[發(fā)明專利]測量逆變器中相電流的方法和采用這種方法的逆變器

無效

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• 申請日: 1996-01-19
• 公開（公告）號: CN1063596C
• 公開（公告）日: 2001-03-21
• 發(fā)明（設計）人: S·E·尼爾森;J·U·雅格爾;J·W·耶森;P·B·蘇格爾森
• 申請（專利權(quán)）人: 丹福斯有限公司
• 主分類號: H02M7/5387
• 分類號: H02M7/5387;G01R19/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 鄒光新,王忠忠

本發(fā)明涉及測量逆變器中相電流的方法和采用這種方法的逆變器，在該逆變器中可控半導體開關(guān)將來自中間電路的直流通過脈寬調(diào)制逆變成三相交流電壓，其中當有效開關(guān)狀態(tài)形成中間電路電流和相電流的確定關(guān)系時，通過測量中間電路電流來測量相電流。

在現(xiàn)有技術(shù)中由EP?0502?226A1公知了其測量原理。該文獻描述了一種檢測電路，當中間電路電流和相電流之間的所述確定關(guān)系存在時，它通過檢測相電壓來選擇時間周期。檢測電路利用三個通道控制跟蹤及保持電路類型的一個積分電路，這三個通道交替地與中間電路電流的傳感器相連接。當一個電位施加在逆變器輸出上、即施加了不等于零的一個電壓時，通道中的一個通道受到控制以便將各相電流在中間電路電流中的成分積分成中間電路電流。所產(chǎn)生的信號代表與之連接的一個三相交流電機的有效電流。另外二個通道受到控制、以使得積分信號周期性地跟隨各自的相電流，這些信號與開關(guān)狀態(tài)的數(shù)據(jù)組合成各個重組建的三相電流。

該公知的電路及實現(xiàn)它的測量方法涉及非常廣泛的模擬信號處理。由于所應用的積分原理，該電路具有低的截止頻率上限，因此它將難以適用于高動態(tài)特性如伺服控制應用的逆變器。

考慮到與此相關(guān)的問題，因此本發(fā)明的一個目的在于提供一種逆變器中相電流的測量方法，它能具有高的截止頻率上限，且能用比以往公知電路更小的電路復雜性來實現(xiàn)。

本發(fā)明的另一個目的是提供一種采用這種方法的逆變器。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，一種測量逆變器中相電流的方法，其中可控半導體開關(guān)將來自中間電路的直流電壓通過脈寬調(diào)制逆變成三相交流電壓，其中當有效開關(guān)狀態(tài)形成中間電路電流和相電流的確定關(guān)系時，通過測量中間電路電流來測量相電流，其特征在于：(Tm)第一步在一個調(diào)制周期中的同一有效開關(guān)狀態(tài)的兩個分開的開關(guān)狀態(tài)設定條件下測量中間電路電流的值(idc)，第二步建立該測量值的結(jié)果平均值。

根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，一種包括可控半導體開關(guān)的逆變器，它使用脈寬調(diào)制將來自中間電路的直流電壓逆變成三相交流電壓，設有測量裝置，用于測量中間電路電流的瞬時值，以及設有控制裝置，該測量裝置與所述半導體開關(guān)相連接，見控制所述半導體開關(guān)，用于當有效開關(guān)狀態(tài)形成中間電路電流和相電流的確定關(guān)系時啟動測量裝置，其特征在于：控制裝置被設計成在一個調(diào)制周期(Tm)的同一有效開關(guān)狀態(tài)的兩個分開的開關(guān)狀態(tài)設定條件下啟動測量裝置；及該逆變器具有一個與所述測量裝置相連接的變換器，用于由測量值建立結(jié)果平均值。

該測量方法極其適用于時間對稱性，后者通常是通過半導體開關(guān)的控制來實現(xiàn)的，現(xiàn)在將很概要地加以解釋。在標準三相逆變橋的八種可能的開關(guān)狀態(tài)的通常矢量考慮中，被分為兩個在相導體上不施加電壓的零矢量及六個在相導體上施加電壓的有效矢量。通過這些有效矢量中兩個的脈寬調(diào)制疊加則可實現(xiàn)相導體上任意電壓的施加。

該調(diào)制通常是作為雙邊調(diào)制來實現(xiàn)的，其中在一個調(diào)制周期中，例如從一個零矢量跳變到第一有效矢量，然后跳變到第二有效矢量，再然后到第二零矢量，而后又經(jīng)第二有效矢量及第一有效矢量回到第一零矢量。該程序總是以這樣的方式進行，即各個矢量或開關(guān)狀態(tài)之間的過渡僅需要單個開關(guān)的開通或關(guān)閉，由此該程序使開關(guān)損耗減至最小。

由此可見，在每個調(diào)制周期中第一有效矢量或開關(guān)狀態(tài)出現(xiàn)二次。在每個調(diào)制周期中第二有效開關(guān)狀態(tài)也出現(xiàn)二次。因此，有效開關(guān)狀態(tài)在時間上相對調(diào)制周期的中心呈現(xiàn)鏡面對稱分布。

第一有效開關(guān)狀態(tài)能使通過測量中間電路電流來測量第一相電流，及第二有效開關(guān)狀態(tài)能使通過測量中間電路電流來測量第二相電流。

現(xiàn)在，如果我們考慮第一相電流，根據(jù)本發(fā)明，這就是在每個調(diào)制周期中測量兩次，并建立兩次測量值的(第一)結(jié)果平均值。由于時間對稱性，該結(jié)果平均值可與調(diào)制周期中心有關(guān)。在同一調(diào)制周期中，第二相電流可用本發(fā)明解釋的方式類似地被測量，由此建立(第二)結(jié)果平均值，它也類似地與調(diào)制周期中心有關(guān)。因為兩次電流測量可與同一時間有關(guān)，及相電流之和在任何時間上等于零，便可立即計算出第三相電流。

因此，根據(jù)本發(fā)明的方法能夠正確及完整地測量每個調(diào)制周期中逆變器的相電流，這方法提供了設計非常簡單且快速控制和調(diào)節(jié)系統(tǒng)的基礎。在電流矢量(輸出電流或相電流)的三個測量分量之間不產(chǎn)生相位誤差(時間偏移)，或在相對所施加的電壓矢量的電流矢量位置的測量上不發(fā)生相位誤差(時間偏移)。而這種時間偏移或相位誤差在測量中間電路電流的測量方法中是常見的，因為各個電流是連續(xù)測量的。