[发明专利]控制多相电压逆变器的方法

说明书

技术领域

本发明涉及控制功率桥的方法，所述功率桥用于控制包括若干相的电气负载，所述功率桥用于经由若干臂连接到电气负载，每相至少一个臂，且用于通过切换函数进行控制，所述切换函数确定用于控制所述负载的控制向量，所述控制向量细分成惯性控制向量和活动控制向量。

本发明在汽车领域、航空领域和工业领域的应用中具有优势，但并不排除在其他领域中的优势。

本发明的一项目标是降低多相电压逆变器中的损失。

本发明的另一项目标是保持对逆变器下游多相负载的控制，同时降低逆变器的切换损失。

本发明还涉及实施所述控制多相电压逆变器方法的设备。

背景技术

通常，多相电压功率桥用于驱动多相电气负载。这些电气负载例如是可逆设备，诸如交流发电机起动机。所述桥连接到DC电源上游，且连接到多相负载相绕组的下游。在马达模式下，功率桥通过DC电源供电，而在发电机模式下，由交流发电机起动机供电。

所述功率桥包括若干桥臂，每个桥臂例如包括两个设置有继流二极管(freewheeling diode)的开关。这种桥称为双电平桥。同一个桥臂上每一对开关的中点连接到负载的相绕组。控制逻辑能控制同一个桥臂的开关。

目前，可以产生若干桥臂开关的组合，利用这些组合，可以关联逆变器输出电压的向量表示，这些向量表示被称为功率桥控制向量。这些控制向量由活动向量和惯性(freewheeling)向量构成。

在现有技术中，已知存在各种用于控制多相逆变器的技术，其中可见文件：A M Hava，R J Kerkam，and TA Lipo，A high performance generalizeddiscontinuous pwm algorithm.IEEE Trans.on Industry Applications，Vol34(No.5)，September/October 1998”。该文件描述了特别是利用非连续脉宽调制策略来一方面控制功率桥的下游部件，另一方面控制该桥本身。

这些控制技术交替禁止功率桥的其中一个桥臂。为此，根据所采用的脉宽调制策略，为负载相的每个电压-电流相位差确定中性量。对于每个负载相来说，确定模数并通过增加中性量来进行平移。利用这种控制技术，当桥臂模数在+1和-1处饱和时，将该桥臂禁止。

这种控制技术存在缺陷。这是因为，当系统不是不变模式(permanentmode)时，这种控制技术不能确定需要增加的中性量。此外，在不变模式时，中性量或者依次(in line)计算，这需要相当长的计算时间；或者列表(tabulated)计算，这需要消耗大量存储器。

此外，对于现有技术所述的这些控制技术来说，必须获悉多相负载的电压-电流相位差。但是，计算或者测量这种相位差非常复杂。

而且，这些技术的数值输入也存在实施方面的问题。这是因为，在它们的输入过程中，首先需要考虑多相负载的许多函数点(例如，处于不同速度的起动机、马达、交流发电机和交流发电机起动机的扭矩)，以便采用相应的优化中性量，另一方面，需要考虑对应于所施加的每个中性量的不同策略。因此，这种用于进行数值输入的算法使用起来冗长且繁琐。

发明内容

本发明的目的准确地说是缓解上述技术的缺陷。为此，本发明提出了一种新颖的控制技术方案，其自然适配于在离散的时刻在微处理器上发挥作用。利用该新颖的方案，通过每个负载相的模数之间的次序关系，可以立即并最优地获知需要切换的两个臂。这些模数从相位设定值确定。只要有可能，被禁止的桥臂是电流绝对值最高的桥臂。

被禁止的桥臂还可以通过电压向量在定子基准框架中的位置来确定。

需要增加到模数的中性量来源于电流绝对值的比较结果，或者来源于指令电压向量的位置。该新颖的控制技术方案可以用在不变模式中或动态模式中。此外，利用该新颖的控制技术方案，不再需要测量电压-电流相位差。

更准确地说，所述方法控制功率桥，该功率桥用于控制包括若干相的电气负载。所述功率桥经由若干臂连接到电气负载，每相至少一个臂，且通过切换函数进行控制，所述切换函数确定用于控制所述负载的控制向量，所述控制向量细分成惯性控制向量和活动控制向量。所述方法包括应用一种产生切换函数的方法，所述方法产生的对应于惯性控制向量的切换函数组合数目减少，从而产生一串控制向量。

根据本发明，所述产生切换函数的方法包括选择可以作为次序关系的函数而被禁止的至少两个桥臂步骤；和在所述功率桥的调制周期始终，将能被禁止的所述至少连个桥臂其中之一禁止的步骤。