[發明專利]利用靜止時間補償控制變流器的方法和變流器裝置

有效

• 申請號: 201310489623.5
• 申請日: 2013-10-18
• 公開（公告）號: CN103780183B
• 公開（公告）日: 2019-02-12
• 發明（設計）人: A.蓬策特;G.弗勒利希
• 申請（專利權）人: 羅伯特·博世有限公司
• 主分類號: H02P21/00
• 分類號: H02P21/00;H02P27/08;H02M5/458
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 杜荔南;胡莉莉

利用靜止時間補償控制變流器的方法和變流器裝置。本發明涉及用于控制變流器（10）、尤其是運行電機（40）的中間電路逆變器（100）的方法，該變流器具有可控制的開關元件（UH/UL,VH/VL,WH/WL）以及輸入側的直流電壓連接端和輸出側的相連接端（U,V,W），在該方法中在使用空間向量調制方法的條件下基于預定電壓來確定用于可控制的開關元件（UH/UL,VH/VL,WH/WL）的控制模式，其中在確定控制模式時考慮開關元件（UH/UL,VH/VL,WH/WL）的靜止時間以及用于補償所述靜止時間的補償電壓。規定在執行空間向量調制方法之前利用所述預定電壓結算所述補償電壓，并且對于預定電壓還考慮最大可使用的電壓形式的、針對可控制的開關元件（UH/UL,VH/VL,WH/WL）的設定極限。對應的變流器裝置（100）和所屬的控制裝置同樣是本發明的主題。

技術領域

本發明涉及用于控制變流器的方法、被設計為執行這種方法的變流器裝置、尤其是中間電路逆變器、以及用于執行該方法的計算單元。

背景技術

例如具有永磁體的同步發動機（英語：Permanent Magnet Synchronous Motors，PMSM）或無刷直流發動機（英語：Brushless DC Motors, BLDC）的旋轉電機可以借助磁場定向控制或調節（英語：Field Oriented Control，FOC）來運行。在此情況下，尤其是采用所謂的空間向量調制（英語：Space Vector Pulse Width Modulation，SVPWM，空間向量脈寬調制）。該空間向量調制例如在US 6 819 078 B2中或Infineon Technologies公司的申請注釋Nr. AP 08090XE 166 Sensorless Fieldoriented Control，版本0.9，2009中描述。

基于通過空間向量調制獲得的控制方案，通過控制單元借助脈寬調制（PWM）來控制變流器的可控制的開關元件（例如具有隔離柵電極的雙極晶體管，IGBT，或金屬氧化物半導體場效應晶體管，MOSFET）。這在預定持續時間的控制周期（PWM周期或PWM時鐘）中進行，在所述控制周期內輸出通過空間向量調制計算的空間向量（下面也稱為控制模式），所述空間向量具有其分別確定的持續時間。在此，控制模式一般根據不同的控制周期而改變。

變流器在輸入側被供應直流電壓信號（例如來自中間電路逆變器的中間電路）并且基于所述控制在輸出側提供對應的相信號。

在經調節的控制的情況下，這在使用流過用所輸出的相信號通電的線圈的電流作為調節參量的條件下進行。基于該電流以及例如電機的預定轉速，為一般正弦形的相信號預定對應的預定電壓。為此所述電流可以通過合適數量的電流測量裝置（分流器）直接被測量或者由在直流電壓側測量的電流重建。由在直流電壓側測量的電流重建例如在所提到的申請注釋Nr. AP08090中描述。由在直流電壓側測量的電流來重建相電流在構造上更為簡單并且由此是值得期望被用于降低對應裝置的制造成本的。

為了輸出理想的相信號，所參與的整流器支路的可控制的開關元件分別被開關，使得在任何時刻建立一個輸入側的直流電壓連接端或者另一個輸入側的直流電壓連接端與對應相輸出端的連接。但是這在實際中尤其是因為下述原因而不可能實現：所使用的開關元件具有一定的開關延遲。因此為了避免輸入側的直流電壓連接端之間的短路，設置所謂的靜止時間。所述靜止時間表示在對應的控制情況下在半橋的一個開關元件的斷開與接下來同一個半橋的另一個開關元件的接通之間預定的時間。

但是，對應靜止時間的提供導致初級電壓損耗并且導致所輸出的相信號的低頻振蕩，所述低頻振蕩例如可能負面影響所連接的電機的運行。靜止時間尤其是表現為在變流器的輸出側輸出的相信號的電壓誤差。可能的是，這種電壓誤差通過補償電壓的接入而得到平衡。

但是在使用靜止時間補償的條件下用在直流電壓側測量的電流作為調節參量的控制迄今為止是不可能的，因為該措施在常規的方法中互相排斥，如下面詳細闡述的。因此提出實現這樣做的任務。

發明內容