CN117375594A - 固态开关设备和用于该固态开关设备的操作方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种连接在单相供电电源和负载之间的固态开关设备，包括：相桥臂电路，包括第一和第二电力半导体开关，第一和第二电力半导体开关各自包括第一端、第二端和控制端且各自包括体二极管，第一和第二电力半导体开关的第二端连接并串联于单相供电电源的相中；相电压采样电路，获取相桥臂电路的相电压的采样值；以及控制电路，根据相电压的采样值确定相电压的方向，导通相桥臂电路中的其体二极管的方向与相电压的方向相同的一个电力半导体开关，并且在相电压的紧接的过零之后的半个周波内导通相桥臂电路中的另一个电力半导体开关。

Description

固态开关设备和用于该固态开关设备的操作方法
技术领域
本公开涉及一种固态开关设备和用于该固态开关设备的操作方法。
背景技术
交流电网经由固态开关为负载供电时，若固态开关启动时位于较高的电压值，则可能产生较大的冲击电流，特别是在容性负载的情况下。对于基于固态开关的接触器，由于其短路耐受能力差，一般被配置有针对短路电流的快速响应，该快速响应的时间通常小于5微秒。如此快速的短路保护响应容易使在固态开关启动时产生的冲击电流引起短路保护的误启动。因此，抑制固态开关启动时的冲击电流尤为重要。
发明内容
鉴于以上情况，本公开提供一种固态开关设备，其能够实现电压过零启动，使得流经负载的电流从零开始逐渐上升而不会产生较大冲击电流。
本公开的一方面提供了一种连接在单相供电电源和负载之间的固态开关设备。该固态开关设备包括：相桥臂电路、相电压采样电路和控制电路。该相桥臂电路包括第一和第二电力半导体开关，第一和第二电力半导体开关各自包括第一端、第二端和控制端且各自包括体二极管，第一和第二电力半导体开关的第二端连接并串联于单相供电电源的相中。该相电压采样电路获取相桥臂电路的相电压的采样值。该控制电路根据相电压的采样值确定相电压的方向，导通相桥臂电路中的其体二极管的方向与相电压的方向相同的一个电力半导体开关，并且在相电压的紧接的过零之后的半个周波内导通相桥臂电路中的另一个电力半导体开关。
可选地，该控制电路通过确定相电压的最新预定数量个采样值的平均值大于预定正阈值来确定相电压的方向为正方向，或者通过确定相电压的最新预定数量个采样值的平均值小于预定负阈值来确定相电压的方向为负方向。
可选地，在确定相电压的方向为正方向之后，控制电路通过确定相电压的最新预定数量个采样值的平均值小于预定正阈值来确定相电压过零；或者在确定相电压的方向为负方向之后，控制电路通过确定相电压的最新预定数量个采样值的平均值大于预定负阈值来确定相电压过零。
本公开的另一方面提供了一种连接在三相供电电源和负载之间的固态开关设备。该固态开关设备包括第一相桥臂电路、第二相桥臂电路、第三相桥臂电路、相电压采样电路和控制电路。第一相桥臂电路包括第一和第二电力半导体开关，第一和第二电力半导体开关各自包括第一端、第二端和控制端且各自包括体二极管，第一和第二电力半导体开关的第二端连接并串联于三相供电电源的第一相中。第二相桥臂电路包括第三和第四电力半导体开关，第三和第四电力半导体开关各自包括第一端、第二端和控制端且各自包括体二极管，第三和第四电力半导体开关的第二端连接并串联于三相供电电源的第二相中。第三相桥臂电路包括第五和第六电力半导体开关，第五和第六电力半导体开关各自包括第一端、第二端和控制端且各自包括体二极管，第五和第六电力半导体开关的第二端连接并串联于三相供电电源的第三相中。该相电压采样电路获取第一相桥臂电路的第一相电压的采样值、第二相桥臂电路的第二相电压的采样值和第三相桥臂电路的第三相电压的采样值。该控制电路，执行以下操作：根据第一相电压的采样值和第二相电压的采样值确定第一相桥臂电路和第二相桥臂电路之间的线电压的方向，导通第一相桥臂电路中的其体二极管的方向与线电压的方向相同的一个电力半导体开关和第二相桥臂电路中的其体二极管的方向与该线电压的方向相同的一个电力半导体开关；在该线电压的紧接的过零之后的半个周波内，导通第一相桥臂电路中的另一个电力半导体开关以及第二相桥臂电路中的另一个电力半导体开关，并且在所述线电压的紧接的过零之后，根据第一相电压的采样值、第二相电压的采样值和第三相电压的采样值确定第三相桥臂电路两端的电压的方向，导通第三相桥臂电路中的其体二极管的方向与电压的方向相同的一个电力半导体开关；以及在第三相桥臂电路的两端的电压的紧接的过零之后的半个周波内，导通第三相桥臂电路中的另一个电力半导体开关。其中，第一相桥臂电路、第二相桥臂电路和第三相桥臂电路是星型连接的。
可选地，第一至第六电力半导体开关中的每一个是金属氧化物半导体场效应晶体管，第一端、第二端和控制端分别为漏极、源极和栅极；或者第一至第六电力半导体开关中的每一个是绝缘栅双极型晶体管，第一端、第二端和控制端分别为集电极、发射极和基极。
可选地，控制电路从第一相电压的最新预定数量个采样值和第二相电压的最新预定数量个采样值导出该线电压的最新预定数量个采样值，通过确定该线电压的最新预定数量个采样值的平均值大于预定正阈值来确定该线电压的方向为正方向，或者通过确定该线电压的最新预定数量个采样值的平均值小于预定负阈值来确定该线电压的方向为负方向。
可选地，控制电路从第一相电压的最新预定数量个采样值、第二相电压的最新预定数量个采样值和第三相电压的最新预定数量个采样值导出第三相桥臂电路两端的电压的最新预定数量个采样值，并通过确定第三相桥臂电路两端的电压的最新预定数量个采样值的平均值大于预定正阈值来确定第三相桥臂电路两端的电压的方向为正方向，或者通过确定第三相桥臂电路两端的电压的最新预定数量个采样值的平均值小于预定负阈值来确定第三相桥臂电路两端的电压的方向为负方向。
可选地，在确定线电压的方向为正方向之后，控制电路通过确定线电压的最新预定数量个采样值的平均值小于预定正阈值来确定线电压过零；或者在确定线电压的方向为负方向之后，控制电路通过确定线电压的最新预定数量个采样值的平均值大于预定负阈值来确定线电压过零。
可选地，在确定第三相桥臂电路两端的电压的方向为正方向之后，控制电路通过确定第三相桥臂电路两端的电压的最新预定数量个采样值的平均值小于预定正阈值来确定第三相桥臂电路两端的电压过零；或者在确定第三相桥臂电路两端的电压的方向为负方向之后，控制电路通过确定第三相桥臂电路两端的电压的最新预定数量个采样值的平均值大于预定负阈值来确定第三相桥臂电路两端的电压过零。
本公开的另一方面提供一种用于连接在单相供电电源和负载之间的固态开关设备的操作方法。该固态开关设备包括相桥臂电路，该相桥臂电路包括第一和第二电力半导体开关，第一和第二电力半导体开关各自包括第一端、第二端和控制端且各自包括体二极管，且第一和第二电力半导体开关的第二端连接并串联于单相供电电源的相中。该操作方法包括：获取该相桥臂电路的相电压的采样值；根据相电压的采样值确定相电压的方向，导通该相桥臂电路中的其体二极管的方向与相电压的方向相同的一个电力半导体开关；在相电压的紧接的过零之后的半个周波内，导通该相桥臂电路中的另一个电力半导体开关。
本公开的另一方面一种用于连接在三相供电电源和负载之间的固态开关设备的操作方法。该固态开关设备包括星型连接的第一相桥臂电路、二相桥臂电路和第三相桥臂电路。第一相桥臂电路包括第一和第二电力半导体开关，第一和第二电力半导体开关各自包括第一端、第二端和控制端且各自包括体二极管，且第一和第二电力半导体开关的第二端连接并串联于三相供电电源的第一相中。第二相桥臂电路包括第三和第四电力半导体开关，第三和第四电力半导体开关各自包括第一端、第二端和控制端且各自包括体二极管，且第三和第四电力半导体开关的第二端连接并串联于三相供电电源的第二相中。第三相桥臂电路包括第五和第六电力半导体开关，第五和第六电力半导体开关各自包括第一端、第二端和控制端且各自包括体二极管，且第五和第六电力半导体开关的第二端连接并串联于三相供电电源的第三相中。该操作方法包括：获取第一相桥臂电路的第一相电压的采样值、第二相桥臂电路的第二相电压的采样值和第三相桥臂电路的第三相电压的采样值；根据第一相电压的采样值和第二相电压的采样值确定第一相桥臂电路和第二相桥臂电路之间的线电压的方向，导通第一相桥臂电路中的其体二极管的方向与该线电压的方向相同的一个电力半导体开关和第二相桥臂电路中的其体二极管的方向与该线电压的方向相同的一个电力半导体开关。在线电压的紧接的过零之后的半个周波内，导通第一相桥臂电路中的另一个电力半导体开关以及第二相桥臂电路中的另一个电力半导体开关，并且在所述线电压的紧接的过零之后，根据第一相电压的采样值、第二相电压的采样值和第三相电压的采样值确定第三相桥臂电路两端的电压的方向，导通第三相桥臂电路中的其体二极管的方向与电压的方向相同的一个电力半导体开关；以及在第三相桥臂电路的两端的电压的紧接的过零之后的半个周波内，导通第三相桥臂电路中的另一个电力半导体开关。
根据本公开各方面的固态开关设备及用于这些固态开关设备的操作方法能够实现电压过零启动，使流经负载的电流从零开始逐渐增大，抑制冲击电流的产生，避免短路保护的误启动。
附图说明
通过下面结合附图对本公开实施例的描述，本公开的方面、特征和优点将变得更加清楚和容易理解，其中：
图1是示出根据本公开实施例的用于单相供电电源的固态开关设备的示意结构；
图2是示出图1中的控制电路的操作的一个示例；
图3是示出根据本公开实施例的用于三相供电电源的固态开关设备的示意结构；
图4是示出图3中的控制电路的操作的一个示例；
图5是示出根据本公开实施例的用于单相供电电源的固态开关设备的操作方法的示意流程图；以及
图6是示出根据本公开实施例的用于三相供电电源的固态开关设备的操作方法的示意流程图。
具体实施方式
下面将参考本公开的示例性实施例对本公开进行详细描述。然而，本公开不限于本文所描述的实施例，其可以以许多不同的形式来实施。所描述的实施例仅用于使本公开彻底和完整，并全面地向本领域的技术人员传递本公开的构思。所描述的各个实施例的特征可以互相组合或替换，除非明确排除或根据上下文应当排除。
除非另外定义，否则本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。
在附图中，相同的附图标记表示相同或类似的结构或功能的组成部分，并且以下描述中将省略关于它们的重复描述。
如前所述，若固态开关在启动时刻位于较高的电压值，则可能产生较大的冲击电流而引起短路保护的误启动。根据本公开实施例的固态开关设备能够实现电压过零启动，抑制冲击电流，从而避免短路保护的误启动。
图1是示出根据本公开实施例的用于单相供电电源的固态开关设备的示意结构。
参考图1，固态开关设备100连接在单相供电电源和负载之间。单相供电电源经由固态开关设备100为负载供电。固态开关设备100包括相桥臂电路110、相电压采样电路120和控制电路130。
相桥臂电路110包括第一电力半导体开关G1和第二电力半导体开关G2。
第一电力半导体开关G1包括第一端、第二端和控制端且包括体二极管D1。
第二电力半导体开关G2包括第一端、第二端和控制端且包括体二极管D2。第一和第二电力半导体开关G1、G2的第二端连接并串联于该单相供电电源的相中。
第一电力半导体开关G1和第二电力半导体开关G2中的每一个可以使用金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET或者绝缘栅双极型晶体管IGBT来实施。当使用MOSFET时，第一或第二电力半导体开关G1、G2的第一端是漏极、第二端是源极、控制端是栅极。当使用IGBT时，第一或第二电力半导体开关G1、G2的第一端是集电极、发射极和基极。如本领域所熟知的，MOSFET或IGBT中的体二极管的方向与MOSFET或IGBT导通时的流向相反。例如，N型MOSFET中的体二极管的方向是源极向漏极，P型MOSFET中的体二极管的方向是漏极向源极。为便于说明，图1中将第一和第二电力半导体开关G1、G2示出为N型MOSFET。
相电压采样电路120用于获取施加到相桥臂电路110的相电压V的采样值，例如，通过按照一定采样频率(例如48点/周波)对相电压V进行采样。相电压采样电路120可以使用电压互感器、分压电阻、模数转换器和数模转换器或其组合来实施或者使用其他已知的电压采样技术来实施。
控制电路130与相电压采样电路120连接以从相电压采样电路120接收相电压V的采样值。控制电路130还与第一和第二电力半导体开关G1、G2的控制端连接，以通过向其控制端施加驱动电压来将其导通。控制电路130可以使用例如微控制处理器(Microcontroller Unit，MCU)或其他硬件或软件的组合来实施。
为了实现电压过零启动，控制电路130根据相电压V的采样值确定相电压V的方向，并导通相桥臂电路110的第一和第二电力半导体开关G1、G2中的其体二极管的方向与相电压V的方向相同的一个电力半导体开关。然后，在相电压V的紧接的过零之后的半个周波内导通第一和第二电力半导体开关G1、G2中的另一电力半导体开关。下面结合图1和图2来说明控制电路130的操作。
图2是示出图1中的控制电路130的操作的一个示例。
参考图2，曲线200是由相电压采样电路120获取的相电压V的采样值所拟合出的相电压V的波形。单相供电电源在0时刻接通，相电压V被施加在相桥臂电路110上。相电压采样电路120获取相电压V的采样值。例如，图2中示出的p1至p3分别指时刻t1至t3的相电压V的采样值，pi-2至pi分别指时刻ti-2至ti的相电压V的采样值，pj指时刻tj的相电压V的采样值。p1至p3是3个连续的采样值，pi-2至pi是3个连续的采样值。
单相供电电源接通后，控制电路130首先确定相电压V的方向，并导通第一相桥臂电路110中的其体二极管的方向与相电压V的方向相同的一个电力半导体开关。
作为一种实施方式，控制电路130可以通过确定相电压V的最新预定数量个(例如，3个)采样值的平均值大于预定正阈值T来确定相电压V的方向为正方向，即位于周波的正半周期，或者通过确定这些采样值的平均值小于预定负阈值-T来确定相电压V的方向为负方向，即位于周波的负半周期。若相电压V的最新预定数量个采样值的平均值既不满足大于预定正阈值T也不满足小于预定负阈值-T，则等待相电压V的下一个采样值产生之后再重复此步骤。
例如，控制电路130接收到最新的相电压V的采样值为t3时刻的p3，则控制电路130取最新的连续3个采样值p1、p2和p3。通过确定p1、p2和p3的平均值大于预定正阈值T，控制电路130确定此时相电压V处于周波的正半周期，即方向为正方向(如图1中虚线箭头所示)。由于第二电力半导体开关G2的体二极管D2的方向与此时相电压V的方向相同，控制电路130向第二电力半导体开关G2的控制端施加驱动电压将其导通。
时刻tj为相电压V的紧接的过零时刻，tq为tj之后的下一个过零时刻。在t3至tj期间，相电压V的方向为正方向，虽然第二电力半导体开关G2导通，但第一电力半导体开关G1仍关断且体二极管D1的方向也与相电压V的方向相反，相桥臂电路110仍断开。
直到时刻tj，相电压V过零，方向变成负方向，体二极管D1的方向与此时相电压V的方向相同，则第二电力半导体开关G2的漏极、源极和体二极管D1形成导电路径，相桥臂电路110闭合，电流从零开始逐渐增大。
在过零时刻tj之后的半个周波内，即在下一个过零时刻tq之前，控制电路130向第一电力半导体开关G1的控制端施加驱动电压而将其导通。此后，第一电力半导体开关G1的漏极、源极、第二电力半导体开关G2的源极、漏极形成导电路径。
在以上过程中，控制电路130需要确定相电压V的过零时刻tj。容易理解，由于相电压采样电路120不一定获得过零时刻tj的相电压的采样值，所以控制电路130被设计为将过零时刻tj前后一定时间范围内的时刻近似认定为过零时刻，这不会影响对冲击电流的抑制效果。
作为一种实施方式，在确定相电压V的方向为正方向之后，控制电路130通过确定相电压V的最新预定数量个采样值的平均值小于预定正阈值T来确定相电压V过零。或者，在确定相电压V的方向为负方向之后，控制电路130通过确定相电压V的最新预定数量个采样值的平均值大于预定负阈值-T来确定相电压V过零。预定正阈值T和预定负阈值-T选择为使得按此方式所确定的过零时刻在精确的过零时刻前附近。
例如，如图2所示，控制电路130在时刻ti接收到新的相电压V的采样值pi，便取相电压V的最新3个采样值pi-2、pi-1和pi。在pi-2、pi-1和pi的平均值小于预定正阈值T的情况下，控制电路130将时刻ti认定为过零时刻。时刻ti虽然可能不等于精确的过零时刻tj，但逼近精确的过零时刻tj。控制电路130将在时刻ti之后的半个周波内导通第一电力半导体开关G1，即在时刻ti和时刻tp之间导通G1。
作为一种优选实施方式，控制电路130还可以被设计为在将时刻ti认定为过零时刻之后判断相电压V的方向是否变成负方向，并且在判断出相电压V的方向变成负方向之后才导通第一电力半导体开关G1。例如，控制电路130在将时刻ti认定为过零时刻之后，通过计算最新的连续3个采样值的平均值是否小于预定负阈值-T来确定相电压V的方向是否变成负方向。一旦在时刻tk处确定了相电压V进入负方向，就导通第一电力半导体开关G1。
作为另一种优选实施方式，控制电路130还可以被设计为将时刻ti认定为过零时刻之后的1/4周波处才导通第一电力半导体开关G1。即，在相电压V接近负方向的峰值处才导通G1，如图所示，在刻tm导通G1。
以上的优选实施方式进一步确保在相电压真正过零之后才导通G1，其他能够实现此目的的实施方式也是可能的。此外，即使在时刻ti和tk之间导通了第一电力半导体开关G1，由于此间的相电压V已经接近零，相桥臂电路110闭合时的电流也接近零，对于抑制冲击电流来说也是足够的。
这里，选取相电压的连续多个采样值的平均值来判断相电压的方向和过零是为了避免由于干扰造成的错误采样值而引起错误判断。本公开对用于判断电压方向和过零的方式不限于此。例如，也可以使用多个采样值的中值、多个采样值之和等作为参考标准来判断，采样值的数量也可以根据相电压采样电路的采样频率和采样精度适应性的改变。
如此，根据本公开实施例的用于单相供电电源的固态开关设备100实现了电压过零启动，使得流经负载的电流从零开始逐渐上升，不会产生较大的冲击电流，从而不会引起短路保护的误启动。
图3是示出根据本公开实施例的用于三相供电电源的固态开关设备的结构示意图。
参考图3，根据本公开实施例的用于三相供电电源的固态开关设备300连接在三相供电电源和负载之间。固态开关设备300包括第一相桥臂电路310、第二相桥臂电路320和第二相桥臂电路330、相电压采样电路340和控制电路350。第一相桥臂电路310、第二相桥臂电路320和第三相桥臂电路330星型连接的。
第一相桥臂电路310包括第一电力半导体开关G1和第二电力半导体开关G2。第一电力半导体开关G1包括第一端、第二端和控制端且包括体二极管D1。第二电力半导体开关G2包括第一端、第二端和控制端且包括体二极管D2。第一和第二电力半导体开关G1、G2的第二端连接并串联于该三相供电电源的相A中。
第二相桥臂电路310包括第三电力半导体开关G3和第四电力半导体开关G4。第三电力半导体开关G3包括第一端、第二端和控制端且包括体二极管D3。第四电力半导体开关G4包括第一端、第二端和控制端且包括体二极管D4。第三和第四电力半导体开关G3、G4的第二端连接并串联于该三相供电电源的相B中。
第三相桥臂电路330包括第五电力半导体开关G5和第六电力半导体开关G6。第三电力半导体开关G5包括第一端、第二端和控制端且包括体二极管D5。第四电力半导体开关G6包括第一端、第二端和控制端且包括体二极管D6。第三和第四电力半导体开关G5、G6的第二端连接并串联于该三相供电电源的相C中。
与第一和第二电力半导体开关G1和G2相同的，第三至第六电力半导体开关G3至G6中的每一个也可以使用MOSFET或者IGBT来实施，此处不再重复描述。为便于说明，图3中将第一至第六电力半导体开关G1至G6也示出为N型MOSFET。
相电压采样电路340用于获取施加到第一相桥臂电路310的第一相电压VA的采样值、施加到第二相桥臂电路320的第二相电压VB的采样值和施加到第三相桥臂电路330的第三相电压VC的采样值。相电压采样电路340可以与相电压采样电路120类似地实施，此处不再重复描述。
为了实现电压过零启动，控制电路350根据各相电压的变化选取合适的时机来分别导通第一至第六电力半导体开关G1至G6。
具体地，控制电路350首先根据第一相电压VA的采样值和第二相电压VB的采样值确定第一相桥臂电路310和第二相桥臂电路320之间的线电压VAB的方向，并导通第一相桥臂电路310中的其体二极管的方向与线电压VAB的方向相同的一个电力半导体开关(G1或G2)和第二相桥臂电路320中的其体二极管的方向与线电压VAB的方向相同的一个电力半导体开关(G3或G4)。在线电压VAB的紧接的过零的半个周波内，控制电路350导通第一相桥臂电路310中的另一个电力半导体开关(G2或G1)和第二相桥臂电路320中的另一个电力半导体开关(G4或G3)。并且，在线电压VAB的该紧接的过零之后，控制电路350根据第一相电压VA的采样值、第二相电压VB的采样值和第三相电压VC的采样值确定第三相桥臂电路330两端的电压的方向，并且导通第三相桥臂电路330中的其体二极管的方向与第三相桥臂电路330两端的电压的方向相同的一个电力半导体开关(G5或G6)。然后，在第三相桥臂电路330的两端的电压的紧接的过零之后的半个周波内，导通第三相桥臂电路330中的另一个电力半导体开关(G6或G5)。下面结合图3和图4来说明控制电路350的操作。
图4是示出图3中的控制电路350的操作的一个示例。
参考图4，曲线410、420、430分别是由相电压采样电路340获取的第一相电压VA的采样值、第二相电压VB的采样值、第三相电压VC的采样值所拟合出的第一相电压VA的波形、第二相电压VB的波形、第三相电压VC的波形。曲线440是由曲线410和曲线420导出的相A和相B之间的线电压VAB的波形。曲线450是曲线410、曲线420和曲线430导出的相C两端的电压VLR的波形，图4中用附图标记L、R分别表示第三相桥臂电路330的两端。
三相供电电源在0时刻接通，第一至第三相电压VA、VB、VC分别被施加到相桥臂电路310、320、330上。相电压采样电路340获取每一相电压的采样值。例如，图4中示出的a1至a3分别指时刻t1至t3的相电压VA的采样值，b1至b3分别指时刻t1至t3的相电压VB的采样值。从采样值a1至a3和b1至b3可以导出AB两相之间的线电压VAB的分别与时刻t1至t3对应的采样值u1至u3。其中，a1至a3是3个连续的采样值，b1至b3是3个连续的采样值。
三相供电电源接通后，控制电路350首先根据第一相电压VA的采样值和第二相电压VB的采样值确定第一相桥臂电路310和第二相桥臂电路320之间的线电压VAB的方向。
作为一种实施方式，控制电路350可以通过从第一相电压VA的最新预定数量个(例如，3个)采样值和第二相电压VB的最新预定数量个采样值导出最新预定数量个线电压VAB的采样值。然后，若该最新预定数量个线电压VAB的采样值的平均值大于预定正阈值T，则确定线电压VAB的方向为正方向，即从相A到相B。若该最新预定数量个线电压VAB的采样值的平均值小于预定负阈值，则确定线电压VAB的方向为负方向，即从相B到相A。若该最新预定数量个线电压VAB的采样值既不满足大于正阈值T也不满足小于负阈值-T，则等待线电压VAB的下一个采样值产生之后再重复此步骤。
例如，控制电路350在时刻t3接收到相电压VA的最新采样值a3、相电压VB的最新采样值b3。控制电路350取第一相电压VA的最新3个采样值a1、a2、a3和第二相电压VB的最新3个采样值b1、b2、b3，并导出最新3个线电压VAB的采样值，即u1＝a1-b1、u2＝a2-b2和u3＝a3-b3。在u1、u2和u3的平均值小于预定负阈值-T的情况下，控制电路350确定线电压VAB的方向为负方向，即从相B到相A。由于第一相桥臂电路310中的第一电力半导体开关G1的体二极管D1和第二相桥臂电路320中的第四电力半导体开关G4的体二极管D4的方向与从相B到相A的方向相同，控制电路350通过向第一和第四电力半导体开关G1和G4的控制端施加驱动电压而导通G1和G4。
tn时刻为线电压VAB的紧接的过零时刻，ty时刻为线电压VAB的下一个过零时刻。在t3至tn期间，虽然第一和第四电力半导体开关G1和G4导通，但第二和第三电力半导体开关G2和G3仍关断且它们的体二极管D2、D3的方向与第二方向相反，第一相桥臂电路310和第二相桥臂电路320仍断开。
在时刻tn，线电压VAB过零，方向变成正方向，即从相A到相B。此时，由于体二极管D2、D3的方向与从相A到相B的方向相同，在第一相桥臂电路310中，由第一电力半导体开关G1的源极、漏极和第二电力半导体开关G2的体二极管D2形成导电路径，并且在第二相桥臂电路320中，由第三电力半导体开关G3的体二极管D3、第四电力半导体开关G4的源极和漏极形成导电路径。第一和第二相桥臂电路310和320闭合且电流从零开始逐渐增大。
在时刻tn之后的半个周波内，即在时刻tn至时刻ty之间，导通第一相桥臂电路310中的第二电力半导体开关G2和第二相桥臂电路中的第三电力半导体开关G3。之后，在第一相桥臂电路310中，由第一和第二电力半导体开关G1和G2形成导电路径，并且在第二相桥臂电路320中，由第三和第四电力半导体开关G3和G4形成导电路径。
接下来针对第三相桥臂电路330，在时刻tn第一和第二相桥臂电路310和320闭合之后，控制电路350可以根据第一相电压VA的采样值、第二相电压VB的采样值和第三相电压VC的采样值确定第三相桥臂电路330两端的电压VLR的方向，并导通第三相桥臂电路330中的其二极管与电压VLR的方向相同的一个电力半导体开关。
如图4所示，在ts+1时刻，控制电路350根据第一相电压VA的最新3个采样值as-1、as、as+1，第二相电压VB的最新3个采样值bs-1、bs、bs+1和第三相电压VC的最新3个采样值cs-1、cs、cs+1导出第三相桥臂电路330两端的电压VLR最新3个采样值ws-1＝cs-1-0.5*(as-1+bs-1)、ws＝cs-0.5*(as+bs)、ws+1＝cs+1-0.5*(as+1+bs+1)。在ws-1、ws、ws+1的平均值小于预定负阈值-T的情况下，控制电路350确定第三相桥臂电路330两端的电压VLR的方向为负方向，即从R端到L端。此时，体二极管D5的方向与电压VLR的方向相同，控制电路350通过向第五电力半导体开关G5的控制端施加驱动电压而导通G5。
时刻tx为第三相桥臂电路330两端的电压VLR的紧接的过零时刻，时刻tz为其下一个过零时刻。在时刻tx，第三相桥臂电路330两端的电压VLR过零，方向变成正方向，即从L端到R端。此时，由于体二极管D6的方向与电压VLR的方向相同，则第五电力半导体开关G5的漏极、源极和体二极管D6形成导电路径。第三相桥臂电路330闭合且电流从零开始逐渐增大。
在时刻tx之后的半个周波内，即在第三相桥臂电路330两端的电压VLR的下一个过零时刻tz之前，控制电路350向第六电力半导体开关G6的控制端施加驱动电压而导通G6。此后，第三相桥臂电路330中由第五电力半导体开关G5的漏极、源极和第六电力半导体开关G6的源极、漏极形成导电路径。
在以上过程中，控制电路350需要确定相A和相B之间的线电压VAB过零时刻以及第三相桥臂电路330两端的电压的过零时刻。容易理解，由于相电压采样电路340不一定获得精确的过零时刻tn、tx的各相电压的采样值，所以控制电路350被设计为将精确的过零时刻tn、tx前后一定范围内的时刻近似认定过零时刻，这不会影响对冲击电流的抑制效果。
作为一种实施方式，在确定线电压VAB的方向为正方向之后，控制电路350通过确定线电压VAB的最新预定数量个采样值的平均值小于预定正阈值T来确定线电压VAB过零。或者，在确定线电压VAB的方向为负方向之后，控制电路350通过确定线电压VAB的最新预定数量个采样值的平均值小于预定负阈值-T来确定线电压VAB过零。
在本示例中，控制电路350在时刻t3已经确定了线电压VAB的方向为负方向并导通了第一和第四电力半导体开关G1和G4。之后，控制电路350每接收到新的第一和第二相电压VA和VB的采样值就导出新的线电压VAB的采样值。然后，通过确定此时线电压VAB的最新预定数量个采样值小于预定阈值T来确定线电压VAB过零。
作为一种实施方式，在确定第三相桥臂电路330两端的电压VLR的方向为正方向之后，通过确定第三相桥臂电路330两端的电压的最新预定数量个采样值的平均值小于预定正阈值T来确定第三相桥臂电路330两端的电压过零。或者，在确定第三相桥臂电路330两端的电压VLR的方向为负方向之后，通过确定第三相桥臂电路330两端的电压VLR的最新预定数量个采样值的平均值大于预定负阈值-T来确定第三相桥臂电路两端的电压过零。
在本示例中，控制电路350在时刻ts+1已经确定了第三相桥臂电路330两端的电压VLR的方向为负方向，即从R端到L端，并导通了第五电力半导体开关G5。之后，控制电路350每接收到第一、第二和第三相电压VA、VB和VC的新的采样值，就导出电压VLR的新的采样值。然后通过确定此时的电压VLR的最新预定数量个采样值大于预定负阈值-T来确定电压VLR过零。
这与前面结合图2描述的由控制电路130根据相电压V的采样值pi-2、pi-1和pi的平均值小于预定正阈值T来确定相电压V过零的原理相同，因此不再赘述。
作为一种优选实施方式，在图4的示例中，控制电路350可以被设计为在确定线电压VAB过零之后判断线电压VAB是否反向，并且在判断出线电压VAB反向之后才导通第二和第三电力半导体开关G2和G3。作为另一种优选实施方式，控制电路350也可以被设计为在确定线电压VAB过零之后的1/4周波处才导通第二和第三电力半导体开关G2和G3。这些优选实施方式进一步确保在线电压VAB真正过零之后导通G2和G3。
同理，作为一种优选实施方式，控制电路350也可以被设计为在确定第三相桥臂电路330两端的电压VLR过零之后判断电压VLR是否反向，并且在判断出电压VLR反向之后才导通第六电力半导体开关G6。作为另一种优选实施方式，控制电路350也可以被设计为在确定第三相桥臂电路330两端的电压VLR过零之后的1/4周波处才导通第六电力半导体开关G6。这些优选实施方式进一步确保在电压VLR真正过零之后导通G6。
由此，在根据本公开实施例的用于三相供电电源的固态开关设备300中，第一至第三相桥臂电路310至330闭合后产生的电流均从零开始逐渐上升，避免了由冲击电流引起短路保护误启动。
虽然图3和图4是以第一相桥臂电路310、第二相桥臂电路320和第三相桥臂电路330为星型连接来进行说明的，但是本公开并不限于此。当第一相桥臂电路310、第二相桥臂电路320和第三相桥臂电路330是三角形连接或其他连接方式时，基于本公开的构思，同样可以根据各相电压的变化在不同时刻导通各相桥臂电路中的各电力半导体开关来实现电压过零启动。
以上描述了分别用于单相和三相供电电源的固态开关设备，下面描述这些固态开关设备的操作方法。
图5是示出根据本公开实施例的用于单相供电电源的固态开关设备的操作方法的示意流程图。
用于单相供电电源的固态开关设备可以如图1所示的固态开关设备100，其操作方法包括步骤S510至S530。
在步骤S510，获取相桥臂电路的相电压的采样值。例如，在前面结合图1和图2描述的示例中，由相电压采样电路120获取相桥臂电路110的相电压V的采样值p1、p2、p3。
在步骤S520，根据相电压的采样值确定相电压的方向，并导通相桥臂电路110中的其体二极管的方向与相电压的方向相同的一个电力半导体开关。例如，在前面结合图1和图2描述的示例中，控制电路130根据最新获取的3个相电压的采样值p1、p2、p3的平均值大于预定正阈值确定相电压V的方向为正方向，并由此导通第二电力半导体开关G2。
在步骤S530，在相电压V的紧接的过零之后的半个周波内导通相桥臂电路110中的另一个电力半导体开关。例如，在前面结合图1和图2描述的示例中，控制电路130在时刻ti通过确定最新3个相电压V的采样值pi-2、pi-1、pi的平均值小于预定正阈值T来确定相电压V过零。并在时刻ti后的半个周波内导通第一电力半导体开关G1。
如此，相桥臂电路110在相电压过零时闭合，固态开关设备100实现电压过零启动，流经负载的电流从零开始逐渐增大，不会产生较大的冲击电流。
以上仅结合图5描述了操作方法500的部分，并且操作方法500可以对前述固态开关设备100的各方面以及相关附图进行参考和引用。例如，前述固态开关设备100的各方面可以被修改来实现操作方法500的一个或多个步骤。为避免重复，此处不再赘述。
图6是示出根据本公开实施例的用于三相供电电源的固态开关设备的操作方法的示意流程图。
用于三相供电电源的固态开关设备可以是如图1所示的固态开关设备300，其操作方法600包括步骤S610至S640。
在步骤S610，获取第一相桥臂电路的第一相电压的采样值、第二相桥臂电路的第二相电压的采样值和第三相桥臂电路的第三相电压的采样值。例如，在前面结合图3和图4描述的示例中，由相电压采样电路340分别获取第一相桥臂电路310、第二相桥臂电路320和第三相桥臂电路330的第一相电压VA的采样值a1、a2、a3、第二相电压VB的采样值b1、b2、b3和第三相电压VC的采样值c1、c2、c3。
在步骤S620，根据第一相电压的采样值和第二相电压的采样值确定第一相桥臂电路和第二相桥臂电路之间的线电压的方向，并导通第一相桥臂电路中的其体二极管的方向与线电压的方向相同的一个电力半导体开关和第二相桥臂电路中的其体二极管的方向与线电压的方向相同的一个电力半导体开关。例如，在如前面结合图3和图4描述的示例中，由控制电路350根据第一相电压VA的最新3个采样值a1、a2、a3、第二相电压VB的最新3个采样值b1、b2、b3导出第一相桥臂电路和第二相桥臂电路之间的线电压VAB的最新3个采样值u1、u2和u3。由于u1、u2和u3都小于零，控制电路350确定线电压VAB的方向是从相B到相A的负方向，继而导通第一和第四电力半导体开关G1和G4。
在步骤S630，在线电压的紧接的过零之后的半个周波内，导通第一相桥臂电路中的另一个电力半导体开关以及第二相桥臂电路中的另一个电力半导体开关，并且在线电压的该紧接的过零之后，根据第一相电压的采样值、第二相电压的采样值和第三相电压的采样值确定第三相桥臂电路两端的电压的方向，导通第三相桥臂电路中的其体二极管的方向与电压的方向相同的一个电力半导体开关。例如，在如前面结合图3和图4描述的示例中，控制电路350根据第一相电压VA的最新3个采样值as-1、as、as+1、第二相电压VB的最新3个采样值bs-1、bs、bs+1以及第二相电压VB的最新3个采样值cs-1、cs、cs+1导出第三相桥臂电路两端的电压VLR的最新3个采样值ws-1、ws、ws+1。由于采样值ws-1、ws、ws+1都小于零，控制电路350确定第三相桥臂电路两端的电压VLR的方向是从到R端到L端，继而导通第五电力半导体开关G5。
在步骤S640，在第三相桥臂电路的两端的电压的紧接的过零之后的半个周波内，导通第三相桥臂电路中的另一个电力半导体开关。例如，在如前面结合图3和图4描述的示例中，控制电路350在第三相桥臂电路330的两端的电压VLR的紧接的过零之后的半个周波内，导通第六电力半导体开关G6。
如此，固态开关设备300中的第一至第三相桥臂电路310至330在闭合后产生的电流均从零开始逐渐增大，不会产生较大的冲击电流，从而避免了短路保护的误启动。
以上仅结合图6描述了操作方法600的部分，并且操作方法600可以对前述固态开关设备300的各方面以及相关附图进行参考和引用。例如，前述固态开关设备300及其各方面可以被修改来实现操作方法600的一个或多个步骤。为避免重复，此处不再赘述。
根据本公开实施例的固态开关设备100及其操作方法500、固态开关设备300及其操作方法600能够实现电压过零启动，使得流经负载的电流从零开始逐渐增大，避免了由于较大冲击电流而引起的短路保护误启动。
本领域技术人员应该理解，上述的具体实施例仅是示例而非限制，可以根据设计需求和其它因素对本公开的实施例进行各种修改、组合、部分组合和替换，只要它们在所附权利要求或其等同的范围内，即属于本公开所要保护的权利范围。

Claims (18)

1.一种固态开关设备，连接在单相供电电源和负载之间，包括：
相桥臂电路，包括第一电力半导体开关和第二电力半导体开关，所述第一电力半导体开关和第二电力半导体开关各自包括第一端、第二端和控制端且各自包括体二极管，所述第一电力半导体开关和第二电力半导体开关的第二端连接并串联于所述单相供电电源的相中；
相电压采样电路，获取所述相桥臂电路的相电压的采样值；以及
控制电路，根据所述相电压的采样值确定所述相电压的方向，导通所述相桥臂电路中的其体二极管的方向与所述相电压的方向相同的一个电力半导体开关，并且在所述相电压的紧接的过零之后的半个周波内导通所述相桥臂电路中的另一个电力半导体开关。
2.根据权利要求1所述的固态开关设备，其中
所述第一电力半导体开关和第二电力半导体开关中的每一个是金属氧化物半导体场效应晶体管，所述第一端、所述第二端和所述控制端分别为漏极、源极和栅极；或者
所述第一电力半导体开关和第二电力半导体开关中的每一个是绝缘栅双极型晶体管，所述第一端、所述第二端和所述控制端分别为集电极、发射极和基极。
3.根据权利要求1所述的固态开关设备，其中，
所述控制电路通过确定所述相电压的最新预定数量个采样值的平均值大于预定正阈值来确定所述相电压的方向为正方向，或者通过确定所述相电压的最新预定数量个采样值的平均值小于预定负阈值来确定所述相电压的方向为负方向。
4.根据权利要求3所述的固态开关设备，其中，
在确定所述相电压的方向为正方向之后，所述控制电路通过确定所述相电压的最新预定数量个采样值的平均值小于预定正阈值来确定所述相电压过零；或者
在确定所述相电压的方向为负方向之后，所述控制电路通过确定所述相电压的最新预定数量个采样值的平均值大于预定负阈值来确定所述相电压过零。
5.一种固态开关设备，连接在三相供电电源和负载之间，包括：
第一相桥臂电路，包括第一电力半导体开关和第二电力半导体开关，所述第一电力半导体开关和第二电力半导体开关各自包括第一端、第二端和控制端且各自包括体二极管，所述第一电力半导体开关和第二电力半导体开关的第二端连接并串联于所述三相供电电源的第一相中；
第二相桥臂电路，包括第三电力半导体开关和第四电力半导体开关，所述第三电力半导体开关和第四电力半导体开关各自包括第一端、第二端和控制端且各自包括体二极管，所述第三电力半导体开关和第四电力半导体开关的第二端连接并串联于所述三相供电电源的第二相中；
第三相桥臂电路，包括第五电力半导体开关和第六电力半导体开关，所述第五电力半导体开关和第六电力半导体开关各自包括第一端、第二端和控制端且各自包括体二极管，所述第五电力半导体开关和第六电力半导体开关的第二端连接并串联于所述三相供电电源的第三相中；
相电压采样电路，获取所述第一相桥臂电路的第一相电压的采样值、所述第二相桥臂电路的第二相电压的采样值和所述第三相桥臂电路的第三相电压的采样值；
控制电路，执行以下操作：
根据所述第一相电压的采样值和所述第二相电压的采样值确定所述第一相桥臂电路和所述第二相桥臂电路之间的线电压的方向，导通所述第一相桥臂电路中的其体二极管的方向与所述线电压的方向相同的一个电力半导体开关和所述第二相桥臂电路中的其体二极管的方向与所述线电压的方向相同的一个电力半导体开关；
在所述线电压的紧接的过零之后的半个周波内，导通所述第一相桥臂电路中的另一个电力半导体开关以及所述第二相桥臂电路中的另一个电力半导体开关，并且在所述线电压的所述紧接的过零之后，根据所述第一相电压的采样值、所述第二相电压的采样值和所述第三相电压的采样值确定所述第三相桥臂电路两端的电压的方向，导通所述第三相桥臂电路中的其体二极管的方向与所述电压的方向相同的一个电力半导体开关；以及
在所述第三相桥臂电路的两端的电压的紧接的过零之后的半个周波内，导通所述第三相桥臂电路中的另一个电力半导体开关，
其中，所述第一相桥臂电路、所述第二相桥臂电路和所述第三相桥臂电路是星型连接的。
6.根据权利要求5所述的固态开关设备，其中
所述第一至第六电力半导体开关中的每一个是金属氧化物半导体场效应晶体管，所述第一端、所述第二端和所述控制端分别为漏极、源极和栅极；或者
所述第一至第六电力半导体开关中的每一个是绝缘栅双极型晶体管，所述第一端、所述第二端和所述控制端分别为集电极、发射极和基极。
7.根据权利要求5所述的固态开关设备，其中，
所述控制电路从所述第一相电压的最新预定数量个采样值和所述第二相电压的最新预定数量个采样值导出所述线电压的最新预定数量个采样值，通过确定所述线电压的最新预定数量个采样值的平均值大于预定正阈值来确定所述线电压的方向为正方向，或者通过确定所述线电压的最新预定数量个采样值的平均值小于预定负阈值来确定所述线电压的方向为负方向。
8.根据权利要求5所述的固态开关设备，其中，
所述控制电路从所述第一相电压的最新预定数量个采样值、所述第二相电压的最新预定数量个采样值和所述第三相电压的最新预定数量个采样值导出所述第三相桥臂电路两端的电压的最新预定数量个采样值，并通过确定所述第三相桥臂电路两端的电压的最新预定数量个采样值的平均值大于预定正阈值来确定第三相桥臂电路两端的电压的方向为正方向，或者通过确定所述第三相桥臂电路两端的电压的最新预定数量个采样值的平均值小于预定负阈值来确定第三相桥臂电路两端的电压的方向为负方向。
9.根据权利要求7所述的固态开关设备，其中，
在确定所述线电压的方向为正方向之后，所述控制电路通过确定所述线电压的最新预定数量个采样值的平均值小于所述预定正阈值来确定所述线电压过零；或者
在确定所述线电压的方向为负方向之后，所述控制电路通过确定所述线电压的最新预定数量个采样值的平均值大于所述预定负阈值来确定所述线电压过零。
10.根据权利要求8所述的固态开关设备，其中，
在确定第三相桥臂电路两端的电压的方向为正方向之后，所述控制电路通过确定所述第三相桥臂电路两端的电压的最新预定数量个采样值的平均值小于所述预定正阈值来确定所述第三相桥臂电路两端的电压过零；或者
在确定第三相桥臂电路两端的电压的方向为负方向之后，所述控制电路通过确定所述第三相桥臂电路两端的电压的最新预定数量个采样值的平均值大于所述预定负阈值来确定所述第三相桥臂电路两端的电压过零。
11.一种用于固态开关设备的操作方法，所述固态开关设备连接在单相供电电源和负载之间，所述固态开关设备包括相桥臂电路，所述相桥臂电路包括第一电力半导体开关和第二电力半导体开关，所述第一电力半导体开关和第二电力半导体开关各自包括第一端、第二端和控制端且各自包括体二极管，且所述第一电力半导体开关和第二电力半导体开关的第二端连接并串联于所述单相供电电源的相中，所述操作方法包括：
获取所述相桥臂电路的相电压的采样值；
根据所述相电压的采样值确定所述相电压的方向，导通所述相桥臂电路中的其体二极管的方向与所述相电压的方向相同的一个电力半导体开关；
在所述相电压的紧接的过零之后的半个周波内，导通所述相桥臂电路中的另一个电力半导体开关。
12.根据权利要求11所述的操作方法，其中，根据所述相电压的采样值确定所述相电压的方向，包括：
通过确定所述相电压的最新预定数量个采样值的平均值大于预定正阈值来确定所述相电压的方向为正方向，或者通过确定所述相电压的最新预定数量个采样值的平均值小于预定负阈值来确定所述相电压的方向为负方向。
13.根据权利要求12所述的操作方法，其中：
在确定所述相电压的方向为正方向之后，通过确定所述相电压的最新预定数量个采样值的平均值小于所述预定正阈值来确定所述相电压过零；
在确定所述相电压的方向为负方向之后，通过确定所述相电压的最新预定数量个采样值的平均值大于所述预定负阈值来确定所述相电压过零。
14.一种用于固态开关设备的操作方法，所述固态开关设备连接在三相供电电源和负载之间，所述固态开关设备包括星型连接的第一相桥臂电路、二相桥臂电路和第三相桥臂电路，所述第一相桥臂电路包括第一电力半导体开关和第二电力半导体开关，所述第一电力半导体开关和第二电力半导体开关各自包括第一端、第二端和控制端且各自包括体二极管，且所述第一电力半导体开关和第二电力半导体开关的第二端连接并串联于所述三相供电电源的第一相中，第二相桥臂电路包括第三电力半导体开关和第四电力半导体开关，所述第三电力半导体开关和第四电力半导体开关各自包括第一端、第二端和控制端且各自包括体二极管，且所述第三电力半导体开关和第四电力半导体开关的第二端连接并串联于所述三相供电电源的第二相中，所述第三相桥臂电路包括第五电力半导体开关和第六电力半导体开关，所述第五电力半导体开关和第六电力半导体开关各自包括第一端、第二端和控制端且各自包括体二极管，且所述第五电力半导体开关和第六电力半导体开关的第二端连接并串联于所述三相供电电源的第三相中，所述操作方法包括：
获取所述第一相桥臂电路的第一相电压的采样值、所述第二相桥臂电路的第二相电压的采样值和所述第三相桥臂电路的第三相电压的采样值；
根据所述第一相电压的采样值和所述第二相电压的采样值确定所述第一相桥臂电路和所述第二相桥臂电路之间的线电压的方向，导通所述第一相桥臂电路中的其体二极管的方向与所述线电压的方向相同的一个电力半导体开关和所述第二相桥臂电路中的其体二极管的方向与所述线电压的方向相同的一个电力半导体开关；
在所述线电压的紧接的过零之后的半个周波内，导通所述第一相桥臂电路中的另一个电力半导体开关以及所述第二相桥臂电路中的另一个电力半导体开关，并且在所述线电压的所述紧接的过零之后，根据所述第一相电压的采样值、所述第二相电压的采样值和所述第三相电压的采样值确定所述第三相桥臂电路两端的电压的方向，导通所述第三相桥臂电路中的其体二极管的方向与所述电压的方向相同的一个电力半导体开关；以及
在所述第三相桥臂电路的两端的电压的紧接的过零之后的半个周波内，导通所述第三相桥臂电路中的另一个电力半导体开关。
15.根据权利要求14所述的操作方法，其中，确定所述线电压的方向包括：
从所述第一相电压的最新预定数量个采样值和所述第二相电压的最新预定数量个采样值导出所述线电压的最新预定数量个采样值，通过确定所述线电压的最新预定数量个采样值的平均值大于预定正阈值来确定所述线电压的方向为正方向，或者通过确定所述线电压的最新预定数量个采样值的平均值小于预定负阈值来确定所述线电压的方向为负方向。
16.根据权利要求14所述的操作方法，其中，确定所述第三相桥臂电路两端的电压的方向包括：
从所述第一相电压的最新预定数量个采样值、所述第二相电压的最新预定数量个采样值和所述第三相电压的最新预定数量个采样值导出所述第三相桥臂电路两端的电压的最新预定数量个采样值，并通过确定所述第三相桥臂电路两端的电压的最新预定数量个采样值的平均值大于预定正阈值来确定第三相桥臂电路两端的电压的方向为正方向，或者通过确定所述第三相桥臂电路两端的电压的最新预定数量个采样值的平均值小于预定负阈值来确定第三相桥臂电路两端的电压的方向为负方向。
17.根据权利要求14所述的操作方法，其中，
在确定所述线电压的方向为正方向之后，通过确定所述线电压的最新预定数量个采样值的平均值小于预定正阈值来确定所述线电压过零；
在确定所述线电压的方向为负方向之后，通过确定所述线电压的最新预定数量个采样值的平均值大于预定负阈值来确定所述线电压过零。
18.根据权利要求16所述的操作方法，其中，
在确定第三相桥臂电路两端的电压的方向为正方向之后，通过确定所述第三相桥臂电路两端的电压的最新预定数量个采样值的平均值小于所述预定正阈值来确定所述第三相桥臂电路两端的电压过零；
在确定第三相桥臂电路两端的电压的方向为负方向之后，通过确定所述第三相桥臂电路两端的电压的最新预定数量个采样值的平均值大于所述预定负阈值来确定所述第三相桥臂电路两端的电压过零。
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