[发明专利]三相功率转换器的输出电流的箝位控制方法

说明书

本发明提供一种三相功率转换器的输出电流的箝位控制方法，所述三相功率转换器包含三组开关桥臂，且每组开关桥臂具有串联的上开关与下开关，且提供三相输出电压命令。箝位控制方法包括：判断输出电流大于第一电流阈值时，启动电流箝位控制程序；比较载波信号与三相输出电压命令，且在载波信号为上升区间，以第一零向量控制下开关导通，且在载波信号为下降区间，以第二零向量控制上开关导通；判断输出电流大于第二电流阈值时，启动过电流保护程序，其中第二电流阈值大于第一电流阈值。

技术领域

本发明涉及一种功率转换器的输出电流的控制方法，尤其涉及一种三相功率转换器的输出电流的箝位控制方法。

背景技术

图1为传统马达驱动器的系统架构图，其中马达900通过功率转换器100的驱动对欲控制的负载进行控制，另可配合参见图3。图2为传统三相功率转换器的电路图。功率转换器100由六个开关构成的三臂(各包含一上臂开关S_u1,S_v1,S_w1与一下臂开关S_u2,S_v2,S_w2)架构所组成，每相输出接至一臂上、下臂开关的中心点，为一已知且广泛应用于工业产品的电路架构。

在各种不同的工业应用上，常会使用到功率转换器(power converter)100来进行电能的转换，如图3所示，设置于交流侧与直流侧的的功率转换器100将电池200的电能转换，且提供功率给负载300使用。在此，功率转换器100连接电池200的处可称为“直流侧”，不同实际应用中可以为电池、太阳能板、电容…等等。而图3中的负载侧亦可称为“交流侧”，不同实际应用中可以为马达、电网、工业产品…等等。

具体地，图3为应用于功率转换器100的脉波宽度调制(pulse-width modulation,PWM)系统架构图，根据不同实际应用，功率转换器100对应的控制器400设计的方式也会不同。例如当负载300是电压源(voltage source)时，功率转换器100常应用为主动式前级(active front end)，此时控制器400就必须调节交流侧的功率因子(power factor)。若负载300为马达时，功率转换器100就必须设计控制各种不同类型的马达。因此，随着应用的场合不同，功率转换器100对应的控制器400设计也不同，但目的皆为控制交流侧的电压，来达到控制的目的。因此，控制器400会产生对应的电压命令V_ref，用以希望控制的交流侧输出电压。再者，通过脉波宽度调制技术500可以转换(调制)电压命令V_ref以输出开关信号给功率转换器100上的开关组件模块切换来输出对应的电压。由图3所示，功率转换器100的输出电压为脉波形式的电压，理想上，如果系统没有任何损失的情况下，此脉波电压的平均值会为电压命令V_ref。

大多数应用于传统三相功率转换器的脉波宽度调制技术为称作向量空间脉波宽度调制技术(SVPWM)的开关切换方式，其方法为将三相各相的电压命令跟一载波ePWM比较。如图4所示，当该相电压命令V_ref大于载波ePWM时，该臂的上开关导通，下开关则关闭。如图5所示，若将三相电压命令(v_u*,v_v*,v_w*)一起与载波ePWM比较，则可以将三相各臂的开关整理出如图5所示(当v_u*v_v*v_w*时)，若分析各种不同的电压命令组合，并将其输出电压转至d-q同步框，则可以整理成由电压向量v₀-v₇组成的空间向量图(Space vector diagram)，如图6所示。举例来说v₁(100)代表U相上臂开关导通，V和W相下臂开关导通，另外v₀(000)和v₇(111)所产生出来的输出电压皆为零，故称作零向量，其余v₁-v₆向量则称为主动向量。此PWM方式已广泛应用于各种功率转换器产品上。