[發明專利]逆變器和用于測量電機中的相電流的方法

在審

• 申請號: 201911259355.1
• 申請日: 2019-12-10
• 公開（公告）號: CN112953347A
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發明（設計）人: D·科斯坦佐;蔡成攀;許錫裕
• 申請（專利權）人: 意法半導體股份有限公司;意法半導體研發(深圳)有限公司
• 主分類號: H02P27/00
• 分類號: H02P27/00;H02P23/14;H02M7/5387;G01R31/34;G01R19/00
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 董莘

本公開涉及逆變器和用于測量電機中的相電流的方法。三相負載由具有單個分流拓撲的PWM(例如，SVPWM)驅動的DC?AC逆變器供電。在每個SVPWM扇區的第二時段期間測量逆變器的分流電壓和支路電壓(跨待校準晶體管)，并且計算校準晶體管的漏極到源極電阻。在每個SVPWM扇區的第四時段期間，再次測量支路電壓，并且測量跨另一晶體管的另一支路電壓。使用校準晶體管的漏極到源極電阻和在第四時段期間所測量的跨校準晶體管的電壓，計算通過校準晶體管的相電流。使用在第四時段期間所測量的另一支路電壓和其對應晶體管的漏極到源極電阻，計算通過該晶體管的相電流。從兩個所計算的相電流，可以計算另一相電流。

技術領域

本公開總體上涉及用于驅動三相電機的逆變器，并且具體地涉及使用單個共用分流電阻器來確實地測量由逆變器供應給電機的相電流的方法。

背景技術

可以使用脈寬調制(PWM)信號來控制三相電機的相繞組。為了使用諸如電池等DC功率源為三相電機供電，PWM控制信號被施加到三相逆變器，該三相逆變器又為三相電機供電。三相逆變器的晶體管將電機的相繞組抽頭連接到正或負電源電壓軌和接地。

為了獲取用于控制電機的反饋知識，確定流過每個相繞組的電流。相電流測量被提供給控制器，該控制器生成控制三相逆變器的晶體管的PWM驅動信號。傳統上，可以通過感測與每個相繞組串聯的不同電阻器上的電壓降來獲得相電流信息。在一些設計中，鑒于流過相繞組的所有電流之和將為零的事實，可以僅對三個相繞組中的兩個執行相電流感測，并且因此通過感測流過兩個相繞組的電流，可以計算流過第三相繞組的電流。

已經基于連接在DC電源與逆變器之間的單個共用分流電阻器的使用而開發了一些技術。這樣的技術可以涉及對逆變器的晶體管的漏極到源極電壓的測量。取決于逆變器的晶體管的狀態，可以在單個共用分流電阻器上感測三個相繞組中的兩個的電流。

使用單個共用分流電阻器來測量相電流的這些技術已經證明是不精確的，因為無法同時感測兩個感測電流，并且因為對晶體管的漏極到源極電壓的測量受到晶體管的非線性的影響。然而，為了節省成本，仍然希望使用單個共用分流電阻器來測量相電流。因此，需要進一步的發展。

發明內容

本文中公開了一種用以耦合到電機的三個相繞組的DC-AC逆變器系統。該逆變器系統包括：耦合在DC電源電壓節點與中間節點之間的第一開關支路，第一開關支路具有用以耦合到電機的第一相繞組的第一端子；耦合在DC電源電壓節點與中間節點之間的第二開關支路，第二開關支路具有用以耦合到電機的第二相繞組的第二端子；耦合在DC電源電壓節點與中間節點之間的第三開關支路，第三開關支路具有用以耦合到電機的第三相繞組的第三端子；耦合在中間節點與接地之間的分流電阻器；以及控制電路。

控制電路被配置為根據空間矢量脈寬調制(SVPWM)方案向第一開關支路、第二開關支路和第三開關支路施加控制信號，以使得逆變器利用三相AC功率信號驅動電機的第一相繞組、第二相繞組和第三相繞組。

SVPWM方案被劃分為六個扇區，其中每個扇區被劃分為多個時段(period)。

控制電路被配置為在SVPWM方案的至少一些扇區期間：

在第二時段期間：測量跨分流電阻器的分流電壓；以及測量第一校準晶體管的漏極到源極電壓，第一校準晶體管是給定開關支路的晶體管；以及

在第四時段期間：測量第一校準晶體管的漏極到源極電壓；以及測量被測量晶體管的漏極到源極電壓，被測量晶體管是下一開關支路的晶體管；

根據分流電阻器的電阻、在第二時段期間測量的第一校準晶體管的漏極到源極電壓、以及在第二時段期間測量的分流電壓來確定第一校準晶體管的漏極到源極電阻；

根據在第四時段期間測量的第一校準晶體管的漏極到源極電壓、以及第一校準晶體管的漏極到源極電阻來確定耦合到給定開關支路的給定相繞組的相電流；