[发明专利]用于脉宽调制式控制脉冲控制逆变器的开关元件的方法和控制单元

说明书

技术领域

本发明涉及用于脉宽调制式控制脉冲控制逆变器的开关元件的方法和控制单元。

背景技术

感应式电机形式的电机通常被用于混合动力或电动机动车中的传动装置，所述电机结合脉冲控制逆变器（常常也称为逆变器）运行。在此，所述电机有选择地以发动机运行方式或发电机运行方式来运行。在发动机运行方式下电机产生传动力矩，该传动力矩在用在混合动力机动车中的情况下支持内燃机，例如在加速阶段。在发电机运行方式下电机产生电能，该电能存储在诸如牵引电池的储能器中。为了使电池电压稳定设置有中间电路电容器。所述电机的运行方式和功率经由脉冲控制逆变器来调整。在此，该脉冲控制逆变器包括功率半导体开关（以下简称功率开关），例如MOSFET（金属氧化物半导体场效晶体管）、IGBT（绝缘栅双极型晶体管）或MCT（MOS控制型晶闸管），经由控制单元对所述功率半导体开关进行操控。

脉宽调制式控制脉冲控制逆变器的开关元件基本上是公知的。在此，对于脉宽调制（PWM）通常使用恒定的周期持续时间或恒定的调制频率。常常使用对称的脉宽调制，在该对称的脉宽调制情况下脉冲居中地布置在信号周期内，使得有相同部分的暂停持续时间分布到该信号周期的开始和结束。

例如出于耗损最小化和/或EMV辐射（EMV=电磁兼容）最小化原因，以较低的开关频率控制脉冲控制逆变器的开关元件对于通过脉冲控制逆变器控制的电机的特定运行点是有意义的，在运行电机和由此运行脉冲控制逆变器期间能够转换到所述较低的开关频率。在此，转换到半个开关频率已经证实是特别有利的。

在最简单的情况下，开关频率的此类减半能够通过将调制频率减半达成。

发明内容

本发明实现了用于脉宽调制式控制脉冲控制逆变器的开关元件的方法，其中在第一控制模式中控制信号的连续的信号周期的脉冲在信号周期内分别具有统一的开始时间点或结束时间点，或所述脉冲保持相同居中地布置在信号周期中间，并且在第二控制模式中控制信号的连续的信号周期的脉冲交替地在信号周期开始时布置一次和在信号周期结束时布置一次。

本发明还实现了用于脉宽调制式控制脉冲控制逆变器的开关元件的控制单元，其中设置有第一控制模式，在该第一控制模式中控制信号的连续的信号周期的脉冲在信号周期内分别具有统一的开始时间点或结束时间点，或所述脉冲保持相同居中地布置在信号周期中间，并且设置有第二控制模式，在该第二控制模式中控制信号的连续的信号周期的脉冲交替地在信号周期开始时布置一次和在信号周期结束时布置一次。

本发明的优点

本发明基于以下基本理念，即脉冲控制逆变器的开关元件的开关频率和由此的开关频次不是通过经过脉宽调制的控制信号的调制频率的减半或周期持续时间的加倍而减半，而是通过交替的左边和右边齐平的脉宽调制，也就是说控制信号的连续的信号周期的脉冲交替地在信号周期开始时一次和在信号周期结束时一次的交替式布置。

为了操控脉冲控制逆变器的开关元件，在附属控制单元中通常存在一个或多个与脉宽调制同步的软件任务，它们例如经由中断而与脉宽调制的信号周期栅格同步地启动。在此，该控制单元尤其是还确定针对每下一个信号周期的控制信号的占空比（Tastgrade）和/或开关时间点。

通过按照本发明的方法和按照本发明的控制单元，在第二控制模式中脉冲控制逆变器的开关元件的开关频率在保持控制信号的周期持续时间或调制频率的条件下减半。因此，也以保持相同的频次对调节参量（Stellgr??e）进行匹配，使得电流调节的动态性（Dynamik）保持不变并且因此尤其是在电机转速较高的情况下也继续确保安全的运行。因此，PWM同步的软件任务的调用频率也保持不受开关频率减半的影响，使得在控制单元的软件中不要求附加的匹配（Anpassung），例如涉及信号滤波或调节算法的匹配。通过控制单元的占空比计算也能够保持不变。在该第二控制模式中仅开关时间点的确定要与改变的调制方法相匹配，但是这可以非常低的编程花费实现。

为了获得高的电流调节的动态性，控制信号的连续的信号周期的脉冲的占空比按照本发明实施方式是可变化的。

在运行脉冲控制逆变器或由此受控的电机期间能够有利地在第一和第二控制模式之间进行切换。

附图说明

参考附图从以下描述中得出本发明实施方式的其他特征和优点。

图1示出了脉冲控制逆变器的示意图；

图2示出了在无占空比匹配的第一控制模式中经过脉宽调制的控制信号的时间走势；