[发明专利]电机用的逆变器、车辆用的电机和操作逆变器的方法

说明书

本发明涉及一种用于电机（1）的逆变器（3），该逆变器（3）包括至少两个并联连接的动力单元（6、8），每个动力单元配置为向定子绕组（4、5）提供多相AC输出（7、9）；以及控制单元（13），其被配置为向每个动力单元（6、8）提供一组脉冲序列，其中多组脉冲信号的相位彼此交错，其中控制单元（13）被配置为改变多组脉冲序列的脉冲频率，并在改变脉冲频率时将每组脉冲序列的相互相位调整到交错相位。

技术领域

本发明涉及一种用于电机的逆变器，该逆变器包括至少两个并联连接的动力单元，每个动力单元被配置为向电机的定子绕组提供多相AC输出，并且控制单元被配置为向每个动力单元提供一组脉冲序列，其中多组脉冲序列的相位彼此交错。另外，本发明涉及用于车辆的电机和用于操作逆变器的方法。

背景技术

逆变器广泛用于将DC电压转换成多相AC输出，该多相AC输出提供电机的定子绕组。关于汽车应用，特别是电池电动车辆（BEV）和混合动力电动车辆，DC电压通常从高压电池获得，并且多相AC输出被提供给用于驱动电动车辆的电机。为了通过电机产生高扭矩，逆变器必须提供高AC电流。已经提出使用动力单元，其中每个开关元件包括两个或多个并联连接并由控制单元共同控制的半导体开关。然而，该解决方案经历了为每种应用单独设计这种动力单元所做的巨大努力。

此外，已经提出提供至少两个动力单元，每个动力单元配置为向电机提供多相AC输出，其中动力单元并联连接。通常，控制单元向每个动力单元提供一组交错脉冲序列。关于简单的脉冲序列，控制单元能够补偿动力单元之间的不对称电流。有利地，动力单元的这种交错脉冲减少了逆变器的DC链路中的波纹。Bhattacharya、Subhadeep等人的论文“用于双三相逆变器-PMSM的交错式SVPWM和DPWM：汽车应用”（在2014年IEEE运输电气化会议和展览会（ITEC），密歇根州迪尔伯恩，2014年，第1-6页）公开了这样一种逆变器。然而，尚未提出实现更复杂的控制方案，特别是对于多组脉冲序列的可变PWM频率。

发明内容

因此，本发明的一个目的是提供一种实现更复杂的逆变器控制方案的可能性，特别适合于满足有关成本和安装空间的高汽车需求。

关于最初描述的逆变器，根据本发明提出，控制单元被配置为改变多组脉冲序列的脉冲频率并且在当改变脉冲频率时将每组脉冲序列的相互相位调整到交错相位。

本发明基于以下考虑：通过使控制单元能够主动调整每组脉冲序列的相互相位，将交错并联逆变器和具有可变调制频率的逆变器的技术相结合。有利地，这允许使用复杂的控制方案，例如同步调制或脉冲频率摆动，同时操作具有并联连接的两个或多个动力单元的逆变器。当需要特别是用于汽车应用的高扭矩时，这可以从这些控制方案的优点中受益。关于成本和安装空间，逆变器通过使用由一个控制单元控制的适当数量的，优选地相似或相等的动力单元来允许可缩放的设计。

通常，每个动力单元提供三相AC输出。因此，逆变器可以提供与动力单元的数量和每个动力单元的输出相的数量的乘积相对应的多个输出相。电机可包括与逆变器的输出相对应的多个定子绕组。优选地，动力单元在结构上相同和/或配置为分开操作。动力单元可以是整体单元和/或配置为可拆卸地安装到逆变器。通常，每个动力单元包括多个开关元件，例如，半导体开关元件，例如绝缘栅双极晶体管、绝缘栅场效应晶体管或结型场效应晶体管。每个动力单元的开关元件可以连接到与动力单元的输出相的数量对应的半桥。每个开关元件可以包括控制端子，例如栅极端子，其可以由控制单元控制以根据一个脉冲序列进行切换。控制单元可以包括主单元，该主单元被配置为计算和/或指定可变频率随时间的值。术语“多组脉冲序列”指的是提供给一个动力单元的开关元件的脉冲序列。一组脉冲序列可以包括与一个动力单元的开关元件的数量相对应的多个脉冲序列。关于本发明，术语“交错”表示多组脉冲序列之间的时间偏移。

优选地，控制单元包括调制单元，该调制单元被配置为通过脉冲宽度调制来提供多组脉冲序列。因此，调制单元可以具有与要调制的交错频率的数量相对应的多个输入端口。交错频率的数量可以等于动力单元的数量。