[发明专利]用于脉宽调制的方法和系统

说明书

一种控制交流(AC)电机的方法包括以下步骤：(a)向交流电机提供电压，其中电压是由电压基准矢量表示的脉宽调制(PWM)信号；(b)确定电压基准矢量处于畸变区域中；和(c)响应于确定电压基准矢量处于畸变区域中，通过每半个切换周期更新电压基准矢量经由控制器来修改PWM信号以避开畸变区域。

技术领域

本发明总体上涉及控制交流(AC)电机，并且更具体地涉及用于脉宽调制(PWM)的设备和方法。

背景技术

交流电机用于各种应用，包括牵引力控制等车辆应用。用于车辆应用的交流电机通常经由电压源逆变器进行控制。脉宽调制(PWM)方法通常用于逆变器控制器中以控制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以进而用于控制三相交流电机的相电流。

由于电压源逆变器的实际限制，诸如逆变器锁定时间或死区时间，以及最小脉冲宽度限制，与电压源逆变器一起使用的大多数PWM方法容易受到电压畸变的影响。这些实际限制通常是非线性效应，其表现为有限和可控的最小和最大脉冲宽度。对于某一相臂，电压源逆变器的任一逆变器开关可以无限地保持在“开启”状态，分别以0和1的占空比产生脉冲宽度的离散值。在一些操作条件下，特定相臂的指令占空比具有最小和最大可实现脉冲宽度之间的脉冲宽度以及相应的为0和1的离散值。非线性效应产生不可实现区域(例如，在最小和最大可实现脉冲宽度之间以及相应的为0和1的离散值)，这些不可实现区域出现在电压源逆变器的每一相。这些不可实现区域通常被称为“畸变区域”。

因此，期望提供一种避开这些畸变区域的方法，从而在操作多相交流电机时使逆变器切换损耗最小化。此外，期望提供一种避开这些畸变区域的电压源逆变器，从而使切换损耗最小化以控制交流电机。而且，结合附图以及前述技术领域和背景技术，根据随后的详细描述和所附权利要求，本发明的其他期望的特征和特点将变得显而易见。

发明内容

本发明描述了一种控制交流(AC)电机的方法。在一些实施例中，该方法包括以下步骤：(a)向交流电机提供电压，其中该电压是由电压基准矢量表示的脉宽调制(PWM)信号；(b)确定电压基准矢量处于畸变区域中；以及(c)响应于确定电压基准矢量处于畸变区域中，通过每半个切换周期更新电压基准矢量经由控制器来修正PWM信号以避开畸变区域。该方法可以进一步包括基于电压基准矢量确定电压扇区。此外，该方法可以包括确定在电压扇区内的电压基准矢量所处的区域。该方法可以进一步包括确定电压基准矢量处于第一区域中，其中第一区域不是畸变区域，并且响应于确定电压基准矢量处于第一区域中，不对电压基准矢量进行补偿。该方法可以进一步包括确定电压基准矢量处于第二区域中。第二区域是畸变区域。响应于检测到电压基准矢量处于第二区域中，控制器每半个切换周期更新电压基准矢量，使得在第一半个切换周期产生第一补偿电压基准矢量，并且在第二半个切换周期产生第二补偿电压基准矢量。第一补偿电压基准矢量不同于第二补偿电压基准矢量。从第一补偿电压基准矢量到电压基准矢量的距离等于从第二补偿电压基准矢量到电压基准矢量的距离。第一补偿电压基准矢量的值在畸变区域之外。第二补偿电压基准矢量的值在畸变区域之外。

本发明还描述了一种电压源逆变器系统。电压源逆变器系统包括控制器、耦合到控制器的逆变器电路以及耦合到逆变器电路的输出端的交流(AC)电机。逆变器电路被配置成向交流电机提供电压。该电压是脉宽调制(PWM)信号并且由电压基准矢量表示。控制器被编程为：(a)确定电压基准矢量处于畸变区域中；以及(b)响应于确定电压基准矢量处于畸变区域中，通过每半个切换周期更新电压基准矢量来修正PWM信号以避开畸变区域。控制器可以另外被编程以执行上述方法。

结合附图，根据随后的对本发明的最佳实施方式的详细描述，本发明的上述特征和优点以及其他特征和优点会更加显而易见。

附图说明

图1是根据本发明的一个示例性实施例的电压源逆变器系统的框图。

图2是图1所示的逆变器电路的示意图。