CN104270026A - 一种三电平逐波限流控制方法和系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种三电平逐波限流控制方法和系统，当检测到的逆变器各相的主功率开关管的第一相电流达到预设的第一电流阀值时，将其所在相的主功率开关管作为待处理主功率开关管，控制该待处理主功率开关管中的外侧主功率开关管关闭，直至检测到该相的第一相电流小于第一电流阀值时，根据统计得到的过流期间检测到的PWM信号的第一跳变沿的数量与预定值的比较，确定合适的时间控制该相的待处理主功率开关管的外侧主功率开关管输入保持一致，从而使逆变器电抗输出电流平缓，不会出现瞬间大跌幅的情况，进而使得逐波限流期间电流波形质量好，不会产生谐振，使得系统更加可靠，且避免了在退出限流过程中的误限流问题，提高了系统工作效率。

Description

一种三电平逐波限流控制方法和系统

技术领域

本发明主要涉及逐波限流领域，更具体地说是涉及一种三电平逐波限流控制方法和系统。

背景技术

经研究发现，在逆变器的工作中，通常会因为负载阻抗太小、桥臂短路直通等原因而出现过电流现象，从而影响系统的安全可靠运行。

为了实现对逆变器的过流保护，现有技术中通常是在检测到过流信号时，关闭该逆变器过流相的所有主功率开关管，当该过流信号消失且检测到的主功率开关管的PWM(Pulse-Width Modulation，脉冲宽度调制)信号进入下一开关周期时，再开通上述关闭的主功率开关管。

但是，由于三电平逆变器电抗器感量小，在关闭过流相的所有主功率开关管的开关周期内，该过流相桥臂输出电压为+E/2或-E/2，该输出电压将在电抗上产生较大的压差，从而导致电抗上的电流跌幅很大，降低了电流波形质量，易产生谐振。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种三电平逐波限流控制方法和系统，减小了在逐波限流期间桥臂输出电压加在电抗上的电流压差，从而使得该电抗上的电流缓慢连续变化，保证了电流波形质量，避免了谐振的产生。

为了实现上述目的，本申请提供了以下技术方案：

一种三电平逐波限流控制方法，所述方法包括：

实时检测逆变器各相的第一相电流；

将所述第一相电流与预设的第一电流阀值进行比较；

当所述第一相电流达到所述第一电流阀值时，将所述第一相电流所在相的所有主功率开关管作为待处理主功率开关管，检测与所述待处理主功率开关管一一对应的PWM信号的第一跳变沿，并控制所述待处理主功率开关管中的外侧主功率开关管关闭，其中，所述第一跳变沿为所述待处理主功率开关管由关断状态变为开通状态所对应的PWM信号的上升沿或下降沿；

当检测到所述待处理主功率开关管所在相的第一相电流小于所述第一电流阀值时，统计从所述待处理主功率开关管所在相的第一相电流达到所述第一电流阀值开始至所述第一相电流小于所述第一电流阀值的时间段内，检测到的所述第一跳变沿的数量；

根据统计得到的第一跳变沿的数量与预定值的比较结果，控制所述待处理主功率开关管的外侧主功率开关管与输入保持一致。

优选的，所述根据统计得到的第一跳变沿的数量与预定值的比较结果，控制所述待处理主功率开关管的外侧主功率开关管与输入保持一致包括：

判断统计到的第一跳变沿的数量是否大于预定值；

如果是，在所述待处理主功率开关管所在相的第一相电流小于所述第一电流阀值时，控制所述待处理主功率开关管的外侧主功率开关管与输入保持一致；

如果否，在所述待处理主功率开关管所在相的第一相电流小于所述第一电流阀值后，且检测到与所述待处理主功率开关管中的至少一个外侧主功率开关管一一对应的PWM信号的第一个第一跳变沿时，控制所述待处理主功率开关管的外侧主功率开关管与输入保持一致。

优选的，当所述第一相电流达到所述第一电流阀值时，还包括：

对所述待处理主功率开关管中的外侧主功率开关管的电流信号进行过滤。

优选的，当实时检测到逆变器各相的第一相电流时，还包括：

将所述第一相电流与预设的第二电流阀值进行比较；

则所述当所述第一相电流达到所述第一电流阀值时，将所述第一相电流所在相的所有主功率开关管作为待处理主功率开关管，检测与所述待处理主功率开关管一一对应的PWM信号的第一跳变沿，并控制所述待处理主功率开关管中的外侧主功率开关管关闭具体为：

当所述第一相电流大于所述第一电流阀值且小于所述第二电流阀值时，将所述第一相电流所在相的所有主功率开关管作为待处理主功率开关管，检测与所述待处理主功率开关管一一对应的PWM信号的第一跳变沿，并控制所述待处理主功率开关管中的外侧主功率开关管关闭。

优选的，当所述第一相电流达到所述第一电流阀值时，还包括：

记录预设时间内所述第一相电流大于第一电流阀值的出现次数；

则所述当所述第一相电流达到所述第一电流阀值时，将具有所述第一相电流的所有主功率开关管作为待处理主功率开关管，检测与所述待处理主功率开关管一一对应的PWM信号的第一跳变沿，并控制所述待处理主功率开关管中的外侧主功率开关管关闭具体为：

当所述第一相电流达到第一电流阀值的出现次数大于预设阀值时，将具有所述第一相电流的所有主功率开关管作为待处理主功率开关管，检测与所述待处理主功率开关管一一对应的PWM信号的第一跳变沿，并控制所述待处理主功率开关管中的外侧主功率开关管关闭。

优选的，还包括：

当所述第一相电流大于所述第二电流阀值时，控制所述待处理主功率开关管中的外侧主功率开关管关闭，并经预设时间后，控制所述待处理主功率开关管中的内侧主功率开关管关闭。

优选的，还包括：

当所述第一相电流大于所述第二电流阀值时，控制所述待处理主功率开关管关闭。

一种三电平逐波限流控制系统，包括：依次相连的DSP芯片、逐波限流处理装置、主功率驱动电路和主功率电路，以及与所述逐波限流处理装置相连的第一过流信号判断电路，与所述第一过流信号判断装置相连的电流检测电路，还包括：

分别与所述DSP芯片中与所述主功率电路的外侧功率开关管对应的端口，以及所述逐波限流处理装置相连的PWM信号检测装置，其中：

所述DSP芯片，用于产生与所述主功率电路的主功率开关管一一对应的PWM信号；

所述电流检测电路，用于检测逆变器各相的第一相电流，并将所述第一相电流发送给所述第一过流信号判断电路；

所述第一过电流判断电路，用于对接收到的所述第一相电流和预设的第一电流阀值进行比较；

所述PWM信号检测装置，用于当所述第一相电流达到所述第一电流阀值时，检测所述DSP芯片产生的与所述主功率电路的外侧主功率开关管一一对应的PWM信号的第一跳变沿，并将所述PWM信号发送给所述逐波限流处理装置，其中，所述第一跳变沿为所述待处理主功率开关管由关断状态变为开通状态所对应的PWM信号的上升沿或下降沿；

所述逐波限流处理装置，用于在所述第一过电流判断电路的比较结果为所述第一相电流达到所述第一电流阀值时，将所述主功率电路中具有所述第一相电流的所有主功率开关管作为待处理主功率开关管，并利用所述主功率驱动电路控制所述待处理主功率开关管中的外侧主功率开关管关闭，并在检测到所述待处理主功率开关管的第一相电流小于所述第一电流阀值，统计从所述待处理主功率开关管所在相的第一相电流达到所述第一电流阀值开始至所述第一相电流小于所述第一电流阀值的时间段内，检测到的所述第一跳变沿的数量，并根据所检测到的第一跳变沿的数量与预定值的比较结果，控制所述待处理主功率开关管的外侧主功率开关管与输入保持一致。

优选的，所述PWM信号检测装置具体为PWM上升沿检测装置或PWM下降沿检测装置。

优选的，还包括过滤装置；

则所述第一过流信号判断电路通过所述过滤装置与所述逐波限流处理装置相连。由此可见，与现有技术相比，本申请提供了一种三电平逐波限流控制方法和系统，通过实时检测逆变器各相的主功率开关管的第一相电流，当确定该逆变器某一相或多相的主功率开关管的第一相电流达到预设的第一电流阀值时，将该第一相电流所在相的主功率开关管作为待处理主功率开关管，检测与所述待处理主功率开关管一一对应的PWM(Pulse-Width Modulation，脉冲宽度调制)信号的第一跳变沿(即所述待处理主功率开关管由关断状态变为开通状态所对应的PWM信号的上升沿或下降沿)，并控制该待处理主功率开关管中的外侧主功率开关管关闭，对于每一相的主功率开关管来说，直至检测到该相的待处理主功率开关管的第一相电流小于第一电流阀值时，统计从该待处理主功率开关管所在相的第一相电流达到第一电流阀值开始至该第一相电流小于第一电流阀值的时间段内，检测到的第一跳变沿的数量，以便根据该数量与预定值的比较结果，确定在合适的时刻控制该相的待处理主功率开关管的外侧主功率开关管与输入保持一致，从而使得逆变器电抗输出电流平缓，不会出现瞬间大跌幅的情况，进而使得逐波限流期间电流波形质量好，不会产生谐振，使得系统更加可靠，且避免了在退出限流过程中的误限流问题，提高了系统工作效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明三电平逐波限流控制方法的三电平逆变器主电路示意图；

图2为本发明一种三电平逐波限流控制方法实施例的流程示意图；

图3为本发明一种三电平逐波限流控制方法实施例的一种时序图；

图4为本发明一种三电平逐波限流控制方法实施例的另一种时序图；

图5为本发明另一种三电平逐波限流控制方法实施例的流程示意图；

图6为本发明另一种三电平逐波限流控制方法实施例的时序图；

图7为本发明一种三电平逐波限流控制系统实施例的结构框图；

图8为本发明另一种三电平逐波限流控制系统实施例的结构框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本申请提供了一种三电平逐波限流控制方法和系统，通过实时检测逆变器各相的主功率开关管的第一相电流，当确定该逆变器某一相或多相的主功率开关管的第一相电流达到预设的第一电流阀值时，将该第一相电流所在相的主功率开关管作为待处理主功率开关管，检测与所述待处理主功率开关管一一对应的PWM(Pulse-Width Modulation，脉冲宽度调制)信号的第一跳变沿，并控制该待处理主功率开关管中的外侧主功率开关管关闭，对于每一相的主功率开关管来说，直至检测到该相的待处理主功率开关管的第一相电流小于第一电流阀值时，统计从该待处理主功率开关管所在相的第一相电流达到第一电流阀值开始至该第一相电流小于第一电流阀值的时间段内，检测到的第一跳变沿的数量，以便根据该数量与预定值的比较结果，确定在合适的时刻控制该相的待处理主功率开关管的外侧主功率开关管与输入保持一致，从而使得逆变器电抗输出电流平缓，不会出现瞬间大跌幅的情况，进而使得逐波限流期间电流波形质量好，不会产生谐振，使得系统更加可靠，且避免了在退出限流过程中的误限流问题，提高了系统工作效率。

如图1所示，为本发明三电平逐波限流控制方法的三电平逆变器主电路示意图，本发明实施例的三电平逆变器的主电路主要包括：两个直流分压电容即第一电容C1和第二电容C2；两个外侧主功率开关管即第一主功率开关管T1和第四主功率开关管T4，以及两个内侧主功率开关管即第二主功率开关管T2和第三主功率开关管T3；四个续流二极管即第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3和第四二极管D4以及LC滤波器。

其中，第一电容C1和第二电容C2后并联在直流输入端，第二主功率开关管T2与第三主功率开关管T3串联后第一端与第一电容C1和第二电容C2的公共连接端A相连，第二端与LC滤波器输入端相连，第一主功率开关管T1与第四主功率开关管T4串联后并联到直流输入端，且其公共连接端B与第二主功率开关管T2与第三主功率开关管T3串联后的第二端相连，并且，第一主功率开关管T1与第一二极管D1并联，第二主功率开关管T2与第二二极管D2并联，第三主功率开关管T3与第三二极管D3并联，第四主功率开关管T4与第四二极管D4并联。需要说明的是，关于该主电路各器件的功能属于本领域公知常识，本发明在此不再详述。

需要说明的是，对于本发明所提供的三电平逐波限流控制方法适用于三电平逆变器的所有拓扑结构，如T型三电平、I型三电平等等，本发明仅以T型三电平逆变器为例进行说明，具体拓扑结构可参照上图1所示的T型三电平逆变器单相的拓扑结构示意图。

实施例一：

如图2所示，为本发明一种三电平逐波限流控制方法实施例的流程示意图，结合图3所示的本发明实施例的三电平逐波限流控制方法的时序图，该控制方法可以包括以下步骤：

步骤S101：实时检测逆变器各相的第一相电流。

在实际应用中，可利用系统中的电流检测电路来检测系统各相的当前电流即第一相电流，以便后续据此判断逆变器是否发生过流。其中，本实施例中的电流检测电路的数量可取决于系统是几相输出，对于三相逆变器来说，则需要三个电流检测电路来分别检测所在相的过流信号。

当然，也可以利用DSP(Digital Signal Processing，数字信号处理)芯片采样电流信号，本发明对此不作具体限定。

步骤S102：将检测到的第一相电流与预设的第一电流阀值进行比较。

其中，该第一电流阀值可以根据系统中各部件的型号以及所在工作环境确定，在实际应用中，当逆变器任一相的相电流达到该第一电流阀值均可以认为该逆变器发生过流现象。需要说明的是，在本发明实施例中，需要将所监测到的相电流正向和负向电流阀值进行检查，则步骤S102实际上将检测到的第一相电流的绝对值与预设的第一电流阀值进行比较。

本实施例中，可通过与系统各相一一对应的过流信号判断电路来对所在相的电流检测电路检测到的第一相电流和第一电流阀值进行比较，当确定系统哪相发生过流现象时，针对该相的主功率开关管进行后续处理。

可选的，在确定某时刻检测到的第一相电流达到第一电流阀值时，还可以进一步的统计预设时间(如所在工频周期)内达到第一电流阀值的第一相电流出现的次数，并进一步判断所统计得到的次数是否达到预设阀值，若达到，再执行后续步骤。

需要说明的是，本实施例中各相间的电流检测电路和过流信号判断电路的工作是独立的，相互之间并不影响。

步骤S103：当该第一相电流达到第一电流阀值时，将该第一相电流所在相的所有主功率开关管作为待处理主功率开关管，检测与所述待处理主功率开关管一一对应的PWM信号的第一跳变沿，并控制该待处理主功率开关管中的外侧主功率开关管关闭。

其中，所述第一跳变沿为待处理主功率开关管由关断状态变为开通状态所对应的PWM信号的上升沿或下降沿，具体的，当待处理主功率开关管对应的PWM信号低电平有效时，该第一跳变沿为下降沿；反之，若待处理主功率开关管对应的PWM信号高电平有效时，该第一跳变沿为上升沿。

在本发明中，当检测到过流信号时即检测到的第一相电流达到第一电流阀值，只关闭所在相的外侧主功率开关管后，无需关闭所在相内侧主功率开关管，从而使得电抗上的电流缓慢下降，避免了电流跌幅过大而对电流波形质量的影响，且本发明实施例所提供的控制方式不会产生谐振，使得系统更加可靠。同时，当检测到的第一相电流达到第一电流阀值时，开始检测DSP(Digital Signal Processing，数字信号处理)芯片产生的与各主功率开关管一一对应的PWM(Pulse-Width Modulation，脉冲宽度调制)信号的第一跳变沿。

其中，当检测到的系统哪一相的主功率开关管的第一相电流达到第一电流阀值时，则说明该相发生了过流现象，为了方便后续描述，与未发生过流现象的其他相的主功率开关管区分开，可以将检测到过流信号的该相的主功率开关管作为待处理主功率开关管，此时，本实施例只需对该待处理主功率开关管中的外侧主功率开关管进行控制即可。所以，当检测到的第一相电流达到第一电流阀值时，系统可以只检测与待处理主功率开关管一一对应的PWM信号的第一跳变沿。

需要说明的是，当逆变器正常工作时，即无检测任何过流信号时，所有的主功率开关管处于打开状态，输入与输出保持一致。

步骤S104：当检测到待处理主功率开关管所在相的第一相电流小于第一电流阀值，统计从待处理主功率开关管所在相的第一相电流达到第一电流阀值开始至该第一相电流小于第一电流阀值的时间段内，检测到的第一跳变沿的数量。

其中，为了后续描述方便，本实施例将从待处理主功率开关管所在相的第一相电流达到第一电流阀值开始至该第一相电流小于第一电流阀值的时间段命名为过流信号有效期间。

步骤S105：根据统计得到的第一跳变沿的数量与预定值的比较结果，控制该待处理主功率开关管的外侧主功率开关管与输入保持一致。

具体的，在关闭外侧主功率开关管后，当检测到待处理主功率开关管所在相的第一相电流小于第一电流阀值时，判断统计到的第一跳变沿的数量是否大于预定值，如果是，在待处理主功率开关管所在相的第一相电流小于第一电流阀值时，控制该待处理主功率开关管的外侧主功率开关管与输入保持一致；如果否，在待处理主功率开关管所在相的第一相电流小于第一电流阀值后，且检测到与待处理主功率开关管中的至少一个外侧主功率开关管一一对应的PWM信号的第一个第一跳变沿时，控制待处理主功率开关管的外侧主功率开关管与输入保持一致。

其中，本发明实施例中上述预定值可设置为0，也就是说，在过流信号有效期间，只要检测到与待处理主功率开关管中至少一个主功率开关管对应的PWM信号的第一跳变沿，就在过流信号消失即第一相电流小于第一电流阀值时立即打开该待处理主功率开关管的外侧主功率开关管，使其与输入保持一致；否则，就需要等待检测到与待处理主功率开关管中至少一个主功率开关管对应的PWM信号的第一个第一跳变沿出现，才能打开该待处理主功率开关管的外侧主功率开关管，使其与输入保持一致。显然，本发明实施例采用这种方式控制打开该待处理主功率开关管的外侧主功率开关管的时刻，以便在过流信号消失后及时打开待处理主功率开关管的外侧主功率开关管，避免了误限流问题，提高了系统工作效率。

对于上述过程在图3所述的时序图的体现如下：

参照图3，以电流正半周期为例，图1中的主功率开关管T1～T4对应的PWM信号波依次为PWM1～PWM4，经逐波限流处理电路的处理后对应输出的信号为Q1～Q4，由图3可知，PWM1和PWM3互补调制且设有死区，PWM2常高，PWM4常低，在0～t1期间系统各相工作正常，在t1时刻检测到的第一相电流达到第一电流阀值，此时将控制T1管关断，则该时刻Q1由高电平变为低电平，此时，开始检测T1管对应的PWM信号的上升沿(本实施例以第一跳变沿为上升沿为例进行说明)，如图3中相电流的波形图，由于限流后该相的相电流开始缓慢下降，所以，从t1时刻起当检测到T1管的第一个PWM上升沿时，即t2时刻，且此时该相的当前相电流未达到第一电流阀值，那么，在t2时刻开关T1管，则Q1在t2时刻由低电平变为高电平，如此反复，从而保证相电流限制在第一电流阀值以下且电流跌幅较小，电流波形理想。

其中，如图4所示，当t1时刻关断T1管后，若检测到的相电流并未开始下降，通过统计得知t1～t2期间T1管存在一个PWM上升沿，因而，在t2时刻开始打开T1管，此时Q1由低电平变为高电平，当t3时刻，检测到的相电流又一次达到第一电流阀值，如上段的描述，控制T1管关断，Q1在该时刻由高电平变为低电平，如此反复，从而实现逐波限流控制，保证电流波形质量。

基于上述分析可知，本发明实施例在监测到过流信号时，只控制过流所在相的外侧主控率开关管关闭，而不是关闭该相所有的主功率开关管，从而避免了电抗的电压差过大，而使得其电流有很大的跌幅，而影响电流波形的质量。

实施例二：

如图5所示，为本发明另一种三电平逐波限流控制方法实施例的流程示意图，该方法可以包括以下步骤：

步骤S201：实时检测逆变器各相的第一相电流。

步骤S202：将该第一相电流分别与预设的第一电流阀值和第二电流阀值进行比较。

其中，当第一相电流小于第一电流阀值时，说明该逆变器未发生过流，将返回步骤S201继续执行。

步骤S203：当该第一相电流大于第一电流阀值且小于第二电流阀值时，将该第一相电流所在相的所有主功率开关管作为待处理主功率开关管，检测与该待处理主功率开关管一一对应的PWM信号的上升沿，并控制该待处理主功率开关管中的外侧主功率开关管关闭。

需要说明的是，在本实施例中，待处理主功率开关管的PWM信号高电平有效，即当该处理主功率开关管由关断状态转变为开通状态过程中，其所对应的PWM信号由低电平变为高电平。

步骤S204：当检测到待处理主功率开关管所在相的第一相电流小于第一电流阀值，统计从该待处理主功率开关管所在相的第一相电流达到第一电流阀值开始至第一相电流小于第一电流阀值的时间段内，检测到的上述上升沿的数量。

步骤S205：判断统计到的上升沿的数量是否大于预定值，如果是，则执行步骤S206；如果否，则执行步骤S207。

其中，该预定值可设置为0。

步骤S206：在该待处理主功率开关管所在相的第一相电流小于第一电流阀值时，控制该待处理主功率开关管的外侧主功率开关管与输入保持一致。

步骤S207：在该待处理主功率开关管所在相的第一相电流小于第一电流阀值后，且检测到与该待处理主功率开关管中的至少一个外侧主功率开关管一一对应的PWM信号的第一个上升沿时，控制该待处理主功率开关管的外侧主功率开关管与输入保持一致。

需要说明的是，本实施例是采用PWM上升沿检测装置来检测DSP芯片输出的PWM信号，因而，在步骤S204中，当检测到与该待处理主功率开关管中的至少一个外侧主功率开关管一一对应的PWM信号为上升沿信号时，认为进入下一开关周期；而当本发明采用PWM下降沿检测装置来检测DSP芯片输出的PWM信号，只需将步骤S204～步骤S207中的上升沿改为下降沿即可，具体处理过程类似，本发明在此不再详述。

由上述分析可知，本发明实施例一中记载的对与所述待处理主功率开关管一一对应的PWM信号的第一跳变沿的检测及其数量的统计，具体可以是对该PWM信号的上升沿的检测及其数量的统计，也可以是对该PWM信号的下降沿的检测及其数量的统计，具体取决于该三电平逐波限流控制系统所采用的PWM信号检测装置是PWM上升沿检测装置，还是PWM下降沿检测装置。需要说明的是，无论哪种方式，均属于本发明保护范围。

步骤S208：当第一相电流大于第二电流阀值时，控制待处理主功率开关管中的外侧主功率开关管关闭，并经预设时间后，控制所述待处理主功率开关管中的内侧主功率开关管关闭。

其中，该预设时间可以根据实际情况确定，本发明并不限定其具体数值。当确定第一相电流大于第二电流阀值时，系统可以输出提示信息，如蜂鸣声、语音播报信息等等。

作为本发明另一实施例，当第一相电流大于第二电流阀值时，则说明系统发生了严重事故，还可以直接控制所有主功率开关管闭合。

对于本发明实施例的上述过程，可结合图6所示的本发明另一种三电平逐波限流控制方法的时序图的，其波形变化如下：

仍以电流正半周为例，如图6所示，PWM1和PWM3互补调制且设有死区，PWM2常高，PWM4常低，在t1时刻检测到的第一相电流达到第一电流阀值时，关闭图1中的T1管，则该时刻Q1由高电平变为低电平，相电流缓慢下降，低于第一电流阀值，之后，若在PWM1下一个上升沿检测到过流信号已经消失，那么，t2时间继续打开T1管；当下一个开关周期的上升沿对应的时间即t3时间检测到的相电流再次达到第一电流阀值，T1管立即关断，但此时相电流并没有下降，而是在t4时间电流达到第二电流阀值，此时，说明系统发生严重故障，一般可能是模块短路等故障，电流上升快，为保证关断时4个主功率开关管耐压问题，此时需要先关断外侧主功率开关管，即t4时刻T1关断，保持预设时间(如2us)后，在t5时刻关断内测主功率开关管T2和T3，所有主功率开关管关断后续流通路变成4管的反并联二极管，电流急剧下降，t5时刻电流跌落到零，逆变器停机进入故障。如此反复进行，既能正常情况下保证电流限制在第一电流阀值以下且电流跌幅较小，电流波形理想，又能保证故障状态下能及时保护主功率开关管。

实施例三：

如图7所示，为本发明一种三电平逐波限流控制系统实施例的结构示意图，该系统可以包括：

依次相连的DSP芯片301、逐波限流处理装置302、主功率驱动电路303和主功率电路304，以及与所述逐波限流处理装置302相连的第一过流信号判断电路305，与所述第一过流信号判断装置305相连的电流检测电路306，分别与所述DSP芯片301中与所述主功率电路304的外侧功率开关管对应的端口，以及所述逐波限流处理装置302相连的PWM信号检测装置307，其中：

所述DSP芯片301，用于产生与所述主功率电路的主功率开关管一一对应的PWM信号。

所述电流检测电路306，用于检测逆变器各相的第一相电流，并将所述第一相电流发送给所述第一过流信号判断电路。

所述第一过电流判断电路305，用于对接收到的所述第一相电流和预设的第一电流阀值进行比较。

所述PWM信号检测装置307，用于当所述第一相电流达到所述第一电流阀值时，检测所述DSP芯片产生的与所述主功率电路的外侧主功率开关管一一对应的PWM信号的第一跳变沿，并将所述PWM信号发送给所述逐波限流处理装置。

其中，所述PWM信号检测装置307具体可以为PWM上升沿检测装置或PWM下降沿检测装置，当所述PWM信号检测装置307为PWM上升沿检测装置时，则认为PWM信号高有效，此时，本实施例利用该PWM上升沿检测装置检测与该待处理主功率开关管中的至少一个外侧主功率开关管一一对应的PWM信号的PWM上升沿，而当所述PWM信号检测装置307为PWM下降沿检测装置时，则认为PWM信号低有效，此时，利用该PWM上升沿检测装置检测与该待处理主功率开关管中的至少一个外侧主功率开关管一一对应的PWM信号的PWM下降沿。也就是说，上述第一跳变沿为待处理主功率开关管由关断状态变为开通状态所对应的PWM信号的上升沿或下降沿。

所述逐波限流处理装置302，用于在所述第一过电流判断电路的比较结果为所述第一相电流达到所述第一电流阀值时，将所述主功率电路中具有所述第一相电流的所有主功率开关管作为待处理主功率开关管，并利用所述主功率驱动电路控制所述待处理主功率开关管中的外侧主功率开关管关闭，并在检测到所述待处理主功率开关管的第一相电流小于所述第一电流阀值，统计从所述待处理主功率开关管所在相的第一相电流达到所述第一电流阀值开始至所述第一相电流小于所述第一电流阀值的时间段内，检测到的所述第一跳变沿的数量，并根据所检测到的第一跳变沿的数量与预定值的比较结果控制所述待处理主功率开关管的外侧主功率开关管与输入保持一致。

可选的，如图8所示，在上述各实施例的基础上还可以包括：分别与逐波限流处理装置302和电流检测电路306相连的第二过电流判断电路308，用于对接收到的第一相电流和预设的第二电流阀值进行比较。

基于此，则逐波限流处理装置302用于在第一相电流大于第一电流阀值且小于第二电流阀值时，才将第一相电流所在相的所有主功率开关管作为待处理主功率开关管，检测与所述待处理主功率开关管一一对应的PWM信号的第一跳变沿，并控制该待处理主功率开关管中的外侧主功率开关管关闭；当第一相电流大于第二电流阀值时，则说明此时系统发生严重故障，可控制待处理主功率开关管中的外侧主功率开关管关闭，并经预设时间后，控制待处理主功率开关管中的内侧主功率开关管关闭，当然，也可以直接控制所有主功率开关管关闭。

可选的，系统还可以包括与该逐波限流处理装置302相连的提示装置，用于在第一相电流大于第二电流阀值时，输出提示信息。其中，该提示装置具体可以为蜂鸣器、指示灯或语音模块等，本发明对此不作具体限定。

另外，在上述各实施例的基础上，系统还可以包括存储器，用于存储检测到的第一相电流和PWM信号的变化情况等，以供今后查询。

可选的，在上述各实施例的基础上，系统还可以包括过滤装置，则第一过流信号判断电路305通过该过滤装置与逐波限流处理装置302相连。其中，当系统包括第一过流信号判断电路305和第二过流信号判断电路308时，则该过滤装置可以包括与第一过流信号判断电路305相连的第一过滤电路，以及与第二过流信号判断电路308相连的第二过滤电路，以提高信号的抗干扰能力。

由此可见，本发明实施例通过实时检测逆变器各相的主功率开关管的第一相电流以及与该主功率开关管一一对应的PWM信号，当确定该逆变器某一相或多相的主功率开关管的第一相电流达到预设的第一电流阀值时，将该一相或多相的主功率开关管作为待处理主功率开关管，检测与所述待处理主功率开关管一一对应的PWM信号的第一跳变沿，并控制该待处理主功率开关管中的外侧主功率开关管关闭，对于每一相的主功率开关管来说，直至检测到该相的待处理主功率开关管的第一相电流小于第一电流阀值，统计从该待处理主功率开关管所在相的第一相电流达到第一电流阀值开始至该第一相电流小于第一电流阀值的时间段内，检测到的第一跳变沿的数量，以便根据该数量与预定值的比较结果，确定在合适的时刻才控制该相的待处理主功率开关管的外侧主功率开关管与输入保持一致，从而使得逆变器电抗输出电流平缓，不会出现瞬间大跌幅的情况，进而使得逐波限流期间电流波形质量好，不会产生谐振，使得系统更加可靠，且避免了在退出限流过程中的误限流问题，提高了系统工作效率。

需要说明的是，对于上述各实施例来说，除了包含上述装置外，还可以包括显示电路，用于显示所检测的数据(即相电流和PWM波)以及比较结果、提示信息等等，以及，用于实现各装置之间连接的连接部件等等，本发明在此不再一一列举，只要不是本领域技术人员付出创造性劳动确定的，均属于本发明保护范围。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种三电平逐波限流控制方法，其特征在于，所述方法包括：

实时检测逆变器各相的第一相电流；

将所述第一相电流与预设的第一电流阀值进行比较；

当所述第一相电流达到所述第一电流阀值时，将所述第一相电流所在相的所有主功率开关管作为待处理主功率开关管，检测与所述待处理主功率开关管一一对应的PWM信号的第一跳变沿，并控制所述待处理主功率开关管中的外侧主功率开关管关闭，其中，所述第一跳变沿为所述待处理主功率开关管由关断状态变为开通状态所对应的PWM信号的上升沿或下降沿；

当检测到所述待处理主功率开关管所在相的第一相电流小于所述第一电流阀值时，统计从所述待处理主功率开关管所在相的第一相电流达到所述第一电流阀值开始至所述第一相电流小于所述第一电流阀值的时间段内，检测到的所述第一跳变沿的数量；

根据统计得到的第一跳变沿的数量与预定值的比较结果，控制所述待处理主功率开关管的外侧主功率开关管与输入保持一致。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据统计得到的第一跳变沿的数量与预定值的比较结果，控制所述待处理主功率开关管的外侧主功率开关管与输入保持一致包括：

判断统计到的第一跳变沿的数量是否大于预定值；

如果是，在所述待处理主功率开关管所在相的第一相电流小于所述第一电流阀值时，控制所述待处理主功率开关管的外侧主功率开关管与输入保持一致；

如果否，在所述待处理主功率开关管所在相的第一相电流小于所述第一电流阀值后，且检测到与所述待处理主功率开关管中的至少一个外侧主功率开关管一一对应的PWM信号的第一个第一跳变沿时，控制所述待处理主功率开关管的外侧主功率开关管与输入保持一致。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，当所述第一相电流达到所述第一电流阀值时，还包括：

对所述待处理主功率开关管中的外侧主功率开关管的电流信号进行过滤。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，当实时检测到逆变器各相的第一相电流时，还包括：

将所述第一相电流与预设的第二电流阀值进行比较；

则所述当所述第一相电流达到所述第一电流阀值时，将所述第一相电流所在相的所有主功率开关管作为待处理主功率开关管，检测与所述待处理主功率开关管一一对应的PWM信号的第一跳变沿，并控制所述待处理主功率开关管中的外侧主功率开关管关闭具体为：

当所述第一相电流大于所述第一电流阀值且小于所述第二电流阀值时，将所述第一相电流所在相的所有主功率开关管作为待处理主功率开关管，检测与所述待处理主功率开关管一一对应的PWM信号的第一跳变沿，并控制所述待处理主功率开关管中的外侧主功率开关管关闭。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，当所述第一相电流达到所述第一电流阀值时，还包括：

记录预设时间内所述第一相电流大于第一电流阀值的出现次数；

则所述当所述第一相电流达到所述第一电流阀值时，将具有所述第一相电流的所有主功率开关管作为待处理主功率开关管，检测与所述待处理主功率开关管一一对应的PWM信号的第一跳变沿，并控制所述待处理主功率开关管中的外侧主功率开关管关闭具体为：

当所述第一相电流达到第一电流阀值的出现次数大于预设阀值时，将具有所述第一相电流的所有主功率开关管作为待处理主功率开关管，检测与所述待处理主功率开关管一一对应的PWM信号的第一跳变沿，并控制所述待处理主功率开关管中的外侧主功率开关管关闭。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括：

当所述第一相电流大于所述第二电流阀值时，控制所述待处理主功率开关管中的外侧主功率开关管关闭，并经预设时间后，控制所述待处理主功率开关管中的内侧主功率开关管关闭。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括：

当所述第一相电流大于所述第二电流阀值时，控制所述待处理主功率开关管关闭。

8.一种三电平逐波限流控制系统，包括：依次相连的DSP芯片、逐波限流处理装置、主功率驱动电路和主功率电路，以及与所述逐波限流处理装置相连的第一过流信号判断电路，与所述第一过流信号判断装置相连的电流检测电路，其特征在于，还包括：

分别与所述DSP芯片中与所述主功率电路的外侧功率开关管对应的端口，以及所述逐波限流处理装置相连的PWM信号检测装置，其中：

所述DSP芯片，用于产生与所述主功率电路的主功率开关管一一对应的PWM信号；

所述电流检测电路，用于检测逆变器各相的第一相电流，并将所述第一相电流发送给所述第一过流信号判断电路；

所述第一过电流判断电路，用于对接收到的所述第一相电流和预设的第一电流阀值进行比较；

所述PWM信号检测装置，用于当所述第一相电流达到所述第一电流阀值时，检测所述DSP芯片产生的与所述主功率电路的外侧主功率开关管一一对应的PWM信号的第一跳变沿，并将所述PWM信号发送给所述逐波限流处理装置，其中，所述第一跳变沿为所述待处理主功率开关管由关断状态变为开通状态所对应的PWM信号的上升沿或下降沿；

所述逐波限流处理装置，用于在所述第一过电流判断电路的比较结果为所述第一相电流达到所述第一电流阀值时，将所述主功率电路中具有所述第一相电流的所有主功率开关管作为待处理主功率开关管，并利用所述主功率驱动电路控制所述待处理主功率开关管中的外侧主功率开关管关闭，并在检测到所述待处理主功率开关管的第一相电流小于所述第一电流阀值，统计从所述待处理主功率开关管所在相的第一相电流达到所述第一电流阀值开始至所述第一相电流小于所述第一电流阀值的时间段内，检测到的所述第一跳变沿的数量，并根据所检测到的第一跳变沿的数量与预定值的比较结果，控制所述待处理主功率开关管的外侧主功率开关管与输入保持一致。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述PWM信号检测装置具体为PWM上升沿检测装置或PWM下降沿检测装置。

10.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，还包括过滤装置；

则所述第一过流信号判断电路通过所述过滤装置与所述逐波限流处理装置相连。