[发明专利]有源开关频率调制

说明书

技术领域

本公开一般涉及高效电功率变换器，并且更具体地涉及减少由在混合动力的土方，建筑，材料处理，采矿车辆和其类似中使用的这些变换器产生的电流和功率纹波（ripple）。

背景技术

机器的驱动系统通常包括连接到车轮或其他用来推进机器的牵引装置的电机。驱动系统进一步包括驱动发电机的原动机（prime mover），例如发动机。发电机产生用于驱动电机的电功率。由发动机产生的机械功率通过发电机转换为电功率。然后在提供给电机和/或机器辅助设备之前可处理和/或调节电功率。电机将电功率转换回机械功率以驱动牵引装置并推进车辆。

典型的机器也可以包括制动和其他用于延迟或减速机器的机构。当机器减速时，可以经由牵引设备转换机器的动力给电机。电机可以用作发电机以转换机器的动能到电能，该电能可提供到驱动系统或在机器上的能量存储设备。

某些机器，例如混合动力机器，配置为在操作的延迟模式期间存储用于稍后使用的由发动机提供的电能或电机提供的电能。这种能量可以通过功率变换器调节并且存储在例如电池和其类似的电能存储库（repository）中。存储的能量可用于功率辅助设备和或驱动机器上的电机以最小化发动机的使用并减少燃料消耗。

公开于2010年12月23日的美国申请公开号2010/0321958（“Brinlee等人”）是涉及开关频率控制的现有技术的例子。Brinlee等公开了一种功率变换器，其包括功率开关，用于控制开关频率的控制器和具有不均匀间隙的磁性设备。在Brinlee等中，系统峰值实际电流（system peak actual current）用于提供电感值的反馈。然后为了最小化系统中的电容，基于反馈调整开关频率。尽管本设计可以增加功率的转换效率，但是它需要使用系统峰值实际电流来提供所需的反馈。

发明内容

根据本公开的一个方面，公开了一种控制配置在车辆上的变频功率变换器的方法。该方法可包括提供功率控制器，变频功率变换器和配置在车辆上的电能存储库。功率控制器可耦合到变频功率变换器和电能存储库。该方法可进一步包括通过功率控制器接收所需的功率参考值，并基于所需的功率参考值调整变频功率变换器的开关频率从第一开关频率到第二开关频率。

根据本公开的另一个方面，公开了一种控制配置在混合动力车辆上的变频功率变换器的方法。该方法可以包括提供功率控制器，变频功率变换器和配置在混合动力车辆上的电能存储库。功率控制器可以耦合到变频功率变换器和电能存储库。该方法可进一步包括通过功率控制器获得所需的电流参考值，并基于所需的电流参考值调整变频功率变换器的开关频率从第一开关频率到第二开关频率。

根据本公开的进一步的方面，公开了一种电驱动机器。该机器可以包括发动机，操作地耦合到发动机的发电机，操作地耦合到一个或多个牵引装置的电机，电能存储库，耦合到电能存储库的闭环变频功率变换器，和耦合到变频功率变换器的功率控制器。变频功率变换器可以包括在第一和第二位置之间可移动的开关。功率控制器可以配置为调整（scale）变频功率变换器的开关频率作为所需的参考值的函数。

附图说明

图1是根据该公开的教导应用于电驱动机器的驱动系统的一个示例性实施例的一般示意图；

图2是说明根据本公开的控制功率变换器的方法的示例性步骤的流程图；

图3是说明根据本公开的控制功率变换器的方法的示例性步骤的流程图；

图4A-C说明根据本公开在开关频率和功率负载之间的示例性关系和在功率和电流纹波上的影响；和

图5A-C说明根据本公开在开关频率和电流之间的示例性关系和在功率和电流纹波上的影响。

具体实施方式

现在将在细节上参考其示例在附图中示出的特定的实施例或特征。通常，附图中将使用相应的参考数字指示相同或相应的部分。