[发明专利]具有改进的损耗分配的三相逆变器

说明书

技术领域

本发明一般涉及电动机，且更具体地涉及在混合动力车辆及其它应用中找到的电动机里使用的三相逆变器。

背景技术

近几年，所谓的“混合动力车辆”已经日趋流行。这些车辆通常用一个或多个电动机产生的功率补充由更常规的内燃机产生的功率，由此显著减少了燃料消耗，而对驾驶感受没有重大影响。

尽管混合动力车辆获得成功，然而，总是希望从存在于车辆上的电动机提供递增的功率水平。通常，通过提供额外的电动机、更大的电动机、现有电动机内更大的磁体结构，和/或通过在运行期间提高流过电动机的电枢线圈的电流，可以获得增加的功率。更特别地，逆变器电路已被设计成增加电动机系统内提供的功率。例如，常规的六开关、三桥臂式逆变器拓扑结构可以增加系统的功率，所述系统包括一个或多个三相电动机。然而，即便是此布置，也可能在其增加可用功率和/或减少逆变器的额定电流的能力方面受限制。尤其是，在低的基本工作频率处的热约束(thermal constraint)使得常规逆变器电路的难以生成所需的电流水平，由此导致了低速时降低的电动机转矩。

因此，希望提供一种改进的逆变器方案，用于从多电动机系统获得增加的功率，而不增加系统复杂性或增大电动机尺寸。尤其是，希望解决温度对逆变器操作的影响以在低的基频下生成额外的电动机转矩。此外，结合附图和前述技术领域及背景技术，根据随后的详细描述及所附权利要求书，本发明的其它可取的特征和特性将变得显而易见。

发明内容

提供此概括以引入一系列简化形式的概念精选，这些概念将在下面详细地进行说明。本概括并非意在标识所要求保护的主题的关键特征或本质特征，也不打算用作辅助确定所要求保护的主题的范围。

在各种实施例中，逆变器电路将具有主侧(primary side)和参考侧的直流电压源耦合到电动机或具有多个电相位的其它交流电机。该逆变器电路包括开关、二极管和控制器。对于每个电相位，第一开关将该电相位耦合到直流电压源的主侧且第二开关将该电相位耦合到直流电压源的参考侧。对于第一和第二开关中的每一个，相关联的反并联二极管配置成当与该二极管相关联的开关无效(inactive)时，提供电通路。控制器耦合到第一和第二开关中每一个的开关输入，并配置成向那里提供控制信号，其中提供给每个开关的控制信号包括第一部分和第二部分，其中第一部分包括第一脉宽调制方案，且第二部分包括与第一调制方案不同的第二脉宽调制方案。第一和第二PWM方案的例子包括不连续脉宽调制(DPWM)最大或最小方案，空间矢量调制方案等。

附图说明

将在下文中结合下列附图描述本发明，其中相同的数字表示相同的元件，且

图1是示范性三相逆变器的电路图；

图2是逆变器中的三相电流的曲线图；

图3示出了示范性调制方案的各种曲线图；和

图4是各种示范性调制方案的时序图。

具体实施方式

下列描述一般涉及用于存储和升高在多电机电力系统中可用的电功率的方法和系统，所述多电动机电力系统诸如在许多混合动力汽车、卡车或其它车辆上发现的电力系统。然而，等效概念可以容易地应用于其它车辆的、工业的、航空航天的环境和/或其它环境。实际上，本文中描述的各种概念可以容易地适用于任何调制的逆变器系统。就此而言，下列详细说明本质上仅仅是示范性的，且并非打算限制本发明或本发明的应用及用途。此外，不打算受在前面的技术领域、背景技术、发明内容或者下面的详细描述中给出的明示的或暗含的理论的限制。

下列描述涉及被“连接”或“耦合”到一起的元件或节点或零件。如本文中使用的，除非另有明确规定，“连接”意思是一个元件/节点/零件在机械、逻辑、电气、或其它适当的意义上直接接合到另一元件/节点/零件(或直接与其通信)。同样，除非另有明确规定，“耦合”意思是一个元件/节点/零件在机械、逻辑、电气、或其它适当的意义上直接或间接地接合到另一元件/节点/零件(或者直接或间接与其通信)。术语“示范性”是用作“例子”的意思，而非“模型”的意思。此外，尽管附图可能描绘出元件的示例布置，但是附加的插入元件、装置、零件或部件可以存在于本发明的实际实施例中。

一般而言，在逆变器电路内部会出现与电动机相关联的热问题，因为存在于逆变器电路内的各种部件(例如，晶体管、二极管)以不均匀的速率耗散热能，尤其是在低的基本工作频率处。然而，通过调节电动机的各相位的调制，能以在逆变器电路各处分配热耗散的方式应用电能，由此允许额外的电流流过逆变器，继而甚至可以在相对低的工作频率下允许额外的电动机转矩。