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作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。

本申请的说明书和权利要求书及附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。本申请的说明书和权利要求书或附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

如图1所示，图1是本发明实施例提供的基于分数倍额定容量功率器件的交错并联逆变器控制方法的流程图，该基于分数倍额定容量功率器件的交错并联逆变器控制方法包括以下步骤：

101、获取交错并联逆变器当前的工作模式，交错并联逆变器基于分数倍额定容量功率器件。

在本实施例中，提出的基于分数倍额定容量功率器件的交错并联逆变器控制方法可以用于海洋运载装备等设备中。上述基于分数倍额定容量功率器件的交错并联逆变器控制方法运行于其上的电子设备可以通过有线连接方式或者无线连接方式进行网络连接，实现信号传递。上述无线连接方式可以包括但不限于3G/4G连接、WiFi(Wireless-Fidelity)连接、蓝牙连接、WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access)连接、Zigbee(低功耗局域网协议，又称紫峰协议)连接、UWB(ultra wideband)连接、以及其他现在已知或将来开发的无线连接方式。

结合图2所示，图2为本发明提供的交错并联逆变器的电路图。其中，逆变器包括三个相，分别为A相、B相、C相，每相包括3个由2个功率器件组成的桥逆变单元，每相通过一个耦合电感连接到永磁同步电机(PMSM)。上述的交错并联逆变器基于分数倍额定容量的功率器件中，功率器件可以包括IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)，额定容量可以是指所运用的满系统输出的额定容量。上述的分数倍在本实施例中可以包括1/2倍、1/3倍，当然还可以是其他的分数倍。

具体的，上述获取交错并联逆变器当前的工作模式可以是通过预设设备获取，例如显示器直接读取数据。当交错并联逆变器基于1/2倍额定容量的功率器件时，工作模式可以包括0～1/2倍系统输出功率与1/2倍～满系统输出功率两种模式。当交错并联逆变器基于1/3倍额定容量的功率器件时，工作模式可以包括0～1/3倍系统输出功率、1/3～2/3倍系统输出功率与2/3倍～满系统输出功率三种模式。

102、根据工作模式判断功率器件的开关模式，开关模式包括顺序开关与同步开关。

其中，作为一种可能的实施例方式，当交错并联逆变器基于1/2倍额定容量的功率器件，且工作模式处于0～1/2倍系统输出功率时，因为选用的功率器件的额定容量为满系统输出功率的1/2倍，每一相导通一个功率器件，且判定功率器件的开关模式为顺序开关。结合图3所示，图3是开关模式为顺序开关的时序图。以A相为例，其中：A1、A2、A3表示作用于A相IGBT的栅极驱动信号，A表示作用于A相的等效驱动信号，由图3可知，A相等效驱动信号频率等于A相各功率器件驱动信号频率的3倍，即在一个周期内，等效驱动信号输出三个高电平，A相中各个功率器件的驱动信号的高电平为一个，这表明A相的等效开关频率也变为功率器件开关频率的3倍。同样，B相与C相同上原理。

此外，当交错并联逆变器基于1/2倍额定容量的功率器件，且工作模式处于1/2倍～满系统输出功率时，因为选用的功率器件的额定容量为满系统输出功率的1/2倍，此时每一相需要同时导通两个功率器件，且判定功率器件的开关模式为同步开关。如图4所示，图4是开关模式为同步开关的时序图。同样以A相为例，从图4中可以得知，A相等效驱动信号频率等于A相各功率器件驱动信号频率的1.5倍，即在一个周期内，等效驱动信号出现三个高电平输出，但是A相中的每个功率器件的驱动信号为两个，这表明A相的等效开关频率也变为功率器件开关频率的1.5倍。同样，B相与C相同上原理。

作为另一种可能的实施例方式，当交错并联逆变器基于1/3倍额定容量的功率器件，且工作模式处于0～1/3倍系统输出功率时，因为选用的功率器件的额定容量为满系统输出功率的1/3倍，每一相导通一个功率器件，且判定功率器件的开关模式为顺序开关。以A相为例，开关模式的时序图参考图3所示。同样得出结论：A相等效驱动信号频率等于A相各功率器件驱动信号频率的3倍，这表明A相的等效开关频率也变为功率器件开关频率的3倍。同样，B相与C相同上原理。

当交错并联逆变器基于1/3倍额定容量的功率器件，且工作模式处于1/3倍～2/3倍系统输出功率时，每一相同时导通两个功率器件，且判定功率器件的开关模式为同步开关。此原理与工作模式处于1/2倍～满系统输出功率时的原理相同，以A相为例，参考图4所示，同样可以得出A相等效驱动信号频率等于A相各功率器件驱动信号频率的1.5倍，表明A相的等效开关频率也变为功率器件开关频率的1.5倍的结果。同样，B相和C相同上原理。

当交错并联逆变器基于1/3倍额定容量的功率器件，且工作模式处于2/3倍～满系统输出功率时，因为选用的功率器件的额定容量为满系统输出功率的1/3倍，每一相同时导通三个功率器件，且判定功率器件的开关模式为同步开关。以A相为例，开关模式的时序图如图5所示，由图5可知：在一个周期内，A相等效驱动信号出现多少个高电平信号，A相的各个功率器件的驱动信号就出现多少个。即A相等效驱动信号频率等于A相各功率器件驱动信号频率，表明A相的等效开关频率也等于功率器件开关频率。B相与C相同理。上述这种情况通常用于海上运载装备遇到紧急情况时全力驱动，对噪声要求不高。

103、基于已知的参考交轴电压与参考直轴电压，结合顺序开关或同步开关，通过预设的空间矢量脉宽调制单元输出脉冲驱动信号，并根据脉冲驱动信号控制交错并联逆变器。

其中，参考交轴电压与参考直轴电压可以是通过获取永磁同步电机的各项参数经过多个控制器进行转换输出到预设的空间矢量脉宽调制单元(SVPWM)中，判断出开关模式后，可以结合参考交轴电压、参考直轴电压以及开关模式输出脉冲驱动信号，并将该脉冲驱动信号输出到交错并联逆变器中进行控制。交错并联逆变器接收到脉冲驱动信号后对永磁同步电机进行供电。

需要理解的是，上述空间矢量脉宽调制单元指的是通过控制逆变器中功率器件的开关顺序和导通时间，从而使永磁同步电机的磁链成为圆形的旋转磁场，进一步使得永磁同步电机产生恒定的电磁转矩。

在本发明实施例中，提出的基于分数倍额定容量功率器件的交错并联逆变器控制方法中的逆变器是基于分数倍额定容量的功率器件的交错并联逆变器，能够在确定不同工作模式下根据工作模式判断逆变器中功率器件的开关模式，不同的开关模式对应的交错并联逆变器各相的等效驱动信号也不同，各相开关频率也不同，提高了各相的开关频率，较于传统的交错并联拓扑中单一的开关模式，有效提高各相中功率器件的容量利用率。此外，选用1/2倍与1/3倍额定容量的功率器件在提高系统功率密度的同时可以减小系统体积、重量，降低了系统的成本。

本发明实施例还提供一种基于分数倍额定容量功率器件的交错并联逆变器，继续参考图2所示，图2是本发明实施例提供的基于分数倍额定容量功率器件的交错并联逆变器的电路图。一种基于分数倍额定容量功率器件的交错并联逆变器具体包括：电容、A相桥逆变单元1、B相桥逆变单元2、C相桥逆变单元3、A相耦合电感、B相耦合电感、C相耦合电感以及电机4。

其中，电容并联在直流母线两端，A相桥逆变单元1的输入端、B相桥逆变单元2的输入端以及C相桥逆变单元3的输入端均并联在直流母线两端。

A相桥逆变单元1的输出端与A相耦合电感的输入端连接，B相桥逆变单元2的输出端与B相耦合电感的输入端连接，C相桥逆变单元3的输出端与C相耦合电感的输入端连接。

A相耦合电感的输出端、B相耦合电感的输出端以及C相耦合电感的输出端均连接电机4。

具体的，参考图2所示，电容为C1，电机4为永磁同步电机，A相桥逆变单元1、B相桥逆变单元2与C相桥逆变单元3均由6个功率器件组成。A相桥逆变单元1、B相桥逆变单元2与C相桥逆变单元3分别对应连接A相耦合电感、B相耦合电感、C相耦合电感输出到永磁同步电机。

更具体的，A相桥逆变单元1、B相桥逆变单元2和C相桥逆变单元3的结构相同，分别包括n个桥臂，n为大于等于3的整数。

本实施例采用的是三相交错并联逆变器，n可以为3，即本实施例提供有3个桥臂的桥逆变单元，3个桥臂的桥逆变单元并联在母线之间，这样可以使每相等效开关频率最大增大到功率器件开关频率的3倍。

更具体的，A相耦合电感、B相耦合电感以及C相耦合电感的结构相同。A相耦合电感连接在A相桥逆变单元1与永磁同步电机之间，B相耦合电感连接在B相桥逆变单元2与永磁同步电机之间，C相耦合电感连接在C相桥逆变单元3与永磁同步电机同步电感之间。且每个耦合电感的结构相同。

具体的，提供的交错并联逆变器为基于分数倍额定容量的功率器件，且交错并联逆变器可以基于1/2倍额定容量的功率器件，对应的工作模式包括0～1/2倍系统输出功率与1/2倍～满系统输出功率。当工作模式处于0～1/2倍系统输出功率时，每一相导通一个功率器件，且判定功率器件的开关模式为顺序开关，其中，交错并联逆变器包括多个相，每一相包括多个功率器件。当工作模式处于1/2倍～满系统输出功率时，每一相同时导通两个功率器件，且判定功率器件的开关模式为同步开关。

此外，提供的交错并联逆变器还可以基于1/3倍额定容量的功率器件，对应的工作模式包括0～1/3倍系统输出功率、1/3～2/3倍系统输出功率与2/3倍～满系统输出功率。当工作模式处于0～1/3倍系统输出功率时，每一相导通一个功率器件，且判定功率器件的开关模式为顺序开关。当工作模式处于1/3倍～2/3倍系统输出功率时，每一相同时导通两个功率器件，且判定功率器件的开关模式为同步开关。当工作模式处于2/3倍～满系统输出功率时，每一相同时导通三个功率器件，且判定功率器件的开关模式为同步开关。

在本发明实施例中，通过提出基于分数倍额定容量的功率器件的交错并联逆变器，能够在确定不同工作模式下根据工作模式判断逆变器中功率器件的开关模式，不同的开关模式对应的交错并联逆变器各相的等效驱动信号也不同，不仅可以让等效开关频率等于功率器件的开关频率，还可以达到每相等效开关频率最大增大到功率器件开关频率的3倍的效果。较于传统的交错并联拓扑中单一的开关模式，有效提高各相中功率器件的容量利用率。此外，选用1/2倍与1/3倍额定容量的功率器件可以在提高系统功率密度的同时减小系统体积、重量，降低了系统的成本。

参考图6所示，本发明实施例还提供一种基于交错并联逆变器的电机控制系统模块图。系统中交错并联逆变器基于分数倍额定容量的功率器件，具体包括：

预处理单元5、工作模式判断单元9、空间矢量脉宽调制单元10、交错并联逆变器11以及电机4，预处理单元5与工作模式判断单元9连接空间矢量脉宽调制单元10，空间矢量脉宽调制单元10连接交错并联逆变器11，交错并联逆变器11连接电机4，且工作模式判断单元9还连接电机4。

上述预处理单元5可用于输出参考交轴电压与参考直轴电压，空间矢量脉宽调制单元10可根据参考交轴电压、参考直轴电压以及功率器件的开关模式输出脉冲驱动信号对交错并联逆变器11进行控制，交错并联逆变器11对电机4进行供电。

具体的，上述预处理单元5包括第一控制器6、第二控制器7以及第三控制器8，第一控制器6连接第二控制器7，第二控制器7以及第三控制器8均连接到空间矢量脉宽调制单元10。

更具体的，控制系统还包括信号变换单元12，信号变换单元12一端连接在交错并联逆变器11与电机4之间，另一端连接预处理单元5，用于转换电机4的电流。

参考图7所示，图7为本发明实施例提供的一种基于交错并联逆变器的电机控制系统原理图。在图7中，上述预处理单元5包括的第一控制器6为PI1、第二控制器7为PI2，第三控制器8为PI3。ω*为参考角速度，ω为转子角速度，i_a、i_b、i_c为A、B、C三相电流，i_q*为参考交轴电流，i_q为反馈交轴电流，i_d*为参考直轴电流，i_d为反馈直轴电流，u_q为*参考交轴电压，u_d*为参考直轴电压，θ为位置角，ω_e为转子的永磁同步电机电角速度，P_n为电机极对数，ψ为永磁同步电机的永磁体磁链，L_d、L_q分别为电机直轴电感和电机交轴电感。

更具体的，永磁同步电机的控制系统选用矢量控制中的i_d＝0控制，交错并联逆变器分为：基于1/2和1/3倍额定容量的功率器件的交错并联逆变器。控制原理如下：

该控制系统为双环控制：外环为转速环、内环为电流环。转速环用来实现达到参考转速，电流环用来实现达到参考电流。电机的三相电流通过信号变换单元变换(Clark和Park变换，abc/dq)，得到反馈直轴电流i_d和反馈交轴电流i_q。

首先，基于参考角速度ω*与转子角速度ω可以算出角速度偏差，角速度偏差经过PI1输出参考交轴电流i_q*，参考直轴电流i_d*给定为0，然后根据反馈交轴电流i_q与参考交轴电流i_q*得到交轴电流偏差，根据参考直轴电流i_d*与反馈直轴电流i_d得到直轴电流偏差。将交轴电流偏差输入到PI2与第一反电动势相加，得到参考交轴电压u_q*；以及将直轴电流偏差输入到PI3之后与第二反电动势相加，得到参考直轴电压u_d*。

其中，第一反电动势为A、B、C三相电流经过Clark和Park变换之后输出反馈交轴电流i_q，然后反馈交轴电流i_q结合转子的永磁同步电机电角速度ω_e、电机交轴电感L_q进行计算得到，具体计算为：-ω_e×L_q×i_q。

第二反电动势为A、B、C三相电流经过Clark和Park变换之后输出反馈交轴电流i_d、然后反馈交轴电流i_d结合转子的永磁同步电机电角速度ω_e、永磁同步电机的永磁体磁链ψ、电机直轴电感L_d进行计算得到，具体计算为：ω_e×(ψ+L_d×i_d)。

上述的永磁同步电机电角速度ω_e是根据位置角θ求微分后得到转子角速度ω，然后转子角速度ω与永磁同步电机极对数P_n的乘积得到。

更具体的，上述的工作模式判断单元9在判断出电机的工作模式之后，会将当前工作模式通过信号输出到空间矢量脉宽调制单元10，根据工作模式可以确定相应的开关模式(顺序开关以及同步开关)。同时结合参考交轴电压u_q*、参考直轴电压u_d*经过空间矢量脉宽调制单元10产生的脉冲驱动信号，进一步控制交错并联逆变器。当交错并联逆变器收到了脉冲驱动信号后会对永磁同步电机进行供电。

需要说明的是，交错并联逆变器可以基于1/2倍与1/3倍额定容量的功率器件，基于1/2倍分别对应的工作模式有工作模式可以包括0～1/2倍系统输出功率与1/2倍～满系统输出功率两种模式；基于1/3倍的工作模式可以包括0～1/3倍系统输出功率、1/3～2/3倍系统输出功率与2/3倍～满系统输出功率三种模式。分别对应的开关模式就不一一例举，具体可以参考上述各项实施例。

在本发明实施例中，提出了基于1/2和1/3倍额定容量功率器件的新型交错并联逆变器的电机控制系统，针对不同的工作模式，分别提出了在不同工作模式下功率器件的开关模式，相较于传统交错并联拓扑中单一的开关模式，功率器件的容量利用率得到提高。此外，因为分别选用了1/2倍和1/3倍额定容量的功率器件，所以相较于传统交错并联逆变器系统中额定容量的功率器件，成本降低，同时选用分数倍的功率器件可以让整个系统的体积和重量都得到减小，系统功率密度增加，成本降低。

本发明实施例还提供一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述任一实施例的基于分数倍额定容量功率器件的交错并联逆变器控制方法中的步骤。

如图8所示，图8是本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图，该电子设备800包括：处理器801、存储器802、网络接口803及存储在存储器802上并可在处理器801上运行的计算机程序，处理器801执行计算机程序时实现实施例提供的基于分数倍额定容量功率器件的交错并联逆变器控制方法中的步骤。

具体的，上述交错并联逆变器基于分数倍额定容量的功率器件，处理器801用于执行以下步骤：

获取交错并联逆变器当前的工作模式，交错并联逆变器基于分数倍额定容量功率器件；

根据工作模式判断功率器件的开关模式，开关模式包括顺序开关与同步开关；

基于已知的参考交轴电压与参考直轴电压，结合顺序开关或同步开关，通过预设的空间矢量脉宽调制单元输出脉冲驱动信号，并根据脉冲驱动信号控制交错并联逆变器。

可选的，分数倍包括1/2倍，当交错并联逆变器基于1/2倍额定容量的功率器件时，工作模式包括0～1/2倍系统输出功率与1/2倍～满系统输出功率，处理器801执行的根据工作模式判断功率器件的开关模式的步骤包括：

若工作模式处于0～1/2倍系统输出功率时，每一相导通一个功率器件，且判定功率器件的开关模式为顺序开关，其中，交错并联逆变器包括多个相，每一相包括多个功率器件；

若工作模式处于1/2倍～满系统输出功率时，每一相同时导通两个功率器件，且判定功率器件的开关模式为同步开关。

可选的，分数倍包括1/3倍，当交错并联逆变器基于1/3倍额定容量的功率器件时，工作模式包括0～1/3倍系统输出功率、1/3～2/3倍系统输出功率与2/3倍～满系统输出功率，处理器801执行的根据工作模式判断功率器件的开关模式的步骤包括：

若工作模式处于0～1/3倍系统输出功率时，每一相导通一个功率器件，且判定功率器件的开关模式为顺序开关；

若工作模式处于1/3倍～2/3倍系统输出功率时，每一相同时导通两个功率器件，且判定功率器件的开关模式为同步开关；

若工作模式处于2/3倍～满系统输出功率时，每一相同时导通三个功率器件，且判定功率器件的开关模式为同步开关。

本发明实施例提供的电子设备800能够实现基于分数倍额定容量功率器件的交错并联逆变器控制方法实施例中的各个实施方式，以及相应有益效果，为避免重复，这里不再赘述。

需要指出的是，图中仅示出了具有组件的801-803，但是应理解的是，并不要求实施所有示出的组件，可以替代的实施更多或者更少的组件。其中，本技术领域技术人员可以理解，这里的电子设备800是一种能够按照事先设定或存储的指令，自动进行数值计算和/或信息处理的设备，其硬件包括但不限于微处理器、专用集成电路(Application SpecificIntegrated Circuit，ASIC)、可编程门阵列(Field－Programmable GateArray，FPGA)、数字处理器(Digital Signal Processor，DSP)、嵌入式设备等。

存储器802至少包括一种类型的可读存储介质，可读存储介质包括闪存、硬盘、多媒体卡、卡型存储器(例如，SD或DX存储器等)、随机访问存储器(RAM)、静态随机访问存储器(SRAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、可编程只读存储器(PROM)、磁性存储器、磁盘、光盘等。在一些实施例中，存储器802可以是电子设备800的内部存储单元，例如该电子设备800的硬盘或内存。在另一些实施例中，存储器802也可以是电子设备800的外部存储设备，例如该电子设备800上配备的插接式硬盘，智能存储卡(SmartMedia Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。当然，存储器802还可以既包括电子设备800的内部存储单元也包括其外部存储设备。本实施例中，存储器802通常用于存储安装于电子设备800的操作系统和各类应用软件，例如基于分数倍额定容量功率器件的交错并联逆变器控制方法的程序代码等。此外，存储器802还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的各类数据。

处理器801在一些实施例中可以是中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、控制器、微控制器、微处理器、或其他数据处理芯片。该处理器801通常用于控制电子设备800的总体操作。本实施例中，处理器801用于运行存储器802中存储的程序代码或者处理数据，例如运行基于分数倍额定容量功率器件的交错并联逆变器控制方法的程序代码。

网络接口803可包括无线网络接口或有线网络接口，该网络接口803通常用于在电子设备800与其他电子设备之间建立通信连接。

以上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。