[發明專利]控制具有逆變器輸出濾波器的電力轉換器的方法和裝置

有效

• 申請號: 201410021198.1
• 申請日: 2014-01-16
• 公開（公告）號: CN103929051B
• 公開（公告）日: 2017-04-12
• 發明（設計）人: 劉晶波;托馬斯·諾德哈爾;彼得·舒米特;謝苗·羅亞克
• 申請（專利權）人: 洛克威爾自動控制技術股份有限公司
• 主分類號: H02M1/12
• 分類號: H02M1/12;H02P27/06
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司11227
• 代理人: 王萍,陳煒

背景技術

電力轉換系統用于生成交流（AC）輸出電力并且將其提供至負載，如由電動機驅動電力轉換器的逆變器級驅動的單相或多相AC電動機。脈沖寬度調制（PWM）輸出逆變器提供包括許多脈沖的輸出電流和電壓，并且有時在電力轉換器和被驅動的負載之間采用輸出濾波器以減少由脈沖寬度調制所造成的高頻成分。然而，電力轉換系統和負載之間的輸出濾波器的存在使得更難對提供給負載的電壓和/或電流進行精確控制，原因是傳遞至負載的電力不同于傳遞至濾波器的輸入端的電力。特別地，可以根據在逆變器輸出端所測量的反饋信號來控制輸出逆變器級，并且這些反饋值可能并不表示最終提供給負載的電流或電壓。可以在負載本身處設置反饋傳感器以用于直接測量負載參數，但這會增加系統成本，并且可能不是在所有應用中都是可能的。因此，需要一種通過中間濾波電路來驅動負載的改進的電力轉換系統和技術，通過此改進的電力轉換系統和技術，可以便利負載控制，而不需要定位在負載處的額外反饋傳感器也不需要對電力轉換器的逆變器控制系統進行顯著修改。

發明內容

現在概述本公開內容的各個方面以促進對本公開內容的基本理解，其中此概述不是本公開內容的詳盡綜述，并且既不意在確定本公開內容的某些元素也不意在描繪其范圍。相反，本概述的主要目的在于在下文中呈現更詳細的描述之前以簡化的形式呈現出本公開內容的各種理念。

公開了用于通過中間濾波電路給負載供電的電力轉換系統和操作方法，其與電動機驅動器或其他形式的電力轉換器相關聯地具有實用性，并且可以用于向任何形式的負載如單相或多相永磁同步電動機（PMSM）供電或提供驅動。這些技術可以被成功地實施以促進對驅動電動機和其它負載的改進的控制，而不需要對逆變器控制器配置進行顯著改變也不需要在負載處增加直接反饋傳感器。

公開了一種電力轉換器，其包括逆變器和相關聯的控制器，該控制器用于基于一個或更多個逆變器輸出反饋信號或值來確定表示中間濾波電路的一個或更多個濾波電容器電流或濾波電感器電壓的一個或更多個濾波器電流或電壓。控制器至少部分地基于濾波器電流或電壓來提供逆變器開關控制信號。在某些實施方式中，電力轉換器可以是電動機驅動器，其中逆變器提供輸出電力以通過中間濾波電路來驅動電動機負載。

在某些實施方式中，控制器基于期望的速度和電動機速度來計算電流設定點，并且根據電動機速度、經補償的電壓基準和濾波電容值來計算濾波電容器電流值。控制器基于電流設定點和濾波電容器電流值來計算經補償的電流設定點值，并且至少部分地基于補償電流設定點來提供逆變器開關控制信號。

在各種實施方式中，控制器基于經補償的電流設定點和表示逆變器輸出端處的輸出電流的輸出電流反饋來計算電壓基準。控制器基于輸出電流反饋、電動機速度、濾波電容器電流值以及濾波電感值來計算前饋電壓值。控制器基于電壓基準和前饋電壓基準來計算經補償的電壓基準值，并至少部分地基于經補償的電壓基準值來提供逆變器開關控制信號。

提供了一種用于通過中間濾波電路來控制連接到電動機驅動器的AC電動機的方法。該方法包括：基于表示電動機驅動器的AC輸出端處的輸出電流的至少一個電動機驅動器輸出反饋信號或值，確定表示中間濾波電路的濾波電容器電流或濾波電感器電壓的至少一個濾波器電流或電壓；以及至少部分地根據濾波器電流或電壓而在電動機驅動器輸出端處生成AC電輸出電力。

在某些實施方案中，該方法包括：基于電動機速度信號或值、經補償的電壓基準值和濾波電容值來確定表示在中間濾波電路的濾波電容器中流動的電流的濾波電容器電流值。至少部分地基于濾波電容器電流值來計算經補償的電流設定點值，并且至少部分地根據經補償的電流設定點值來提供逆變器開關控制信號。

該方法的某些實施方式還包括：至少部分地基于所期望的電動機速度和電動機速度信號或值來確定至少一個電流設定點信號或值；以及基于電流設定點值和濾波電容器電流值來計算經補償的電流設定點值。

此外，在某些實施方案中，該方法包括：基于經補償的電流設定點值和表示逆變器輸出端處的輸出電流的至少一個逆變器輸出電流反饋信號或值來計算電壓基準值。另外，基于逆變器輸出電流反饋信號或值來計算前饋電壓基準值，并且基于電壓基準值和前饋電壓基準值來確定經補償的電壓基準值，其中至少部分地根據經補償的電壓基準值來提供逆變器開關控制信號。

非暫態計算機可讀介質被設置有計算機可執行指令，以用于根據所描述的方法通過中間濾波電路來控制連接至電動機驅動器的AC電動機。

附圖說明