[發明專利]多相電壓轉換器控制方法

有效

• 申請號: 200680052910.8
• 申請日: 2006-12-13
• 公開（公告）號: CN101375492A
• 公開（公告）日: 2009-02-25
• 發明（設計）人: 讓－保羅·維萊恩;朱利恩·霍布賴希
• 申請（專利權）人: 法雷奧電機設備公司
• 主分類號: H02P27/08
• 分類號: H02P27/08;H02P27/06;H02M5/458
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所
• 代理人: 葛青

技術領域

本發明涉及一種控制電力橋的方法，該電力橋被設計為控制包括多相的電負載，該電力橋被設計為經由多個臂連接到電負載，每相至少一臂，并且該電力橋被設計為受開關函數控制，該開關函數確定用于控制負載的控制矢量，所述控制矢量細分為續流控制矢量和有效控制矢量。

本發明非排它地在汽車領域和航空領域具有特別有用。

本發明還涉及一種實施控制電力橋的所述方法的裝置和一種包括該裝置的旋轉電機。

背景技術

通常多相電壓電力橋用于驅動多相電負載。這些電負載例如是諸如交流發電機-起動機(alternator?starter)的可逆機器。電橋上游連接到DC電源且下游連接到多相負載的相繞組。電力橋在馬達模式中由DC電源供應能量而在交流發動機模式中由交流發電機-起動機供應能量。

電力橋包括多個橋臂，每個橋臂例如包括兩個設置有續流二極管的開關。這種類型的電橋是兩電平電橋。同一橋臂上的每對開關的中點連接到負載的相繞組。控制邏輯電路使得可以控制同一橋臂上的開關。

當前能夠產生橋臂上的開關的多種組合，對此可以與逆變器(inverter)的輸出電壓的矢量表示相關聯，這可稱為電力橋的控制矢量。這些控制矢量包括有效矢量(active?vector)和續流矢量(freewheeling?vector)。

現有技術中，各種類型的技術已經公知用于控制多相逆變器，其中的一篇文獻是：A.M.Hava，R.J.Kerkman?and?T.A.Lipo，“A?high?performancegeneralized?discontinuous?pwm?algorthim”，IEEE?Trans.on?Industry?ApplicationsVol.34(No.5)September/October?1998。該文獻描述了特別地使用不連續脈沖寬度調制策略的控制技術，一方面控制電力橋的下游部分且另一方面控制電橋自身。

這些控制技術分別通過在一個電周期上使電力橋的多個橋臂中的一個?受到約束。為此，根據采用的脈沖寬度調制策略，對負載的相中的每個電壓-電流相差確定中性量(a?quantity?of?neutral)。對于負載的各相，確定調制量并通過增加中性量而平移該調制量。對于這些控制技術，當橋臂的調制量在+1或-1處飽和時，該橋臂受到約束。

這樣的控制技術具有缺點。這是因為系統不處于永久模式中時，不可能確定增加到調制量中的中性量。此外，在永久模式中，中性量要么依次地(inline)計算，但這需要相當長的計算時間；要么列表計算，但這將引起內存的大量消耗。

此外，對于引用的現有技術中的這些控制技術，對多相負載中電壓-電流相差的認識是必須的。然而，非常難于實現該相差的計算和測量。

同樣地，這些技術的數值建立(implantation)造成實施問題。這是因為在它們建立期間，首先需要考慮多相負載的許多功能點(例如馬達、交流發電機、具有交流發電機-起動機的不同速度和扭矩的起動機)，以便使用相應的優選中性量；并且其次要考慮與每個使用的中性量相對應的不同策略。因而使數值建立有效的算法冗長而難于實現。

此外，當前根據文獻：Falker?Renken，“Analytical?Calculation?of?theDC-Link?Capacitor?Current?for?Pulsed?Three-Phase?Inverters”，proceedings?ofE.P.E.Power?Electronics?and?Motion?Control，Riga，Latvia，2004，為了在電力橋的上游側上穩定電壓，所述電橋在上游包括去耦電容器。該去耦電容器對電力橋的經歷高度不連續性的輸入電流進行濾波。該去耦電容器具有大電容量用于使電力橋的輸入電壓保持恒定并防止振蕩效應。去耦電容器的實際尺寸非常大。因而該去耦電容器造成在受限的空間中應用的空間需求問題。

去耦電容器中的有效電流表示源電流在其均值附近的紋波(ripple)。在現有技術中，觀察到源電流經常在零值附近跳動，因而導致巨大的紋波。當前，在現有技術中，沒有措施能夠減小去耦電容器的有效電流以便減小這些紋波。

因而，介紹的控制技術既不能夠允許減少逆變器的開關損耗，也不能減少去耦電容器中的有效電流。

發明內容