用于脈沖寬度調(diào)制驅(qū)動(dòng)的速率限制共?？刂频闹谱鞣椒?br> 【專利摘要】在一方面，一般地，一種用于多相驅(qū)動(dòng)的脈沖寬度調(diào)制控制的方法包括：將用于驅(qū)動(dòng)的多個(gè)相中的至少一個(gè)相的集合識(shí)別為適合用于箝位到多個(gè)極限電源電壓之一，從適合相的集合中選擇具有用于適合相的集合的最大幅度驅(qū)動(dòng)電流的相，將第一偏移信號(hào)確定為在用于選擇的相的控制信號(hào)電平和與多個(gè)極限電源電壓之一對(duì)應(yīng)的極限控制信號(hào)電平之間的差，限制第一偏移信號(hào)的改變速率以形成第二偏移信號(hào)，以及針對(duì)用于驅(qū)動(dòng)的相中的每一個(gè)相確定調(diào)節(jié)的控制信號(hào)，包括針對(duì)多個(gè)相中的每一個(gè)相形成用于該相的控制信號(hào)電平和第二偏移信號(hào)的組合，以針對(duì)該相確定調(diào)節(jié)的控制信號(hào)。
【專利說明】用于脈沖寬度調(diào)制驅(qū)動(dòng)的速率限制共?？刂?br> [0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求2011年3月30日提交的美國(guó)申請(qǐng)N0.: 13/075，376的優(yōu)先權(quán)，其內(nèi)容在這里被引用。
【背景技術(shù)】
[0003]本申請(qǐng)涉及用于脈沖寬度調(diào)制驅(qū)動(dòng)的速率限制共?？刂啤?br> [0004]很多電機(jī)控制應(yīng)用利用脈沖寬度調(diào)制(PWM)的電壓來以多種速度驅(qū)動(dòng)電機(jī)。在一些示例中，電機(jī)控制應(yīng)用結(jié)合PWM逆變器(例如，三相逆變器)來使用PWM控制器。控制器和逆變器可以用于控制用于驅(qū)動(dòng)電機(jī)的信號(hào)的電壓電平和頻率二者。
[0005]用于利用三相逆變器橋來生成脈沖寬度調(diào)制的電壓的常見方法是計(jì)算與一組命令的電壓va、Vb和V。成比例的占空比Da、Db和Dc。然后，將占空比發(fā)送到控制逆變器的切換的電路。
[0006]在PWM逆變器中，諸如頻率和電流幅度的因素直接影響功率損耗。例如，在切換設(shè)備(例如，晶體管)中、在斷和通狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換期間，高電流相上的轉(zhuǎn)換可能使大量能量消散。
[0007]可以通過減少切換頻率或者通過減少要導(dǎo)通的電流來減少切換損耗。然而，這樣的減少方法在一些應(yīng)用中可能并不是足夠的。因此，期望用于減少切換損耗的其他方法。
[0008]在一些示例中，多相控制電壓用于控制電機(jī)速度、扭矩或反饋回路中的位置。相控制電壓中的噪聲可能使得PWM控制器由于一些PWM算法而引入不期望的共模電壓的快速切換。該不期望的切換可能轉(zhuǎn)變成用于驅(qū)動(dòng)電機(jī)的PWM信號(hào)的不期望的切換。由這樣的不期望的切換而引入的功率損耗可能是顯著的。因此，系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員可能努力減少不期望的切換。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]在一方面，一般地，通過不中止具有彼此非常接近的命令電壓的相上的占空比來抑制不期望的切換。
[0010]在一方面，一般地，一種用于多相驅(qū)動(dòng)的脈沖寬度調(diào)制控制的方法包括:將用于驅(qū)動(dòng)的多個(gè)相中的至少一個(gè)相的集合識(shí)別為適合用于箝位到多個(gè)極限電源電壓之一，從適合相的集合中選擇具有用于適合相的集合的最大幅度驅(qū)動(dòng)電流的相，將第一偏移信號(hào)確定為在用于選擇的相的控制信號(hào)電平和與多個(gè)極限電源電壓之一對(duì)應(yīng)的極限控制信號(hào)電平之間的差，限制第一偏移信號(hào)的改變速率以形成第二偏移信號(hào)，以及針對(duì)用于驅(qū)動(dòng)的相中的每一個(gè)相確定調(diào)節(jié)的控制信號(hào)，包括針對(duì)多個(gè)相中的每一個(gè)相形成用于該相的控制信號(hào)電平和第二偏移信號(hào)的組合，以針對(duì)該相確定調(diào)節(jié)的控制信號(hào)。
[0011]各方面可以包括下述特征中的一個(gè)或多個(gè)。
[0012]將用于驅(qū)動(dòng)的多個(gè)相中的至少一個(gè)相的集合識(shí)別為適合用于箝位到多個(gè)極限電源電壓之一可以包括將基于控制信號(hào)電平的測(cè)試應(yīng)用到用于驅(qū)動(dòng)的、與多個(gè)相對(duì)應(yīng)的多個(gè)控制信號(hào)電平，以確定要從至少一個(gè)相的集合中排除的一個(gè)或多個(gè)相?；诳刂菩盘?hào)電平的測(cè)試可以包括識(shí)別多個(gè)控制信號(hào)電平中的、具有在最大和最小控制信號(hào)電平之間的信號(hào)電平的一個(gè)或多個(gè)中間控制信號(hào)電平，并且從至少一個(gè)相的集合中排除與一個(gè)或多個(gè)中間控制信號(hào)電平對(duì)應(yīng)的相。
[0013]從適合相的集合中選擇具有用于適合相的集合的最大幅度驅(qū)動(dòng)電流的相可以包括比較與適合相的集合關(guān)聯(lián)的驅(qū)動(dòng)電流的集合，并且基于對(duì)驅(qū)動(dòng)電流的集合的比較來將具有最大幅度驅(qū)動(dòng)電流的適合相確定為選擇的相。可以根據(jù)從多個(gè)控制信號(hào)電平確定的參數(shù)來限制第一偏移信號(hào)的改變速率。該參數(shù)可以被形成為從多個(gè)控制信號(hào)值確定的控制信號(hào)向量的幅度。
[0014]第一偏移信號(hào)的改變速率可以被限制在第一改變速率值和第二改變速率值之間的范圍。第一偏移信號(hào)的改變速率可以是該參數(shù)的單調(diào)函數(shù)?？梢愿鶕?jù)從控制信號(hào)電平確定的參數(shù)來限制第一偏移信號(hào)的改變速率。該參數(shù)可以被形成為從多個(gè)控制信號(hào)值確定的控制信號(hào)向量的幅度，并且第一偏移信號(hào)的改變速率可以是該參數(shù)的單調(diào)函數(shù)?？梢愿鶕?jù)用于多個(gè)相的調(diào)節(jié)的控制信號(hào)中對(duì)應(yīng)的一個(gè)來確定多個(gè)脈沖寬度調(diào)制的控制信號(hào)中的每個(gè)脈沖寬度調(diào)制的控制信號(hào)。
[0015]在另一方面，一般地，多相控制器包括控制信號(hào)調(diào)節(jié)器。控制信號(hào)調(diào)節(jié)器包括用于接收多個(gè)控制信號(hào)的輸入、用于接收多個(gè)驅(qū)動(dòng)電流的輸入以及用于提供多個(gè)調(diào)節(jié)的控制信號(hào)的輸出?？刂菩盘?hào)調(diào)節(jié)器被配置成將多個(gè)相中的至少一個(gè)相的集合識(shí)別為適合用于箝位至IJ多個(gè)極限電源電壓之一，從適合相的集合中選擇具有用于適合相的集合的最大幅度驅(qū)動(dòng)電流的相，將第一偏移信號(hào)確定為在用于選擇的相的控制信號(hào)電平和與多個(gè)極限電源電壓之一對(duì)應(yīng)的極限控制信號(hào)電平之間的差，限制第一偏移信號(hào)的改變速率以形成第二偏移信號(hào)，以及針對(duì)用于驅(qū)動(dòng)的每個(gè)相確定多個(gè)調(diào)節(jié)的控制信號(hào)中的一個(gè)，包括針對(duì)多個(gè)相中的每一個(gè)相形成用于該相的控制信號(hào)電平和第二偏移信號(hào)的組合，以針對(duì)該相確定調(diào)節(jié)的控制信號(hào)。
[0016]各方面可以包括下述特征中的一個(gè)或多個(gè)。
[0017]脈沖寬度調(diào)制器可以被配置成接受多個(gè)調(diào)節(jié)的控制信號(hào)，并且根據(jù)多個(gè)調(diào)節(jié)的控制信號(hào)中對(duì)應(yīng)的一個(gè)來確定多個(gè)脈沖寬度調(diào)制的控制信號(hào)中的每個(gè)脈沖寬度調(diào)制的控制信號(hào)?？刂菩盘?hào)生成器可以包括用于接收反饋信號(hào)的輸入、用于接收命令信號(hào)的輸入、用于接收多個(gè)驅(qū)動(dòng)電流的輸入以及用于提供多個(gè)控制信號(hào)的輸出?？刂菩盘?hào)生成器可以被配置成響應(yīng)于反饋信號(hào)、命令信號(hào)和多個(gè)驅(qū)動(dòng)電流中的至少一個(gè)而確定多個(gè)控制信號(hào)。
[0018]控制信號(hào)調(diào)節(jié)器可以被配置成將用于驅(qū)動(dòng)的多個(gè)相中的至少一個(gè)相的集合識(shí)別為適合用于箝位到多個(gè)極限電源電壓之一，包括將基于控制信號(hào)電平的測(cè)試應(yīng)用到用于驅(qū)動(dòng)的、與多個(gè)相對(duì)應(yīng)的多個(gè)控制信號(hào)電平，以確定要從至少一個(gè)相的集合中排除的一個(gè)或多個(gè)相?；诳刂菩盘?hào)電平的測(cè)試可以包括識(shí)別多個(gè)控制信號(hào)電平中的、具有在最大和最小控制信號(hào)電平之間的信號(hào)電平的一個(gè)或多個(gè)中間控制信號(hào)電平，并且從至少一個(gè)相的集合中排除與一個(gè)或多個(gè)中間控制信號(hào)電平對(duì)應(yīng)的相。
[0019]控制信號(hào)調(diào)節(jié)器可以被配置成從適合相的集合中選擇具有用于適合相的集合的最大幅度驅(qū)動(dòng)電流的相，包括比較與適合相的集合關(guān)聯(lián)的驅(qū)動(dòng)電流的集合，基于對(duì)驅(qū)動(dòng)電流的集合的比較將具有最大幅度驅(qū)動(dòng)電流的適合相確定為選擇的相。控制信號(hào)調(diào)節(jié)器可以包括轉(zhuǎn)變速率(slew rate)限制器，該轉(zhuǎn)變速率限制器被配置成接受從多個(gè)控制信號(hào)電平確定的參數(shù)并且根據(jù)該參數(shù)來限制第一偏移信號(hào)的改變速率。該參數(shù)可以被形成為從多個(gè)控制信號(hào)值確定的控制信號(hào)向量的幅度。
[0020]轉(zhuǎn)變速度限制器可以被配置成將第一偏移信號(hào)的改變速率限制在第一改變速率值和第二改變速率值之間的范圍。第一偏移信號(hào)的改變速率可以是該參數(shù)的單調(diào)函數(shù)。
[0021]本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)在下面的描述和權(quán)利要求中將變得顯而易見。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1是三相電機(jī)控制系統(tǒng)的框圖。
[0023]圖2是三相電機(jī)控制器的框圖。
[0024]圖3是應(yīng)用于輸入的簡(jiǎn)單集合的不連續(xù)PWM的圖示。
[0025]圖4是應(yīng)用于需要電壓測(cè)試的情況的不連續(xù)PWM的圖示。
[0026]圖5是包括電壓測(cè)試的零序列計(jì)算器的框圖。
[0027]圖6是使用級(jí)別I解決方案(即,電壓測(cè)試)的不連續(xù)PWM系統(tǒng)中的不必要切換的示例。
[0028]圖7是包括轉(zhuǎn)變速率限制器的零序列計(jì)算器的框圖。
[0029]圖8是轉(zhuǎn)變速率限制的不連續(xù)PWM系統(tǒng)的輸出的示例。
[0030]圖9是沒有應(yīng)用足夠轉(zhuǎn)變速率限制的轉(zhuǎn)變速率限制的不連續(xù)PWM系統(tǒng)的輸出的示例。
[0031]圖10是圖示轉(zhuǎn)變速率限制器如何根據(jù)控制電壓向量的幅度來調(diào)節(jié)其斜率的圖。
[0032]圖11是示出減少的箝位時(shí)間的轉(zhuǎn)變速率限制的不連續(xù)PWM系統(tǒng)的輸出的示例。
[0033]圖12圖示了高動(dòng)態(tài)PMLSM應(yīng)用中的典型控制電壓。
[0034]圖13是包括級(jí)別2遲滯算法的零序列計(jì)算器的框圖。
[0035]圖14圖示了向示例性輸入集合應(yīng)用級(jí)別2遲滯算法。
[0036]圖15圖示了級(jí)別2遲滯算法中的區(qū)域的示例性表示。
[0037]圖16是示出級(jí)別2遲滯算法如何識(shí)別區(qū)域的流程圖。
[0038]圖17是級(jí)別2遲滯算法如何確定哪個(gè)相電壓命令進(jìn)行箝位的流程圖。
[0039]圖18是級(jí)別2遲滯算法如何確定哪個(gè)相電壓命令進(jìn)行箝位的更具體的流程圖。
[0040]圖19示出了將級(jí)別I解決方案與級(jí)別2解決方案作比較的示例性實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
【具體實(shí)施方式】[0041]I 概沭
[0042]參考圖1和圖2，呈現(xiàn)了包括控制器的典型不連續(xù)脈沖寬度調(diào)制(DPWM)三相電機(jī)控制系統(tǒng)。
[0043]如圖1中所示，三相電機(jī)控制系統(tǒng)100的實(shí)施例被配置用于降低由快速的不期望切換所造成的切換損耗。一般地，該系統(tǒng)包括控制器104、逆變器110和三相電機(jī)112。
[0044]在一些示例中，控制器104接收各種輸入并且創(chuàng)建三個(gè)脈沖寬度調(diào)制的電壓命令106,每一個(gè)與電機(jī)112的相輸入中的一個(gè)對(duì)應(yīng)?？刂破?04以使得PWM電壓命令106中的不期望的快速轉(zhuǎn)換被抑制的方式來確定PWM電壓命令106。從外部控制系統(tǒng)(未示出)向控制器104輸入命令102 (例如，扭矩或位置命令)。命令102表示電機(jī)112的期望輸出。而且，對(duì)控制器104的輸入是相輸入(“相電流”)114的每一個(gè)上的測(cè)量電流和感測(cè)到的反饋116 (例如，感測(cè)到的電機(jī)112的位置)的集合?；诟鞣N輸入，控制器104確定表示兩個(gè)狀態(tài)的PWM輸出(V\PWM、V\PWM、V*ePWM)的集合，其不失一般性地在以下被描述為1.0和0.0。PWM輸出106中的每一個(gè)與電機(jī)112的三個(gè)輸入相中的一個(gè)對(duì)應(yīng)，使得當(dāng)根據(jù)對(duì)應(yīng)的PWM輸出來對(duì)電機(jī)的各種輸入對(duì)應(yīng)用這些輸出時(shí)，電機(jī)將遵循命令的輸入。
[0045]PWM電壓輸出106的集合被從控制器104傳遞到逆變器110，其中PWM電壓輸出106被用于打開和閉合開關(guān)118使得DC電壓108被轉(zhuǎn)換成驅(qū)動(dòng)電機(jī)112的對(duì)應(yīng)輸入相的三個(gè)PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)。具體地，PWM輸出I導(dǎo)致對(duì)輸入相應(yīng)用正DC電源電壓軌，并且PWM輸出O導(dǎo)致對(duì)輸入相應(yīng)用負(fù)DC電源電壓軌。
[0046]供應(yīng)到電機(jī)112的每個(gè)輸入相的相電流114 (B卩，圖1中的ia、ib、i。)被測(cè)量并且傳遞回控制器104。感測(cè)到的反饋116也被傳遞回控制器104。
[0047]參考圖2，控制器104的一個(gè)示例接收命令102、感測(cè)到的相電流114以及感測(cè)到的反饋116作為輸入。這些輸入被傳遞到多相控制信號(hào)生成器220。多相控制信號(hào)生成器220被配置成處理命令輸入102、感測(cè)到的電流114以及感測(cè)到的反饋116，并且形成三相控制電壓(Va、Vb、V。)222。在該示例中，相控制電壓222表示與DC電源電壓相乘以應(yīng)用于電機(jī)的輸入相的系數(shù)對(duì)應(yīng)的、在-1.0到1.0的范圍中的正值或負(fù)值?；谄漭斎?，多相控制信號(hào)生成器220例如通過使用場(chǎng)定向或向量控制算法來確定三相控制電壓222。
[0048]相控制電壓222與感測(cè)到的相電流224的集合一起被傳遞到控制信號(hào)調(diào)節(jié)器(modifier)227?？刂菩盘?hào)調(diào)節(jié)器227包括用于調(diào)節(jié)相控制電壓222以產(chǎn)生占空比信號(hào)226的加法模塊229和零序列計(jì)算器224。在一些示例中，對(duì)于系統(tǒng)中的其他模塊，控制信號(hào)調(diào)節(jié)器227在功能上是透明的。在控制信號(hào)調(diào)節(jié)器227內(nèi)，相控制電壓222與感測(cè)到的相電流114 一起被傳遞到零序列計(jì)算器224。零序列計(jì)算器224使用這些輸入來確定相控制電壓222的共模(B卩，在范圍[-1.0到1.0])，并且創(chuàng)建零序列信號(hào)230、Vtl，其也在范圍[-1.0到1.0]中。使用加法模塊229，將零序列信號(hào)230與相控制電壓222組合以創(chuàng)建一組占空比信號(hào)226，每一個(gè)都在范圍[-1.0到1.0]中。例如，占空比信號(hào)V氣226可以通過對(duì)于V*x=0.5 □ (Vx+V0+1.0)進(jìn)行求解來計(jì)算，其中X表示三相a、b或c中的一個(gè)。因此，占空比信號(hào)226有效地是由零序列信號(hào)230在電平上移位并且被強(qiáng)制在范圍O至I的相控制電壓222。所得到的占空比信號(hào)V*x226抑制在PWM電壓命令106中的不期望的切換。
[0049]然后，三個(gè)占空比電壓226被傳遞到確定三個(gè)PWM電壓輸出106的脈沖寬度調(diào)制器228。在一些實(shí)例中，所得到的脈沖寬度調(diào)制的電壓輸出106是以由相控制電壓222或者由用于切換的設(shè)備的額定特性確定的切換頻率、在高和低(即，I和O)之間交替的方波。脈沖寬度調(diào)制器228可以將占空比電壓226與載波信號(hào)(例如，鋸齒波)作比較以產(chǎn)生PWM電壓輸出106。如果占空比的電平大于載波信號(hào)的電平，則PWM電壓輸出值是‘I’，否則PWM電壓輸出是‘O’。脈沖寬度調(diào)制的過程是公知的并且以下不再進(jìn)一步討論。
[0050]2零序列計(jì)算器
[0051]零序列計(jì)算器224使用測(cè)量的相電流114 (ia、ib和i。)和相控制電壓222 (Va,\、Vc)來確定零序列信號(hào)％230。零序列信號(hào)230被確定為使得當(dāng)其與相控制電壓222組合時(shí)，這些相中的一個(gè)相(以下通常被稱為“箝位(clamped)相”，注意詞語“箝位”應(yīng)當(dāng)僅在本說明書的上下文內(nèi)進(jìn)行理解，并且不意味著在其他上下文中使用的屬性)有目的地被設(shè)置為等于極值電壓值(v*x=-l.0或1.0)，由此中止對(duì)于該相的切換。通過始終消除對(duì)于這些相中的一個(gè)相的切換，可以減少切換量，由此減少由于過度切換而導(dǎo)致的損耗。該過程被統(tǒng)稱為不連續(xù)脈沖寬度調(diào)制(DPWM)。
[0052]在下面的實(shí)施例中，當(dāng)確定箝位相時(shí)，評(píng)估兩個(gè)條件。首先，確定適合用于箝位的相，并且然后對(duì)具有最大電流幅度的適合相進(jìn)行鉗位。因?yàn)榍袚Q損耗在轉(zhuǎn)換期間與開關(guān)中流動(dòng)的電流成比例，所以對(duì)具有最大電流幅度的適合相進(jìn)行鉗位確保了切換損耗的最大減少。
[0053]確定適合用于箝位的相的過程基于諸如相控制電壓222的信號(hào)質(zhì)量和在測(cè)量的相電流114和相控制電壓222之間的相對(duì)準(zhǔn)這樣的因素而不同。
[0054]參考圖3，在一個(gè)DPWM的情況下，三相控制電壓322與對(duì)應(yīng)的感測(cè)到的相電流314同相位。在該簡(jiǎn)單情況下，沒有必要采用分離的測(cè)試來確定哪些相適合用于箝位?？梢酝ㄟ^簡(jiǎn)單地檢測(cè)與(在相電流圖314中圈出的)具有最大幅度的感測(cè)到的相電流對(duì)應(yīng)的相并且箝位該對(duì)應(yīng)的相來確定零序列信號(hào)330。因?yàn)橄嗫刂齐妷?22和相電流314同相位并且?guī)缀鯖]有噪聲，所以幾乎不存在或沒有關(guān)于哪個(gè)相控制電壓應(yīng)當(dāng)被箝位的疑問。一旦完成了對(duì)于哪個(gè)相箝位的確定，就確定了零序列信號(hào)330。在一些示例中，通過從最靠近極值的相命令電壓值(-1.0或1.0)減去箝位相的相控制電壓來確定零序列信號(hào)330。
[0055]零序列信號(hào)330表示與三相控制電壓322組合的共模電壓，保持其間的關(guān)系(例如，差和順序)。
[0056]3具有電壓測(cè)試的DPWM
[0057]參考圖4，更復(fù)雜的示例包括超前其對(duì)應(yīng)相電流414大約90度的三相控制電壓422。在該情況下，通過簡(jiǎn)單地選擇具有最高電流幅度的相來選擇哪個(gè)相來箝位的前述方法可能是不適當(dāng)?shù)?。具體地，在相電流具有最大幅度的時(shí)段期間，與具有最大電流幅度的相對(duì)應(yīng)的相控制電壓在中間(即，具有最大幅度的相電流具有其值位于其他兩個(gè)相控制電壓的值之間的對(duì)應(yīng)相控制電壓)。因此，如果具有中間相控制電壓的相被箝位，則在中間相控制電壓和箝位最大值之間的相控制電壓也有必要被箝位，并且無法保持相之間的關(guān)系。這是由于下述事實(shí)而導(dǎo)致的:當(dāng)創(chuàng)建占空比426時(shí)，在相控制電壓422之間保持電平關(guān)系。
[0058]對(duì)該問題的一個(gè)解決方案是應(yīng)用識(shí)別具有中間相控制電壓的相的電壓測(cè)試。當(dāng)選擇哪個(gè)相來箝位時(shí)，不考慮被識(shí)別到的相。
[0059]例如，參考從O秒到0.01秒的時(shí)間范圍，具有最大相電流幅度的相(即，相A)具有位于相B和相C的相控制電壓之間的相控制電壓。因此，因?yàn)槠湎嗫刂齐妷涸谥虚g，所以相A不適合用于箝位。適合用于箝位的其余相是相B和相C。比較與其余適合相關(guān)聯(lián)的相電流，并且選擇與該時(shí)間范圍內(nèi)的最大相電流幅度關(guān)聯(lián)的適合相(即，相C)用于箝位。在相同的時(shí)間范圍中，零序列信號(hào)430被確定為使得當(dāng)所有三相控制電壓422被添加于其上時(shí)，相C被設(shè)置為箝位最大值。
[0060]在另一不例中，參考從.01秒到.02秒的時(shí)間范圍，具有最大相電流幅度的相(即，相C)具有中間的相控制電壓，并且因此該相不適合用于箝位。因此，相A和相B是其余的適合相。對(duì)相A和相B的相電流幅度進(jìn)行比較，并且選擇具有最大相電流幅度(即，相A)的相用于箝位。該時(shí)間范圍內(nèi)的零序列信號(hào)430被確定為使得當(dāng)所有三相控制電壓422被添加于其上時(shí)，相A被設(shè)置為箝位最大值。
[0061]參考圖5，零序列計(jì)算器524的一個(gè)實(shí)施例(圖2中的零序列計(jì)算器228的替代版本)被配置成通過應(yīng)用前述電壓測(cè)試來排除具有中間相控制電壓的相來選擇用于箝位的適合相。具體地，零序列計(jì)算器524接收相控制電壓522和相電流514作為輸入，并且產(chǎn)生零序列信號(hào)530作為輸出。中間電壓測(cè)試560接收相控制電壓522并且確定適合用于箝位的相。例如，中間電壓測(cè)試560通過確定具有中間值的相控制電壓來識(shí)別中間的相控制電壓。當(dāng)確定哪個(gè)相來箝位時(shí)，不考慮與確定的中間相控制電壓關(guān)聯(lián)的相作為用于箝位的可能相。其余相被稱為可箝位相572，并且識(shí)別哪個(gè)相適合用于被箝位的信息被傳遞至最大電流測(cè)試568，這在以下詳細(xì)進(jìn)行描述。
[0062]在分離的信號(hào)路徑中，絕對(duì)值模塊562計(jì)算相電流514的絕對(duì)值。絕對(duì)值模塊562的結(jié)果被傳遞到箝位相選擇器564,其中與當(dāng)前被箝位的相對(duì)應(yīng)的相電流與其他相電流分離。箝位相選擇器564接收相電流的絕對(duì)值并且識(shí)別當(dāng)前哪個(gè)相被鉗位的輸入作為輸入。箝位相選擇器使當(dāng)前選擇的相的電流的絕對(duì)值與其他相中的電流的絕對(duì)值分離，并且將其提供在分離的輸出上。
[0063]然后,將小的正電流值,德爾塔遲滯(delta-hysteresis)電流566,添加到當(dāng)前被箝位的相的分離的相電流578上。該添加強(qiáng)制輸入到最大電流測(cè)試568的現(xiàn)在調(diào)節(jié)的當(dāng)前被箝位的相電流576的絕對(duì)值比當(dāng)前被箝位的相578的相電流的實(shí)際絕對(duì)值大至少等于德爾塔遲滯電流566的量。
[0064]可箝位相572、沒有被德爾塔遲滯電流574調(diào)節(jié)的相電流的絕對(duì)值以及被德爾塔遲滯電流576調(diào)節(jié)的相電流的絕對(duì)值然后被傳遞到最大電流測(cè)試568。最大電流測(cè)試568通過從可箝位相572中選擇具有最大相電流幅度的相來確定要箝位的相。通過對(duì)當(dāng)前被箝位的相的電流幅度添加小的遲滯值，可以在特定情況下，諸如當(dāng)可箝位相中的電流在幅度上彼此接近并且有噪聲而使得存在具有最大電流的相的隨時(shí)快速變化時(shí)，避免要箝位的相的不必要的快速切換。
[0065]然后，將箝位相的識(shí)別傳遞到零序列計(jì)算模塊580，在零序列計(jì)算模塊580中確定零序列信號(hào)530。零序列計(jì)算器580還接收相控制電壓522作為輸入，并且通過從最接近電源軌電壓中減去當(dāng)前選擇的用于箝位的相的相電壓來計(jì)算零序列信號(hào)。
[0066]3.1.1不必要的切換的示例
[0067]在諸如圖4中的良好工作的系統(tǒng)中，前述電壓測(cè)試足以確定哪個(gè)相被鉗位。然而，參考圖6，當(dāng)在相控制電壓522中存在噪聲或其他快速變化時(shí)，可能出現(xiàn)問題。例如，由于切換噪聲對(duì)采樣電流的影響所造成的電壓振蕩525可能造成電壓測(cè)試的結(jié)果快速改變，從而快速改變被箝位的相。這些不必要的轉(zhuǎn)換可能導(dǎo)致逆變器處的切換損耗。在一些示例中，電壓振蕩525可能是由于促成共模電壓突變的感測(cè)到的電流信號(hào)上的擾動(dòng)而造成的。這樣的突變可能造成閉環(huán)控制系統(tǒng)以振蕩的方式進(jìn)行反應(yīng)。
[0068]3.1.2級(jí)別I解決方案
[0069]參考圖7，零序列計(jì)算器724 (圖2中的零序列計(jì)算器224的另一示例)被配置成抑制在圖6中所示的快速切換。零序列計(jì)算器724使用上述電壓測(cè)試(即，參考圖5)來確定箝位相。然后，將該箝位相傳遞到生成零序列信號(hào)730的零序列計(jì)算器780。然后，將零序列信號(hào)730傳遞到轉(zhuǎn)變速率限制器734，該轉(zhuǎn)變速率限制器734限制零序列信號(hào)730中的可允許的改變速率。轉(zhuǎn)變速率限制器734通過抑制零序列信號(hào)730中的快速轉(zhuǎn)變來降低切換損耗。
[0070]參考圖8，所得到的速率限制占空比信號(hào)826幾乎不包括或不包括不必要的切換。然而，占空比信號(hào)826中的轉(zhuǎn)換的斜率減小(B卩，轉(zhuǎn)換的上升和下降時(shí)間被延長(zhǎng)，并且相在較短的持續(xù)時(shí)間內(nèi)保持箝位)。減少相被箝位的時(shí)間量降低了獲得的較低切換損耗的益處。
[0071]參考圖9，在一些示例中，例如當(dāng)相控制電壓幅度小時(shí)，相控制電壓922中的信噪比可能較小。如果零序列轉(zhuǎn)變速率被保持為與當(dāng)相控制電壓中的信噪比高時(shí)的情況相同，則振蕩(以及附帶的不期望的切換)可能如在圖9中的占空比926中所示那樣重新出現(xiàn)。
[0072]參考圖10，在一些示例中，可以根據(jù)從相控制電壓922獲得的向量V*的幅度來調(diào)整轉(zhuǎn)變速率。轉(zhuǎn)變速率限制器800使其轉(zhuǎn)變速率根據(jù)電壓向量幅度|v*|來適配。例如，根據(jù)下述
等式來適配轉(zhuǎn)變速率限制器800的斜率:，
【權(quán)利要求】
1.一種用于多相驅(qū)動(dòng)的脈沖寬度調(diào)制控制的方法，包括: 將用于所述驅(qū)動(dòng)的多個(gè)相中的至少一個(gè)相的集合識(shí)別為適合用于箝位到多個(gè)極限電源電壓之一； 從適合相的所述集合中選擇具有用于適合相的所述集合的最大幅度驅(qū)動(dòng)電流的相； 將第一偏移信號(hào)確定為用于所選擇的相的控制信號(hào)電平和與所述多個(gè)極限電源電壓之一對(duì)應(yīng)的極限控制信號(hào)電平之間的差； 限制所述第一偏移信號(hào)的改變速率以形成第二偏移信號(hào)；以及 針對(duì)用于所述驅(qū)動(dòng)的所述相中的每一個(gè)相確定調(diào)節(jié)的控制信號(hào)，包括針對(duì)多個(gè)所述相中的每一個(gè)相形成用于所述相的控制信號(hào)電平和所述第二偏移信號(hào)的組合，以針對(duì)所述相確定所述調(diào)節(jié)的控制信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中將用于所述驅(qū)動(dòng)的所述多個(gè)相中的至少一個(gè)相的集合識(shí)別為適合用于箝位到多個(gè)極限電源電壓之一包括:將基于控制信號(hào)電平的測(cè)試應(yīng)用到用于所述驅(qū)動(dòng)的、與所述多個(gè)相對(duì)應(yīng)的多個(gè)控制信號(hào)電平，以確定要從所述至少一個(gè)相的集合中排除的一個(gè)或多個(gè)相。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述基于控制信號(hào)電平的測(cè)試包括:識(shí)別所述多個(gè)控制信號(hào)電平中的、具有在最大控制信號(hào)電平和最小控制信號(hào)電平之間的信號(hào)電平的一個(gè)或多個(gè)中間控制信號(hào)電平，并且從所述至少一個(gè)相的集合中排除與所述一個(gè)或多個(gè)中間控制信號(hào)電平對(duì)應(yīng)的相。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述 的方法，其中從適合相的所述集合中選擇具有用于適合相的所述集合的最大幅度驅(qū)動(dòng)電流的相包括: 比較與適合相的所述集合關(guān)聯(lián)的驅(qū)動(dòng)電流的集合， 基于對(duì)所述驅(qū)動(dòng)電流的集合的所述比較將具有所述最大幅度驅(qū)動(dòng)電流的適合相確定為所選擇的相。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中根據(jù)從所述多個(gè)控制信號(hào)電平確定的參數(shù)來限制所述第一偏移信號(hào)的所述改變速率。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述參數(shù)被形成為從多個(gè)控制信號(hào)值確定的控制信號(hào)向量的幅度。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述第一偏移信號(hào)的所述改變速率被限制在第一改變速率值和第二改變速率值之間的范圍。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述第一偏移信號(hào)的所述改變速率是所述參數(shù)的單調(diào)函數(shù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中， 根據(jù)從所述控制信號(hào)電平確定的參數(shù)來限制所述第一偏移信號(hào)的所述改變速率， 所述參數(shù)被形成為從多個(gè)控制信號(hào)值確定的控制信號(hào)向量的幅度，并且 所述第一偏移信號(hào)的所述改變速率是所述參數(shù)的單調(diào)函數(shù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中根據(jù)所述多個(gè)相的所述調(diào)節(jié)的控制信號(hào)中的對(duì)應(yīng)的一個(gè)來確定多個(gè)脈沖寬度調(diào)制的控制信號(hào)中的每個(gè)脈沖寬度調(diào)制的控制信號(hào)。
11.一種多相控制器，包括: 控制信號(hào)調(diào)節(jié)器，包括:用于接收多個(gè)控制信號(hào)的輸入； 用于接收多個(gè)驅(qū)動(dòng)電流的輸入；以及 用于提供多個(gè)調(diào)節(jié)的控制信號(hào)的輸出； 其中，所述控制信號(hào)調(diào)節(jié)器被配置成 將多個(gè)相中的至少一個(gè)相的集合識(shí)別為適合用于箝位到多個(gè)極限電源電壓之一； 從適合相的所述集合中選擇具有用于適合相的所述集合的最大幅度驅(qū)動(dòng)電流的相；將第一偏移信號(hào)確定為用于所選擇的相的控制信號(hào)電平和與所述多個(gè)極限電源電壓之一對(duì)應(yīng)的極限控制信號(hào)電平之間的差； 限制所述第一偏移信號(hào)的改變速率以形成第二偏移信號(hào)；以及針對(duì)用于所述驅(qū)動(dòng)的所述相中的每一個(gè)相確定多個(gè)調(diào)節(jié)的控制信號(hào)之一，包括針對(duì)多個(gè)所述相中的每一個(gè)相形成用于所述相的控制信號(hào)電平和所述第二偏移信號(hào)的組合，以針對(duì)所述相確定所述調(diào)節(jié)的控制信號(hào)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的多相控制器，進(jìn)一步包括:脈沖寬度調(diào)制器，所述脈沖寬度調(diào)制器被配置成接受所述多個(gè)調(diào)節(jié)的控制信號(hào)，并且根據(jù)所述多個(gè)調(diào)節(jié)的控制信號(hào)中的對(duì)應(yīng)的一個(gè)來確定多個(gè)脈沖寬度調(diào)制的控制信號(hào)中的每一個(gè)脈沖寬度調(diào)制的控制信號(hào)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12 所述的多相控制器，進(jìn)一步包括:控制信號(hào)生成器，所述控制器信號(hào)生成器包括: 用于接收反饋信號(hào)的輸入； 用于接收命令信號(hào)的輸入； 用于接收多個(gè)驅(qū)動(dòng)電流的輸入；以及 用于提供多個(gè)控制信號(hào)的輸出； 其中，所述控制信號(hào)生成器被配置成響應(yīng)于所述反饋信號(hào)、所述命令信號(hào)和所述多個(gè)驅(qū)動(dòng)電流中的至少一項(xiàng)而確定所述多個(gè)控制信號(hào)。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的多相控制器，其中所述控制信號(hào)調(diào)節(jié)器進(jìn)一步被配置成將用于所述驅(qū)動(dòng)的所述多個(gè)相中的至少一個(gè)相的所述集合識(shí)別為適合用于箝位到多個(gè)極限電源電壓之一，包括將基于控制信號(hào)電平的測(cè)試應(yīng)用到用于所述驅(qū)動(dòng)的、與所述多個(gè)相對(duì)應(yīng)的多個(gè)控制信號(hào)電平，以確定要從所述至少一個(gè)相的集合中排除的一個(gè)或多個(gè)相。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的多相控制器，其中所述基于控制信號(hào)電平的測(cè)試包括識(shí)別所述多個(gè)控制信號(hào)電平中的、具有在最大控制信號(hào)電平和最小控制信號(hào)電平之間的信號(hào)電平的一個(gè)或多個(gè)中間控制信號(hào)電平，并且從所述至少一個(gè)相的集合中排除與所述一個(gè)或多個(gè)中間控制信號(hào)電平對(duì)應(yīng)的相。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的多相控制器，其中所述控制信號(hào)調(diào)節(jié)器進(jìn)一步被配置成從適合相的所述集合中選擇具有用于適合相的所述集合的最大幅度驅(qū)動(dòng)電流的相，包括 比較與適合相的所述集合關(guān)聯(lián)的驅(qū)動(dòng)電流的集合， 基于對(duì)所述驅(qū)動(dòng)電流的集合的所述比較將具有所述最大幅度驅(qū)動(dòng)電流的適合相確定為所選擇的相。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的多相控制器，其中所述控制信號(hào)調(diào)節(jié)器包括轉(zhuǎn)變速率限制器，所述轉(zhuǎn)變速率限制器被配置成接受從所述多個(gè)控制信號(hào)電平確定的參數(shù)，并且根據(jù)所述參數(shù)來限制所述第一偏移信號(hào)的改變速率。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的多相控制器，其中所述參數(shù)被形成為從多個(gè)控制信號(hào)值確定的控制信號(hào)向量的幅度。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的多相控制器，其中所述轉(zhuǎn)變速率限制器被配置成將所述第一偏移信號(hào)的改變速率限制為在第一改變速率值和第二改變速率值之間的范圍。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的多相控制器，其中所述第一偏移信號(hào)的所述改變速率是所述參數(shù)的單調(diào)函數(shù) 。
【文檔編號(hào)】H02P27/04GK103460576SQ201280016550
【公開日】2013年12月18日 申請(qǐng)日期:2012年3月16日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月30日
【發(fā)明者】M·索爾斯 申請(qǐng)人:伯斯有限公司