[发明专利]用于对电压源逆变器进行脉冲宽度调制控制的方法和设备

说明书

技术领域

本发明通常涉及一种电压源逆变器系统，更特别地，涉及控制电压源逆变器系统的输出电压分量以最小化电流采样误差的装置和方法。

背景技术

交流电机被用于各种应用，包括车辆应用，如牵引控制。在车辆应用中使用的交流电机典型地通过电压源逆变器系统被控制。不连续的脉冲宽度调制(DPWM)方法通常被应用于电压源逆变器系统的控制器以控制系统的三相电压源逆变器的基本输出电压分量。这些三相电压源逆变器可转而被用于控制三相交流电机的相电流。DPWM方法相对于连续的脉冲宽度调制(PWM)方法，如正弦波或空间向量调制，减少了逆变器损耗。

DPWM方法与连续PWM方法总的区别在于DPWM方法在三相电压源逆变器的给定切换循环内使用了单个零向量。此外，大部分DPWM方法中，三相电压源逆变器中的每个开关在一个电气循环的60度(60°)区间内没有被切换，或被箝位。相对于三相电压源逆变器的输出电压和负载功率因数的60度(60°)箝位区间的位置通常决定了DPWM方法的类型并形成PWM属性。

交流电机传动装置采用在给定采样时刻测量的电流作为控制变量。然而，大部分PWM技术将纹波电流添加到交流电流中，交流电流引起电机传动装置的采样时刻的误差，并导致交流电机故障或低效运行。

因此，希望提供一种控制电压源逆变器系统的方法和装置以最小化在交流电机传动装置中的电流采样误差。此外，希望提供一种电压源逆变器系统来控制交流电机从而最小化电流采样误差。进一步，结合相应附图和前述技术领域和背景技术，本发明其它的期望的特色和特点将从后续的详细描述和所附权利要求中清楚地得知。

发明内容

在一个示意的实施例中，一种控制交流(AC)电机的方法包括在一采样时刻基于交流电机内的纹波电流来选择脉冲序列，并基于该脉冲序列向交流电机提供电压。

在另一个示意性的实施例中，一种电压源逆变器系统被用于控制交流电机。该电压源逆变器系统包括具有输入和输出的控制器，和开关网络，该开关网络具有耦合到所述控制器的所述输出的输入和设置成耦合到交流电机的输出。该控制器提供信号到该开关网络以产生脉冲序列到交流电机。该控制器被设置成在一采样时刻基于交流电机的纹波电流来选择脉冲序列。

附图说明

本发明以下将结合下述附图描述，其中相同的数字表示相同的元件，和

图1为根据本发明的一个示意性实施例的电压源逆变器系统的框图。

图2为图1中所示的电压源逆变器系统的逆变器电路的原理图。

图3为用于理解图1中电压源逆变器系统的空间向量图。

图4-7为图3的空间向量图中的第一扇区的脉冲序列方法的实例。

图8-11为图3的空间向量图中的第二扇区的脉冲序列方法的实例。

图12-15为图3的空间向量图中的第三扇区的脉冲序列方法的实例。

图16-19为图3的空间向量图中的第四扇区的脉冲序列方法的实例。

图20-23为图3的空间向量图中的第五扇区的脉冲序列方法的实例。

图24-27为图3的空间向量图中的第六扇区的脉冲序列方法的实例。

图28为图4-27中所示的脉冲序列方法的总表。

图29为图3中空间向量图的扇区一内在整个切换周期期间的电流纹波的代表实例。

图30是为图3中空间向量图的一部分确定占空比的图形表示；和

图31为根据本发明的一个示意性实施例阐述了为电压源逆变器系统选择脉冲序列的过程的流程图。

具体实施方式

下述具体描述实质上是仅仅示意性的，并不意味着限制本发明或本发明的应用和使用。而且，并不被任何在前述技术领域、背景技术、发明内容或下述具体描述中所表述的或暗含的理论所限制。

参照图1，根据本发明的一个示意性实施例示意了电压源逆变器系统10。该电压源逆变器系统10包括控制器32、耦合到所述控制器32的输出的逆变器电路30、和耦合到逆变器电路30的第一输出的交流电机12。一般地，该控制器32产生用于控制逆变器电路30的切换动作的脉冲宽度调制(PWM)信号，虽然该控制器也能从另一个源，如调制器，接收该PWM信号。在一个示意性的实施例中，该控制器32产生一不连续PWM(DPWM)信号，该信号具有与逆变器电路30的每个切换循环相关联的零向量。该逆变器电路30随后转换该PWM信号为调制后的电压波形以操作交流电机12。该交流电机12可以为如通常在汽车上应用的正弦绕线式交流电机(如，永磁或感应电机)。