CN112670958A - 一种逆变器输出电流的过流保护方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种逆变器输出电流的过流保护方法，包括：基于逆变器的开关管在下一开关周期的开关函数和逆变器的直流侧输入电压确定逆变器在下一开关周期的滤波前输出电压值；基于逆变器的稳态电压幅值和滤波后输出电压在下一开关周期的相位确定下一开关周期的滤波后输出电压值；基于逆变器在下一开关周期的滤波前输出电压值和滤波后输出电压值确定逆变器在下一开关周期的滤波电感压降；以及基于逆变器的滤波前输出电流在下一开关周期的初始电流值和逆变器在下一开关周期的滤波电感压降确定逆变器在下一开关周期的滤波前输出电流值。
Description
技术领域
本发明涉及电学领域内的变流模块，尤其涉及逆变器输出电流的过流保护方法及其装置。
背景技术
逆变器是把直流电能变成定频定压或调频调压的交流电能的转换器，常将直流电网上的直流电压转换成220V 50Hz的正弦波。采用了较多的功率开关器件以及脉冲调制技术，则当逆变器的负载突然接入或连接的负载过多时，逆变器的输出电流可能会超出逆变器的额定电流，造成功率开关器件的烧毁。
现有技术中常采用软件或硬件的方法对逆变器的输出电流进行过流保护。软件保护是通过传感器采集逆变器的输出电流，将检测出的输出电流与预设的电流阈值进行比较，当输出电流大于预设的电流阈值时则触发脉冲封锁等保护动作。硬件保护一般是在逆变器模块上集成了过流保护的功能模块，通过检测逆变器模块内的功率开关器件的电压降，当功率开关器件的电压降超出一定的参考值时，则说明功率开关器件内流过的电流已经达到某一电流值，则过流保护的功能模块会报出过流故障信号，同时触发脉冲封锁等功能对逆变器进行保护。
然而，无论是硬件或软件或该二者结合使用的输出电流的过流保护机制均是在发生过流现象后才进行的保护。而保护的延时很可能造成功率开关器件的烧毁或永久性损坏。
为解决上述过流保护动作的延时问题，最重要的一环在于预测逆变电路的输出电流，当能够预测出逆变电路的输出电流时则可以提前进行过流保护的动作。本发明旨在提出一种逆变器的输出电流的过流保护方法及其装置，最重要的是其中涉及能够预测逆变电路的输出电流的步骤。
发明内容
以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。
根据本发明的一个方面，提供了一种逆变器输出电流的过流保护方法，包括：基于所述逆变器的开关管在下一开关周期的开关函数和所述逆变器的直流侧输入电压确定所述逆变器在下一开关周期的滤波前输出电压值；基于所述逆变器的稳态电压幅值和滤波后输出电压在下一开关周期的相位确定所述逆变器在下一开关周期的滤波后输出电压值；基于所述逆变器在下一开关周期的所述滤波前输出电压值和所述滤波后输出电压值确定所述逆变器在下一开关周期的滤波电感压降；以及基于所述逆变器的滤波前输出电流在下一开关周期的初始电流值和所述逆变器在下一开关周期的所述滤波电感压降确定所述逆变器在下一开关周期的滤波前输出电流值。
进一步地，每一开关周期进一步分为多个时段，其中所述确定所述逆变器在下一开关周期的滤波前输出电压值的步骤包括：基于所述逆变器的开关管在下一开关周期的各个时段的开关函数和所述逆变器的直流侧输入电压确定所述逆变器在下一开关周期的各个时段的所述滤波前输出电压值；所述确定所述逆变器在下一开关周期的滤波后输出电压值包括：基于所述逆变器的稳态电压幅值和所述滤波后输出电压在下一开关周期的各个时段的相位确定所述逆变器在下一开关周期的各个时段的所述滤波后输出电压值；所述确定所述逆变器在下一开关周期的滤波电感压降包括：基于所述逆变器在下一开关周期的各个时段的所述滤波前输出电压值和所述滤波后输出电压值确定所述逆变器在下一开关周期的各个时段的滤波电感压降；以及所述确定所述逆变器在下一开关周期的滤波前输出电流值包括：基于所述逆变器的所述滤波前输出电流在下一开关周期的初始电流值和所述逆变器在下一开关周期的各个时段的滤波电感压降确定所述逆变器在下一开关周期的各个时段的所述滤波前输出电流值。
进一步地，所述过流保护方法还包括：利用锁相环从所采集的下一开关周期的初始滤波后输出电压计算出所述滤波后输出电压的初始相位和角速度；以及基于所述初始相位和所述角速度与偏移时间的乘积确定所述滤波后输出电压在下一开关周期的各个时段的相位。
进一步地，所述确定所述逆变器在下一开关周期的各个时段的所述滤波前输出电流值包括：基于电感的电压电流关系公式以每一时段作为时间步长通过迭代计算的方式依序确定所述逆变器在下一开关周期的每一时段的所述滤波前输出电流值。
进一步地，所述过流保护方法还包括：基于用于下一开关周期的SVPWM脉冲的脉冲时间确定下一开关周期的的所述开关函数。
进一步地，所述过流保护方法还包括：每一开关周期开始时采集所述逆变器的所述滤波前输出电流和所述滤波后输出电压。
进一步地，所述过流保护方法还包括：响应于所述逆变器在下一开关周期的滤波前输出电流值超过电流阈值，则封锁该开关周期的驱动脉冲。
进一步地，所述响应于所述逆变器在下一开关周期的滤波前输出电流值超过电流阈值，则封锁该开关周期的驱动脉冲包括：响应于所述逆变器在下一开关周期的任一时段的所述滤波前输出电流值超过所述电流阈值，则封锁该开关周期的驱动脉冲；或者响应于所述逆变器在下一开关周期的任一相的滤波前输出电流值超过所述电流阈值，则封锁该开关周期的驱动脉冲。
根据本发明的另一个方面，提供了一种逆变器输出电流的过流保护装置，包括：存储器；和与所述存储器耦接的处理器，所述处理器配置为：基于所述逆变器的开关管在下一开关周期的开关函数和所述逆变器的直流侧输入电压确定所述逆变器在下一开关周期的滤波前输出电压值；基于所述逆变器的稳态电压幅值和滤波后输出电压在下一开关周期的相位确定所述逆变器在下一开关周期的滤波后输出电压值；基于所述逆变器在下一开关周期的所述滤波前输出电压值和所述滤波后输出电压值确定所述逆变器在下一开关周期的滤波电感压降；以及基于所述逆变器的滤波前输出电流在下一开关周期的初始电流值和所述逆变器在下一开关周期的所述滤波电感压降确定所述逆变器在下一开关周期的滤波前输出电流值。
进一步地，每一开关周期进一步分为多个时段，所述处理器进一步配置为：基于所述逆变器的开关管在下一开关周期的各个时段的开关函数和所述逆变器的直流侧输入电压确定所述逆变器在下一开关周期的各个时段的所述滤波前输出电压值；基于所述逆变器的稳态电压幅值和所述滤波后输出电压在下一开关周期的各个时段的相位确定所述逆变器在下一开关周期的各个时段的所述滤波后输出电压值；基于所述逆变器在下一开关周期的各个时段的所述滤波前输出电压值和所述滤波后输出电压值确定所述逆变器在下一开关周期的各个时段的滤波电感压降；基于所述逆变器的所述滤波前输出电流在下一开关周期的初始电流值和所述逆变器在下一开关周期的各个时段的滤波电感压降确定所述逆变器在下一开关周期的各个时段的所述滤波前输出电流值。
进一步地，所述处理器还配置为：利用锁相环从所采集的下一开关周期的初始滤波后输出电压计算出所述滤波后输出电压的初始相位和角速度；以及基于所述初始相位和所述角速度与偏移时间的乘积确定所述滤波后输出电压在下一开关周期的各个时段的相位。
进一步地，所述处理器进一步配置为：基于电感的电压电流关系公式以每一时段作为时间步长通过迭代计算的方式依序确定所述逆变器在下一开关周期的每一时段的所述滤波前输出电流值。
进一步地，所述处理器还配置为：基于用于下一开关周期的SVPWM脉冲的脉冲时间确定下一开关周期的的所述开关函数。
进一步地，所述处理器还配置为：每一开关周期开始时采集所述逆变器的所述滤波前输出电流和所述滤波后输出电压。
进一步地，所述处理器还配置为：响应于所述逆变器在下一开关周期的滤波前输出电流值超过电流阈值，则封锁该开关周期的驱动脉冲。
进一步地，所述处理器进一步配置为：响应于所述逆变器在下一开关周期的任一时段的所述滤波前输出电流值超过所述电流阈值，则封锁该开关周期的驱动脉冲；或者响应于所述逆变器在下一开关周期的任一相的滤波前输出电流值超过所述电流阈值，则封锁该开关周期的驱动脉冲。
根据本发明的又一个方面，提供了一种计算机可读介质，其上存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令在由处理器执行时实施上述任意一项所述的方法。
附图说明
在结合以下附图阅读本公开的实施例的详细描述之后，能够更好地理解本发明的上述特征和优点。在附图中，各组件不一定是按比例绘制，并且具有类似的相关特性或特征的组件可能具有相同或相近的附图标记。
图1是根据本发明的一个方面绘示的一实施例的过流保护方法的流程示意图；
图2是根据本发明的一个方面绘示的一实施例的三相两电平逆变器的电路示意图；
图3是根据本发明的一个方面绘示的一实施例的过流保护方法的部分流程示意图；
图4是根据本发明的一个方面绘示的一实施例的过流保护方法的部分流程示意图；
图5是根据本发明的一个方面绘示的一实施例的过流保护方法的部分流程示意图；
图6是根据本发明的另一个方面绘示的一实施例的过流保护装置的示意框图。
具体实施方式
给出以下描述以使得本领域技术人员能够实施和使用本发明并将其结合到具体应用背景中。各种变型、以及在不同应用中的各种使用对于本领域技术人员将是容易显见的，并且本文定义的一般性原理可适用于较宽范围的实施例。由此，本发明并不限于本文中给出的实施例，而是应被授予与本文中公开的原理和新颖性特征相一致的最广义的范围。
在以下详细描述中，阐述了许多特定细节以提供对本发明的更透彻理解。然而，对于本领域技术人员显而易见的是，本发明的实践可不必局限于这些具体细节。换言之，公知的结构和器件以框图形式示出而没有详细显示，以避免模糊本发明。
请读者注意与本说明书同时提交的且对公众查阅本说明书开放的所有文件及文献，且所有这样的文件及文献的内容以参考方式并入本文。除非另有直接说明，否则本说明书(包含任何所附权利要求、摘要和附图)中所揭示的所有特征皆可由用于达到相同、等效或类似目的的可替代特征来替换。因此，除非另有明确说明，否则所公开的每一个特征仅是一组等效或类似特征的一个示例。
注意，在使用到的情况下，标志左、右、前、后、顶、底、正、反、顺时针和逆时针仅仅是出于方便的目的所使用的，而并不暗示任何具体的固定方向。事实上，它们被用于反映对象的各个部分之间的相对位置和/或方向。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
注意，在使用到的情况下，进一步地、较优地、更进一步地和更优地是在前述实施例基础上进行另一实施例阐述的简单起头，该进一步地、较优地、更进一步地或更优地后带的内容与前述实施例的结合作为另一实施例的完整构成。在同一实施例后带的若干个进一步地、较优地、更进一步地或更优地设置之间可任意组合的组成又一实施例。
以下结合附图和具体实施例对本发明作详细描述。注意，以下结合附图和具体实施例描述的诸方面仅是示例性的，而不应被理解为对本发明的保护范围进行任何限制。
根据本发明的一个方面，提供一种逆变器的输出电流的过流保护方法，可通过逆变器的当前状态参数预测出逆变器在下一周期的输出电流，而该输出电流的大小可指示逆变器是否有过流的风险，从而可采用预测出的输出电流作为依据来判断是否需要采取过流保护措施，达到保护逆变器的效果。
在一实施例中，如图1所示，一种逆变器输出电流的过流保护方法100包括步骤S110～S140。
步骤S110为：基于逆变器的开关管在下一开关周期的开关函数和逆变器的直流侧输入电压确定逆变器在下一开关周期的滤波前输出电压值。
图2示出了一三相两电平逆变器的电路示意图，以图2所示的三相两电平逆变器为例，根据逆变器的基本知识可知，逆变电路的输出的三相电压ua0、ub0和uc0可通过功率开关管的开关函数进行计算，如下式所示：
其中，a、b和c点分别为三相电压的三个电压输出端，N点为电容C1N和C2N的中点，uaN、ubN和ucN分别为a、b和c点相对于N点的电压差，Udc为直流电源的电压，Sa、Sb和Sc分别为三相两电平逆变电路的三个桥壁的开关函数，具体如示(2)所示。
因此，根据逆变电路在每个周期的开关函数可计算出每个周期内逆变器的滤波前的三相输出电压值。
步骤S120为：基于所述逆变器的稳态电压幅值和滤波后输出电压在下一开关周期的相位确定所述逆变器在下一开关周期的滤波后输出电压值。
三相两电平逆变电路输出的滤波前输出电压ua0、ub0和uc0经过LC滤波器滤波后输出电压值为uA0、uB0和uC0。一般要求滤波后的输出电压的谐波失真小于5％，则滤波后输出电压uA0、uB0和uC0近似为稳态的正弦波。则基于采集到的三相滤波后输出电压的当前值可计算出该滤波后输出电压的相位。而稳态情况下，三相滤波后输出电压幅值与设定电压幅值相等，若其中一相电压的相位为
则另外两个相位的滤波后输出电压分别与该相电压的相位相差
和
步骤S130为：基于所述逆变器在下一开关周期的所述滤波前输出电压值和所述滤波后输出电压值确定所述逆变器在下一开关周期的滤波电感压降。
将步骤S110和步骤S120计算出的对应相位的滤波前输出电压值和滤波后输出电压值相减可分别得到对应相位上的电感两端的电压差uLa、uLb和uLc，如下式所示：
步骤S140为：基于所述逆变器的滤波前输出电流在下一开关周期的初始电流值和所述逆变器在下一开关周期的所述滤波电感压降确定所述逆变器在下一开关周期的滤波前输出电流值。
逆变器的控制模块会在每个控制周期开始时会对逆变器的三相两电平逆变电路的输出电流进行采集，假设采集到的下一周期的初始电流值为ia0、ib0和ic0，则可根据式(3)计算出下一周期电感L的电压降，则下一周期a、b和c三相的滤波前输出电流ia、ib和ic可根据公式
计算得到，如式(4)所示：
较优地，过流保护方法100还可包括：每一开关周期开始时采集所述逆变器的所述滤波前输出电流ia0、ib0和ic0和所述滤波后输出电压uA0、uB0和uC0。
进一步较优地，可将每个开关周期分成N段，N为大于0的正整数，则在每个开关周期内可基于每一段的输出电流计算其下一段的输出电流，进而提高滤波前输出电流的计算精度。则如图3所示，步骤S110～S140可分别对应地设置为步骤S150～S180。
步骤S150为：基于所述逆变器的开关管在下一开关周期的各个时段的开关函数和所述逆变器的直流侧输入电压确定所述逆变器在下一开关周期的各个时段的所述滤波前输出电压值。
在每一个计算周期中，逆变器一般会根据空间向量脉冲宽度调制技术(SpaceVector Pulse Width Modulation，SVPWM)确定下一周期内各个开关器件的脉冲，则较优地，步骤S150还可包括步骤S151：基于SVPWM计算出的下一周期脉冲的脉冲时间确定下一个开关周期中逆变电路中的6个开关器件的导通和关断时间即确定开关函数。
根据下一开关周期的分段时间信息以及对应时间段内的各个开关器件的脉冲情况确定每段时间的开关函数并基于该段的开关函数计算出该段的滤波前输出电压值。如式(5)和(6)所示。
其中，k∈[0,N]，Sa(k)、Sb(k)和Sc(k)分别是a、b和c三相在下一开关周期中第k段的开关函数，ua0(k)、ub0(k)和uc0(k)分别为a、b和c三相在下一开关周期中第k段的逆变电路的滤波前输出电压。
步骤S160为：基于所述逆变器的稳态电压幅值和所述滤波后输出电压在下一开关周期的各个时段的相位确定所述逆变器在下一开关周期的各个时段的所述滤波后输出电压值。
较优地，在采集到滤波后输出电压的波形后，可利用三相锁相环系统来确定相位信息以及对应的电压频率。三相锁相环是一种利用三相信号，通过对信号的旋转角速度进行反馈，得到三相信号相位和频率信息的软件算法或硬件电路。因此，通过锁相环可确定出下一开关周期内各个时段的相位以及频率的信息。
对应地，如图4所示，步骤S160还可包括步骤S161～S162。
步骤S161为：利用锁相环从所采集的下一开关周期的初始滤波后输出电压计算出所述滤波后输出电压的初始相位和角速度。
步骤S162为：基于所述初始相位和所述角速度与偏移时间的乘积确定所述滤波后输出电压在下一开关周期的各个时段的相位。
假设通过锁相环确定的下一开关周期的滤波后输出电压的初始相位为
频率为f，则角速度为2πf，每个时段的时间长度为Δt，则第k时段的初始相位
则第k时段的三相滤波后输出电压值如式(7)所示：
其中，Uref为滤波后输出电压幅值即设定电压幅值。
步骤S170为：基于所述逆变器在下一开关周期的各个时段的所述滤波前输出电压值和所述滤波后输出电压值确定所述逆变器在下一开关周期的各个时段的滤波电感压降。
将步骤S150和步骤S160计算出的各个时段内对应相位的滤波前输出电压值和滤波后输出电压值相减可分别得到各个时段内对应相位上的电感两端的电压差uLa(k)、uLb(k)和uLc(k)，如下式所示：
步骤S180为：基于所述逆变器的所述滤波前输出电流在下一开关周期的初始电流值和所述逆变器在下一开关周期的各个时段的滤波电感压降确定所述逆变器在下一开关周期的各个时段的所述滤波前输出电流值。
对于每个时段，可利用公式
基于前一时段计算出的滤波电感压降计算当前时段的滤波前输出电流值。
较优地，步骤S180可进一步设置为：基于电感的电压电流关系公式
以每一时段作为时间步长Δt通过迭代计算的方式依序确定所述逆变器在下一开关周期的每一时段的所述滤波前输出电流值ia(k)，k∈[0,N]。
以a相为例，假设检测出的下一开关周期的a相初始电流值为ia0，基于公式
迭代推算下一周期内每时段的滤波前输出电流过程如下：
ia(0)＝ia0
......
......
进一步地，如图5所示，过流保护方法还包括步骤S190：响应于所述逆变器在下一开关周期的滤波前输出电流值超过电流阈值，则封锁该开关周期的驱动脉冲。
可以理解，当基于前述步骤计算出的下一周期的滤波前输出电流超过预设的电流阈值，则判断逆变电路在下一周期存在过流的危险，则封锁下一开关周期驱动脉冲，则逆变电路中的所有开关器件关闭。
预设的电流阈值可基于开关器件可承受的最大安全电流值确定。
较优地，如图5所示，步骤S190可具体包括S191：响应于所述逆变器在下一开关周期的任一时段的所述滤波前输出电流值超过所述电流阈值，则封锁该开关周期的驱动脉冲。
可替换地，步骤S190可具体包括步骤S192：响应于所述逆变器在下一开关周期的任一相的滤波前输出电流值超过所述电流阈值，则封锁该开关周期的驱动脉冲。
综合地，步骤S190可设置为：响应于所述逆变器在下一开关周期的任一时段的任一相的滤波前输出电流值超过预设的电流阈值，则封锁该开关周期的驱动脉冲。
尽管为使解释简单化将上述方法图示并描述为一系列动作，但是应理解并领会，这些方法不受动作的次序所限，因为根据一个或多个实施例，一些动作可按不同次序发生和/或与来自本文中图示和描述或本文中未图示和描述但本领域技术人员可以理解的其他动作并发地发生。
根据本发明的另一个方面，提供一种计算机存储介质，其上存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令在由处理器执行时实施如上述任意一项所述的过流保护方法。
根据本发明的又一个方面，提供一种逆变器输出电流的过流保护装置，可通过逆变器的当前状态参数预测出逆变器在下一周期的输出电流，而该输出电流的大小可指示逆变器是否有过流的风险，从而可采用预测出的输出电流作为依据来判断是否需要采取过流保护措施，达到保护逆变器的效果。
在一实施例中，如图6所示，一种逆变器输出电流的过流保护装置600包括存储器610和处理器620。
存储器610用于存储计算机程序。
处理器620与存储器610耦接，用于执行存储器610上存储的计算机程序，所述处理器620被配置成：基于逆变器的开关管在下一开关周期的开关函数和逆变器的直流侧输入电压确定逆变器在下一开关周期的滤波前输出电压值；基于所述逆变器的稳态电压幅值和滤波后输出电压在下一开关周期的相位确定所述逆变器在下一开关周期的滤波后输出电压值；基于所述逆变器在下一开关周期的所述滤波前输出电压值和所述滤波后输出电压值确定所述逆变器在下一开关周期的滤波电感压降；以及基于所述逆变器的滤波前输出电流在下一开关周期的初始电流值和所述逆变器在下一开关周期的所述滤波电感压降确定所述逆变器在下一开关周期的滤波前输出电流值。
图2示出了一三相两电平逆变器的电路示意图，以图2所示的三相两电平逆变器为例，根据逆变器的基本知识可知，逆变电路的输出的三相电压ua0、ub0和uc0可通过功率开关管的开关函数进行计算，如下式所示：
其中，a、b和c点分别为三相电压的三个电压输出端，N点为电容C1N和C2N的中点，uaN、ubN和ucN分别为a、b和c点相对于N点的电压差，Udc为直流电源的电压，Sa、Sb和Sc分别为三相两电平逆变电路的三个桥壁的开关函数，具体如示(2)所示。
因此，根据逆变电路在每个周期的开关函数可计算出每个周期内逆变器的滤波前的三相输出电压值。
三相两电平逆变电路输出的滤波前输出电压ua0、ub0和uc0经过LC滤波器滤波后输出电压值为uA0、uB0和uC0。一般要求滤波后的输出电压的谐波失真小于5％，则滤波后输出电压uA0、uB0和uC0近似为稳态的正弦波。则基于采集到的三相滤波后输出电压的当前值可计算出该滤波后输出电压的相位。而稳态情况下，三相滤波后输出电压幅值与设定电压幅值相等，若其中一相电压的相位为
则另外两个相位的滤波后输出电压分别与该相电压的相位相差
和
将计算出的对应相位的滤波前输出电压值和滤波后输出电压值相减可分别得到对应相位上的电感Lf两端的电压差uLa、uLb和uLc，如下式所示：
在每个控制周期开始时，对逆变器的三相两电平逆变电路的输出电流进行采集，假设采集到的下一周期的初始电流值为ia0、ib0和ic0，则可根据式(3)计算出下一周期电感L的电压降，则下一周期a、b和c三相的滤波前输出电流ia、ib和ic可根据公式
计算得到，如式(4)所示：
较优地，处理器620还可被配置为：每一开关周期开始时，采集所述逆变器的所述滤波前输出电流ia0、ib0和ic0和所述滤波后输出电压uA0、uB0和uC0。
进一步较优地，可将每个开关周期分成N段，N为大于0的正整数，则在每个开关周期内可基于每一段的输出电流计算其下一段的输出电流，进而提高滤波前输出电流的计算精度。则处理器620可对应地被配置为：基于所述逆变器的开关管在下一开关周期的各个时段的开关函数和所述逆变器的直流侧输入电压确定所述逆变器在下一开关周期的各个时段的所述滤波前输出电压值；基于所述逆变器的稳态电压幅值和所述滤波后输出电压在下一开关周期的各个时段的相位确定所述逆变器在下一开关周期的各个时段的所述滤波后输出电压值；基于所述逆变器在下一开关周期的各个时段的所述滤波前输出电压值和所述滤波后输出电压值确定所述逆变器在下一开关周期的各个时段的滤波电感压降；以及基于所述逆变器的所述滤波前输出电流在下一开关周期的初始电流值和所述逆变器在下一开关周期的各个时段的滤波电感压降确定所述逆变器在下一开关周期的各个时段的所述滤波前输出电流值。
在每一个计算周期中，一般会根据空间向量脉冲宽度调制技术(Space VectorPulse Width Modulation，SVPWM)确定下一周期内各个开关器件的脉冲，则较优地，处理器620还可被配置为：基于SVPWM计算出的下一周期脉冲的脉冲时间确定下一个开关周期中逆变电路中的6个开关器件的导通和关断时间即确定开关函数。
根据下一开关周期的分段时间信息以及对应时间段内的各个开关器件的脉冲情况确定每段时间的开关函数并基于该段的开关函数计算出该段的滤波前输出电压值。如式(5)和(6)所示。
其中，k∈[0,N]，Sa(k)、Sb(k)和Sc(k)分别是a、b和c三相在下一开关周期中第k段的开关函数，ua0(k)、ub0(k)和uc0(k)分别为a、b和c三相在下一开关周期中第k段的逆变电路的滤波前输出电压。
较优地，在采集到滤波后输出电压的波形后，可利用三相锁相环系统来确定相位信息以及对应的电压频率。三相锁相环是一种利用三相信号，通过对信号的旋转角速度进行反馈，得到三相信号相位和频率信息的软件算法或硬件电路。因此，通过锁相环可确定出下一开关周期内各个时段的相位以及频率的信息。
对应地，处理器620还可被配置为：利用锁相环从所采集的下一开关周期的初始滤波后输出电压计算出所述滤波后输出电压的初始相位和角速度；以及基于所述初始相位和所述角速度与偏移时间的乘积确定所述滤波后输出电压在下一开关周期的各个时段的相位。
假设通过锁相环确定的下一开关周期的滤波后输出电压的初始相位为
频率为f，则角速度为2πf，每个时段的时间长度为Δt，则第k时段的初始相位
则第k时段的三相滤波后输出电压值如式(7)所示：
其中，Uref为滤波后输出电压幅值即设定电压幅值。
将计算出的各个时段内对应相位的滤波前输出电压值和滤波后输出电压值相减可分别得到各个时段内对应相位上的电感两端的电压差uLa(k)、uLb(k)和uLc(k)，如下式所示：
对于每个时段，可利用公式
基于前一时段计算出的滤波电感压降计算当前时段的滤波前输出电流值。
较优地，处理器620还可被配置为：基于电感的电压电流关系公式
以每一时段作为时间步长Δt通过迭代计算的方式依序确定所述逆变器在下一开关周期的每一时段的所述滤波前输出电流值ia(k)，k∈[0,N]。
以a相为例，假设检测出的下一开关周期的a相初始电流值为ia0，基于公式
迭代推算下一周期内每时段的滤波前输出电流过程如下：
ia(0)＝ia0
......
......
进一步地，处理器620还可被配置为：响应于所述逆变器在下一开关周期的滤波前输出电流值超过电流阈值，则封锁该开关周期的驱动脉冲。
可以理解，当计算出的下一周期的滤波前输出电流超过预设的电流阈值，则判断逆变电路在下一周期存在过流的危险，则封锁下一开关周期驱动脉冲，则逆变电路中的所有开关器件关闭。
预设的电流阈值可基于开关器件可承受的最大安全电流值确定。
较优地，基于计算出的滤波前输出电流进行过流保护的过程可具体设置为：响应于所述逆变器在下一开关周期的任一时段的所述滤波前输出电流值超过所述电流阈值，则封锁该开关周期的驱动脉冲。
基于计算出的滤波前输出电流进行过流保护的过程可替换地设置为：响应于所述逆变器在下一开关周期的任一相的滤波前输出电流值超过所述电流阈值，则封锁该开关周期的驱动脉冲。
基于计算出的滤波前输出电流进行过流保护的过程可综合地设置为：响应于所述逆变器在下一开关周期的任一时段的任一相的滤波前输出电流值超过预设的电流阈值，则封锁该开关周期的驱动脉冲。
结合本文所公开的实施例描述的各种解说性逻辑模块、和电路可用通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑器件、分立的门或晶体管逻辑、分立的硬件组件、或其设计成执行本文所描述功能的任何组合来实现或执行。通用处理器可以是微处理器，但在替换方案中，该处理器可以是任何常规的处理器、控制器、微控制器、或状态机。处理器还可以被实现为计算设备的组合，例如DSP与微处理器的组合、多个微处理器、与DSP核心协作的一个或多个微处理器、或任何其他此类配置。
结合本文中公开的实施例描述的方法或算法的步骤可直接在硬件中、在由处理器执行的软件模块中、或在这两者的组合中体现。软件模块可驻留在RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动盘、CD-ROM、或本领域中所知的任何其他形式的存储介质中。示例性存储介质耦合到处理器以使得该处理器能从/向该存储介质读取和写入信息。在替换方案中，存储介质可以被整合到处理器。处理器和存储介质可驻留在ASIC中。ASIC可驻留在用户终端中。在替换方案中，处理器和存储介质可作为分立组件驻留在用户终端中。
在一个或多个示例性实施例中，所描述的功能可在硬件、软件、固件或其任何组合中实现。如果在软件中实现为计算机程序产品，则各功能可以作为一条或更多条指令或代码存储在计算机可读介质上或藉其进行传送。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质两者，其包括促成计算机程序从一地向另一地转移的任何介质。存储介质可以是能被计算机访问的任何可用介质。作为示例而非限定，这样的计算机可读介质可包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储、磁盘存储或其它磁存储设备、或能被用来携带或存储指令或数据结构形式的合意程序代码且能被计算机访问的任何其它介质。任何连接也被正当地称为计算机可读介质。例如，如果软件是使用同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字订户线(DSL)、或诸如红外、无线电、以及微波之类的无线技术从web网站、服务器、或其它远程源传送而来，则该同轴电缆、光纤电缆、双绞线、DSL、或诸如红外、无线电、以及微波之类的无线技术就被包括在介质的定义之中。如本文中所使用的盘(disk)和碟(disc)包括压缩碟(CD)、激光碟、光碟、数字多用碟(DVD)、软盘和蓝光碟，其中盘(disk)往往以磁的方式再现数据，而碟(disc)用激光以光学方式再现数据。上述的组合也应被包括在计算机可读介质的范围内。
提供之前的描述是为了使本领域中的任何技术人员均能够实践本文中所描述的各种方面。但是应该理解，本发明的保护范围应当以所附权利要求书为准，而不应被限定于以上所解说实施例的具体结构和组件。本领域技术人员在本发明的精神和范围内，可以对各实施例进行各种变动和修改，这些变动和修改也落在本发明的保护范围之内。
Claims (17)
1.一种逆变器输出电流的过流保护方法，包括：
基于所述逆变器的开关管在下一开关周期的开关函数和所述逆变器的直流侧输入电压确定所述逆变器在下一开关周期的滤波前输出电压值；
基于所述逆变器的稳态电压幅值和滤波后输出电压在下一开关周期的相位确定所述逆变器在下一开关周期的滤波后输出电压值；
基于所述逆变器在下一开关周期的所述滤波前输出电压值和所述滤波后输出电压值确定所述逆变器在下一开关周期的滤波电感压降；以及
基于所述逆变器的滤波前输出电流在下一开关周期的初始电流值和所述逆变器在下一开关周期的所述滤波电感压降确定所述逆变器在下一开关周期的滤波前输出电流值。
2.如权利要求1所述的过流保护方法，其特征在于，每一开关周期进一步分为多个时段，其中
所述确定所述逆变器在下一开关周期的滤波前输出电压值的步骤包括：基于所述逆变器的开关管在下一开关周期的各个时段的开关函数和所述逆变器的直流侧输入电压确定所述逆变器在下一开关周期的各个时段的所述滤波前输出电压值；
所述确定所述逆变器在下一开关周期的滤波后输出电压值包括：基于所述逆变器的稳态电压幅值和所述滤波后输出电压在下一开关周期的各个时段的相位确定所述逆变器在下一开关周期的各个时段的所述滤波后输出电压值；
所述确定所述逆变器在下一开关周期的滤波电感压降包括：基于所述逆变器在下一开关周期的各个时段的所述滤波前输出电压值和所述滤波后输出电压值确定所述逆变器在下一开关周期的各个时段的滤波电感压降；以及
所述确定所述逆变器在下一开关周期的滤波前输出电流值包括：基于所述逆变器的所述滤波前输出电流在下一开关周期的初始电流值和所述逆变器在下一开关周期的各个时段的滤波电感压降确定所述逆变器在下一开关周期的各个时段的所述滤波前输出电流值。
3.如权利要求2所述的过流保护方法，其特征在于，还包括：
利用锁相环从所采集的下一开关周期的初始滤波后输出电压计算出所述滤波后输出电压的初始相位和角速度；以及
基于所述初始相位和所述角速度与偏移时间的乘积确定所述滤波后输出电压在下一开关周期的各个时段的相位。
4.如权利要求2所述的过流保护方法，其特征在于，所述确定所述逆变器在下一开关周期的各个时段的所述滤波前输出电流值包括：
基于电感的电压电流关系公式以每一时段作为时间步长通过迭代计算的方式依序确定所述逆变器在下一开关周期的每一时段的所述滤波前输出电流值。
5.如权利要求1所述的过流保护方法，其特征在于，还包括：
基于用于下一开关周期的SVPWM脉冲的脉冲时间确定下一开关周期的的所述开关函数。
6.如权利要求1所述的过流保护方法，其特征在于，还包括：
每一开关周期开始时采集所述逆变器的所述滤波前输出电流和所述滤波后输出电压。
7.如权利要求1所述的过流保护方法，其特征在于，还包括：
响应于所述逆变器在下一开关周期的滤波前输出电流值超过电流阈值，则封锁该开关周期的驱动脉冲。
8.如权利要求7所述的过流保护方法，其特征在于，所述响应于所述逆变器在下一开关周期的滤波前输出电流值超过电流阈值，则封锁该开关周期的驱动脉冲包括：
响应于所述逆变器在下一开关周期的任一时段的所述滤波前输出电流值超过所述电流阈值，则封锁该开关周期的驱动脉冲；或者
响应于所述逆变器在下一开关周期的任一相的滤波前输出电流值超过所述电流阈值，则封锁该开关周期的驱动脉冲。
9.一种逆变器输出电流的过流保护装置，包括：
存储器；和
与所述存储器耦接的处理器，所述处理器配置为：
基于所述逆变器的开关管在下一开关周期的开关函数和所述逆变器的直流侧输入电压确定所述逆变器在下一开关周期的滤波前输出电压值；
基于所述逆变器的稳态电压幅值和滤波后输出电压在下一开关周期的相位确定所述逆变器在下一开关周期的滤波后输出电压值；
基于所述逆变器在下一开关周期的所述滤波前输出电压值和所述滤波后输出电压值确定所述逆变器在下一开关周期的滤波电感压降；以及
基于所述逆变器的滤波前输出电流在下一开关周期的初始电流值和所述逆变器在下一开关周期的所述滤波电感压降确定所述逆变器在下一开关周期的滤波前输出电流值。
10.如权利要求9所述的过流保护装置，其特征在于，每一开关周期进一步分为多个时段，所述处理器进一步配置为：
基于所述逆变器的开关管在下一开关周期的各个时段的开关函数和所述逆变器的直流侧输入电压确定所述逆变器在下一开关周期的各个时段的所述滤波前输出电压值；
基于所述逆变器的稳态电压幅值和所述滤波后输出电压在下一开关周期的各个时段的相位确定所述逆变器在下一开关周期的各个时段的所述滤波后输出电压值；
基于所述逆变器在下一开关周期的各个时段的所述滤波前输出电压值和所述滤波后输出电压值确定所述逆变器在下一开关周期的各个时段的滤波电感压降；
基于所述逆变器的所述滤波前输出电流在下一开关周期的初始电流值和所述逆变器在下一开关周期的各个时段的滤波电感压降确定所述逆变器在下一开关周期的各个时段的所述滤波前输出电流值。
11.如权利要求10所述的过流保护装置，其特征在于，所述处理器还配置为：
利用锁相环从所采集的下一开关周期的初始滤波后输出电压计算出所述滤波后输出电压的初始相位和角速度；以及
基于所述初始相位和所述角速度与偏移时间的乘积确定所述滤波后输出电压在下一开关周期的各个时段的相位。
12.如权利要求10所述的过流保护装置，其特征在于，所述处理器进一步配置为：
基于电感的电压电流关系公式以每一时段作为时间步长通过迭代计算的方式依序确定所述逆变器在下一开关周期的每一时段的所述滤波前输出电流值。
13.如权利要求9所述的过流保护装置，其特征在于，所述处理器还配置为：
基于用于下一开关周期的SVPWM脉冲的脉冲时间确定下一开关周期的的所述开关函数。
14.如权利要求9所述的过流保护装置，其特征在于，所述处理器还配置为：
每一开关周期开始时采集所述逆变器的所述滤波前输出电流和所述滤波后输出电压。
15.如权利要求9所述的过流保护装置，其特征在于，所述处理器还配置为：
响应于所述逆变器在下一开关周期的滤波前输出电流值超过电流阈值，则封锁该开关周期的驱动脉冲。
16.如权利要求15所述的过流保护装置，其特征在于，所述处理器进一步配置为：
响应于所述逆变器在下一开关周期的任一时段的所述滤波前输出电流值超过所述电流阈值，则封锁该开关周期的驱动脉冲；或者
响应于所述逆变器在下一开关周期的任一相的滤波前输出电流值超过所述电流阈值，则封锁该开关周期的驱动脉冲。
17.一种计算机可读介质，其上存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令在由处理器执行时实施如权利要求1-8中任意一项所述的方法。
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