[发明专利]控制车辆电力驱动器内的功率逆变器的方法和系统

说明书

技术领域

本发明一般涉及功率逆变器，且更具体地涉及用于控制利用双模式逆变器(two-mode transmission)的汽车电力驱动系统中的功率逆变器的方法和系统。

背景技术

近年来，技术的进步以及不断发展变化的风格喜好已引起汽车设计的重大变化。其中一个变化涉及汽车内电力和驱动系统的复杂性，特别是代用燃料车辆，诸如混合动力车辆、电动车辆和燃料电池车辆。这些代用燃料车辆通常使用电动机(或许与另一个致动器结合)驱动车轮。

不连续脉冲宽度调制(DPWM)方法经常用于控制三相电压源逆变器的切换动作，所述三相电压源逆变器用来控制三相交流(AC)电机(motor)的相电流。DPWM方法相比连续PWM方法(诸如正弦或空间矢量调制)的显著优点是减少的逆变器开关损耗，这有助于改进混合电动车辆的效率，尤其是当只有电动机在使用中时。DPWM方法与连续PWM方法的不同之处在于，在给定的切换循环(switchingcycle)中仅使用一个零矢量。结果，对于电循环的60°段，三相逆变器中的每个开关通常不被切换。60°箝位段(clamped segment)相对于逆变器输出电压和负载功率因数的位置确定了DPWM方法的类型和得到的PWM性质。

理想地，三相电压源逆变器的每个相脚内的开关对的每一个均以互补的方式运行，从而使得一个开关总是“导通”且另一开关总是“关断”。然而，在实践中，通常在电压源逆变器的开关状态的每个过渡期间插入消隐时间(blanking time)或死区时间(dead-time)。死区时间是两个开关都“关断”的短时间间隔。这防止了电压源逆变器的相脚内的两个开关同时“导通”，这可能使电压源逆变器短路。

另外，栅极驱动电路(gate drive circuitry)可能对命令给(例如，由控制模块、处理器等引导)电压源逆变器中的开关的最小“导通”持续时间具有限制、或开关可能对该最小“导通”持续时间施加限制。最小脉冲宽度和死区时间限制导致可以由控制器(例如，DPWM调制器)命令的占空比(duty cycle)的有限最小(例如，非零)和最大(例如，非一)值。

这些非线性效应、死区时间和最小脉冲宽度对由DPWM控制产生的理想逆变器输出电压引入了失真。因为DPWM控制相比连续PWM方法提供了减小的损耗，所以希望利用DPWM控制方法，同时使得由非线性逆变器效应导致的失真最小化。最近已经研发了各种补偿方法来减小逆变器非线性对DPWM控制的失真效应。然而，在单个统一的控制方法下尚未采用各种补偿方法。

另一个挑战是提供一种在多种操作条件下都以高效率运行的驱动系统。用在这种驱动系统中的希望的变速器(transmission)应当为了理想的低平均功率占空比(即低速启动/停止占空比)而利用串联混合变速器的好处；以及为了高的平均输出功率和高速占空比而利用并联混合变速器的好处。

因此，希望提供一种控制方法，其采用最适合当前系统操作条件的DPWM补偿方法，尤其是在利用包括串联和并联混合变速器两者好处的变速器的汽车中。此外，结合附图和前述的技术领域及背景技术，本发明的其它可取特征和特性将从随后的详细说明及所附权利要求书而变得显而易见。

发明内容

在一个实施例中，提供了一种汽车驱动系统。该系统包括原动机(prime mover)功率源和耦合到原动机功率源的包括第一和第二电机的双模式复合分用(compound split)机电变速器，耦合到第一和第二电机的功率逆变器，以及耦合到第一和第二电机及功率逆变器的处理器。该处理器被配置为：如果控制功率逆变器的信号的调制指数小于第一调制指数值，则利用第一电压失真补偿方法对该信号加以修正；且如果该调制指数至少等于第一调制指数值，则利用第二电压失真补偿方法对该信号加以修正。