[發明專利]逆變器控制器及控制逆變器的開關頻率的方法

有效

• 申請號: 201310162843.7
• 申請日: 2013-05-06
• 公開（公告）號: CN103384123B
• 公開（公告）日: 2017-06-16
• 發明（設計）人: 加雷思·克里斯托弗·詹姆斯
• 申請（專利權）人: 控制技術有限公司
• 主分類號: H02M7/48
• 分類號: H02M7/48
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司11227
• 代理人: 李春暉,李德山

技術領域

本發明涉及逆變器控制器以及控制逆變器的方法。

背景技術

逆變器是眾所周知的用于從直流源（例如整流源）向負載（例如，電機）提供交流電力的裝置。

參照圖1，如在100處所示，簡單的逆變器配置包括絕緣柵雙極晶體管（IGBT）102、二極管104和柵極驅動器106。對于本領域技術人員來說該配置是眾所周知的，并且在此不詳細描述該配置，而且該配置可以包括多個二極管、IGBT和驅動器。

根據已知的系統，為了避免性能劣化或故障，裝置的峰值溫度或絕對溫度被保持在故障溫度（例如，150°C）或低于故障溫度的閾值溫度（例如，135°C）以下。一個已知的裝置為可以從Control Techniques有限公司得到的Unidrive M700產品。其中，如根據圖1與圖2可以理解的，由模塊（例如，熱敏電阻108）獲得外殼的溫度反饋，熱敏電阻108將該值饋送至溫度監視和脈沖寬度調制（PWM）控制器110，控制器110接收另外的所測量的操作條件和控制參數以如下面所描述的對裝置溫度進行建模。具體地，可以通過經由控制器110減小逆變器的開關頻率來降低溫度。可以根據圖2進一步理解該過程，其中將裝置結殼（junction-to-case）溫度得出為包括直流鏈電壓和裝置電流（其與來自控制器204的電流開關頻率一起饋送至功率損耗模塊202）的所測量的操作條件200以及可選地另外的控制參數（例如，有效地作為另外的模型參數的調制深度）的函數。結合熱敏電阻模型206，在208處結合來自電機控制算法210的輸出頻率計算峰值溫度以補償功率損耗隨時間的變化來提供作為輸出頻率的函數的峰值溫度的更準確的表示。該峰值溫度與來自熱敏電阻108的外殼溫度反饋212在214處相加以獲得結殼溫度加上外殼溫度的溫度評估216，即，被饋送給開關頻率控制的絕度溫度上升。將開關頻率饋送回功率損耗模塊以及PWM控制器110，PWM控制器110生成適當的柵極信號218以控制逆變器的開關頻率。

該方法借助于通過開關頻率的減小來將功率損耗最小化以延長開關裝置的壽命，尤其防止當達到故障溫度時裝置停止運轉。然而，已知的裝置沒有以根據本方法的最佳性能操作并且例如仍然會面臨縮短的壽命。

發明內容

在權利要求中闡述了本發明。具體地，認識到有時被稱為“溫度紋波”的溫度的變化（即使低于閾值溫度）可以導致裝置的過早失效。通過監視溫度紋波和相應地控制開關頻率，從而可以延長壽命同時保持最佳操作。

根據第一方面，提供了一種控制逆變器的開關頻率的方法，該方法包括以下步驟：對表示第一開關頻率下的溫度變量的信號進行測量以確定所測量的溫度變量；將所測量的溫度變量與第一閾值進行比較；確定所測量的溫度變量是否大于第一閾值；如果所測量的溫度變量不大于第一閾值，則計算第二開關頻率下的溫度變量；如果在第二開關頻率下計算的溫度變量小于第一閾值，將逆變器的開關頻率設置為第二開關頻率。

可選地，比較所測量的溫度變量的步驟包括將所測量的溫度變量與第一閾值和第二閾值進行比較，并且如果所測量的溫度變量不在第一閾值與第二閾值之間，該方法進行到確定所測量的溫度變量是否大于第一閾值的步驟。

可選地，如果所測量的溫度變量在第一閾值與第二閾值之間，則在預定時間之后再次確定所測量的溫度變量。

可選地，該預定時間為溫度變化監視器的采樣率。

可選地，第一閾值高于第二閾值。

可選地，第一閾值和第二閾值使得：如果所測量的溫度變量低于第二閾值，則在第二開關頻率下計算的溫度變量低于第一閾值。

可選地，如果所測量的溫度變量大于第一閾值，則該方法還包括減小開關頻率的步驟。

可選地，減小開關頻率包括將開關頻率減小至下一個最低開關頻率或減小至最小開關頻率。

可選地，如果開關頻率處于最小開關頻率，則減小開關頻率的步驟包括將開關頻率保持在最小開關頻率。

可選地，第二開關頻率高于第一開關頻率。

可選地，對表示溫度變量的信號進行測量包括對表示逆變器的溫度變量的信號或表示逆變器的部件的溫度變量的信號進行測量。

可選地，對表示溫度變量的信號進行測量包括對逆變器的具有最大溫度變量的部件進行測量。

可選地，溫度變量包括溫度紋波和/或峰值溫度。

可選地，計算溫度變量的步驟包括在線（online）計算該溫度。

根據第二方面，提供了一種逆變器控制器，該逆變器控制器被設置成執行在第一方面中定義的方法。