[發(fā)明專利]具有電壓偏移的電壓源變換器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010002122.6
• 申請日: 2010-01-05
• 公開（公告）號: CN101826811A
• 公開（公告）日: 2010-09-08
• 發(fā)明（設計）人: S·查克拉巴蒂;R·科帕拉普
• 申請（專利權）人: 通用汽車環(huán)球科技運作公司
• 主分類號: H02M7/42
• 分類號: H02M7/42;H02M7/537
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 范曉斌;曹若

技術領域

技術領域總體上涉及例如用于電動或混合電動車輛中的電壓源變換器。

背景技術

電壓源變換器日益增加地用于許多應用中，例如機動車應用內的電動車輛或混合電動車輛的馬達驅動系統(tǒng)。在這些應用中，電壓源變換器(VSI)可供應交流(AC)給附屬裝置，例如AC馬達。

在電壓源變換器(VSI)以低或零輸出頻率操作時；即，當VSI在各相上施加零或低電壓同時接收恒定直流(DC)鏈路電壓(稱為輸入電壓)時，可能出現(xiàn)關于在電壓源變換器(VSI)內的功率開關的熱管理問題。當以低或零輸出頻率操作時，VSI產生的平均電壓與DC鏈路電壓相比較低，而輸出電流可為開關額定電流。

由于較慢變化的AC電流，在零或低輸出頻率時，可能出現(xiàn)熱管理問題。即，在這些狀況下，VSI中的功率開關可能需要連續(xù)地或者在非常長的時間段內承載最大額定電流，引起功率開關內的相對恒定的高功率消耗。該狀況表示對VSI中的開關而言的最差情況操作狀況。常規(guī)方案是對在零或低輸出頻率和全輸出電流下的VSI操作的時間限制。不幸的是，該常規(guī)方案對于電動和混合動力車輛操作來說可能是有問題的，因為這通常限制了在車輛啟動期間最大扭矩可以施加到電動馬達的時間。另一常規(guī)方案是借助于開關頻率使用脈寬調制，其中，具有最高相電流的相不被開關，而是保持在軌道電壓一定時間段，以減少開關的損失。該常規(guī)方案增加了輸出電壓中的噪音(稱為“電流脈動”)。較高的開關頻率可用于減少電流脈動，但是較高的開關頻率增加了被開關的相中的開關損失。

鑒于上述內容，期望提供克服這些和其它缺陷并改進現(xiàn)有電壓源變換器和電壓源變換器操作的系統(tǒng)。因此，期望增加在低輸出頻率下的VSI電流容量。此外，期望提供合適的電流脈動。另外，其它期望特征和特性從發(fā)明內容和隨后的詳細說明以及所附權利要求結合附圖以及該背景技術顯而易見。

發(fā)明內容

提供一種用于改進低輸出頻率狀況期間的操作的電壓源變換器。所述電壓源變換器包括一組變換器支路，每個支路包括一組開關和一組二極管，每個支路配置成提供具有DC電壓電平的調制輸出電壓的相。所述電壓源變換器包括電壓源變換器控制機構，所述電壓源變換器控制機構包括系統(tǒng)控制器、開關控制器和數(shù)據(jù)源。所述系統(tǒng)控制器配置成確定低輸出頻率狀況，并響應于所述低輸出頻率狀況確定DC電壓偏移。所述系統(tǒng)控制器施加所述DC電壓偏移，從而導致在低輸出頻率狀況期間調制輸出電壓的DC電壓電平的變化。所述開關控制器通信地聯(lián)接到所述系統(tǒng)控制器且配置成使用脈寬調制技術來操作該組變換器支路中的該組開關。所述數(shù)據(jù)源通信地聯(lián)接到所述系統(tǒng)控制器。

提供一種操作電壓源變換器的方法，所述電壓源變換器具有帶有多個電壓相的輸出，所述電壓相具有DC電壓電平。所述方法包括感測低輸出頻率狀況，并響應于所述低輸出頻率狀況確定DC電壓偏移。所述方法包括在操作電壓源變換器時施加所述DC電壓偏移，從而導致所述多個電壓相的DC電壓電平的變化。

附圖說明

示例性實施例將在下文結合附圖描述，在附圖中，相同的附圖標記指代相同的元件，且

圖1是示出了馬達驅動系統(tǒng)的示意圖；

圖2是示出了根據(jù)示例性實施例的電壓源變換器控制電路的框圖；

圖3是示出了在一個輸出循環(huán)內的三相電流輸出的曲線圖；

圖4是示出了在示例性實施例中溫度曲線之間的相關性的曲線圖；和

圖5是示出了根據(jù)示例性實施例的使用電壓偏移操作電壓源變換器的方法的流程圖。

具體實施方式

以下詳細說明本質上僅為示例性的，且并不打算限制應用及用途。另外，并非打算受限于前述背景技術或以下具體實施方式中闡述的任何理論。

圖1是示出了馬達驅動系統(tǒng)100的示意圖，馬達驅動系統(tǒng)100包括電壓源變換器110和AC馬達120。電壓源變換器110是常規(guī)電壓源變換器且包括功率源(V_batt)、二極管(D₁₁-D₂₃)和開關(111-123)。為了討論目的，還包括節(jié)點(N₁₁-N₁₅)。