[发明专利]用于多相电机的DC总线纹波消除

说明书

披露了一种多相电动机系统以及一种用于控制多相电动机系统的方法。用于控制该多相电动机系统的方法包括：利用多个调制信号对多个载波信号进行调制，以便为该电动机的每个相生成具有经调制相信号的多相电动机供电信号。在该多相电动机供电信号的每个周期内定义一组时间窗口，其中，通过在每个时间窗口中延迟相关联的载波信号来修改单独选择的一组经调制相信号，从而生成经移位的多相电动机供电信号并提供高效的DC总线纹波减小。因此，例如可以在电动机系统中使用较小的滤波电容器/电容器组。披露了一种类似的多相发电机系统以及用于控制多相发电机系统的方法。

技术领域

本发明涉及比如多相电动机或多相发电机等多相电机，并且更具体地涉及用于在包括这类机器的系统中减小DC总线纹波的控制方法。

背景技术

近年来，越来越多的资源用于在许多技术领域中(特别是在汽车领域中)提供环境友好的解决方案。由于在车辆的推进范围、动力和可靠性方面取得的巨大进步，比如混合电动车辆、燃料电池动力车辆和电池动力车辆等电动车辆正在迅速普及，因此达到了减少世界上的原油消耗以及对有害污染物和温室气体的排放的长期目标。

传统的电动机系统由电源、具有滤波电容器的整流器(在AC馈电(交流馈电)的情况下)或仅由滤波电容器(在DC馈电(直流馈电)的情况下)、以及逆变器(电动机控制电路)构成。脉宽调制(PWM)技术长期以来用于改善功率转换设备的性能和可靠性，并且通常用于生成到电动车辆中的电动机的交流电。PWM方案用于调节逆变器输出的基波分量的幅度和频率，并且在这样做时，电流经由逆变器电路瞬时地馈送至电动机，然而，虽然电动机的(多个)绕组中存在的电感减慢了电流对电动机的冲击，但是电动机中的感应电流仍然会换流为来自馈电电路的瞬时电流，这将导致DC总线上出现较大纹波AC分量。如果使用相同的设置将电动机作为发电机操作、而将逆变器电路作为有源整流器操作，则也会出现类似的问题。

用于处理DC总线上通常有害的电压纹波的传统方法是引入配置为吸收DC总线纹波的非常大的电容器。然而，目前可用的具有所需电容的电容器与比如成本、尺寸和可靠性等许多问题相关联。通常必须使用电解电容器，这些电解电容器会增大系统的重量/尺寸、严重降低系统的整体寿命并且在汽车应用中存在的环境条件下展现出较差的性能，从而导致需要整个系统具有复杂且通常昂贵的适应性。

为此，已经进行了一些尝试来减轻前面讨论的一些问题。例如，US8,115,433传授了一种用于使用具有两组绕组的电动机的相移载波信号来控制功率逆变器的系统和方法，该相移基于开关频率(载波频率)。每一组绕组由两个独立的电动机信号进行馈电，该两个独立的电动机信号由两个分开且相移的载波信号进行调制。在US 8,373,372中披露了一种类似的系统和方法，即，其需要具有两组绕组的电动机。因此，这类系统需要两个独立的驱动系统，换言之，需要两倍的部件和连接点，这增大了系统的成本和复杂度。

因此，特别是在汽车应用中，需要一种用于电动机/发电机控制的改进方法和系统，以便满足对电动车辆的成本要求、尺寸要求和寿命要求。尽管上述讨论集中在电动车辆上，但在许多其他类型的旋转电机应用中也会遇到类似的情况和问题。

发明内容

因此，本发明的一个目的是提供一种多相电动机/发电机系统以及一种用于控制多相电动机/发电机系统的方法，该方法减轻了目前已知系统的上述缺点中的全部或至少一些缺点。

此目的借助于所附权利要求中限定的电动机/发电机控制方法和系统来实现。

根据本发明的第一方面，提供了一种用于控制多相电动机系统的方法，该多相电动机系统包括耦合到具有2N+1个相的多相电动机的逆变器电路，其中，N是大于0的正整数。该方法包括：

利用多个调制信号对多个载波信号进行调制，以便为2N+1个相中的每一个相生成包括经调制相信号的多相电动机供电信号；

在该多相电动机供电信号的每个周期内定义一组时间窗口；