[发明专利]用于电压源逆变器的脉宽调制控制的方法和装置

说明书

技术领域

本发明通常涉及控制交流(AC)电机，并且更特别涉及用于控制正弦缠绕的交流电机的扭矩输出的装置和方法。

背景技术

交流电机用于各种应用中，包括车辆应用，诸如牵引力控制中。在车辆应用中的交流电机通过借助于电压源逆变器进行控制。非连续的脉宽调制(DPWM)方法通常使用在逆变器控制器中，以控制三相的电压源逆变器的基本输出电压分量。这些三相电压源逆变器依次用来控制三相交流电机的相电流。与连续的脉宽调制(PWM)方法相比，例如正弦或者空间向量调制，DPWM方法减少了逆变器损失。

DPWM方法通常不同于连续的PWM，因为DPWM方法在三相电压源逆变器的一个给定的开关周期中使用单个零向量。另外，在DWPM方法中，对于电周期的60度(60°)部分，在三相电压源逆变器中的每个开关通常没有切换，或者箝位。相对于三相电压源逆变器的输出电压的60度(60°)箝位部分(clamped segement)的位置和负荷功率因数通常确定了DPWM方法的类型和产生的PWM性能。例如，当箝位部分设置使得损耗对于30度(30°)的超前功率因数负载最优化时，DPWM方法称为DPWM0。DPWM1指的是当箝位部分设置以对于单位功率因数负载最优化切换损耗时，并且DPWM2指的是当箝位部分设置以对于30度(30°)滞后功率因数负载最优化切换损耗时。

大多数与电压源逆变器一起使用的DPWM方法易受到由于电压源逆变器的实际限制引起的电压失真的影响，例如逆变器闭锁时间，或者死区时间，和最小脉宽限制。这些实际限制通常是非线性的效果，其表明有限的和可控制的最小和最大脉宽。用于相脚(phaseleg)的，电压源逆变器的任一逆变器开关能够无限地保持“ON(接通)”，以分别以0或者1的占空比，产生脉冲宽度的离散值。在一些工作条件期间，对于特定的相脚的指令占空比具有在最小和最大可实现的脉宽之间的脉宽，以及0和1的对应的离散值。非线性效果产生不可实现的区域(例如，在最小和最大可实现的脉宽之间和0和1的对应的离散值)，这可对电压源逆变器的每个相发生。

因此，需要提供一种在运行三相交流电机时最小化逆变器切换损耗的方法。此外，需要提供一种用于控制交流电机的具有最小切换损耗的电压源逆变器。而且，结合附图和前述的技术领域和背景，本发明的其它需要的特征和和特性将从随后的详细说明和附加的权利要求中变得明显。

发明内容

提供用于控制交流电机，同时最小化由于逆变器非线性限制所造成的损失的方法和装置。该方法包括基于开关周期和输出电压向量提供电压到交流电机中，和当输出电压向量处于失真区域时，通过采用开关周期的零向量的占空比来修改开关周期的多个相脚每个的占空比。

在另一个示例的实施例中，提供用于控制交流电机的电压源逆变器。电压源逆变器包括具有输入端和输出端的控制器，开关网络，其具有连接到控制器的输出端的输入端和具有构造以连接到交流电机的输出端，和调制器，其具有连接到逆变器电路的输出端的输入端和连接到控制器的所述输入端的输出端。控制器被构造以产生第一信号。开关网络被构造以基于第一信号产生输出电压向量和零向量，并且提供相应于输出电压向量的电压到交流电机。当输出电压向量处于失真区域时，调制器被构造以基于开关网络修改零向量。

在另一个示例的实施例中，提供一种用于控制电压源逆变器的方法，其包括监控电压源逆变器的输出电压向量，当输出电压向量处于失真区域时，通过采用开关周期的零向量的占空比来修改开关周期的多个相脚的每个的占空比，来产生修改的开关周期，并且提供DPWM信号给电压源逆变器。DPWM信号具有修改的开关周期。

附图说明

本发明将结合下面的附图进行描述，其中相同的附图标记表示相同的部件，并且

图1是根据本发明的示例实施例的电压源逆变器系统的方框图；

图2是图1所示逆变器电路的示意图；

图3-5是对理解图1所示的电压源逆变器系统有用的具有失真区域的逆变器输出电压的图形；

图6是对理解图1所示的电压源逆变器系统有用的多个失真跨度的曲线图；

图7-10是对理解图1所示的电压源逆变器系统有用的相占空比；和

图11是根据本发明的示例实施例的用于控制交流电机的方法的流程图。

具体实施方式

下面的详细说明描述仅仅是示例的并且不意图限制本发明，其应用或者使用。而且，无意受到存在于先前技术领域、背景、发明内容或者以下具体实施方式中的任何表达或者暗含的理论的束缚。