[发明专利]利用静止时间补偿控制变流器的方法和变流器装置

说明书

利用静止时间补偿控制变流器的方法和变流器装置。本发明涉及用于控制变流器（10）、尤其是运行电机（40）的中间电路逆变器（100）的方法，该变流器具有可控制的开关元件（UH/UL,VH/VL,WH/WL）以及输入侧的直流电压连接端和输出侧的相连接端（U,V,W），在该方法中在使用空间向量调制方法的条件下基于预定电压来确定用于可控制的开关元件（UH/UL,VH/VL,WH/WL）的控制模式，其中在确定控制模式时考虑开关元件（UH/UL,VH/VL,WH/WL）的静止时间以及用于补偿所述静止时间的补偿电压。规定在执行空间向量调制方法之前利用所述预定电压结算所述补偿电压，并且对于预定电压还考虑最大可使用的电压形式的、针对可控制的开关元件（UH/UL,VH/VL,WH/WL）的设定极限。对应的变流器装置（100）和所属的控制装置同样是本发明的主题。

技术领域

本发明涉及用于控制变流器的方法、被设计为执行这种方法的变流器装置、尤其是中间电路逆变器、以及用于执行该方法的计算单元。

背景技术

例如具有永磁体的同步发动机（英语：Permanent Magnet Synchronous Motors，PMSM）或无刷直流发动机（英语：Brushless DC Motors, BLDC）的旋转电机可以借助磁场定向控制或调节（英语：Field Oriented Control，FOC）来运行。在此情况下，尤其是采用所谓的空间向量调制（英语：Space Vector Pulse Width Modulation，SVPWM，空间向量脉宽调制）。该空间向量调制例如在US 6 819 078 B2中或Infineon Technologies公司的申请注释Nr. AP 08090XE 166 Sensorless Fieldoriented Control，版本0.9，2009中描述。

基于通过空间向量调制获得的控制方案，通过控制单元借助脉宽调制（PWM）来控制变流器的可控制的开关元件（例如具有隔离栅电极的双极晶体管，IGBT，或金属氧化物半导体场效应晶体管，MOSFET）。这在预定持续时间的控制周期（PWM周期或PWM时钟）中进行，在所述控制周期内输出通过空间向量调制计算的空间向量（下面也称为控制模式），所述空间向量具有其分别确定的持续时间。在此，控制模式一般根据不同的控制周期而改变。

变流器在输入侧被供应直流电压信号（例如来自中间电路逆变器的中间电路）并且基于所述控制在输出侧提供对应的相信号。

在经调节的控制的情况下，这在使用流过用所输出的相信号通电的线圈的电流作为调节参量的条件下进行。基于该电流以及例如电机的预定转速，为一般正弦形的相信号预定对应的预定电压。为此所述电流可以通过合适数量的电流测量装置（分流器）直接被测量或者由在直流电压侧测量的电流重建。由在直流电压侧测量的电流重建例如在所提到的申请注释Nr. AP08090中描述。由在直流电压侧测量的电流来重建相电流在构造上更为简单并且由此是值得期望被用于降低对应装置的制造成本的。

为了输出理想的相信号，所参与的整流器支路的可控制的开关元件分别被开关，使得在任何时刻建立一个输入侧的直流电压连接端或者另一个输入侧的直流电压连接端与对应相输出端的连接。但是这在实际中尤其是因为下述原因而不可能实现：所使用的开关元件具有一定的开关延迟。因此为了避免输入侧的直流电压连接端之间的短路，设置所谓的静止时间。所述静止时间表示在对应的控制情况下在半桥的一个开关元件的断开与接下来同一个半桥的另一个开关元件的接通之间预定的时间。

但是，对应静止时间的提供导致初级电压损耗并且导致所输出的相信号的低频振荡，所述低频振荡例如可能负面影响所连接的电机的运行。静止时间尤其是表现为在变流器的输出侧输出的相信号的电压误差。可能的是，这种电压误差通过补偿电压的接入而得到平衡。

但是在使用静止时间补偿的条件下用在直流电压侧测量的电流作为调节参量的控制迄今为止是不可能的，因为该措施在常规的方法中互相排斥，如下面详细阐述的。因此提出实现这样做的任务。

发明内容