控制驱动装置的方法，设备，驱动装置和计算机可读介质

摘要

本发明涉及一种控制驱动装置的方法，设备，驱动装置和计算机可读介质，该驱动装置包括多个设置用于接收直流电源并从所接收的直流电源产生用于驱动负载的交流电源的切换模块，所述交流电源是通过对多个切换模块在导通状态和非导通状态之间的切换而产生的。控制驱动装置的方法包括接收与每个切换模块相关的一个或多个特征；将多个切换模块中每一个切换模块的一个特征同多个切换模块中一个或多个其它切换模块相关的等效特征进行比较；以及根据比较结果控制多个切换模块中一个或多个切换模块处于导通状态时的时间段。

权利要求

1.一种控制驱动装置的方法，该驱动装置包括多个设置用于接收直流电源并从所接收的直流电源产生用于驱动负载的交流电源的切换模块，所述交流电源是通过对所述多个切换模块在导通状态和非导通状态之间的切换而产生的，该方法包括：接收与所述每个切换模块相关的一个或多个特征；

将所述多个切换模块中每一个切换模块的一个特征同所述多个切换模块中一个或多个其它切换模块相关的等效特征进行比较；以及根据比较结果控制多个切换模块中一个或多个切换模块处于导通状态时的时间段。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制多个切换模块中一个或多个切换模块处于导通状态时的时间段的步骤包括根据比较结果缩短各个切换模块处于导通状态的时间。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据比较结果，通过延迟所述切换模块的接通时间来缩短各个切换模块处于导通状态时的时间段。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述比较的步骤进一步包括，将所述多个切换模块中每一个切换模块的特征同与所述多个切换模块中每一个切换模块相关的等效特征的平均值进行比较。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述控制多个切换模块中一个或多个切换模块处于导通状态时的时间段的步骤包括当所述各个切换模块的特征高于所述多个切换模块中个切换模块特征的平均值时，缩短各个切换模块处于导通状态时的时间段。

6.根据权利要求1-5任一所述的方法，其特征在于，所述一个或多个特征中的其中一个特征是与各个切换模块相关的温度。

7.根据权利要求1-5任一所述的方法，其特征在于，所述一个或多个特征中的其中一个特征是与各个切换模块相关的电流。

8.根据权利要求1–5任一所述的方法，其特征在于，所述一个或多个特征中的其中一个特征是与各个切换模块相关的累积电流。

9.根据权利要求1–5任一所述的方法，其特征在于，所述一个或多个特征中的其中一个特征是施加在各个切换模块上的压力指示。

10.根据权利要求1–5任一所述的方法，其特征在于，所述一个或多个特征中的其中一个特征是通过测量确定的特征。

11.根据权利要求1–5任一所述的方法，其特征在于，所述一个或多个特征中的其中一个特征是通过模拟确定的特征。

12.根据权利要求1–5任一所述的方法，其特征在于，通过对所述各个切换模块进行切换操作的控制信号来控制所述多个切换模块中一个或多个切换模块处于导通状态的时间段。

13.控制驱动装置的设备，该驱动装置包括多个用于接收直流电源并从所接收的直流电源产生用于驱动负载的交流电源的切换模块，该交流电源是通过对所述多个切换模块在导通状态和非导通状态之间的切换而产生的，其特征在于，该设备包括：处理器，用于接收与每个切换模块相关的一个或多个特征，将所述多个切换模块中每一个切换模块的一个特征同所述多个切换模块中一个或多个其它切换模块相关的等效特征进行比较，以及根据比较结果控制所述多个切换模块中一个或多个切换模块处于导通状态时的时间段。

14.为驱动负载提供交流电源的驱动装置，该驱动装置包括：

输入装置，用于接收直流电源；

输出装置，用于产生驱动所述负载的交流电源；及

多个切换模块，设置在所述输入装置与所述输出装置之间，所述多个切换模块用于接收直流电源并从所接收的直流电源产生用于驱动所述负载的交流电源，该交流电源是通过对所述多个切换模块在导通状态和非导通状态之间的切换而产生的，其特征在于，所述多个切换模块由各个控制信号控制。

15.根据权利要求14所述的驱动装置，其特征在于，所述驱动装置还包括由多个切换模块构成的模块组，所述每一组切换模块具有与权利要求13所述的控制驱动装置关联的设备，并且每个所述设备可相互通信联结。

16.一种计算机可读介质，其特征在于，包含计算机可读代码，使用中，指示计算机执行权利要求1至12中任一项所述的方法。

说明书

控制驱动装置的方法，设备，驱动装置和计算机可读介质

技术领域

[0001] 本发明涉及一种控制驱动装置的系统和方法，该驱动装置可以产生驱动负载（如电动机）的电源。更具体地说（但不局限于），该系统和方法使驱动装置多个切换模块的运行能够控制，以便将个别切换模块上的压力降低到最低限度。

背景技术

[0002] 电动机通常用于诸如驱动泵、移动式起重机和电梯等各种大功率应用装置中。该类电动机由各种驱动装置予以驱动，该类驱动装置针对驱动电动机运行所需的电压与频率改变输入电源。该类驱动装置具有用于驱动交流电动机的交流或直流输入。对于直流-交流式驱动装置而言，该类驱动装置具有将直流电压转变为交流电压和频率的变流器。对于交流-交流式驱动装置而言，该类驱动装置具有将交流输入电压转变为直流电压的整流器，然后使用变流器将直流电压转换为交流电压。

[0003] 在直流-交流式驱动装置和交流-交流式驱动装置中，变流器都可以被控制去改变用于驱动电动机的输出电源的电压和频率特性。每个变流器通常都包含多个用于切换直流电压的切换部件，例如绝缘栅双极型晶体管（IGBT），该切换部件在产生交流电压的方式下切换直流电压以驱动电动机。

[0004] 为了获得用于驱动大功率电动机的高输出功率，通常使用并联连接的多个堆栈。也就是说，驱动装置可以包含多组并联的变流器，每个变流器都拥有多个绝缘栅双极型晶体管（IGBT）。这种布置被设置以精确地满足电动机的功率要求，同时降低驱动装置内部件的额定功率。

[0005] 为了提高各个变流器的使用寿命，通常都希望平衡通过拓扑结构中各个堆栈间相似位置处绝缘栅双极型晶体管（IGBT）的电流。通常情况下，各种电流平衡方法都能够对电流在每个脉宽调制（PWM）切换周期进行修正。

[0006] 这些方法典型地在每个PWM切换周期循环执行，并且不存储任何之前的控制行为。这些方法通常被称为“依照切换周期”方法。该类方法在较高电流下能够提供电流平衡，但在低电流下通常不会执行好，因为由于稳定性问题采用的系统增益和控制措施限制不得不低，从而平衡电流的性能不太好。这些问题源于电流必须被测量的频率，因此容易受到噪音和测量误差的影响。

[0007] 这些“依照切换周期”方法的一个结果是在低电流需求周期内的较大不平衡，导致其中一个堆栈提供大部分的电源而其它堆栈则提供很少部分的电源。因此，在各个堆栈之间的温度和压力有差异。这经常导致电流需求增加时最热堆栈的过早故障，即使大部分个体堆栈仍在低故障、或者跳闸温度之下。

[0008] 即使通过每个绝缘栅双极型晶体管（IGBT）传送到输出端的电流是良平衡的，由于不同的热环境（例如不同的冷却设备），在同一驱动装置内一些绝缘栅双极型晶体管（IGBT）比其它绝缘栅双极型晶体管（IGBT）降低速度快。即使所有个体堆栈都安装在同一立方体内，在该立方体内也可能存在不同的温度或者热点。这样，即使输出电流是平衡的，施加在堆栈内部其他组件或堆栈外部其他组件（例如电感线圈等）上的压力间也仍然可能存在差异。

[0009] 因此，简单地平衡通过每个绝缘栅双极型晶体管（IGBT）的电流并不是提高电动机驱动装置生命周期和可靠性的完整解决方案。

发明内容

[0010] 本发明试图减轻至少一些上述问题。根据发明的第一方面，提供了一种控制驱动装置运行的方法，该驱动装置包含多个切换模块。

[0011] 多个切换模块设置用于接收直流电源，并从所接收的直流电源产生用于驱动负载的交流电源。交流电源是通过对多个切换模块在导通状态和非导通状态之间切换而产生的。该方法包括：接收与每个切换模块相关的一个或多个特征，将多个切换模块中每一个切换模块的一个特征同多个切换模块中一个或多个其它切换模块相关的等效特征进行比较，以及根据比较结果控制多个切换模块中一个或多个切换模块处于导通状态时的时间段。

[0012] 控制多个切换模块中一个或多个切换模块处于导通状态时的时间段的步骤包括根据比较结果缩短各个切换模块处于导通状态的时间。

[0013] 根据比较结果，通过延迟所述切换模块的接通时间来缩短各个切换模块处于导通状态的时间段。

[0014] 所述比较的步骤进一步包括，将多个切换模块中每一个切换模块的特征同与多个切换模块中每一个切换模块相关的等效特征的平均值进行比较。

[0015] 所述控制多个切换模块中一个或多个切换模块处于导通状态时的时间段的步骤包括；当各个切换模块的特征高于多个切换模块中每个切换模块特征的平均值时，缩短各个切换模块处于导通状态的时间段。

[0016] 所述一个或多个特征中的其中一个特征是与各个切换模块相关的温度。

[0017] 所述一个或多个特征中的其中一个特征是与各个切换模块相关的电流。

[0018] 所述一个或多个特征中的其中一个特征是与各个切换模块相关的累积电流。所述一个或多个特征中的其中一个特征是施加在各个切换模块上的压力指示。所述一个或多个特征中的其中一个特征为通过测量确定的特征。

[0019] 所述一个或多个特征中的其中一个特征为通过模拟确定的特征。

[0020] 可通过各个切换模块的操作切换的控制信号来控制多个切换模块中一个或多个切换模块处于导通状态的时间段。

[0021] 根据本发明的第二方面，提供了一种控制驱动装置运行的设备，该驱动装置包含多个设置用于接收直流电源并从所接收的直流电源产生用于驱动负载的交流电源的切换模块。所述交流电源是通过对所述多个切换模块在导通状态和非导通状态之间的转换而产生的。该设备包含处理器，所述处理器设置用于接收与每个切换模块相关的一个或多个特征，并将多个切换模块中每一个切换模块的一个特征同多个切换模块中一个或多个其它切换模块相关的等效特征进行比较，以及根据比较结果控制多个切换模块中一个或多个切换模块处于导通状态时的时间段。

[0022] 根据本发明的第三方面，提供了一种为驱动负载提供交流电源的驱动装置，该驱动装置包含设置用于接收直流电源的输入装置，和设置用于产生驱动负载的交流电源的输出装置，以及设置在所述输入装置和所述输出装置之间的多个切换模块，所述多个切换模块设置用于接收直流电源并从所接收的直流电源产生驱动负载的交流电源，所述交流电源是通过对所述多个切换模块在导通状态和非导通状态之间的转换而产生的，其中所述多个切换模块由各个控制信号控制，以及上述公开的设备。

[0023] 上述驱动装置设有多个切换模块构成的模块组，每一组切换模块具有如上所述的相关设备。此外，上述与每一组切换模块相关的每个设备可以是通信联结的。

[0024] 根据本发明的第四方面，提供了一种计算机可读介质，其包含计算机可读代码，使用时，所述计算机可读代码指示计算机执行以上公开的方法。

[0025] 本发明的实施例提供了一种当变流器模块为常用负载供电时，对并联的变流器模块内各个切换部件开机时间实例的平衡或修正进行控制的方法。

[0026] 在本发明的实施例中，对切换部件的开机时间实例进行控制，是为了给以下一种或多种特征提供规定的平衡条件：每个时间周期的输出电流，内部或外部温度，具体切换部件的调降，以及基于累积因素对包含扼流圈的连接部件进行压力管理，累积因素例如电流的平方乘以时间。

[0027] 本发明的实施例提供了一种引入到“依照切换周期”法的修正中的长期补偿，并且能够在存在的情况下提供长期的平衡控制。由于稳定性问题，“依照切换周期”法的修正具有较低的增益，并且可能没有存储。因此，“依照切换周期”法的修正只会作用于门信号上升沿过程中所测量的电流平衡。

[0028] 通常在“依照切换周期”方式提供有限短期（<100us）电流平衡、但由于稳定性问题而在低电流情况下才能有效运行。且有限短期（<100us）电流平衡在最大效应方面具有各种限制，并且没有考虑其他长期效应（如热效应）。与有限短期（<100us）电流平衡不同，本发明的实施例提供一种基于长期因素（如温度差和变流器模块之间的平均电流）调整平均修正或平衡的方法。

[0029] 本发明的实施例提供了针对不同通风设备的各种问题进行的保护。本发明的实施例特别提供了在较低功率状态下的平衡。在较低功率状态下的平衡，只有一个变流器模块可以高功率运行，而同时其他变流器则以零电流运行，从而在变流器模块之间产生了可以造成过早跳闸的温度差，尤其当要求的组合输出功率提高的情况下，更容易发生过早跳闸。

[0030] 本发明的一些实施例具有以下一种或多种优点：使用热平衡防止功率变流器模块之间的不同通风设备出现的各种问题；对在较低功率下的电流进行平衡，从而防止变流器模块过早跳闸；由于相同的长期平衡下“依照切换周期”的修正增益降低了，故提高了系统的稳定性；使实时诊断成为可能；并且允许“依照切换周期”修正。

[0031] 本发明的实施例对每个切换部件、每个模块输出阶段和每个变流器模块组分别提供了控制需求。

[0032] 本发明的一些实施例包括为同每个控制需求相关的每项控制措施选择适当的时间常数。

[0033] 对于本发明的某些实施例而言，每个控制需求类型组的控制输出可以进行合计，并采用不同的时间常数，以产生一个根据局部切换部件的控制输出。

[0034] 本发明的实施方式中，由于不同的冷却布置和热时间常数从而有效地调降了各个部件的电流与温度。

[0035] 在本发明的实施方式中，可以根据平均温度值以及任何规定的局部切换部件调降情况对连接到每个变流器模块范围内相同位置上的每个切换部件的局部测量温度和模拟温度之间的平衡情况进行控制。

[0036] 在本发明的实施方式中，使用简单锁相环从电流改变极性的时间点开始，对每个周期每个相位的局部输出电流进行累积。同样也可以确定每个周期每个相位的联合输出电流。每个模块可以根据由局部输出相位的任何规定调降影响的组合值对每个周期每个相位的局部输出电流进行控制。

[0037] 本发明的实施方式提供一种依照任何局部调降对局部指标和平均指标进行平衡的控制措施。还可能会涉及到与局部外部部件的压力水平相关的指标情况，例如电流的平方乘以时间和组合变流器模块的平均值。同样也可能涉及到变流器模块局部外部温度以及组合变流器模块外部温度的平均值。该控制措施可以对受任意局部外部温度调降情况影响的局部和平均外部温度进行平衡。

附图说明

[0038] 现在将参照以下附图进一步说明本发明的具体实施方式：

[0039] 图1显示了包含多个堆栈的驱动装置；

[0040] 图2显示了对图1中绝缘栅双极型晶体管的接通时间施加延迟的过程；

[0041] 图3显示了确定图2中补偿因素的过程；

[0042] 图4通过图表显示了图1中驱动装置的控制系统；

[0043] 图5显示了与图1中每个绝缘栅双极型晶体管相关的控制输出级；

[0044] 图6显示了在没有进行修正的情况下两个并联堆栈随时间推移其电流改变的情况；

[0045] 图7显示了图6中两个并联堆栈之间的累积电流差；

[0046] 图8显示了在应用了切换周期修正的情况下，两个并联堆栈随时间推移其电流改变的情况；

[0047] 图9显示了图8中两个并联堆栈之间的累积电流差；

[0048] 图10显示了在应用了切换周期修正和延迟因素修正的情况下，两个并联堆栈随时间其电流改变的情况；

[0049] 图11显示了图10中两个并联堆栈之间的累积电流差。

[0050] 在说明书全文和附图中，相同的参考编号是指相同的零部件。

具体实施方式

[0051] 图1显示了一种向电动机4提供可变功率的驱动装置1。驱动装置1采用功率堆栈布置形式，驱动装置1包含第一堆栈10和第二堆栈20。第一堆栈10和第二堆栈20都分别设置有多个切换部件，以便将所需要的电压传送到位于大量部件中的电动机4上。

[0052] 第一堆栈10包含整流器11、直流链接滤波级12及变流器13。第二堆栈20包含整流器21、直流链接滤波级22以及变流器23。驱动装置1从供电电缆2接收三相交流输入电压，并产生沿着电动机电缆3传输的三相交流输出电压。电动机电缆3的另一端连接到电动机4。驱动装置1通过改变传输到电动机4的功率的特性来控制电动机4。

[0053] 整流器11和整流器21都包含了多个整流部件，整流器11和整流器21接收供电电缆2发出的交流输入电压。这些整流部件可采用二极管形式，或受硅可控整流器形式或二者组合的形式。输入电压为具有固定电压和固定频率的三相电压。滤波级12包含了与整流器正、负电压输出串联的直流电感器和直流总线电容器网络16，滤波器22包含了同整流器正、负电压输出串联的直流电感器和直流总线电容器网络26。

[0054] 直流电感器布置可以确保各个整流器都具有电阻抗。如果没有该电阻抗，则其中一个堆栈的整流器可能会提供全部整流，从而经受整个功率流。

[0055] 直流总线电容器网络16和26分别被配置为对整流器11和21的输出进行滤波，并使变流器13和23能够控制输出功率因素。同时，整流器11和21以及滤波级12和22将交流输入电压转换为直流电压。

[0056] 整流器11和21产生直流电压后，滤波级12和22被变流器13和23接收。整流器13和23包含多个绝缘栅双极型晶体管，每个绝缘栅双极型晶体管都具有在绝缘栅双极型晶体管关闭时（即不进行导通）可导通电感输出电流的相关的反平行续流二极管。变流器13和23能够将其所接收的直流电压转换为具有可变电压和可变频率的三相交流输出电压。通过简单的脉款调制技术（PWM）或空间矢量调制（SVM）技术就可以实现这一点。

[0057] 然后，可以通过多个单独的输出扼流圈3a-3f传输三相交流输出电压，这些扼流圈可以适应各个装置之间关于绝缘栅双极型晶体管激活次数的差异，然后沿着电动机电缆3输送该三相交流输出电压，以控制电动机4。通过脉宽调制可以实现多变的电压和频率，包括对变流器13和23中的绝缘栅双极型晶体管进行快速的开机和关机。

[0058] 在正常的运行过程中，驱动装置能够确保电力流入和流出电动机4。当电力流出电动机4时，由于对绝缘栅双极型晶体管的反平行二极管进行的整流措施，直流总线电压会上升。因此，提供了制动电阻器接头15和25，从而可以对外部制动电阻器进行选择性激活，以允许外部制动电阻器分散地从直流总线（在-直流与+直流之间）流出的电流，进而限制了直流总线电压的升高。在激活后，制动电阻器接头15和25限制了通过整流器的电流的流动，所以电流只从电源流向直流总线。因此，激活外部制动电阻器的措施可以降低直流总线电压。

[0059] 在图1中，每个堆栈的制动电阻器接头15和25是分开的，以便使每个堆栈能够对其自身的局部外部制动电阻器进行监控和防护。因此，必须分别对每个堆栈的交流供电安装保险丝。

[0060] 绝缘栅双极型晶体管的切换由控制系统（未显示在图1中）控制，该控制系统可为单个微处理器或为若干通讯耦合的处理器，以便将切换信号输出到每个绝缘栅双极型晶体管中。控制系统确定何时需要对每个绝缘栅双极型晶体管进行导通，以便提供电动机4所需电压和频率特性的交流输出电压。控制系统也用于改变每个绝缘栅双极型晶体管的切换情况，以便对同单个绝缘栅双极型晶体管相关的某些特性进行补偿，从而可以提高性能，并延长驱动装置1的使用寿命。通过对各个部件施加压力的特性进行监控和/或建模可以实现上述目的，例如，这些特性可为与部件相关的电流和/或温度。压力是施加在部件上的长期有效压力，例如长期高电流或高温。通过补偿功能可以实现这一点，例如通过对每个绝缘栅双极型晶体管的电流和温度进行监控，并将每个绝缘栅双极型晶体管的电流和温度同所有绝缘栅双极型晶体管的平均电流和平均温度进行比较。对于已承载了大电流的绝缘栅双极型晶体管或对温度比驱动装置内所有绝缘栅双极型晶体管的平均温度还高的绝缘栅双极型晶体管而言，控制系统在压力下能够延迟各个绝缘栅双极晶体管的接通时间，从而使电流能够在更短的时间内流过该绝缘栅双极型晶体管，进而可以减少该部件上的压力。因此，在其他堆栈中的相应绝缘栅双极型晶体管将会提供大部分所需要的输出电流。现在，将通过参考附图2和附图3详细说明补偿功能的操作情况。

[0061] 如图2所示，图中显示了由于过电流和温度等因素，对绝缘栅双极型晶体管的切换进行控制的过程，以对单个绝缘栅双极型晶体管上进行补偿。因此，图2所示的过程用于确定单个绝缘栅双极型晶体管的接通时间延迟，以达到减少导通时间的目的，从而减少该绝缘栅双极型晶体管的压力。同样的过程也可以应用于每个绝缘栅双极型晶体管。在图2中，“依照切换周期”的修正同压力或补偿因素的修正一起使用。

[0062] 对于“依照切换周期”的修正应当按照如下方式确定。使用与每个绝缘栅双极型晶体管相关的分流电阻器或直流变流器（DCCT）测量该绝缘栅双极型晶体管的局部电流。然后从与各个绝缘栅双极型晶体管相关的每个局部电流中确定平均电流。然后，求和模块31会确定局部电流和平均电流之间的差异，从局部电流和平均电流中产生误差信号。接着利用增益模块32将误差放大，就可以产生“依照切换周期”的修正值。需要增益模块32对整个系统进行调节，以提供所需要的闭环性能。

[0063] 在求和模块34中，可以利用补偿因素将“依照切换周期”的修正值进行总计，从而产生延迟需求。其中，补偿因素在补偿因素确定模块33里产生。当“依照切换周期”的修正值对每个切换周期内所发生的问题进行校正时，补偿因素对切换时间进行校正，以便对施加在各个部件上的长期压力进行补偿。例如，补偿因素为特定绝缘栅双极晶体管上的电流压力提供一个指示；可以通过各种因素实现该指示，例如局部温度和平均温度以及局部累积电流和平均累积电流。以下将参照图3对补偿因素的产生情况进行详细说明。

[0064] 求和模块34所产生的延迟需求指示了特定绝缘栅双极型晶体管接通时间所要延迟的量，以便对补偿因素确定模块33所确定的压力和“依照切换周期”的修正值进行补偿。在控制延迟模块35中实施延迟措施，控制延迟模块35接收特定绝缘栅双极型晶体管的常用门信号，并根据所收到的延迟需求延迟门信号的接通时间，以提供延迟的局部门信号。开机脉冲第一边缘的延迟同输入到控制延迟模块35的延迟需求成正比。

[0065] 图3提供了补偿因素确定模块33的功能详细示意图。每个绝缘栅双极型晶体管都配备了如图所示的补偿因素确定程序。

[0066] 首先，应当确定压力对各组部件中某个部件的影响。该类压力主要是电器部件长时间接触的电流和/或电压，也包括电流或电压的变化速率。该类压力通常都具有长期效应，例如在几秒钟时间内所发生的情况。某些热条件也可以造成压力。当部件在一秒种或几秒钟内经受过度热量时，就会开始出现热应力。

[0067] 为了确定某个部件上压力或者应力的影响，应当确定每个堆栈或堆栈内每个部件的局部应力度量标准，可通过应力模型获取该应力度量标准。应力模型使用了电流、电压和频率的局部值，以确定包含扼流圈、整流器和直流总线电容器在内的电力部件上的应力。最简单的模型形式是将一段时间内电流的平方值求和。模型可以是单独的绝缘栅双极型晶体管或堆栈内的其他部件，例如直流电感器，或甚至整个堆栈。但是，当该模型可能与各个部件而不是绝缘栅双极型晶体管有关时，通过控制绝缘栅双极型晶体管来对应力进行管理。此外，堆栈中所有绝缘栅双极型晶体管上的应力可以构成模型的基础，或者堆栈内单个绝缘栅双极型晶体管上的应力也可以构成模型的基础。在这种情况下，局部应力模型和整体应力模型都只取决于通过单个绝缘栅双极型晶体管的电流。因此，可能需要六组不同的应力输入。

[0068] 通过每个局部应力度量标准，可以得到由单个堆栈予以确定并通过模拟信号水平或通过数据通讯获得的全部局部应力度量标准的平均度量标准，即整体应力度量标准。在实施时，每个堆栈都设有一个处理器，以便进行上述处理程序，而每个堆栈的每个处理器都通过串联通讯链路彼此连接，以共享信息。这样，可以在这些处理器之间直接输送数据。

[0069] 在比较模块41中将绝缘栅双极型晶体管的整体应力度量标准同局部应力度量标准进行合计。然后，比较模块41产生有关绝缘栅双极型晶体管的应力误差，即为整体值和局部值之差。在对单个绝缘栅双极型晶体管的应力进行平衡时，应力误差就是局部部件应力和所有装置的部件应力平均值之差，即相对应力。如果应力误差为整流器的应力，那么所有六个绝缘栅双极型晶体管的应力误差相同。

[0070] 由比较模块41所确定的应力误差只限于向应力管理系统影响绝缘栅双极型晶体管最终电流平衡的范围提供边界。所述限制有助于防止其中一个修正值超过其他修正值的影响。然后，在模块42中将限制输出与应力调降值进行求和。应力调降值使局部堆栈相对应力的总量或局部绝缘栅双极型晶体管的相对应力的总量被调降（或补偿）。不同的堆栈有时会具有略有差异的部件，例如不同的整流器、直流电感器或直流电容器。因此，在该过程中各个应力调降考虑到了这些差异。应力调降值用于控制堆栈相互之间的平衡点。应力调降值可以说明驱动装置之间在扼流圈额定功率上的差异。然后，用增益模块43中的系统增益将受限的、调降的应力误差放大，以便对系统动态进行调节或标准化。

[0071] 然后，利用滤波器44对增益模块43的输出进行滤波，以便对控制措施的动态行为进行控制。将滤波器的特性具体选定为最终补偿输出所需要的速度。滤波器44的时间常数为500毫秒。该时间常数是基于输入信号的预期变化和输入信号需要被控制时的速度选择的。当每半个周期50赫兹输出有10毫秒时，电流需要1毫秒。由于调制原因，热补偿要比调制补偿更慢，所以在一秒钟内的变化需要快于一秒。应力也会在几秒钟内发生变化，因此500毫秒可以确保最佳性能。尽管可以对时间常数值进行更改，但是只有在时间常数大约比模块49中滤波器的时间常数大四倍的情况下才可以实现系统的理想运行状态。故滤波器的输出将受到应力输出限制，从而再一次允许对应力管理系统的影响进行限制。

[0072] 因此，限制器的输出即为应力度量标准补偿过程的输出。该输出表明所需的绝缘栅双极型晶体管开机时间的补偿量，以便对绝缘栅双极型晶体管所处的应力进行补偿。

[0073] 然后，在求和模块45里将该输出同温度调降结合在一起。由于不同的加热和冷却配置以及相应的不同热时间常数和排热量，从而设置温度调降。同样，将温度调降结合在一起可以使驱动装置上的热点进一步远离排气风扇。然后，在模块46上将温度调降应力度量标准修正值同切换部件温度修正值结合在一起。下文将进一步描述切换部件温度修正过程。

[0074] 切换部件温度修正过程包括在模块47将整体特定切换部件（绝缘栅双极型晶体管）之间的温度差同局部特定切换部件（绝缘栅双极晶体管）的温度进行比较。局部特定切换部件温度为特定切换部件局部的温度，局部特定切换部件温度通过局部温度测量确定。整体特定切换部件温度为各个堆栈所确定的所有局部特定切换部件的温度的平均值，且整体特定切换部件温度可以通过模拟信号级或通过数据通讯获得。因此，温度误差表明了特定切换部件的温度同所有其他切换部件的温度相比的温度差。

[0075] 因此，在模块46中与温度调降应力度量标准修正值进行结合之前，整体切换部件温度和局部切换部件温度之间的差异是受限的。

[0076] 接下来，模块46的输出将会在增益模块48中进行增益，并由时间常数为100毫秒的滤波器49进行滤波。时间常数值可以进行更改；但是，在所述时间常数大于滤波模块54的滤波器的时间常数二十倍的情况下可以实现系统的最佳运行。被滤波的输出受到限制，随后在比较模块50中同电流调降值进行求和。设置电流调降值，以便在其中一个堆栈中存在较小的或较旧的绝缘栅双极型晶体管的情况下，可以对通过这种绝缘栅双极型晶体管的电流进行调降。然后将比较模块50的输出输入到模块51中，在模块51中将比较模块50的输出同每相累积电流修正值结合起来。在下文中将对该情况进行描述。

[0077] 与该处理申请的切换部件相联系，通过将整体“每相累积电流”和局部“每相累积电流”进行比较，在模块52中确定“每相累积电流”误差。局部“每相累积电流”即为绝缘栅双极型晶体管输送到负载的总电流，绝缘栅双极型晶体管处于导通时执行该处理程序。整体“每相累积电流”是各个堆栈所确定的所有局部“每相累积电流”的平均值，并且通过模拟信号级或通过数据通讯获取。

[0078] 接下来，对比较模块52的输出予以限制，以便为平衡系统的误差影响设置边界。然后，将受限的每相累积电流修正值同调降电流进行求和，并在模块51中同部件温度和应力度量标准修正值结合起来。在模块53中对模块51的输出进行增益，然后在限制之前、在模块54中利用1毫秒的时间常数对其进行滤波。然后，将限制器的输出输入到求和模块45中，以便同应力度量标准修正值进行结合。因此，补偿因素确定模块33（即补偿因素）的最终输出为应力度量标准修正值、每相累积电流修正值和部件温度修正值的组合。

[0079] 通过使用时间常数滤波器44、49和54，可以将具有不同时间常数的控制措施组合在一起。通过使用调降值，可以控制修正参数的最终平衡。通过使用各种限制，能够对各个控制措施、应力管理、温度补偿和相位电流平衡的影响进行控制。例如，累积电流修正值需要迅速但较小的延迟。因此，通过使用该类限制，可以平衡不同控制措施的效应，例如平衡应力管理、热补偿与累积电流平衡等控制措施的效应。温度补偿需要较大的延迟和增益，但是为了保持稳定，必须利用时间常数为100毫秒的滤波器进行滤波。因此，通过使用不同的滤波器、增益和限制，可以使系统将热控制措施和电流控制措施结合成一个单一的控制输出。例如，对多个载波进行叠加，就是一种简单的查看方法。

[0080] 现在通过参照附图4和附图5对控制驱动装置1的系统结构进行更为详尽的说明。

[0081] 图4显示了在驱动装置1中产生局部电流测量信号（lam_1和Iam_2）和整体（la）电流测量信号的实施情况。常用门信号由微处理器产生，并被驱动装置的每个堆栈接收。为每个绝缘栅双极型晶体管提供常用门信号；在这种情况下，提供了6个常用门信号，每个都针对堆栈中的其中一个绝缘栅双极型晶体管。如图4所示，其中一个绝缘栅双极型晶体管的常用门信号为CGS，可以在延迟电路模块61和延迟电路模块71中对其进行修改。延迟电路模块61和延迟电路模块71执行图2中的控制延迟功能，并且可以由处理器予以执行。因此，通过各个常用门信号产生了针对各个绝缘栅双极型晶体管的修改门信号或局部门信号。

[0082] 两个堆栈中分别设有直流变流器62和直流变流器72，可以用于测量从每相输出（附图中所显示一相，即A相）流出的相应电流。只需要测量每个输出相位电流。如图1所示，有两个绝缘栅双极型晶体管连接到每个输出相位上，其中一个连接到正直流总线，另一个连接到负直流总线。由于每个绝缘栅双极型晶体管内的反平行二极管，连接正直流总线的绝缘栅双极型晶体管在输出电流测量的正半周期内承载了所有电流，而连接负直流总线的绝缘栅双极型晶体管则在负半周期内导通。因此，可以将相位电流的测量分为两个绝缘栅双极型晶体管中的每个所承载的电流。

[0083] 与每个堆栈相联的每个直流变流器输出即为局部电流lam_1和Iam_2。然后，分别将该局部电流输入到堆栈60的分压网络63中和堆栈70的分压网络73中，以便将电流转换为电压。利用分压电路可以确定同整体相位A输出相位电流测量成比例的电压V_Ia，并且可以通过公式1予以定义：

[0084]

[0085] 公式1

[0086] 公式2和公式3可以定义同局部A相位电流成比例的电压：

[0087]

[0088] 公式2

[0089]

[0090] 公式3

[0091] 同局部输出相位电流和整体输出相位电流成比例的电压为延迟修正单元64和延迟修正单元74的输入。每个堆栈都具有自身的相关延迟修正单元，以便执行在图2和图3中讨论的“依照切换周期”补偿因素延迟的修正。每个延迟修正单元可以是与堆栈相联的单个处理器。可以将每个延迟电路模块的功能和延迟修正单元的功能整合在单个处理器内。延迟修正单元64和延迟修正单元74的输出为在延迟电路61和延迟电路71中执行的延迟需求，还可以用于控制各个变流器内的绝缘栅双极型晶体管。因此，延迟修正单元64和延迟修正单元74执行图2中处理块31、32、33和34的功能，同时延迟电路61和延迟电路71执行图2中控制延迟的功能。35的延迟功能。因此，延迟电路的输出即为切换绝缘栅双极型晶体管的延迟控制信号。

[0092] 图5显示了驱动装置1中各个绝缘栅双极型晶体管的控制输出级。特别地，图5还显示了如何将延迟应用于控制信号，以改变每个绝缘栅双极型晶体管的导通时间。

[0093] 通过与特定绝缘栅双极型晶体管相联的延迟产生电路可以确定每个绝缘栅双极型晶体管开机时间的延迟的应用情况。延迟产生电路使用了74_123“具有重置的双向可再触发单稳多谐振荡器”集成电路80。充电电路85可控制集成电路80内的定时器电路，而充电电路85的放电依赖于通过延迟求和电路86内晶体管92的电流。

[0094] 延迟求和电路86在“依照切换周期”修正输入87接收“依照切换周期”修正值，在补偿因素输入88接收补偿因素。然后，补偿因素通过延迟修正输出电路89，该电路包含可以降低噪音的RC滤波器90和采用运算放大器形式的缓冲器91，缓冲器91也可以提供信号级转换和换向。然后，延迟求和电路86与“依照切换周期”修正值和经处理的补偿因素结合在一起，从而产生延迟需求。然后，利用延迟需求控制通过晶体管92的电流，继而影响了放电电路的放电，并影响了切换相应绝缘栅双极型晶体管的局部门信号的时间。这就是修正值是如何控制绝缘栅双极型晶体管接通时间的。

[0095] 进一步地，还提供了控制绝缘栅双极型晶体管接通时间的功能，以防止切换问题的出现。特别地，利用OR逻辑门83将同连接到正直流总线81的绝缘栅双极型晶体管和连接到负直流总线82的绝缘栅双极型晶体管（同第一和第二堆栈相关）相关的两个绝缘栅双极型晶体管门控制信号结合在一起，来产生同上、下绝缘栅双极型晶体管之间的空载时间同步的脉冲。空载时间是插入到与连接至相同相位输出的第一堆栈和第二堆栈相联的绝缘栅双极型晶体管间开机周期的静止时间。该功能防止了与第一堆栈相联的绝缘栅双极型晶体管和与第二堆栈相联的绝缘栅双极型晶体管同时在直流总线上造成短路。由于单开的门控制电路，每个绝缘栅双极型晶体管受到不同的开机延迟和关闭延迟。如果某个绝缘栅双极型晶体管的开机快于其他的关闭，那么直流总线会发生短路，通常被称为“击穿”。因此，空载时间，也被称为“互锁时间”，可以防止出现这种情况。因此，绝缘栅双极型晶体管开机脉冲的激活边延迟将基于同第一堆栈相联的绝缘栅双极型晶体管开机脉冲和同第二堆栈相联的绝缘栅双极型晶体管开机脉冲之间的空载时间的结束。

[0096] 图6至图12显示了补偿修正对“依照切换周期”修正的影响，并在下文中予以详细描述。

[0097] 图6显示了在没有执行可提高堆栈性能的修正的情况下，第一堆栈10的电流和时间的关系和第二堆栈20的电流和时间的关系（分别由曲线A和曲线B表示）。在没有“依照切换周期”修正和没有补偿修正的情况下，可以通过堆栈传输的电流之间的差别看出堆栈之间的不平衡。不平衡的原因可能为堆栈之间不同的电阻抗和不同的绝缘栅双极型晶体管驱动电路延迟。如图6所示，可以清晰看出，在峰值的不平衡最大。

[0098] 图7显示了随时间变化的累积电流误差。在绝缘栅双极型晶体管导通时，可以看出在半个输出周期内如何形成电流不平衡情况（在周期的交流输出产生期间，每个绝缘栅双极型晶体管都在一半的输出周期内导通）。

[0099] 图8显示了类似的情况，只是将“依照切换周期”修正值应用到了如线条A所示的第一堆栈10上。“依照切换周期”修正值降低了电流峰值时的不平衡。但是，由于存在着低控制措施增益，不平衡并没有消除，并且需要各种限制以保持系统的稳定性。因此，在低电流过程中该修正并没有任何影响。

[0100] 图9显示了同图8相关的累积电流误差。从图中可以看出，降低了电流不平衡，但是在半个输出周期内出现了显著的积累。

[0101] 图10显示了使用本发明实施方式的“依照切换周期”修正以及延迟修正的影响。减少了峰值处的不平衡，但是不平衡并没有被完全消除。但是，在切换周期开始和结束时的不平衡显著降低。

[0102] 图11显示了同图10相关的累积电流误差。从图中可以看出，在低电流时进行修正，从而降低了不平衡的累积速率，然后，在半个周期的峰值之后继续进行修正，以进一步减少累积误差。在有些情况中，在输出半周期结束前累积误差将降低为零。

[0103] 在本发明的其他实施方式中，也可以提供两个以上的堆栈。事实上，堆栈的数量和每个堆栈的切换部件数量并不总是本发明实施方式中同多元切换部件的控制相关的重要因素。

[0104] 进一步地，本领域技术人员应该理解切换部件并不仅限于绝缘栅双极型晶体管，也可以使用其他任何适宜的切换部件。

[0105] 尽管上述本发明的具体实施方式同交流-交流功率堆栈相关，但是本领域技术人员应当理解本发明的具体实施方式也同直流-交流系统相关。

[0106] 可选地，在其他实施方式中，每个堆栈上的直流总线都被连接；并且被分别连接到正向直流端子和负向直流端子上。此时，保险丝将被装配到直流链接端子上。由于连接了直流链路，因此提供了阻抗，以确保在整流器中分享电流。此外，在正、负线路中的直流链路扼流器为整流器提供了共享的阻抗。

[0107] 可选地，在其他实施方式中，还提供了其他直流总线拓扑结构。例如，每个驱动装置的直流总线都可以通过保险丝进行并联。在没有连接各个驱动装置直流总线的系统中，通过对与其他驱动装置变流器绝缘栅双极型晶体管平行的变流器绝缘栅双极型晶体管进行切换，可以使各个驱动装置的直流总线电压趋向于相同的电压水平。

[0108] 尽管以上描述述及到为缩短传导时间而使接通时间不同，以及切换部件上的压力不同，但是本领域技术人员应该理解，同样也可以改变关机时间，以缩短切换部件的导通时间。

[0109] 本领域技术人员应该明白，在上文中所说明的各种方法都可以通过计算机程序予以实施。计算机程序包括可指示计算机执行上述一种或多种方法的计算机编码。可以将执行该类方法的计算机程序和/或编码设置到计算机等装置的可读介质上。计算机可读介质可以是电子、磁性、光学、电磁、红外线、半导体系统，或是有关数据传输的传播介质，例如通过互联网下载编码的介质。物理计算机可读介质的非限制实例包括半导体或固态存储器、磁带、可移动计算机软盘、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、硬磁盘、以及光盘，例如CD-ROM、CD-R/W或DVD等。

[0110] 可以根据该类计算机编码配置诸如计算机等的装置，以便根据上述各种方法执行方法中的一项或多项进程。