[發(fā)明專利]用于脈寬調(diào)制的方法和系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810298619.3
• 申請日: 2018-04-04
• 公開（公告）號: CN108696169B
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: A·柳;S-Y·鄭
• 申請（專利權(quán)）人: 通用汽車環(huán)球科技運作有限責任公司
• 主分類號: H02M7/5387
• 分類號: H02M7/5387;H02P27/08
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 姜凝;安文森

一種控制交流(AC)電機的方法包括以下步驟：(a)向交流電機提供電壓，其中電壓是由電壓基準矢量表示的脈寬調(diào)制(PWM)信號；(b)確定電壓基準矢量處于畸變區(qū)域中；和(c)響應(yīng)于確定電壓基準矢量處于畸變區(qū)域中，通過每半個切換周期更新電壓基準矢量經(jīng)由控制器來修改PWM信號以避開畸變區(qū)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明總體上涉及控制交流(AC)電機，并且更具體地涉及用于脈寬調(diào)制(PWM)的設(shè)備和方法。

背景技術(shù)

交流電機用于各種應(yīng)用，包括牽引力控制等車輛應(yīng)用。用于車輛應(yīng)用的交流電機通常經(jīng)由電壓源逆變器進行控制。脈寬調(diào)制(PWM)方法通常用于逆變器控制器中以控制三相電壓源逆變器的基本輸出電壓分量。這些三相電壓源逆變器可以進而用于控制三相交流電機的相電流。

由于電壓源逆變器的實際限制，諸如逆變器鎖定時間或死區(qū)時間，以及最小脈沖寬度限制，與電壓源逆變器一起使用的大多數(shù)PWM方法容易受到電壓畸變的影響。這些實際限制通常是非線性效應(yīng)，其表現(xiàn)為有限和可控的最小和最大脈沖寬度。對于某一相臂，電壓源逆變器的任一逆變器開關(guān)可以無限地保持在“開啟”狀態(tài)，分別以0和1的占空比產(chǎn)生脈沖寬度的離散值。在一些操作條件下，特定相臂的指令占空比具有最小和最大可實現(xiàn)脈沖寬度之間的脈沖寬度以及相應(yīng)的為0和1的離散值。非線性效應(yīng)產(chǎn)生不可實現(xiàn)區(qū)域(例如，在最小和最大可實現(xiàn)脈沖寬度之間以及相應(yīng)的為0和1的離散值)，這些不可實現(xiàn)區(qū)域出現(xiàn)在電壓源逆變器的每一相。這些不可實現(xiàn)區(qū)域通常被稱為“畸變區(qū)域”。

因此，期望提供一種避開這些畸變區(qū)域的方法，從而在操作多相交流電機時使逆變器切換損耗最小化。此外，期望提供一種避開這些畸變區(qū)域的電壓源逆變器，從而使切換損耗最小化以控制交流電機。而且，結(jié)合附圖以及前述技術(shù)領(lǐng)域和背景技術(shù)，根據(jù)隨后的詳細描述和所附權(quán)利要求，本發(fā)明的其他期望的特征和特點將變得顯而易見。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明描述了一種控制交流(AC)電機的方法。在一些實施例中，該方法包括以下步驟：(a)向交流電機提供電壓，其中該電壓是由電壓基準矢量表示的脈寬調(diào)制(PWM)信號；(b)確定電壓基準矢量處于畸變區(qū)域中；以及(c)響應(yīng)于確定電壓基準矢量處于畸變區(qū)域中，通過每半個切換周期更新電壓基準矢量經(jīng)由控制器來修正PWM信號以避開畸變區(qū)域。該方法可以進一步包括基于電壓基準矢量確定電壓扇區(qū)。此外，該方法可以包括確定在電壓扇區(qū)內(nèi)的電壓基準矢量所處的區(qū)域。該方法可以進一步包括確定電壓基準矢量處于第一區(qū)域中，其中第一區(qū)域不是畸變區(qū)域，并且響應(yīng)于確定電壓基準矢量處于第一區(qū)域中，不對電壓基準矢量進行補償。該方法可以進一步包括確定電壓基準矢量處于第二區(qū)域中。第二區(qū)域是畸變區(qū)域。響應(yīng)于檢測到電壓基準矢量處于第二區(qū)域中，控制器每半個切換周期更新電壓基準矢量，使得在第一半個切換周期產(chǎn)生第一補償電壓基準矢量，并且在第二半個切換周期產(chǎn)生第二補償電壓基準矢量。第一補償電壓基準矢量不同于第二補償電壓基準矢量。從第一補償電壓基準矢量到電壓基準矢量的距離等于從第二補償電壓基準矢量到電壓基準矢量的距離。第一補償電壓基準矢量的值在畸變區(qū)域之外。第二補償電壓基準矢量的值在畸變區(qū)域之外。

本發(fā)明還描述了一種電壓源逆變器系統(tǒng)。電壓源逆變器系統(tǒng)包括控制器、耦合到控制器的逆變器電路以及耦合到逆變器電路的輸出端的交流(AC)電機。逆變器電路被配置成向交流電機提供電壓。該電壓是脈寬調(diào)制(PWM)信號并且由電壓基準矢量表示。控制器被編程為：(a)確定電壓基準矢量處于畸變區(qū)域中；以及(b)響應(yīng)于確定電壓基準矢量處于畸變區(qū)域中，通過每半個切換周期更新電壓基準矢量來修正PWM信號以避開畸變區(qū)域。控制器可以另外被編程以執(zhí)行上述方法。

結(jié)合附圖，根據(jù)隨后的對本發(fā)明的最佳實施方式的詳細描述，本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點以及其他特征和優(yōu)點會更加顯而易見。

附圖說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施例的電壓源逆變器系統(tǒng)的框圖。

圖2是圖1所示的逆變器電路的示意圖。