專利名稱：用于電驅(qū)動中脈沖位置調(diào)度的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及控制電驅(qū)動，并且更具體地說涉及電驅(qū)動中脈 沖位置調(diào)度的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
電驅(qū)動，例如車輛應(yīng)用中使用的AC電動機，通常通過電壓源逆變 器系統(tǒng)來控制。 一般采用不連續(xù)脈沖寬度調(diào)制(DPWM)方法來控制三 相電壓源逆變器的基本輸出電壓分量?？梢砸来卫眠@些三相電壓源 逆變器來控制三相AC電動機的相電流。與連續(xù)脈沖寬度調(diào)制(PWM) 方法例如正弦或空間向量調(diào)制相比，DPWM通常減小了逆變器損耗。DPWM方法通常不同于連續(xù)PWM方法，其中DPWM方法使用三相電壓 源逆變器的給定轉(zhuǎn)換周期中的單個零向量。另外，在大多數(shù)DPWM方法 中，三相電壓源逆變器的每個轉(zhuǎn)換被接通或箝位轉(zhuǎn)換周期的六十度 (60。C)部分。相對于三相電壓源逆變器和負載功率因數(shù)，所述六十度 (60°C)箝位部分的定位通常確定DPWM方法的類型和最后所得的PWM 特性。PWM技術(shù)通常提供紋波電流給電動機電流。在常規(guī)電壓源逆變器 中，電壓源逆變器的實際應(yīng)用輸出電壓包括由PWM動作引起的AC分量。 該AC分量由對應(yīng)于PWM脈沖序列的每個狀態(tài)的諧波電壓組成并且可以 是電動機驅(qū)動的采樣時刻中的誤差源。例如，通常選擇逆變器死區(qū)時 間來說明溫度和分量容限中的變化。因此,電壓源逆變器的實際轉(zhuǎn)換 時間不一定是恒定的并且可能按時改變并且顯示好象采樣時刻有誤差 (例如測量誤差)。因此，期望提供減小電流采樣誤差的控制電驅(qū)動的方法和系統(tǒng)。 另外，期望提供改善轉(zhuǎn)矩精度的控制電驅(qū)動的方法和系統(tǒng)。此外，結(jié) 合附圖和前述的技術(shù)領(lǐng)域和背景技術(shù)，由隨后的詳細描述和所附權(quán)利 要求，本發(fā)明的其它優(yōu)良特征和特性將變得顯而易見。在示范性實施例中，提供通過逆變器控制交流(AC)電動機的方 法，并且所述方法包括根據(jù)逆變器的調(diào)制指數(shù)選擇脈沖排序方法以及 根據(jù)所述脈沖排序方法提供電壓給AC電動機。在另一個示范性實施例中，用來控制AC電動機的系統(tǒng)包括被配置 為耦合到AC電動機的逆變器、和耦合到逆變器的控制器。所述逆變器 具有調(diào)制指數(shù)并且包括開關(guān)網(wǎng)絡(luò)，所述開關(guān)網(wǎng)絡(luò)被配置為響應(yīng)于信號 提供電壓給AC電動機。控制器被配置為根據(jù)調(diào)制指數(shù)選擇脈沖排序方 法并且被進一步配置為根據(jù)脈沖排序方法產(chǎn)生信號。在另一個示范性實施例中，電壓源逆變器系統(tǒng)被提供用于控制AC 電動機。電壓源逆變器系統(tǒng)被配置為隨調(diào)制指數(shù)(Mi)運轉(zhuǎn)并且包括包 含第一、第二、和笫三對開關(guān)的開關(guān)網(wǎng)絡(luò)以及耦合到所述開關(guān)網(wǎng)絡(luò)的 控制器。第一、第二和第三對開關(guān)彼此并聯(lián)耦合并且被配置為相對于 電源并聯(lián)耦合。開關(guān)網(wǎng)絡(luò)被配置為響應(yīng)于信號產(chǎn)生電壓，并且所述電 壓驅(qū)動AC電動機?？刂破鞅慌渲脼楦鶕?jù)調(diào)制指數(shù)(Mi )選擇脈沖排序 方法并且被進一步配置為根據(jù)脈沖排序方法產(chǎn)生信號。脈沖排序方法 在一時刻使第一、第二、和第三對開關(guān)中的僅僅一個開關(guān)閉合。


在下文中將結(jié)合下列附圖描述本發(fā)明，其中類似的數(shù)字表示類似 的元件，并且圖l是根據(jù)示范性實施例的電壓源逆變器系統(tǒng)的方塊圖； 圖2是圖1中所示的電壓源逆變器系統(tǒng)的逆變器電路的示意圖； 圖3是用來理解圖1中所示的電壓源逆變器系統(tǒng)的空間向量圖； 圖4-7是圖3中所示的區(qū)(sector) —的脈沖排序方法的實例； 圖8是使用CAV轉(zhuǎn)換方法的圖3中所示的區(qū)一的轉(zhuǎn)換序列的圖示； 圖9是不同轉(zhuǎn)換方法的向量序列總結(jié)表；圖10是d軸中圖8所示的諧波通量(harmonic flux)軌跡的圖示；圖11是q軸中圖8所示的諧波通量軌跡的圖示； 圖12是示出RPL、 CAV、和CNV轉(zhuǎn)換方法的測量電流相對于調(diào)制指 數(shù)的曲線圖；圖13是示出RPL、 CAV、和CNV轉(zhuǎn)換方法的測量電流誤差相對于調(diào)制指數(shù)的曲線圖；以及圖14是根據(jù)示范性實施例控制AC電動機的方法的流程圖。
具體實施方式
下列詳細描述實際上只是示范性的并且并不打算限制本發(fā)明或本 發(fā)明的應(yīng)用和使用。此外，不打算用前述的技術(shù)領(lǐng)域、背景技術(shù)、摘 要或以下詳細描述中提出的表示或暗含的理論進行限制。參考圖1，示出根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的電壓源逆變器系統(tǒng) 10。電壓源逆變器系統(tǒng)10包括控制器32、耦合到控制器32的輸出的 逆變器電路30、以及耦合到逆變器電路30的第一輸出的交流(AC)電 動機12。通常，控制器32產(chǎn)生用來控制逆變器電路30的轉(zhuǎn)換動作的 脈沖寬度調(diào)制(PWM)信號，然而控制器也可以接收來自另一源例如調(diào) 制器的PWM信號。在示范性實施例中，控制器32產(chǎn)生具有與逆變器電 路30的每個轉(zhuǎn)換周期相關(guān)的單個零向量的不連續(xù)PWM (DPWM)信號。 逆變器電路30然后將P西信號轉(zhuǎn)換成用來運行AC電動機12的調(diào)制電 壓波形。AC電動機12可以是諸如一般在機動車輛中使用的正弦纏繞的 AC電動才幾(例如7Jc久f茲體或電感)。圖2更詳細地描述圖1的逆變器電路30。逆變器電路30是耦合到 AC電動機12的三相電路，并且包括電壓源14、 16和具有耦合到電壓 源14、 16的第一輸入和被配置為耦合到AC電動機12的輸出的開關(guān)網(wǎng) 絡(luò)。盡管電壓源14、 16被示為帶有兩個串聯(lián)源(例如第一串聯(lián)源14 和第二串聯(lián)源16)的分布式DC鏈路，但是也可以使用單電壓源。開關(guān)網(wǎng)絡(luò)包括三對具有與每個相位對應(yīng)的反平行二極管(即反平 行于每個開關(guān))的串聯(lián)開關(guān)。串聯(lián)開關(guān)對中的每一個包括具有耦合到 電壓源16的正電極的第一端子的第一開關(guān)18、 22、和26以及具有耦 合到電壓源16的負電極的第一端子的第二開關(guān)20、 24、和28。第二 開關(guān)20、 24、和28具有分別耦合到第一開關(guān)18、 22、和26的第二端 子的第二端子。圖3是用來理解圖1中所示的電壓源逆變器系統(tǒng)10的空間向量圖。 逆變器輸出電壓用與轉(zhuǎn)換周期中的每個相位(例如三相中的每一相) 的轉(zhuǎn)換對應(yīng)的向量(例如Vi、 V2、 V3、 V4、 V5、和V6)來表示。這些相 位中的每一個具有兩個狀態(tài)(例如對應(yīng)于離散的一或零)。例如，是對應(yīng)于第一對開關(guān)18、 20的離散的l狀態(tài)(例如上部開關(guān)"接通" 并且下部開關(guān)"關(guān)斷")與第二和第三對開關(guān)22、"和26、 28中的每一個的離散的零狀態(tài)(例如上部開關(guān)"關(guān)斷"并且下部開關(guān)"接通") 的電壓向量。V2是對應(yīng)于第一和第二對開關(guān)18、 20和22、 24中的每 一個的離散的1狀態(tài)與第三對開關(guān)26、28的離散的零狀態(tài)的電壓向量。 V3是對應(yīng)于第一和笫三對開關(guān)18、 20和26、 28中的每一個的離散的 零狀態(tài)與第二對開關(guān)22、 24的離散的l狀態(tài)的電壓向量。l是對應(yīng)于 第一對開關(guān)18、 20的離散的零狀態(tài)與第二和第三對開關(guān)22、 24和26、 28中的每一個的離散的1狀態(tài)的電壓向量。Vs是對應(yīng)于第一和第二對 開關(guān)18、 20和22、 24中的每一個的離散的零狀態(tài)與笫三對開關(guān)26、 28的離散的1狀態(tài)的電壓向量。Vs是對應(yīng)于第一和第三對開關(guān)18、 20 和26、 28中的每一個的離散的1狀態(tài)與第二對開關(guān)22、 24的離散的 零狀態(tài)的電壓向量。零或"空值"向量(例如在曲線圖的中心)對應(yīng) 于開關(guān)對18、 20、 22、 24和26、 28中的每一個的離散的1狀態(tài)(零 向量V7)或開關(guān)對18、 20、 22、 24和26、 28中的每一個的離散的零 狀態(tài)(零向量V。)?？臻g向量圖被進一步分成六個區(qū)，用正方形之內(nèi)的數(shù)字表示。區(qū)一由V,向量和V2向量界定。區(qū)二由Va向量和V3向量界定。區(qū)三由V3向量和V,向量界定。區(qū)四由V4向量和V,向量界定。區(qū)五由Vs向量和V6向量界定。區(qū)六由Vs向量和V,向量界定。所迷的六個區(qū)對應(yīng)于逆變器 電路的基本周期并且將可用的輸出電壓映射為電位置的函數(shù)?？臻g向 量圖被用來表示各個PWM方法的宏觀相腳(phase leg)占空比。一旦有效和零空間向量的占空比被確定，每個P簡周期之內(nèi)的排 序就可以完成。盡管多種序列是可以的，但是本發(fā)明的示范性實施例 利用每個PWM周期之內(nèi)的四個可能序列中的一個。根據(jù)三個以下考慮 因素確定所述四個可能的序列1):每次僅一個開關(guān)被切換；2): 序列相對于開始和結(jié)束是對稱的；以及3):在周期期間開關(guān)中的一個 沒有被切換。圖4-7示出區(qū)一的四個示范性脈沖排序方法。具體地說，圖4示 出區(qū)一的用于V。有效中心向量序列的示范性脈沖排序方法，其包括向 量序列0-1-2-2-1-0。圖5示出區(qū)一的用于V，零中心向量序列的示范 性脈沖排序方法，其包括向量序列1-2-7-7-2-1。圖6示出區(qū)一的用于V。零中心向量序列的示范性脈沖排序方法，其包括向量序列 2-1-0-0-1-2。圖7示出區(qū)一的用于V7有效中心向量序列的示范性脈沖 排序方法，其包括向量序列7-2-1-1-2-7。如標號所示，圖4中的V。 有效中心序列利用V。零向量、序列中心部分中的有效向量，并且零向 量在每個末端上。相反，圖5中的V7零中心序列的標號表示，序列利 用V,零向量和序列中心部分中的兩個零向量。排序每個PWM周期之內(nèi)的脈沖的典型方法包括在每一時刻改變唯 ——個開關(guān)的位置。例如，在區(qū)一中，向量的序列是1-2-7-7-2-1,而 在區(qū)二中序列被反轉(zhuǎn)為0-3-2-2-3-0。在奇數(shù)區(qū)中，采用V，零中心序 列，而在偶數(shù)區(qū)中采用V。有效中心序列。在另一個實施例中，可以反 轉(zhuǎn)所述的序列以便采用V7有效中心和V。零中心序列。在不考慮采用哪 個零向量(或PWM方法)的情況下，V。有效中心-V7零中心對或V。零 中心-V7有效中心對通常被認為是脈沖的常規(guī)排序，因為這些對自然 地跟隨用計數(shù)法導(dǎo)出和實現(xiàn)的DPWM方法的模擬等效。V。有效中心-V7 零中心對的使用在此被稱作規(guī)則正邏輯(RPL)方法。V。有效中心-V7 零中心對(或RPL對)的逆是Vn零中心-V，有效中心對，并且它的運 行基本類似于RPL對。因為在基本周期上使用兩個序列的最小值，所以能夠?qū)⒂行蛄?或零向量置于轉(zhuǎn)換周期之內(nèi)的中心。、有效中心-V7有效中心對的使用 在此被稱作中心有效向量(CAV)方法，并且V。零中心-V7零中心對的 使用在此被稱作中心零向量(CNV)方法。雖然相對于DPWM2方法提及 這些脈沖序列，但是這些脈沖排序可以應(yīng)用到所有的DPWM以及連續(xù) PWM，因為不連續(xù)P詣方法在箝位輸出位置的定位(例如所述的60°C 箝位部分的定位)方面不同。圖8是使用示出區(qū)一的諧波通量軌跡的CAV轉(zhuǎn)換方法的圖3中所 示的區(qū)一的轉(zhuǎn)換序列的圖示。理解具體PWM轉(zhuǎn)換序列的轉(zhuǎn)換頻率諧波 特性的一個方法是使用向量空間表示。由V;表示指令輸出電壓向量。 實際施加的輸出電壓(Vdq)可以由以下方程表示 <formula>formula see original document page 9</formula>(eq. 1),其中- V、是在轉(zhuǎn)換周期期間施加的平均電壓，并且^ 是由PWM 動作引起的交流(AC)分量。交流分量(^")，是電流諧波源，由以下方程確定(eq. 2).所迷A C電壓包括在P WM脈沖序列的每個狀態(tài)期間產(chǎn)生的諧波電壓 向量。例如，HV的(叫.3)，其中V^是與第一有效狀態(tài)相關(guān)的諧波電壓并且V,是與第一有效狀態(tài)相關(guān)的逆變器輸出電壓。如圖8中所示，諧波電壓向量(Vth、 V2h、 V。h、和V7h)使逆變器輸 出電壓偏離轉(zhuǎn)換周期之內(nèi)的指令電壓向量(V;)。諧波電壓向量與空 間和調(diào)制指數(shù)相關(guān)。與諧波電壓向量一起，有效逆變器狀態(tài)的占空比 以及零向量的分割確定了諧波電流軌跡。因為，電動機負載的載波頻 率模型可以被電感近似，所以概念上的諧波通量軌跡(例如根椐諧波 電壓向量的時間積分)可以被用來確定對電流采樣的脈沖定位影響。 諧波通量和諧波電流在振幅上不同并且通過系統(tǒng)參數(shù)相關(guān)。圖9是不同轉(zhuǎn)換方法的向量序列總結(jié)表。這些向量序列被提供用 于圖3中所示的空間向量圖中的每一個區(qū)并且用于RPL、 CAV、和CNV 方法中的每一個。參考圖8和9，區(qū)一利用CAV方法采用的轉(zhuǎn)換序列是 V廣V廣V廣V「V廣V7 (或簡化為7-2-1-1-2-7)。系統(tǒng)服從于諧波通量軌 跡，所述諧波通量軌跡沿標記a-b-c-d-e-f的點跟隨路徑。對于CNV 方法，區(qū)一之內(nèi)的轉(zhuǎn)換序列是1-2-7-7-2-1并且相應(yīng)的諧波通量軌跡 沿標記g-e-f-a-b-c-d的點跟隨路徑。從空間預(yù)期，基本相同的諧波 通量三角形36、 38形成，其在諧波通量三角形36、 38橫過的方向上 不同。對于奇數(shù)區(qū)，RPL和C群方法的向量序列相同，并且對于偶數(shù)區(qū) RPL和CAV方法相同。因為對于任一的轉(zhuǎn)換序列諧波通量三角形36、 38相同，所以整機諧波失真與采用的轉(zhuǎn)換序列無關(guān)。圖10是d軸中圖8中所示的分別利用CNV和CAV方法的諧波通量 軌跡40、 42的圖示。圖11是q軸中圖8中所示的分別利用CNV和CAV 方法的諧波通量軌跡44、 46的固示。諧波電壓向量使相電流偏離(例 如通過諧波通量軌跡)期望值。雖然同步參考系的位置可以變化，諧 波通量軌跡40、 42、 44、 46在同步參考系中被示出，并且同步參考系被附著于圖8中所示的指令電壓向量。在每個PWM周期的開始(例如 在接近零的轉(zhuǎn)換周期處)、中間(例如在接近0.5的轉(zhuǎn)換周期處)、 以及結(jié)尾(例如在接近一的轉(zhuǎn)換周期處)處，諧波通量同時具有d和q 軸中的零值。如果在每個PWM周期的開始、中間、以及結(jié)尾處采樣相 電流，采樣的值可以不失真并且因而符合整個PWM周期的相電流的實 際平均值。
在常規(guī)實踐中，可以調(diào)整采樣時刻以與諧波通量的零值事件中的 一個相符。然而，實際轉(zhuǎn)換時間不一定是恒定的并且可能按時改變并 且顯示好象采樣時刻有誤差(例如測量誤差)。實際轉(zhuǎn)換時間一般是 必要的逆變器死區(qū)時間(dead time)的函數(shù)。選擇死區(qū)時間以防止在 一個相位中兩個開關(guān)同時接通。該死區(qū)時間通常^皮選擇的足夠大以跨 越逆變器開關(guān)和相關(guān)的門驅(qū)動器電路的預(yù)定溫度范圍和制造容差來適 應(yīng)轉(zhuǎn)換時間中的可變性。另外，諧波通量軌跡是所有三個逆變器相位 的函數(shù)。雖然電流調(diào)整器可以調(diào)整由于轉(zhuǎn)換時間對平均輸出電壓的影 響引起的穩(wěn)態(tài)差，但是電流調(diào)整器不調(diào)整實際轉(zhuǎn)換和采樣次數(shù)之間的 相對變動。因此轉(zhuǎn)換序列影響采樣的相電流中的測量誤差。
該測量誤差可能被多種因素影響，包括但不一定限于調(diào)制指數(shù) 和指令輸出電壓向量的角坐標。另外，采樣時刻相對于轉(zhuǎn)換時間的時 間偏移度(例如延時或超前)影響測量誤差。例如，如果采用CAV方 法并且指令電流完全在q軸中(例如參考圖8),則測量誤差可忽略或 為零，只要采樣時刻在PWM周期的開始的大約百分之二十(20% )之 內(nèi)。如果電流被命令在d軸中，那么采樣時刻中相對于轉(zhuǎn)換時間的偏 移在測量電流中產(chǎn)生誤差，而不考慮使用哪個轉(zhuǎn)換方法(例如CNV或 CAV方法)。因為與RPL方法相關(guān)的序列是CNV和CAV方法的合成，所 以對于已知組的運行條件，在基頻的基礎(chǔ)上的RPL方法的平均誤差可 以由CAV和CNV方法之間的平均誤差表示。
在靜止參考系(reference frame)中的諧波通量(3i'h)由上標s 表示，其引起測量誤差，由以下方程確定<formula>formula see original document page 11</formula>其中、是在轉(zhuǎn)換序列的第k個狀態(tài)中的逆變器輸出電壓向量，ts,.p是電流被采樣的時間。諧波通量可以被變換到同步系，由上標e表示。 在測量電流中的誤差由以下方程確定
誤差".[X:]t' [/J (eq.5),
其中k是提供諧波通量和指令電流(commanded current)之間的 關(guān)系的因子并且取決于系統(tǒng)參數(shù)。
圖12是示出RPL、 CAV、和CNV轉(zhuǎn)換方法的測量電流相對于線性范 圍中的調(diào)制指數(shù)的曲線圖。可以通過對典型運行條件的數(shù)字計算(例 如使用方程4和5)來研究脈沖序列對電流采樣中的測量誤差的影響。 例如， 一個典型的運行條件具有以下的指令電流所述電流從PWM周 期的最初起具有大約四十五度(45°)的p角、具有大約滯后0. 866的 功率因數(shù)和超前大約百分之五(5% )的采樣時刻。
對于超前大約百分之五(5% )的采樣，CNV方法通常產(chǎn)生比實際 電流大的測量電流。在常規(guī)運行下，電流調(diào)整器將減小實際電流使得 測量電流符合指令電流。對于電動機，這意味著將會減小實際的電動 機電流并且將會導(dǎo)致轉(zhuǎn)矩損失。在CAV方法的情況下，測量電流始終 比實際電流小。在常規(guī)運行下，電流調(diào)整器將增加實際的系統(tǒng)電流并 且產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩將大于需要的。RPL方法產(chǎn)生在基頻基礎(chǔ)上的測量電流， 其在CAV和CNV方法之間。
圖13是分別示出RPL、 CAV、和CNV轉(zhuǎn)換方法的測量電流誤差的絕 對值相對于調(diào)制指數(shù)的曲線圖。在低調(diào)制指數(shù)處，CAV方法產(chǎn)生最低的 電流測量誤差。在較高的調(diào)制指數(shù)處，CNV方法產(chǎn)生最低的電流測量誤 差。通過選擇在每個調(diào)制指數(shù)處具有最小誤差的脈沖序列方法使合成 誤差(composite error)(所提出的合成誤差)最小。
因為電流誤差是諧波通量的函數(shù)，所以電流誤差與指令電流的實 際值無關(guān)。 一般而言，當指令電流小時，由非理想采樣引起的誤差包 括更大的百分比誤差，并且對于更大的指令電流值而言，百分比誤差 將更小。
為使由于電流采樣時刻與轉(zhuǎn)換周期期間諧波通量的零值事件中的 一個之間的時間偏移引起的電流測量誤差最小，提出PWM脈沖位置調(diào) 度方法。參考圖1，控制器32使用RPL、 CAV、和CNV方法中的一個來 使電動機中的電流采樣誤差最小。根據(jù)與RPL、 CAV、和CNV方法中的每一個相關(guān)的測量電流誤差，可以選擇與調(diào)制指數(shù)相關(guān)的轉(zhuǎn)變點。
根據(jù)示范性實施例，控制器32在低調(diào)制指數(shù)處使用與CAV方法相 關(guān)的脈沖位置序列。 一旦調(diào)制指數(shù)增加到第一預(yù)定值M^d之上，控制 器32就使用與RPL方法相關(guān)的脈沖位置序列。 一旦調(diào)制指數(shù)增加到第 二預(yù)定值Mi.high之上，控制器32就使用與CNV方法相關(guān)的脈沖位置序 列。由M,.,id和Mu,gb提供的可以具有一些與此有關(guān)的滯后的轉(zhuǎn)變點或區(qū) 域可以被確定并且被存儲在查找表中供系統(tǒng)控制器使用。這些由ML," 和Mi.bw提供的轉(zhuǎn)變點也可以是依賴于具體運行條件(例如電流)的變 量或可以是用于已知系統(tǒng)的常量。
通過選擇PWM脈沖位置排序方法在AC電動機的運行范圍上改變 PWM脈沖位置排序方法來使電流采樣誤差最小并且改善測量電流精度。 AC電動機的轉(zhuǎn)矩精度也被改善，并且轉(zhuǎn)矩誤差通常被改善，特別是在 輕負載條件下。另外，通過改變PWM脈沖位置排序方法來使電流采樣 誤差最小，系統(tǒng)對制造容差的靈敏度減小。
圖14是根據(jù)示范性實施例的用來控制AC電動機的方法100的流 程圖。具體地說，圖14詳述用來確定使驅(qū)動AC電動機的電壓源逆變 器的電流采樣誤差最小的合適的PWM脈沖排序方法的過程。參考圖1 和14,電壓源逆變器的調(diào)制指數(shù)(Mi)被確定，如步驟105所示。例 如，控制器32可以監(jiān)控或確定AC電動機12的運行期間逆變器電路30 的調(diào)制指數(shù)(Mi)。第一和第二預(yù)定調(diào)制指數(shù)(Mi-,w和Mi-h,gJ可以根 據(jù)多種運行條件(例如電流)產(chǎn)生并且顯示從一個PWM脈沖排序方法 到另一個的轉(zhuǎn)變點或區(qū)域以減小電流采樣誤差。這些調(diào)制指數(shù)(Mi—." 和Mi.hUh)可以存儲在控制器32中的查找表中。PWM脈沖排序方法優(yōu)選 包才舌CAV、 RPL、和CNV方法。
確定是否M,Mi-,w，如步驟110所示。如果M卜Ml,",則使用CAV 排序方法，如步驟115所示。如果調(diào)制指數(shù)(Mi)不小于第一預(yù)定調(diào)制 指數(shù)(Ml,")，則確定是否Mi-,id5M^M^gh,如步驟120所示。如果 Mi-,^M^Muuh,則使用RPL排序方法，如步驟125所示。如果調(diào)制指數(shù) (MJ大于第二預(yù)定調(diào)制指數(shù)(M,-hUh),則使用CNV方法，如步驟130 所示。根據(jù)選擇的脈沖排序方法提供電壓給AC電動機，如步驟135所 示。
雖然在前面的詳細描述中已經(jīng)介紹了至少一個示范性實施例，應(yīng)當理解的是存在多個變化。也應(yīng)當理解的是，示范性實施例僅僅是實 例，并且并不旨在以任何方式限制本發(fā)明的范圍、適用性、或配置。 相反，前面的詳細描述將給本領(lǐng)域技術(shù)人員提供用來實施示范性實施 例的指導(dǎo)說明。應(yīng)當理解的是，在不脫離所附權(quán)利要求及其法律等效 所闡述的本發(fā)明的范圍的情況下，可以在元件的功能和設(shè)置方面進行 多種改變。
權(quán)利要求
1.一種用于通過逆變器控制交流(AC)電動機的方法，包括根據(jù)逆變器的調(diào)制指數(shù)(Mi)選擇脈沖排序方法；以及根據(jù)脈沖排序方法提供電壓給AC電動機。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，其中選擇步驟包括根據(jù)調(diào)制指數(shù)(M,) 選擇脈沖排序方法以使逆變器的電流采樣誤差最小。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，其中選擇步驟包括從包括中心有效向 量(CAV )排序方法、規(guī)則正邏輯(RPL )排序方法、和中心零向量(CNV ) 排序方法的組中選擇脈沖排序方法。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中選擇步驟進一步包括 如果M,笫一調(diào)制指數(shù)(Mi_.ld)則選擇CAV排序方法；如果ML.^M^第二調(diào)制指數(shù)(Mi-hUb)則選擇RPL排序方法，其中 Mi—,id< Muig" 以及如果M々M^gh則選擇CNV排序方法。
5. 根椐權(quán)利要求l的方法，其中逆變器具有電流采樣誤差、第一 預(yù)定調(diào)制指數(shù)(Mi.")、和第二預(yù)定調(diào)制指數(shù)(M"igh) ， Muuh， M,—."指示第一轉(zhuǎn)變以使電流采樣誤差最小，M"w指示第二轉(zhuǎn)變以使電 流采樣誤差最小；并且其中選擇步驟包括比較Mi與Mi.."和Mi—buh。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，進一步包括根據(jù)脈沖排序方法給逆變 器提供不連續(xù)脈沖寬度調(diào)制(DP西)信號。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中逆變器包括包含第一、第二、和 第三對串聯(lián)連接的開關(guān)的電路，其中所述第一、第二、和第三對開關(guān) 相對于電源彼此并聯(lián)連接；并且其中提供步驟包括響應(yīng)于DPWM信號控制所述第一、第二、和第三對開關(guān)。
8. —種用來控制AC電動機的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括 被配置為耦合到AC電動機的逆變器，所述逆變器具有調(diào)制指數(shù)(Mi)并且包括開關(guān)網(wǎng)絡(luò)，所述開關(guān)網(wǎng)絡(luò)被配置為響應(yīng)于信號提供電壓 給AC電動機，所述電壓驅(qū)動AC電動機；以及耦合到逆變器的控制器，所述控制器被配置為根據(jù)調(diào)制指數(shù)(Mi) 選擇脈沖排序方法并且被進一步配置為根據(jù)脈沖排序方法產(chǎn)生信號。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8的系統(tǒng)，其中控制器被進一步配置為確定逆變器的電流采樣誤差；以及 選擇脈沖排序方法以使電流采樣誤差最小。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9的系統(tǒng)，其中控制器被進一步配置為根據(jù)Mi 與笫一預(yù)定調(diào)制指數(shù)(Mi..w)和第二預(yù)定調(diào)制指數(shù)(M,.huh)中的至少 一個的比較選擇脈沖排序方法，Mu"指示第一轉(zhuǎn)變以使電流采樣誤差 最小，M"w指示第二轉(zhuǎn)變以使電流采樣誤差最小。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9的系統(tǒng)，其中所述信號是PWM信號，并且其 中電流采樣誤差以由PWM信號得到的諧波通量為基礎(chǔ)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求8的系統(tǒng)，其中控制器被進一步配置為如果Mi〈第一調(diào)制指數(shù)(Mi—")則選擇中心有效向量(CAV)排序 方法；如果M,.,^M^第二調(diào)制指數(shù)(Mi"w)則選擇規(guī)則正邏輯(RPL)排 序方法，其中M,-,w〈 M"uh;以及如果M々M^^則選擇中心零向量(CNV)排序方法。
13. 根據(jù)權(quán)利要求8的系統(tǒng)，其中控制器被進一步配置為從包括 CAV排序方法、RPL排序方法、和CNV排序方法的組中選擇脈沖排序方 法。
14. 根據(jù)權(quán)利要求8的系統(tǒng)，其中所迷信號是不連續(xù)脈沖寬度調(diào) 制(DPWM)信號。
15. 根據(jù)權(quán)利要求8的系統(tǒng)，其中開關(guān)網(wǎng)絡(luò)包括笫一、第二、和 第三對串聯(lián)耦合的開關(guān)，其中所述第一、第二、和第三對開關(guān)相對于 電源彼此并聯(lián)連接。
16. —種用來控制AC電動機的電壓源逆變器系統(tǒng)，所述電壓源逆 變器系統(tǒng)被配置為利用調(diào)制指數(shù)(M,)運行，所述電壓源逆變器系統(tǒng)包 括包含第一、第二、和第三對開關(guān)的開關(guān)網(wǎng)絡(luò)，其中所述第一、第 二和第三對開關(guān)彼此并聯(lián)耦合并且被配置為相對于電源并聯(lián)耦合，所 述開關(guān)網(wǎng)絡(luò)被配置為響應(yīng)于信號產(chǎn)生電壓，所述電壓驅(qū)動AC電動機； 以及耦合到所述開關(guān)網(wǎng)絡(luò)的控制器，所述控制器被配置為根據(jù)調(diào)制指 數(shù)(Mi)選擇脈沖排序方法并且被進一步配置為根據(jù)脈沖排序方法產(chǎn)生信號，并且其中脈沖排序方法在一時刻使第一、笫二、和第三對開關(guān) 中的僅僅一個開關(guān)閉合。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16的電壓源逆變器系統(tǒng)，其中電壓源逆變器系 統(tǒng)具有電流采樣誤差；并且其中控制器被配置為選擇脈沖排序方法以 使電流采樣誤差最小。
18. 根據(jù)權(quán)利要求16的電壓源逆變器系統(tǒng)，其中控制器被進一步 配置為從包括中心有效向量(CAV)排序方法、規(guī)則正邏輯(RPL)排 序方法、和中心零向量(CNV)排序方法的組中選擇脈沖排序方法。
19. 根據(jù)權(quán)利要求16的電壓源逆變器系統(tǒng)，其中控制器被進一步 配置為如果M,〈第一調(diào)制指數(shù)(M,-.id)則選擇CAV排序方法； 如杲Mm^M,S第二調(diào)制指數(shù)(M"ub)則選擇RPL排序方法，其中 以及如果M々Mi.hUh則選擇CNV排序方法。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19的電壓源逆變器系統(tǒng)，其中電壓源逆變器系 統(tǒng)具有電流采樣誤差；并且其中Mi-."指示第一轉(zhuǎn)變以使電流采樣誤差 最小，M,.^h指示第二轉(zhuǎn)變以使電流采樣誤差最小。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于電驅(qū)動中脈沖位置調(diào)度的方法和系統(tǒng)。提供通過逆變器控制交流(AC)電動機的方法和系統(tǒng)。所述方法包括根據(jù)逆變器的調(diào)制指數(shù)選擇脈沖排序方法，以及根據(jù)所述脈沖排序方法提供電壓給AC電動機。所述系統(tǒng)包括具有調(diào)制指數(shù)(M_i)的逆變器和耦合到所述逆變器的控制器?？刂破鞲鶕?jù)M_i選擇脈沖排序方法并且根據(jù)脈沖排序方法產(chǎn)生信號。逆變器包括響應(yīng)于所述信號產(chǎn)生電壓的開關(guān)網(wǎng)絡(luò)，并且所述電壓驅(qū)動AC電動機。
文檔編號H02P23/14GK101291132SQ20081009333
公開日2008年10月22日 申請日期2008年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月18日
發(fā)明者B·A·維爾奇科, S·E·舒爾茨, S·希蒂 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作公司