[发明专利]具有电压偏移的电压源变换器

说明书

技术领域

技术领域总体上涉及例如用于电动或混合电动车辆中的电压源变换器。

背景技术

电压源变换器日益增加地用于许多应用中，例如机动车应用内的电动车辆或混合电动车辆的马达驱动系统。在这些应用中，电压源变换器(VSI)可供应交流(AC)给附属装置，例如AC马达。

在电压源变换器(VSI)以低或零输出频率操作时；即，当VSI在各相上施加零或低电压同时接收恒定直流(DC)链路电压(称为输入电压)时，可能出现关于在电压源变换器(VSI)内的功率开关的热管理问题。当以低或零输出频率操作时，VSI产生的平均电压与DC链路电压相比较低，而输出电流可为开关额定电流。

由于较慢变化的AC电流，在零或低输出频率时，可能出现热管理问题。即，在这些状况下，VSI中的功率开关可能需要连续地或者在非常长的时间段内承载最大额定电流，引起功率开关内的相对恒定的高功率消耗。该状况表示对VSI中的开关而言的最差情况操作状况。常规方案是对在零或低输出频率和全输出电流下的VSI操作的时间限制。不幸的是，该常规方案对于电动和混合动力车辆操作来说可能是有问题的，因为这通常限制了在车辆启动期间最大扭矩可以施加到电动马达的时间。另一常规方案是借助于开关频率使用脉宽调制，其中，具有最高相电流的相不被开关，而是保持在轨道电压一定时间段，以减少开关的损失。该常规方案增加了输出电压中的噪音(称为“电流脉动”)。较高的开关频率可用于减少电流脉动，但是较高的开关频率增加了被开关的相中的开关损失。

鉴于上述内容，期望提供克服这些和其它缺陷并改进现有电压源变换器和电压源变换器操作的系统。因此，期望增加在低输出频率下的VSI电流容量。此外，期望提供合适的电流脉动。另外，其它期望特征和特性从发明内容和随后的详细说明以及所附权利要求结合附图以及该背景技术显而易见。

发明内容

提供一种用于改进低输出频率状况期间的操作的电压源变换器。所述电压源变换器包括一组变换器支路，每个支路包括一组开关和一组二极管，每个支路配置成提供具有DC电压电平的调制输出电压的相。所述电压源变换器包括电压源变换器控制机构，所述电压源变换器控制机构包括系统控制器、开关控制器和数据源。所述系统控制器配置成确定低输出频率状况，并响应于所述低输出频率状况确定DC电压偏移。所述系统控制器施加所述DC电压偏移，从而导致在低输出频率状况期间调制输出电压的DC电压电平的变化。所述开关控制器通信地联接到所述系统控制器且配置成使用脉宽调制技术来操作该组变换器支路中的该组开关。所述数据源通信地联接到所述系统控制器。

提供一种操作电压源变换器的方法，所述电压源变换器具有带有多个电压相的输出，所述电压相具有DC电压电平。所述方法包括感测低输出频率状况，并响应于所述低输出频率状况确定DC电压偏移。所述方法包括在操作电压源变换器时施加所述DC电压偏移，从而导致所述多个电压相的DC电压电平的变化。

附图说明

示例性实施例将在下文结合附图描述，在附图中，相同的附图标记指代相同的元件，且

图1是示出了马达驱动系统的示意图；

图2是示出了根据示例性实施例的电压源变换器控制电路的框图；

图3是示出了在一个输出循环内的三相电流输出的曲线图；

图4是示出了在示例性实施例中温度曲线之间的相关性的曲线图；和

图5是示出了根据示例性实施例的使用电压偏移操作电压源变换器的方法的流程图。

具体实施方式

以下详细说明本质上仅为示例性的，且并不打算限制应用及用途。另外，并非打算受限于前述背景技术或以下具体实施方式中阐述的任何理论。

图1是示出了马达驱动系统100的示意图，马达驱动系统100包括电压源变换器110和AC马达120。电压源变换器110是常规电压源变换器且包括功率源(V_batt)、二极管(D₁₁-D₂₃)和开关(111-123)。为了讨论目的，还包括节点(N₁₁-N₁₅)。