[發明專利]電機用的逆變器、車輛用的電機和操作逆變器的方法

在審

• 申請號: 201811118020.3
• 申請日: 2018-09-21
• 公開（公告）號: CN109546921A
• 公開（公告）日: 2019-03-29
• 發明（設計）人: 托馬斯·德穆斯;賓·伊斯梅爾·穆罕默德·伊克萬;塞巴斯蒂安·埃伯斯伯格
• 申請（專利權）人: 法雷奧西門子新能源汽車(德國)有限公司
• 主分類號: H02P27/08
• 分類號: H02P27/08
• 代理公司: 北京維正專利代理有限公司 11508
• 代理人: 曹曉斐

本發明涉及一種用于電機（1）的逆變器（3），該逆變器（3）包括至少兩個并聯連接的動力單元（6、8），每個動力單元配置為向定子繞組（4、5）提供多相AC輸出（7、9）；以及控制單元（13），其被配置為向每個動力單元（6、8）提供一組脈沖序列，其中多組脈沖信號的相位彼此交錯，其中控制單元（13）被配置為改變多組脈沖序列的脈沖頻率，并在改變脈沖頻率時將每組脈沖序列的相互相位調整到交錯相位。

技術領域

本發明涉及一種用于電機的逆變器，該逆變器包括至少兩個并聯連接的動力單元，每個動力單元被配置為向電機的定子繞組提供多相AC輸出，并且控制單元被配置為向每個動力單元提供一組脈沖序列，其中多組脈沖序列的相位彼此交錯。另外，本發明涉及用于車輛的電機和用于操作逆變器的方法。

背景技術

逆變器廣泛用于將DC電壓轉換成多相AC輸出，該多相AC輸出提供電機的定子繞組。關于汽車應用，特別是電池電動車輛（BEV）和混合動力電動車輛，DC電壓通常從高壓電池獲得，并且多相AC輸出被提供給用于驅動電動車輛的電機。為了通過電機產生高扭矩，逆變器必須提供高AC電流。已經提出使用動力單元，其中每個開關元件包括兩個或多個并聯連接并由控制單元共同控制的半導體開關。然而，該解決方案經歷了為每種應用單獨設計這種動力單元所做的巨大努力。

此外，已經提出提供至少兩個動力單元，每個動力單元配置為向電機提供多相AC輸出，其中動力單元并聯連接。通常，控制單元向每個動力單元提供一組交錯脈沖序列。關于簡單的脈沖序列，控制單元能夠補償動力單元之間的不對稱電流。有利地，動力單元的這種交錯脈沖減少了逆變器的DC鏈路中的波紋。Bhattacharya、Subhadeep等人的論文“用于雙三相逆變器-PMSM的交錯式SVPWM和DPWM：汽車應用”（在2014年IEEE運輸電氣化會議和展覽會（ITEC），密歇根州迪爾伯恩，2014年，第1-6頁）公開了這樣一種逆變器。然而，尚未提出實現更復雜的控制方案，特別是對于多組脈沖序列的可變PWM頻率。

發明內容

因此，本發明的一個目的是提供一種實現更復雜的逆變器控制方案的可能性，特別適合于滿足有關成本和安裝空間的高汽車需求。

關于最初描述的逆變器，根據本發明提出，控制單元被配置為改變多組脈沖序列的脈沖頻率并且在當改變脈沖頻率時將每組脈沖序列的相互相位調整到交錯相位。

本發明基于以下考慮：通過使控制單元能夠主動調整每組脈沖序列的相互相位，將交錯并聯逆變器和具有可變調制頻率的逆變器的技術相結合。有利地，這允許使用復雜的控制方案，例如同步調制或脈沖頻率擺動，同時操作具有并聯連接的兩個或多個動力單元的逆變器。當需要特別是用于汽車應用的高扭矩時，這可以從這些控制方案的優點中受益。關于成本和安裝空間，逆變器通過使用由一個控制單元控制的適當數量的，優選地相似或相等的動力單元來允許可縮放的設計。

通常，每個動力單元提供三相AC輸出。因此，逆變器可以提供與動力單元的數量和每個動力單元的輸出相的數量的乘積相對應的多個輸出相。電機可包括與逆變器的輸出相對應的多個定子繞組。優選地，動力單元在結構上相同和/或配置為分開操作。動力單元可以是整體單元和/或配置為可拆卸地安裝到逆變器。通常，每個動力單元包括多個開關元件，例如，半導體開關元件，例如絕緣柵雙極晶體管、絕緣柵場效應晶體管或結型場效應晶體管。每個動力單元的開關元件可以連接到與動力單元的輸出相的數量對應的半橋。每個開關元件可以包括控制端子，例如柵極端子，其可以由控制單元控制以根據一個脈沖序列進行切換?？刂茊卧梢园ㄖ鲉卧?，該主單元被配置為計算和/或指定可變頻率隨時間的值。術語“多組脈沖序列”指的是提供給一個動力單元的開關元件的脈沖序列。一組脈沖序列可以包括與一個動力單元的開關元件的數量相對應的多個脈沖序列。關于本發明，術語“交錯”表示多組脈沖序列之間的時間偏移。

優選地，控制單元包括調制單元，該調制單元被配置為通過脈沖寬度調制來提供多組脈沖序列。因此，調制單元可以具有與要調制的交錯頻率的數量相對應的多個輸入端口。交錯頻率的數量可以等于動力單元的數量。