一种三电平逆变器的限流控制方法和装置

摘要

一种三电平逆变器的限流控制方法，包括以下步骤：S1、当桥臂输出的电流大于或者等于限流阈值时，接收到的过流信号生效，先关断所述主开关管，然后关断所述辅助开关管；S2、当桥臂输出的电流下降到低于所述限流阈值时，接收到的过流信号失效，开通所述辅助开关管；S3、在接收到的过流信号失效，且所述主开关管的下一个PWM有效沿到来时，开通所述主开关管。本发明还涉及一种三电平逆变器的限流控制装置。实施本发明，当桥臂输出的电流下降到低于所述限流阈值时，直接开通所述辅助开关管，可以保证电压波形质量，并且在所述主开关管的下一个PWM有效沿到来时，开通所述主开关管，可以保证开关管的开关频率不会过度增加，减少开关损耗。

权利要求

1.一种三电平逆变器的限流控制方法，其中所述三电平逆变器至少包括主开关管和辅助开关管构成的桥臂，其特征在于，所述方法包括以下步骤：S1、当桥臂输出的电流大于或者等于限流阈值时，接收到的过流信号生效，先关断所述主开关管，然后关断所述辅助开关管；

S2、当桥臂输出的电流下降到低于所述限流阈值时，接收到的过流信号失效，开通所述辅助开关管；

S3、在接收到的过流信号失效，且所述主开关管的下一个PWM有效沿到来时，开通所述主开关管；

S4、基于发生了所述辅助开关管的两次限流开关的开关周期的数量切换每个开关周期中所述辅助开关管的开关频率。

2.根据权利要求1所述的三电平逆变器的限流控制方法，其特征在于，所述步骤S2进一步包括：S21、当桥臂输出的电流下降到低于所述限流阈值时，接收到的过流信号失效，经过第一延时时间之后，开通所述辅助开关管；

S22、当桥臂输出的电流上升到大于或者等于所述限流阈值时，接收到的过流信号生效，再次关断所述辅助开关管并且在本开关周期内不再开通所述辅助开关管。

3.根据权利要求1所述的三电平逆变器的限流控制方法，其特征在于，所述步骤S4进一步包括：S41、当在设定数量的开关周期中，发生了所述辅助开关管的两次限流开关的开关周期的数量等于或大于切换阈值时，限制所述辅助开关管在连续数个周期中只能进行一次限流开关；

S42、当在设定数量的开关周期中，发生了所述辅助开关管的一次限流开关的开关周期的数量等于或大于切换阈值时，允许所述辅助开关管在连续数个周期中进行两次限流开关。

4.根据权利要求1所述的三电平逆变器的限流控制方法，其特征在于，所述三电平逆变器包括I型三电平逆变器和T型三电平逆变器。

5.一种三电平逆变器的限流控制装置，其中所述三电平逆变器至少包括主开关管和辅助开关管构成的桥臂，其特征在于，所述限流控制装置包括：限流控制模块，用于当桥臂输出的电流大于或者等于限流阈值时，接收到的过流信号生效，先关断所述主开关管，然后关断所述辅助开关管；

辅助开关管开启模块，用于当桥臂输出的电流下降到低于所述限流阈值时，接收到的过流信号失效，开通所述辅助开关管；

主开关管开启模块，用于在接收到的过流信号失效，且所述主开关管的下一个PWM有效沿到来时，开通所述主开关管；

开关频率切换模块：用于基于发生了所述辅助开关管的两次限流开关的开关周期的数量切换每个开关周期中所述辅助开关管的开关频率。

6.根据权利要求5所述的三电平逆变器的限流控制装置，其特征在于，所述辅助开关管开启模块进一步包括：开通单元，用于当桥臂输出的电流下降到低于所述限流阈值时，接收到的过流信号失效，经过第一延时时间之后，开通所述辅助开关管；

关断单元，用于当桥臂输出的电流上升到大于或者等于所述限流阈值时，接收到的过流信号生效，再次关断所述辅助开关管并且在本开关周期内不再开通所述辅助开关管。

7.根据权利要求5所述的三电平逆变器的限流控制装置，其特征在于，所述开关频率切换模块进一步包括：开关限制单元，用于当在设定数量的开关周期中，发生了所述辅助开关管的两次限流开关的开关周期的数量等于或大于切换阈值时，限制所述辅助开关管在连续数个周期中只能进行一次限流开关；

开关转换单元，用于当在设定数量的开关周期中，发生了所述辅助开关管的一次限流开关的开关周期的数量等于或大于切换阈值时，允许所述辅助开关管在连续数个周期中进行两次限流开关。

8.根据权利要求7所述的三电平逆变器的限流控制装置，其特征在于，所述三电平逆变器包括I型三电平逆变器和T型三电平逆变器。

说明书

一种三电平逆变器的限流控制方法和装置

技术领域

[0001] 本发明涉及不间断电源领域，更具体地说，涉及一种三电平逆变器的限流控制方法和装置。

背景技术

[0002] 限流技术是逆变器的一种很重要的保护技术，其能够在逆变器突加重载或输出短路的时候，有效地保护功率开关元件，提高逆变器的抗冲击性。图1示出了一种典型的I型三电平逆变器的桥臂输出电路图。如图1所示，该I型三电平逆变器包括四个开关管，即位于上桥臂的主开关管Q1和辅助开关管Q2，以及位于下桥臂的主开关管Q4和辅助开关管Q3。

[0003] 限流封锁的时候，应该先关闭主开关管Q1和Q4，待其可靠封锁后，再封锁辅助开关管Q2和Q3。当电感电流I下降到电流保护阈值以下时，限流信号消失，待限流信号消失之后，选择合适的时机开始解封逻辑，即先强制导通两个辅助开关管Q2和Q3一段时间，等辅助开关管Q2和Q3可靠导通建立起中点电位后，再关闭不必要常通的辅助开关管(如Q3)一段时间后控制Q2和Q3按照正常的开关逻辑动作，然后再导通主开关管Q1和Q4，控制主开关管Q1和Q4按照正常的开关逻辑动作，从而结束限流过程进入正常发波逻辑。这里所说的合适的时机是指，当限流信号消失的时候，是立刻开始解封逻辑，还是等待PWM的有效沿到来时开始解封逻辑。一般来说，逐波限流是指限流信号消失后，等待PWM的有效沿到来时开始解封逻辑。而对于MOSFET或开关速度足够的IGBT，也可不等PWM的有效沿，一旦确认限流信号消失，就进入解封逻辑，将这种限流方式称为非逐波限流方式。

[0004] 可是现有的限流技术中，逐波限流的方式具有输出电压波形差以及正负母线能量互灌的缺陷；非逐波限流的方式虽然具有较好的输出电压波形，但是正负母线能量互灌可能更严重，单边母线发生过压的风险大，从而增大了损坏开关管的风险。

[0005] 为了解决上述技术方案中的缺陷，提出了一种改进方案，对主开关管用逐波限流方式，辅助开关管则采用允许一个PWM周期开通多次的非逐波的限流方式，当限流信号消失的时候，就开通辅助开关管，让桥臂输出电压为N线电位。但是该方案还是有明显缺点：发生逐波限流后，辅助开关管在一个开关周期内可能开关多次，相当于辅助开关管开关频率N倍频，会极大的增加辅助开关管与主开关管二极管的开关损耗。

发明内容

[0006] 本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种既能够在发生限流之后，保证电压波形质量，又可以保证开关管的开关频率不会过度增加的三电平逆变器的限流控制方法和装置。

[0007] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种三电平逆变器的限流控制方法，其中所述三电平逆变器至少包括主开关管和辅助开关管构成的桥臂，所述方法包括以下步骤：

[0008] S1、当桥臂输出的电流大于或者等于限流阈值时，接收到的过流信号生效，先关断所述主开关管，然后关断所述辅助开关管；

[0009] S2、当桥臂输出的电流下降到低于所述限流阈值时，接收到的过流信号失效，开通所述辅助开关管；

[0010] S3、在接收到的过流信号失效，且所述主开关管的下一个PWM有效沿到来时，开通所述主开关管。

[0011] 在本发明所述的三电平逆变器的限流控制方法中，所述步骤S2进一步包括：

[0012] S21、当桥臂输出的电流下降到低于所述限流阈值时，接收到的过流信号失效，经过第一延时时间之后，开通所述辅助开关管；

[0013] S22、当桥臂输出的电流上升到大于或者等于所述限流阈值时，接收到的过流信号生效，再次关断所述辅助开关管并且在本开关周期内不再开通所述辅助开关管。

[0014] 在本发明所述的三电平逆变器的限流控制方法中，进一步包括：

[0015] S4、基于发生了所述辅助开关管的两次限流开关的开关周期的数量切换每个开关周期中所述辅助开关管的开关频率。

[0016] 在本发明所述的三电平逆变器的限流控制方法中，所述步骤S4进一步包括：

[0017] S41、当在设定数量的开关周期中，发生了所述辅助开关管的两次限流开关的开关周期的数量等于或大于切换阈值时，限制所述辅助开关管在连续数个周期中只能进行一次限流开关；

[0018] S42、当在设定数量的开关周期中，发生了所述辅助开关管的一次限流开关的开关周期的数量等于或大于切换阈值时，允许所述辅助开关管在连续数个周期中进行两次限流开关。

[0019] 在本发明所述的三电平逆变器的限流控制方法中，所述三电平逆变器包括I型三电平逆变器和T型三电平逆变器。

[0020] 本发明解决其技术问题采用的另一技术方案是，构造一种三电平逆变器的限流控制装置，其中所述三电平逆变器至少包括主开关管和辅助开关管构成的桥臂，所述限流控制装置包括：

[0021] 限流控制模块，用于当桥臂输出的电流大于或者等于限流阈值时，接收到的过流信号生效，先关断所述主开关管，然后关断所述辅助开关管；

[0022] 辅助开关管开启模块，用于当桥臂输出的电流下降到低于所述限流阈值时，接收到的过流信号失效，开通所述辅助开关管；

[0023] 主开关管开启模块，用于在接收到的过流信号失效，且所述主开关管的下一个PWM有效沿到来时，开通所述主开关管。

[0024] 在本发明所述的三电平逆变器的限流控制装置中，所述辅助开关管开启模块进一步包括：

[0025] 开通单元，用于当桥臂输出的电流下降到低于所述限流阈值时，接收到的过流信号失效，经过第一延时时间之后，开通所述辅助开关管；

[0026] 关断单元，用于当桥臂输出的电流上升到大于或者等于所述限流阈值时，接收到的过流信号生效，再次关断所述辅助开关管并且在本开关周期内不再开通所述辅助开关管。

[0027] 在本发明所述的三电平逆变器的限流控制装置中，进一步包括：

[0028] 开关频率切换模块：用于基于发生了所述辅助开关管的两次限流开关的开关周期的数量切换每个开关周期中所述辅助开关管的开关频率。

[0029] 在本发明所述的三电平逆变器的限流控制装置中，所述开关频率切换模块进一步包括：

[0030] 开关限制单元，用于当在设定数量的开关周期中，发生了所述辅助开关管的两次限流开关的开关周期的数量等于或大于切换阈值时，限制所述辅助开关管在连续数个周期中只能进行一次限流开关；

[0031] 开关转换单元，用于当在设定数量的开关周期中，发生了所述辅助开关管的一次限流开关的开关周期的数量等于或大于切换阈值时，允许所述辅助开关管在连续数个周期中进行两次限流开关。

[0032] 在本发明所述的三电平逆变器的限流控制装置中，所述三电平逆变器包括I型三电平逆变器和T型三电平逆变器。

[0033] 实施本发明的所述的三电平逆变器的限流控制方法和装置，当桥臂输出的电流下降到低于所述限流阈值时，直接开通所述辅助开关管，可以保证电压波形质量，并且在所述主开关管的下一个PWM有效沿到来时，开通所述主开关管，可以保证开关管的开关频率不会过度增加，减少开关损耗。进一步地，通过在每个开关周期内限制辅助开关管的开关频率，并且控制多个周期内，辅助开关管二次限流开关的次数，能够更加有效地控制辅助开关管的开关频率，进一步减少开关损耗。

附图说明

[0034] 下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

[0035] 图1为I型三电平逆变器的桥臂输出电路图；

[0036] 图2为现有的三电平逆变器的限流控制系统的结构示意图；

[0037] 图3为本发明的三电平逆变器的限流控制方法第一实施例的流程图；

[0038] 图4为本发明的三电平逆变器的限流控制方法第二实施例的流程图；

[0039] 图5为本发明的三电平逆变器的限流控制方法第三实施例的辅助开关管开关频率切换步骤的流程图；

[0040] 图6为图1中的桥臂输出电路带阻性载工作于输出电压正半周时的正常电流通道；

[0041] 图7为图1中的桥臂输出电路处于限流控制时的电流通道；

[0042] 图8为本发明的三电平逆变器的限流控制装置的第一实施例的原理框图；

[0043] 图9为本发明的三电平逆变器的限流控制装置的第二实施例的原理框图。

具体实施方式

[0044] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。以下结合附图和实施例对本发明做进一步的解释说明，以带阻性载为例。

[0045] 参见图1，三电平逆变器至少包括依次串联的四个开关管构成的桥臂，四个开关管分别为位于上桥臂的主开关管Q1和辅助开关管Q2，以及位于下桥臂的主开关管Q4和辅助开关管Q3。参见图2，在三电平逆变器的限流控制系统中，发波控制单元用于输出当前电压处于正半周或者负半周的方向信号(Dir)，以及两路互补且带死区的PWM信号到PWM控制单元，即主开关管的PWM信号——PWM1，以及辅助开关管的PWM信号——PWM2。PWM控制单元根据发波控制单元输出的方向信号Dir以及两路互补且带死区的PWM信号生成按照一定逻辑变化的四路PWM信号——PWM_Q1、PWM_Q2、PWM_Q3和PWM_Q4，并将上述四路PWM信号分别输出到三电平逆变器一相中的四个开关管Q1、Q2、Q3和Q4，以驱动四个开关管按照开关逻辑动作。电流检测单元用于检测电感电流I，即桥臂输出的电流，也是流过开关管的电流，并将流过开关管的电流I转换为电压后输出到过流判断单元。过流判断单元将接收到的电压值与限流电压阈值(与限流电流阈值相对应)相比较，若接收到的电压值大于或者等于限流电压阈值，则将输出PWM控制单元的过流信号生效(将输出PWM控制单元的过流信号从低电平变为高电平)，若接收到的电压值小于限流电压阈值时，输出PWM控制单元的过流信号失效(输出低电平)。PWM控制单元根据接收到的过流信号是否生效来判断是否进行限流控制。

[0046] 图3为本发明的三电平逆变器的限流控制方法第一实施例的流程图。图3所示的三电平逆变器的限流控制方法适用于各种类型的三电平逆变器，比如I型三电平逆变器和T型三电平逆变器，单相或者多相三电平逆变器。该三电平逆变器至少包括主开关管和辅助开关管构成的桥臂。如图3所示，本发明的三电平逆变器的限流控制方法包括以下步骤。在步骤S1中，当桥臂输出的电流大于或者等于限流阈值时，接收到的过流信号生效，先关断所述主开关管，然后关断所述辅助开关管。在步骤S2中，当桥臂输出的电流下降到低于所述限流阈值时，接收到的过流信号失效，开通所述辅助开关管。在所述步骤S3中，在接收到的过流信号失效，且所述主开关管的下一个PWM有效沿到来时，开通所述主开关管。

[0047] 图1为I型三电平逆变器的桥臂输出电路图。图6为图1中的桥臂输出电路带阻性载工作于输出电压正半周时的正常电流通道。图7为图1中的桥臂输出电路处于限流控制时的电流通道。下面结合后图1、6-7对图3所示的三电平逆变器的限流控制方法第一实施例的原理说明如下。

[0048] 若当前电路工作于输出电压正半周，则四个开关管Q1-Q4的工作状态为：辅助开关管Q2常通，主开关管Q4常闭，主开关管Q1与辅助开关管Q3互补导通。再假设电流为由母线往负载流出的方向，并定义该电流流向为正向，即如图1所示，电感电流I的流向为正向。

[0049] 当主开关管Q1导通，辅助开关管Q3关断的时候，电感电流I上升，电感L储存能量，此时桥臂输出点A的电压为正母线输出电压，此时电流回路为图6中实线所示。当主开关管Q1关断，辅助开关管Q3导通的时候，电感电流I经由辅助开关管Q2续流，桥臂输出A点电压为N点电位，即为0，此时的电流回路如图6中的虚线所示。

[0050] 若电感电流I超过设定的限流保护阀值，则进入限流保护逻辑，会先关闭主开关管Q1，主开关管Q4，等主开关管Q1可靠关断后，再关闭辅助开关管Q2，辅助开关管Q3。等辅助开关管Q2，辅助开关管Q3也完全关闭后，电感电流I会经由负母线和续流二极管D4，D3续流，对负母线充电，桥臂输出A点电压是负母线。此时的电流回路如图7中所示。

[0051] 四个开关管Q1-Q4都关闭的时候，电感电流I肯定是下降的。降到限流阀值以下后，则先开通辅助开关管Q2和Q3，再开通主开关管Q1和Q4，退出限流逻辑。

[0052] 当电感电流I低于限流保护阀值后，就可以考虑进入解封逻辑。对于逐波限流来说，需要等待PWM有效沿。如果这个PWM有效沿不到，则继续封锁四个开关管。这会导致电感电流跌落严重。最严重的情况是PWM有效沿来到的时候，电感电流还未低于限流保护阀值或低于阀值了但未确认完成，这会导致下一个PWM周期内，四个开关管全关。此种情况下，电感电流甚至会从峰值跌落到零附近，导致逐波限流的时候，输出电压波形很差。对于非逐波限流来说，则没有这个问题。但是若解封逻辑完成，主开关管Q1继续开通导致电感电流又超过限流阀值时，又得进入限流封波逻辑。如此步骤重复，会导致一个PWM周期内封波多次。

[0053] 因此，提出本发明的如图3所示的本发明的三电平逆变器的限流控制方法。在本实施例的步骤S1中，假定在t1时刻，电感电流I超过设定的限流电流阈值，过流信号OCP生效，进入限流保护逻辑，关断主开关管Q1和Q4，使得电感电流I不再上升，然后关断所述辅助开关管Q2和Q3，完成封管逻辑。

[0054] 在步骤S2中，电感电流I下降到低于所述限流阈值时，过流信号OCP失效，这时不需要等待PWM有效沿，直接开通所述辅助开关管Q2和Q3。这样做的好处是，在所述辅助开关管Q2和Q3开通后，电感电流I经由所述辅助开关管Q2和Q3和中点钳位二极管续流，不会灌单边母线，且此时桥臂输出电压为N点0电位，比四个开关管Q1-Q4全封的时候的负母线电位高，电感压降小，跌落少，输出电压波形也好很多。

[0055] 在所述步骤S3中，在接收到的过流信号失效，且所述主开关管Q1和Q4的下一个PWM有效沿到来时，开通所述主开关管Q1和Q4。在本步骤中，所述主开关管Q1和Q4仍需要等待PWM有效沿，因为如果此时所述主开关管Q1和Q4开通，又会导致电感电流I上升超过限流阀值，从而触发再一次的限流逻辑，增加器件开关损耗。所以此时没必要立即开通所述主开关管Q1和Q4，等待下一个PWM有效沿比较合适。

[0056] 实施本发明的所述的三电平逆变器的限流控制方法，当桥臂输出的电流下降到低于所述限流阈值时，直接开通所述辅助开关管，可以保证电压波形质量，并且在所述主开关管的下一个PWM有效沿到来时，开通所述主开关管，可以保证开关管的开关频率不会过度增加，减少开关损耗。

[0057] 图4为本发明的三电平逆变器的限流控制方法第二实施例的流程图。图4所示的三电平逆变器的限流控制方法适用于各种类型的三电平逆变器，比如I型三电平逆变器和T型三电平逆变器，单相或者多相三电平逆变器。该三电平逆变器至少包括主开关管和辅助开关管构成的桥臂。如图4所示，本发明的三电平逆变器的限流控制方法包括以下步骤。在步骤S1中，当桥臂输出的电流大于或者等于限流阈值时，接收到的过流信号生效，先关断所述主开关管，然后关断所述辅助开关管。在步骤S2中，当桥臂输出的电流下降到低于所述限流阈值时，接收到的过流信号失效，经过第一延时时间之后，开通所述辅助开关管。在步骤S3中，当桥臂输出的电流上升到大于或者等于所述限流阈值时，接收到的过流信号生效，再次关断所述辅助开关管并且在本开关周期内不再开通所述辅助开关管。在所述步骤S4中，在接收到的过流信号失效，且所述主开关管的下一个PWM有效沿到来时，开通所述主开关管。

[0058] 下面同样以图1所示的I型三电平逆变器的桥臂输出电路对本实施例的三电平逆变器的限流控制方法进行说明如下。在本实施例的步骤S1中，假定在t1时刻，电感电流I超过设定的限流电流阈值，过流信号OCP生效，进入限流保护逻辑，关断主开关管Q1和Q4，使得电感电流I不再上升，然后关断所述辅助开关管Q2和Q3，完成封管逻辑。

[0059] 在图3所示实施例中，在步骤S2中，电感电流I下降到低于所述限流阈值时，过流信号OCP生效失效，这时不需要等待PWM有效沿，直接开通所述辅助开关管Q2和Q3。这样的处理是假定所述辅助开关管Q2和Q3导通的时候，电感是续流的，不会上升。但实际带载时，也有可能输出滤波电容电位低于N点0电位(如UPS的旁路短路或逆变器输出有其他有源机器时)，或电压电流不同极性时(如感性载容性载的II/IV象限)，这些工况会在所述辅助开关管Q2和Q3导通的时候，电感电流上升。这样在电感电流I再次上升到高于所述限流阈值时，所述辅助开关管Q2和Q3关断。上述工况可能重复多次，导致所述辅助开关管Q2和Q3开关多次，损耗急剧增加。

[0060] 针对这样的不足，在本实施例中，提出以下优化步骤。在步骤S2中电感电流I下降到低于所述限流阈值时，过流信号OCP失效，经过第一延时时间(例如2uS)之后，开通所述辅助开关管Q2和Q3。所述第一延时时间中，主开关管Q1和Q4的二极管续流。该第一延时时间可调，对其进行调节可以调整主开关管Q1和Q4的二极管和所述辅助开关管Q2和Q3的二极管之间的发热分配。在步骤S3中，由于开通了所述辅助开关管Q2和Q3，因此电感电流I可能再次上升到等于或大于所述限流阈值，过流信号OCP再次生效，这时关断所述辅助开关管Q2和Q3，然后本开关周期内，无论电感电流I是否下降到低于所述限流阈值，都不再开通所述辅助开关管Q2和Q3。这样一个开关周期内，所述辅助开关管Q2和Q3可能开关一次或者两次。最恶劣情况下，所述辅助开关管Q2和Q3相当于2倍频。相对于正常的工况，开关损耗增加一倍。因此，能够更加有效地控制辅助开关管的开关频率，进一步减少开关损耗。

[0061] 在所述步骤S3中，在接收到的过流信号失效，且所述主开关管Q1和Q4的下一个PWM有效沿到来时，开通所述主开关管Q1和Q4。在本步骤中，所述主开关管Q1和Q4仍需要等待PWM有效沿，因为如果此时所述主开关管Q1和Q4开通，又会导致电感电流I上升超过限流阀值，从而触发再一次的限流逻辑，增加器件开关损耗。所以此时没必要立即开通所述主开关管Q1和Q4，等待下一个PWM有效沿比较合适。

[0062] 实施本发明的所述的三电平逆变器的限流控制方法，当桥臂输出的电流下降到低于所述限流阈值时，直接开通所述辅助开关管，可以保证电压波形质量，并且在所述主开关管的下一个PWM有效沿到来时，开通所述主开关管，可以保证开关管的开关频率不会过度增加，减少开关损耗。进一步地，通过在每个开关周期内限制辅助开关管的开关频率，能够更加有效地控制辅助开关管的开关频率，进一步减少开关损耗。

[0063] 图5为本发明的三电平逆变器的限流控制方法第三实施例的辅助开关管开关频率切换步骤的流程图。对于图4中所示的实施例，可以对其进一步优化，基于发生了所述辅助开关管Q2和Q3的两次限流开关的开关周期的数量切换每个开关周期中所述辅助开关管Q2和Q3的开关频率从而限制辅助开关管Q2和Q3的开关频率。

[0064] 如图5所示，在步骤S1中，当在设定数量的开关周期中，发生了所述辅助开关管的两次限流开关的开关周期的数量等于或大于切换阈值时，限制所述辅助开关管在连续数个周期中只能进行一次限流开关。在步骤S2中，当在设定数量的开关周期中，发生了所述辅助开关管的一次限流开关的开关周期的数量等于或大于切换阈值时，允许所述辅助开关管在连续数个周期中进行两次限流开关。

[0065] 例如，可以在多个PWM开关周期内统计所述辅助开关管Q2和Q3在一个开关周期内被两次限流开关的数量。当发现该数量大于切换阈值时，限制所述辅助开关管Q2和Q3在连续数个周期中只能进行一次限流开关。比如多个个周期内，发现有N1(比如N1＝2)个开关周期都发生了所述辅助开关管Q2和Q3在一个开关周期内被两次限流开关的情况，这时，可以限制后面连续N2(比如N2＝40)个周期所述辅助开关管Q2和Q3在每个开关周期内都只能进行一次限流开关。然后，可以在多个PWM开关周期内统计所述辅助开关管Q2和Q3在一个开关周期内被一次限流开关的数量。当发现该数量大于切换阈值时，限制所述辅助开关管Q2和Q3在连续数个周期中可以进行两次限流开关。经过这样的限制，在进行限流时，所述辅助开关管Q2和Q3的开关频率最多增加到(1+N1/N2)倍。举例来说：N1＝2，N2＝40时，频率增加百分之五。

[0066] 大多数工况的限流保护，如短路，突加整流性负载等，限流解封的过程如下：当电感电流I下降到所述限流阈值之下，就可以按照逻辑开通辅助开关管Q2和Q3了，不必等到下一个开关周期的PWM有效沿。辅助开关管Q2和Q3开通后，桥臂侧电压为0电平，由于负载侧电压为0(短路情况)或者为正(整流负载情况)，电感电流I将维持不变或者减少，不会再次进入限流。相对于逐波限流，辅助开关管Q2和Q3提前开通，保证了电压波形，而且开关次数不变。

[0067] 极限情况的限流保护，如主旁共通，限流解封的过程如下：当电感电流I下降到所述限流阈值之下，按照逻辑开通辅助开关管Q2和Q3，辅助开关管Q2和Q3开通后，桥臂侧电压为0电平，负载侧为旁路电压源，电感电流I可能继续增加，再次触发限流点，辅助开关管Q2和Q3第二次关断不再开通，直到第二个开关周期有效沿到来。第二个开关周期重复上述动作，第三个开关周期，限流模式切换为逐波限流(开关周期内只能进行一次限流开关)。连续40个逐波限流周期之后，限流模式切换回允许两次限流。开关次数增加5％，开关损耗增加比例很小。

[0068] 实施本发明的所述的三电平逆变器的限流控制方法，当桥臂输出的电流下降到低于所述限流阈值时，直接开通所述辅助开关管，可以保证电压波形质量，并且在所述主开关管的下一个PWM有效沿到来时，开通所述主开关管，可以保证开关管的开关频率不会过度增加，减少开关损耗。进一步地，通过在每个开关周期内限制辅助开关管的开关频率，并且控制多个周期内，辅助开关管二次限流开关的次数，能够更加有效地控制辅助开关管的开关频率，进一步减少开关损耗。

[0069] 图8为本发明的三电平逆变器的限流控制装置的第一实施例的原理框图。图8所示的三电平逆变器的限流控制装置适用于各种类型的三电平逆变器，比如I型三电平逆变器和T型三电平逆变器，单相或者多相三电平逆变器。该三电平逆变器至少包括主开关管和辅助开关管构成的桥臂。

[0070] 如图8所示，所述限流控制装置800包括：限流控制模块810、辅助开关管开启模块820和主开关管开启模块830。如图8所示，所述限流控制模块810用于当桥臂输出的电流大于或者等于限流阈值时，接收到的过流信号生效，先关断所述主开关管，然后关断所述辅助开关管。所述辅助开关管开启模块820用于当桥臂输出的电流下降到低于所述限流阈值时，接收到的过流信号失效，开通所述辅助开关管。所述主开关管开启模块830用于在接收到的过流信号失效，且所述主开关管的下一个PWM有效沿到来时，开通所述主开关管。

[0071] 本领域技术人员知悉，本发明的上述限流控制模块810、辅助开关管开启模块820和主开关管开启模块830可以基于图3所示的三电平逆变器的限流控制方法构造，在此就不再累述了。

[0072] 实施本发明的所述的三电平逆变器的限流控制装置，当桥臂输出的电流下降到低于所述限流阈值时，直接开通所述辅助开关管，可以保证电压波形质量，并且在所述主开关管的下一个PWM有效沿到来时，开通所述主开关管，可以保证开关管的开关频率不会过度增加，减少开关损耗。

[0073] 图9为本发明的三电平逆变器的限流控制装置的第二实施例的原理框图。图9所示的三电平逆变器的限流控制装置适用于各种类型的三电平逆变器，比如I型三电平逆变器和T型三电平逆变器，单相或者多相三电平逆变器。该三电平逆变器至少包括主开关管和辅助开关管构成的桥臂。

[0074] 如图9所示，所述限流控制装置800包括：限流控制模块810、辅助开关管开启模块820、主开关管开启模块830和开关频率切换模块840。如图9所示，所述限流控制模块810用于当桥臂输出的电流大于或者等于限流阈值时，接收到的过流信号生效，先关断所述主开关管，然后关断所述辅助开关管。所述辅助开关管开启模块820用于当桥臂输出的电流下降到低于所述限流阈值时，接收到的过流信号失效，开通所述辅助开关管。所述主开关管开启模块830用于在接收到的过流信号失效，且所述主开关管的下一个PWM有效沿到来时，开通所述主开关管。所述开关频率切换模块840用于基于发生了所述辅助开关管的两次限流开关的开关周期的数量切换每个开关周期中所述辅助开关管的开关频率。

[0075] 进一步如图9所示，所述辅助开关管开启模块820进一步包括：开通单元821和关断单元822。所述开通单元821用于当桥臂输出的电流下降到低于所述限流阈值时，接收到的过流信号失效，经过第一延时时间之后，开通所述辅助开关管。所述关断单元822用于当桥臂输出的电流上升到大于或者等于所述限流阈值时，接收到的过流信号生效，再次关断所述辅助开关管并且在本开关周期内不再开通所述辅助开关管。

[0076] 所述开关频率切换模块840进一步包括：开关限制单元841和开关转换单元842。所述开关限制单元841用于当在设定数量的开关周期中，发生了所述辅助开关管的两次限流开关的开关周期的数量等于或大于切换阈值时，限制所述辅助开关管在连续数个周期中只能进行一次限流开关。所述开关转换单元842用于当在设定数量的开关周期中，发生了所述辅助开关管的一次限流开关的开关周期的数量等于或大于切换阈值时，允许所述辅助开关管在连续数个周期中进行两次限流开关。

[0077] 本领域技术人员知悉，本发明的上述限流控制模块810、辅助开关管开启模块820和主开关管开启模块830、所述开关频率切换模块840；以及开通单元821和关断单元822，开关限制单元841和开关转换单元842可以基于图4-5所示的三电平逆变器的限流控制方法构造，在此就不再累述了。

[0078] 实施本发明的所述的三电平逆变器的限流控制装置，当桥臂输出的电流下降到低于所述限流阈值时，直接开通所述辅助开关管，可以保证电压波形质量，并且在所述主开关管的下一个PWM有效沿到来时，开通所述主开关管，可以保证开关管的开关频率不会过度增加，减少开关损耗。进一步地，通过在每个开关周期内限制辅助开关管的开关频率，并且控制多个周期内，辅助开关管二次限流开关的次数，能够更加有效地控制辅助开关管的开关频率，进一步减少开关损耗。

[0079] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。而且，尽管已经相对于一个或多个实现方式示出并描述了本公开，但是本领域技术人员基于对本说明书和附图的阅读和理解将会想到等价变型和修改。本公开包括所有这样的修改和变型，并且仅由所附权利要求的范围限制。特别地关于由上述装置、模块或单元行的各种功能，用于描述这样的装置、模块或单元的术语旨在对应于执行所述装置、模块或单元的指定功能(例如其在功能上是等价的)的任意装置、模块或单元(除非另外指示)，即使在结构上与执行本文所示的本公开的示范性实现方式中的功能的公开结构不等同。此外，尽管本公开的特定特征已经相对于若干实现方式中的仅一个被公开，但是这种特征可以与如可以对给定或特定应用而言是期望和有利的其他实现方式的一个或多个其他特征组合。

[0080] 本发明实施例中的各装置、模块或单元可以集成在一个装置、模块或单元中，也可以是各个单独的物理存在，也可以两个或两个以上装置、模块或单元集成在一个装置、模块或单元中。上述集成的装置、模块或单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的装置、模块或单元如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。上述的各装置、设备或系统，可以执行相应方法实施例中的方法。

[0081] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。