入302。這一SPDT開關結(jié)構對電氣領域的技術人員是公知的。如圖所示，開關臂33是用一個通過管子36來操作的流體操作活塞305來驅(qū)動的。在最佳的實施例中，流體可以是空氣，而管子306是塑性的不導電材料。這種材料是容易獲得的。308表示一個加壓氣源。它可以是一個收集容器，壓縮機，或者是其他的加壓流體源。電動的電磁閥307可以使開關臂303移動。在這種結(jié)構中用一個變換開關來代替圖1d中的旁路接觸器。這種結(jié)構的優(yōu)點之一就是可以在高壓連接區(qū)域旁邊安裝機械接觸器，并且用不導電的管子306來保持電氣絕緣，因此，所有高電壓都被限制在高壓區(qū)域內(nèi)。電動的電磁閥307是一個雙位置閥門，在一個位置上將來自308的流體通到活塞305，在另一個位置上將來自工作活塞305的流體排放到大氣中并且關閉氣源308。
在有些單元發(fā)生故障時用一個單極雙擲變換開關完成驅(qū)動的連續(xù)性。另外，使用單極雙擲變換開關可以省掉在單擲旁路方案中需要的旁路熔斷器。即使是在主IGBT的故障阻斷了來自母線的電壓時，在必須起動單元旁路時有可能需要這種熔斷器。在SPDT的實施例中，“先斷后通”的動作排除了旁路一個故障橋的可能性，因而就可以阻止導電等離子流的形成，否則會導致來自故障單元的總能量在熔斷器或是故障的IGBT上放電。這種情況有可能造成其他電源電路的故障。
圖14表示采用彈簧負荷觸點的一個變換開關。在這種情況下將一個氣動的行程釋放裝置311連接到屏蔽板312上。一個不導電的行程桿313將行程釋放機構連接到釋放桿318上。開關臂318按照單極雙擲方式在正常輸出電源316和317之間變換。彈簧315將控制臂偏置到兩個位置之一上。在本實施例中，彈簧315被向下推到開關臂318上。然而，開關臂318向下的運動會受到行程桿314的限制。在這一位置上，318的電路被連接到正常電源316。行程釋放裝置也可以是氣動的，類似于圖13所示的情況。當行程釋放裝置被驅(qū)動時，318的閉鎖機構與314分離。這樣就可以移動開關臂318，使其在電路上連接到另一個電源317。圖示的裝置采用了安裝在屏蔽板312旁邊的行程釋放裝置，行程釋放裝置311也可以安裝在靠近高壓變換開關機構的位置上。在這種情況下就可以使用塑料管道并且通過遠程操作圖13的電動電磁閥來控制變換開關。在圖14中還表示了一個輔助觸點310。輔助觸點是可以被用來通過電路確定變換開關是否已經(jīng)動作。圖14的變換開關是通過一個電信號用電驅(qū)動設備來釋放的，可以用信號直接或是通過氣動的線路來操作行程釋放裝置311。311例如可以是一個流體操作活塞。當裝置的動作從其正常電源位置移動到另一電源的位置時，變換開關會保持在這一位置，直到開關臂318的機械動作使得閉鎖和桿314，318重新嚙合。在正常狀態(tài)下，變換和復位操作都是在零電流狀態(tài)下完成的。圖14的變換開關是一個彈簧操作的釋放裝置，也可以在SPDT開關裝置的兩極之間用機械或是氣動的方式操作這種變換開關。
圖15表示有三個單元A1，A2和A3在正常狀態(tài)下串聯(lián)工作。正常的輸入324例如是一種WYE結(jié)構的節(jié)點。在運行過程中，任何一個單元A1，A2，A3都可能發(fā)生故障，操作適當?shù)淖儞Q開關321，322或是323首先從電路中切斷故障的功率單元。當變換開關321，322和323各自的開關臂移動到其他位置時，就形成了剩余的工作單元之間的串聯(lián)結(jié)構。
盡管在上文中已經(jīng)說明了采用降低峰值電壓的技術的一些用途，在其他實施例中顯然也可以利用本發(fā)明中不采用“降低峰值電壓的方法”來平衡各相之間的輸出電壓，例如可以使用表1-7的角度。另外，雖然本文中的一些電路是用模擬技術實現(xiàn)的，顯然也可以用適當?shù)能浖绦騺韺崿F(xiàn)本發(fā)明?？梢杂脭?shù)字方法便利地替代本文的電路。另外，盡管說明書中使用的例子采用了脈寬調(diào)制技術，其他的控制技術顯然也可以等效地用來實現(xiàn)本發(fā)明。
盡管本發(fā)明是參照具體的實施例來說明的，其他人在本發(fā)明的權利要求書所覆蓋的范圍內(nèi)顯然還可以提出其他的實施例。
權利要求
1.一種操作多相電源的方法，電源的多個支路中各自具有串聯(lián)連接的多個轉(zhuǎn)換器單元，每個上述支路被連接在一個節(jié)點和各自的線路之間，在這一電源的成對的上述支路之間具有線間的電壓輸出，其特征是包括(a)檢測任何上述支路中的故障單元；(b)在每個上述故障單元周圍提供旁路，在任何具有至少一個故障單元的上述支路中形成一個電流通路；以及(c)控制上述電源的支路中的單元，使上述線間電壓輸出變成最大，并且保持所有線間電壓輸出的幅值大體上相等。
2.按照權利要求1的方法，其特征是進一步包括維持線間的相位大體上平衡。
3.按照權利要求1的方法，其特征是進一步包括通過調(diào)整支路間的相位關系而維持線間電壓的幅值大體上相等。
4.按照權利要求1的方法，其特征是進一步包括在支路之間降低需要的峰值電壓。
5.按照權利要求1的方法，其特征是進一步包括產(chǎn)生用來降低峰值電壓的電壓指令，并且在檢測到至少一個故障單元時修改上述指令。
6.按照權利要求1的方法，其特征是進一步包括用一個指令信號對上述轉(zhuǎn)換單元進行脈寬調(diào)制。
7.按照權利要求1的方法，其特征是進一步包括在具有至少一個故障單元的支路中增大每個沒有被旁路的上述轉(zhuǎn)換器單元的指令信號。
8.按照權利要求7的方法，其特征是對上述指令信號的上述增大量大體上等于上述支路中的單元總數(shù)與上述支路中沒有被旁路的單元數(shù)量的比值。
9.按照權利要求1的方法，其特征是，在每個具有至少一個故障單元的上述支路中，在沒有被旁路的單元的一部分周期期間，上述控制進一步包括增大輸出的幅值。
10.按照權利要求1的方法，其特征是，在每個沒有故障單元的上述支路中，在沒有被旁路的單元的一部分周期期間，上述控制進一步包括增大輸出的幅值。
11.按照權利要求10的方法，其特征是，在每個具有至少一個故障單元的上述支路中，在沒有被旁路的單元的一部分周期期間，上述控制進一步包括增大輸出的幅值。
12.按照權利要求3的方法，其特征是對支路到支路的相位角進行的上述調(diào)整是根據(jù)基于每個上述支路中的故障單元數(shù)的預定角度進行的。
13.按照權利要求12的方法，其特征是上述預定角度是從數(shù)值表中獲得的。
14.按照權利要求3的方法，其特征是上述調(diào)整中包括計算支路到支路的相位角，從而產(chǎn)生大體上平衡的線間電壓。
15.按照權利要求5的方法，其特征是上述修改進一步包括將上述指令的數(shù)值增加大體上等于一個上述支路中的單元總數(shù)與上述一個支路中沒有被旁路的單元數(shù)量的比值。
16.一種操作多相電源的方法，電源的多個支路中各自具有串聯(lián)連接的多個轉(zhuǎn)換器單元，每個上述支路被連接在一個節(jié)點和各自的線路之間，在這一電源的成對上述支路之間具有線間的電壓輸出，其特征是包括(a)檢測任何上述支路中的故障單元；(b)為每個上述故障單元的輸入和輸出的至少一個提供一個變換器，在任何具有至少一個故障單元的上述支路中形成一個電流通路；以及(c)控制上述電源的支路中的單元，使上述線間電壓輸出變成最大，并且保持所有線間電壓輸出的幅值大體上相等。
17.按照權利要求16的方法，其特征是進一步包括維持線間的相位大體上平衡。
18.按照權利要求16的方法，其特征是進一步包括通過調(diào)整支路間的相位關系而維持線間電壓的幅值大體上相等。
19.按照權利要求16的方法，其特征是進一步包括在支路之間降低需要的峰值電壓。
20.按照權利要求16的方法，其特征是進一步包括產(chǎn)生用來降低峰值電壓的電壓指令，并且在檢測到至少一個故障單元時修改上述指令。
21.按照權利要求16的方法，其特征是進一步包括用一個指令信號對上述轉(zhuǎn)換單元進行脈寬調(diào)制。
22.按照權利要求16的方法，其特征是進一步包括在具有至少一個故障單元的支路中增大每個沒有被旁路的上述轉(zhuǎn)換器單元的指令信號。
23.按照權利要求22的方法，其特征是對上述指令信號的上述增大量大體上等于上述支路中的單元總數(shù)與上述支路中沒有被旁路的單元數(shù)量的比值。
24.按照權利要求16的方法，其特征是，在每個具有至少一個故障單元的上述支路中，在沒有被旁路的單元的一部分周期期間，上述控制進一步包括增大輸出的幅值。
25.按照權利要求16的方法，其特征是，在每個沒有故障單元的上述支路中，在沒有被旁路的單元的一部分周期期間，上述控制進一步包括增大輸出的幅值。
26.按照權利要求25的方法，其特征是，在每個具有至少一個故障單元的上述支路中，在沒有被旁路的單元的一部分周期期間，上述控制進一步包括增大輸出的幅值。
27.按照權利要求18的方法，其特征是對支路到支路的相位角進行的上述調(diào)整是根據(jù)基于每個上述支路中的故障單元數(shù)的預定角度進行的。
28.按照權利要求27的方法，其特征是上述預定角度是從數(shù)值表中獲得的。
29.按照權利要求18的方法，其特征是上述調(diào)整中包括計算支路到支路的相位角，從而產(chǎn)生大體上平衡的線間電壓。
30.按照權利要求20的方法，其特征是上述修改進一步包括將上述指令的數(shù)值增加大體上等于一個上述支路中的單元總數(shù)與上述一個支路中沒有被旁路的單元數(shù)的比值的量。
31.按照權利要求16的方法，其特征是上述變換器是氣動操作的。
32.按照權利要求31的方法，其特征是上述變換器是通過操作一個SPDT變換開關來工作的。
33.按照權利要求32的方法，其特征是上述變換器開關的上述操作是通過位于上述SPDT開關觸點遠方的加壓流體源和一條氣動連接的不導電的導管來執(zhí)行的。
34.按照權利要求33的方法，其特征是上述加壓流體源是用一個電信號起動的。
35.按照權利要求34的方法，其特征是進一步包括用一個電驅(qū)動的壓縮機產(chǎn)生上述的源。
36.具有線間電壓輸出的一種多相電源，其特征是包括(a)多個支路的每一個具有串聯(lián)連接的多個轉(zhuǎn)換器單元，每個支路被連接在一個節(jié)點和各自的線路之間；(b)用來控制每個上述支路的輸出電壓的控制器，在成對的上述支路之間提供上述線間的電壓；(c)用上述控制器檢測任何上述支路中的故障單元，并且相應地從上述串聯(lián)結(jié)構中去掉上述故障單元；(d)用上述控制器控制上述單元的輸出，使上述線間的電壓輸出達到最大，并且保持所有線間電壓輸出的幅值大體上相等。
37.按照權利要求36的多相電源，其特征是上述控制器通過控制工作單元的輸出來保持線間的相位大體上平衡。
38.按照權利要求36的多相電源，其特征是上述控制器通過調(diào)整支路間的相位關系而保持線間電壓的幅值大體上相等。
39.按照權利要求36的多相電源，其特征是用上述控制器操作上述單元降低其峰值電壓要求。
40.按照權利要求39的多相電源，其特征是進一步包括用上述控制器產(chǎn)生用來降低峰值電壓的電壓指令，并且根據(jù)檢測到的至少一個故障單元相應地修改這種指令。
41.按照權利要求36的多相電源，其特征是上述控制器根據(jù)每個上述支路中故障單元的數(shù)量按照一個預定角度的表來調(diào)整支路間的相位角。
42.按照權利要求36的多相電源，其特征是，在沒有故障單元的每個上述支路的工作單元的一部分周期中，用上述控制器增大單元輸出的幅值。
43.按照權利要求36的多相電源，其特征是上述控制器操作一個旁路裝置，從上述串聯(lián)結(jié)構中去掉上述故障單元。
44.按照權利要求36的多相電源，其特征是上述控制器操作一個變換開關，從上述串聯(lián)結(jié)構中去掉上述故障單元。
45.按照權利要求44的多相電源，其特征是上述變換開關是用流體操作的。
46.按照權利要求45的多相電源，其特征是上述變換開關是通過一個遠離靠近上述變換開關的高電壓的一個流體源氣動操作的。
47.按照權利要求45的多相電源，其特征是上述流體源包括一個壓縮機，通過一個不導電的管道將氣動壓力傳送給上述變換開關。
48.在一個多相電源的輸出端用來連接多個單元的一種變換開關，上述變換開關包括(a)具有一個可動開關臂的一個雙極單擲開關組件；(b)一個動力部件，強迫上述開關臂進入第一開關位置；(c)一個閉鎖部件，將上述開關臂保持在第二開關位置；以及(d)一個氣動操作的閉鎖釋放器，在上述開關臂處在上述第二位置時用氣動的流體起動上述變換開關將上述閉鎖釋放，并且允許上述動力部件將上述開關臂變換到上述第一位置。
49.按照權利要求48的變換開關，其特征是進一步包括(e)遠離上述開關組件的一個加壓流體源；以及(f)用一個不導電材料制成的管道將上述加壓流體源連接到上述閉鎖釋放器。
50.按照權利要求49的變換開關，其特征是進一步包括(g)用于人工移動上述開關臂的裝置，抵抗上述動力部件的力，使上述開關臂從上述第一位置移動到上述第二位置。
全文摘要
在每個支路中具有多個單元的電源中保持一個高輸出電平。旁路任何支路中出故障的單元,提供通過各個支路的電流通路。在保持各相間幅值相等和線間輸出電壓的平衡相位關系的同時使用所有的無故障單元。本發(fā)明可以和用來降低峰值電壓的電路和一個旁路開關協(xié)同工作。
文檔編號H02M1/00GK1244745SQ9910971
公開日2000年2月16日 申請日期1999年5月21日 優(yōu)先權日1998年5月21日
發(fā)明者皮特·W·哈蒙德, 馬克R·艾耶羅 申請人:羅比康公司