[发明专利]多相电压转换器控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种控制电力桥的方法，该电力桥被设计为控制包括多相的电负载，该电力桥被设计为经由多个臂连接到电负载，每相至少一臂，并且该电力桥被设计为受开关函数控制，该开关函数确定用于控制负载的控制矢量，所述控制矢量细分为续流控制矢量和有效控制矢量。

本发明非排它地在汽车领域和航空领域具有特别有用。

本发明还涉及一种实施控制电力桥的所述方法的装置和一种包括该装置的旋转电机。

背景技术

通常多相电压电力桥用于驱动多相电负载。这些电负载例如是诸如交流发电机-起动机(alternator starter)的可逆机器。电桥上游连接到DC电源且下游连接到多相负载的相绕组。电力桥在马达模式中由DC电源供应能量而在交流发动机模式中由交流发电机-起动机供应能量。

电力桥包括多个桥臂，每个桥臂例如包括两个设置有续流二极管的开关。这种类型的电桥是两电平电桥。同一桥臂上的每对开关的中点连接到负载的相绕组。控制逻辑电路使得可以控制同一桥臂上的开关。

当前能够产生桥臂上的开关的多种组合，对此可以与逆变器(inverter)的输出电压的矢量表示相关联，这可称为电力桥的控制矢量。这些控制矢量包括有效矢量(active vector)和续流矢量(freewheeling vector)。

现有技术中，各种类型的技术已经公知用于控制多相逆变器，其中的一篇文献是：A.M.Hava，R.J.Kerkman and T.A.Lipo，“A high performancegeneralized discontinuous pwm algorthim”，IEEE Trans.on Industry ApplicationsVol.34(No.5)September/October 1998。该文献描述了特别地使用不连续脉冲宽度调制策略的控制技术，一方面控制电力桥的下游部分且另一方面控制电桥自身。

这些控制技术分别通过在一个电周期上使电力桥的多个桥臂中的一个 受到约束。为此，根据采用的脉冲宽度调制策略，对负载的相中的每个电压-电流相差确定中性量(a quantity of neutral)。对于负载的各相，确定调制量并通过增加中性量而平移该调制量。对于这些控制技术，当桥臂的调制量在+1或-1处饱和时，该桥臂受到约束。

这样的控制技术具有缺点。这是因为系统不处于永久模式中时，不可能确定增加到调制量中的中性量。此外，在永久模式中，中性量要么依次地(inline)计算，但这需要相当长的计算时间；要么列表计算，但这将引起内存的大量消耗。

此外，对于引用的现有技术中的这些控制技术，对多相负载中电压-电流相差的认识是必须的。然而，非常难于实现该相差的计算和测量。

同样地，这些技术的数值建立(implantation)造成实施问题。这是因为在它们建立期间，首先需要考虑多相负载的许多功能点(例如马达、交流发电机、具有交流发电机-起动机的不同速度和扭矩的起动机)，以便使用相应的优选中性量；并且其次要考虑与每个使用的中性量相对应的不同策略。因而使数值建立有效的算法冗长而难于实现。

此外，当前根据文献：Falker Renken，“Analytical Calculation of theDC-Link Capacitor Current for Pulsed Three-Phase Inverters”，proceedings ofE.P.E.Power Electronics and Motion Control，Riga，Latvia，2004，为了在电力桥的上游侧上稳定电压，所述电桥在上游包括去耦电容器。该去耦电容器对电力桥的经历高度不连续性的输入电流进行滤波。该去耦电容器具有大电容量用于使电力桥的输入电压保持恒定并防止振荡效应。去耦电容器的实际尺寸非常大。因而该去耦电容器造成在受限的空间中应用的空间需求问题。

去耦电容器中的有效电流表示源电流在其均值附近的纹波(ripple)。在现有技术中，观察到源电流经常在零值附近跳动，因而导致巨大的纹波。当前，在现有技术中，没有措施能够减小去耦电容器的有效电流以便减小这些纹波。

因而，介绍的控制技术既不能够允许减少逆变器的开关损耗，也不能减少去耦电容器中的有效电流。

发明内容