背景技術(shù)：

1、電動馬達(dá)驅(qū)動系統(tǒng)的已知配置包括電動馬達(dá)和逆變器，該逆變器是可操作的，以將直流(dc)輸入轉(zhuǎn)換為交流(ac)輸出，該交流輸出為電動馬達(dá)供電并對其進(jìn)行控制(例如，速度、扭矩等)。可以使用適當(dāng)?shù)鸟R達(dá)控制來提高馬達(dá)效率。例如，應(yīng)該控制馬達(dá)的速度以緊密匹配要由馬達(dá)執(zhí)行的任務(wù)，從而避免浪費(fèi)能量和/或材料的低效率。

2、用于控制由逆變器產(chǎn)生的ac電壓輸出波形的常見技術(shù)是脈沖寬度調(diào)制(pwm)。一般來說，pwm方案通過將信號斬波成離散部分來降低信號的平均功率。名稱pwm源于離散部分(即，脈沖)的寬度被調(diào)制以產(chǎn)生期望的輸出信號的事實(shí)。在典型的三相全橋逆變器中，存在組織為三個“相腿”的六個開關(guān)元件(例如，晶體管)，其中每個相腿包括串聯(lián)連接且在正dc軌與負(fù)dc軌之間的兩個開關(guān)元件。在任何給定時刻，多達(dá)三個逆變器開關(guān)元件導(dǎo)通，而其他三個逆變器開關(guān)元件斷開。相節(jié)點(diǎn)位于每個相腿的兩個開關(guān)元件之間，以提供三相ac波形輸出的三相。圖2中描繪了示例三相ac波形200。單個導(dǎo)體耦接在每個相節(jié)點(diǎn)與三個馬達(dá)端子中的一個之間，以將三相ac波形200傳送到馬達(dá)。三相ac波形200的每個相相對于公共參考具有相同的頻率和電壓振幅，但是每個相之間具有三分之一周期的相位差(即，120度異相)。由于相位差，任何導(dǎo)體上的電壓在其他導(dǎo)體之一之后的三分之一周期處以及在剩余導(dǎo)體之前的三分之一周期處達(dá)到其峰值。該相延遲向平衡線性負(fù)載提供恒定的功率傳輸。

3、pwm的目的是通過改變逆變器開關(guān)元件的占空比來實(shí)現(xiàn)期望的低頻輸出電壓。占空比表示周期中對應(yīng)的逆變器開關(guān)元件導(dǎo)通的部分。因此，pwm調(diào)整逆變器開關(guān)元件閉合和斷開的時間(占空比)。通過以快速率改變占空比，可以實(shí)現(xiàn)三相中的每一相的期望輸出電壓。

4、基于載波的pwm是一種提供低諧波失真特性和簡單實(shí)現(xiàn)方式的調(diào)制方案。一般來說，基于載波的pwm方案將參考(或控制)信號與逆變器的每個相腿中的載波(或調(diào)制)信號進(jìn)行比較。每當(dāng)這兩個信號(參考信號/載波信號)交叉時，相關(guān)聯(lián)的逆變器開關(guān)元件被接通或關(guān)斷。載波信號是具有期望開關(guān)頻率的鋸齒信號或三角形信號。在常規(guī)實(shí)施方式中，一個三角形載波信號用于調(diào)制三相電壓源逆變器中的所有三個相腿，因?yàn)槠鋵ΨQ的開關(guān)序列導(dǎo)致較低功率損耗和較低總諧波失真(total?harmonic?distortion，thd)。

5、不連續(xù)pwm(dpwm)是一種類型的pwm，其中占空比或每個相被鉗位到dc軌持續(xù)每個周期的三分之一。dpwm能夠使開關(guān)損耗減少，因?yàn)槔缗c使用例如連續(xù)pwm(cpwm)時在一個開關(guān)周期內(nèi)接通和斷開三(3)個開關(guān)相比，在dpwm中，在一個開關(guān)周期內(nèi)僅接通和斷開兩(2)個開關(guān)。在dpwm中，通過減少逆變器的開關(guān)損耗來提高功率效率，特別是在高開關(guān)頻率的情況下。在更好的功率效率的情況下，逆變器需要更少的冷卻設(shè)備。

6、對于先前描述的參考信號，存在許多替代方案。例如，可以使用稱為空間矢量pwm(sv-pwm)的調(diào)制技術(shù)來生成參考信號。sv-pwm是一種用于以將給定電壓矢量施加到三相電動馬達(dá)(例如，永磁電機(jī)或感應(yīng)電機(jī))的方式控制逆變器開關(guān)元件的調(diào)制方案。利用常規(guī)逆變器中的六(6)個開關(guān)元件，存在可以瞬時施加的八個離散電壓矢量。在這八個矢量中，只有六個非零矢量，這六個非零矢量中的所有產(chǎn)生不同的電壓角。對于高性能馬達(dá)控制，期望平滑旋轉(zhuǎn)的電壓矢量而不是每個階躍(step)跳過六十(60)度的電壓矢量。sv-pwm方案以模擬平滑旋轉(zhuǎn)電壓矢量的方式控制逆變器開關(guān)元件以旋轉(zhuǎn)馬達(dá)。sv-pwm技術(shù)生成脈沖寬度調(diào)制信號，從而以生成并組合電壓矢量的方式控制逆變器的開關(guān)元件，以形成三相ac波形輸出(例如，圖2中所示的三相ac波形200)的三相。

7、在sv-pwm中，為了避免使逆變器輸入電容器(例如，圖4中所示的電容器442)短路，一個相腿中的兩個開關(guān)元件永遠(yuǎn)不會同時導(dǎo)通。因此，來自三(3)個逆變器相節(jié)點(diǎn)(在圖3中示出為“a”、“b”和“c”)的每個輸出可以處于兩個相節(jié)點(diǎn)狀態(tài)中的一個。在一個相節(jié)點(diǎn)狀態(tài)下，上逆變器開關(guān)元件閉合(導(dǎo)通)，下逆變器開關(guān)元件斷開(不導(dǎo)通)，并且該閉合/斷開狀態(tài)被表示為“一”(1)相節(jié)點(diǎn)狀態(tài)。在另一個相節(jié)點(diǎn)狀態(tài)中，上逆變器開關(guān)元件斷開(不導(dǎo)通)，下逆變器開關(guān)元件閉合(導(dǎo)通)，并且該斷開/閉合狀態(tài)被表示為零(0)相節(jié)點(diǎn)狀態(tài)。如圖3中的表i?330所示，八(23)個總相節(jié)點(diǎn)狀態(tài)可用于輸出(例如，圖3中所示的v0-v7)。這些相節(jié)點(diǎn)狀態(tài)被稱為基矢量。八個基矢量可以被繪制在六邊形星圖上，該六邊形星圖的示例是圖6中描繪的六邊形星圖600。如圖6所示，每個矢量(例如，圖3和圖6中所示的v0-v7)構(gòu)成六角星的輻條，其中相鄰矢量之間具有六十(60)度相位差。包含全為正(例如，在圖3中所示的逆變器310處示出的v7＝(1?1?1))或全為負(fù)(例如，在圖3中所示的逆變器320處示出的v0＝(0?0?0))的輸出的兩個矢量(v0和v7)被稱為零矢量，并且被繪制在六角星的中心(原點(diǎn))處。sv-pwm的目標(biāo)是在pwm周期期間產(chǎn)生“平均矢量”。pwm周期意味著在數(shù)字信號處理器中施加一個vref或vout多長時間。pwm周期通常等于載波波形的周期和當(dāng)前采樣周期。在星圖上確定vref的位置，并且約束該扇區(qū)的基矢量(例如v1和v2)與零矢量中的一個一起用于合成期望的電壓。這是通過施加v1持續(xù)指定時間(t1)、施加v2持續(xù)指定時間(t2)以及施加零矢量持續(xù)指定時間(t0)以提供等于vref或vout的合成矢量來完成的。如果進(jìn)入逆變器的dc電壓、參考(或控制)信號和載波(或調(diào)制)信號波形是已知的，則可以計(jì)算逆變器輸出電壓的幅值和頻率。

8、已知的sv-pwm和dpwm技術(shù)一般有效地實(shí)現(xiàn)它們的高級目標(biāo)，即生成每個階躍不跳過六十(60)度的旋轉(zhuǎn)電壓，以及通過分別在pwm周期期間鎖定(pin)三個開關(guān)元件中的一個來降低開關(guān)損耗。然而，仍然需要基于已知的sv-pwm和dpwm技術(shù)的逆變器控制方法，以進(jìn)一步降低逆變器開關(guān)損耗(超出通過已知的sv-pwm和dpwm技術(shù)可獲得的降低)，并進(jìn)一步優(yōu)化這些調(diào)制操作的性能和可靠性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本公開的實(shí)施例提供了一種逆變器控制器，其是可操作的，以執(zhí)行包括對逆變器執(zhí)行連續(xù)載波對準(zhǔn)方法的逆變器控制器操作。該連續(xù)載波對準(zhǔn)方法包括：對于當(dāng)前采樣周期，評估來自先前采樣周期的載波波形的形狀；以及至少部分地基于來自先前采樣周期的載波波形的結(jié)束位置來確定是否在當(dāng)前采樣周期期間將中間載波形狀插入到載波波形中。

2、本公開的實(shí)施例提供了一種控制器實(shí)現(xiàn)的方法，其包括使用控制器的處理器對逆變器執(zhí)行連續(xù)載波對準(zhǔn)方法。該連續(xù)載波對準(zhǔn)方法包括：對于當(dāng)前采樣周期，評估來自先前采樣周期的載波波形的形狀；以及至少部分地基于來自先前采樣周期的載波波形的結(jié)束位置來確定是否在當(dāng)前采樣周期期間將中間載波形狀插入到載波波形中。

技術(shù)特征：

1.一種逆變器控制器，所述逆變器控制器是可操作的，以執(zhí)行逆變器控制器操作，所述逆變器控制器操作包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的逆變器控制器，其中，所述逆變器控制器操作還包括至少部分地基于所述當(dāng)前采樣周期的載波波形來計(jì)算三相占空比。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的逆變器控制器，其中，來自所述先前采樣周期的載波波形的結(jié)束位置的高度與所述當(dāng)前采樣周期期間的所述載波波形的起始位置的高度基本上相同。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的逆變器控制器，其中，確定是否插入所述中間載波形狀包括確定在所述當(dāng)前采樣周期期間不將所述中間載波形狀插入到所述載波波形中。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的逆變器控制器，其中，來自所述先前采樣周期的載波波形的結(jié)束位置的高度不同于所述當(dāng)前采樣周期期間的所述載波波形的起始位置的高度。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的逆變器控制器，其中，確定是否插入所述中間載波形狀包括確定在所述當(dāng)前采樣周期期間將所述中間載波形狀插入到所述載波波形中。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的逆變器控制器，其中，來自所述先前采樣周期的載波波形的結(jié)束位置的高度與所述中間載波形狀的起始位置的高度基本上相同。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的逆變器控制器，其中，所述中間載波形狀的結(jié)束位置的高度與所述當(dāng)前采樣周期期間的所述載波波形的起始位置的高度基本上相同。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的逆變器控制器，其中：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的逆變器控制器，其中：

11.一種控制器實(shí)現(xiàn)的方法，包括：

12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的控制器實(shí)現(xiàn)的方法，還包括：至少部分地基于所述當(dāng)前采樣周期的載波波形來計(jì)算三相占空比。

13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的控制器實(shí)現(xiàn)的方法，其中，來自所述先前采樣周期的載波波形的結(jié)束位置的高度與所述當(dāng)前采樣周期期間的所述載波波形的起始位置的高度基本上相同。

14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的控制器實(shí)現(xiàn)的方法，其中，確定是否插入所述中間載波形狀包括確定在所述當(dāng)前采樣周期期間不將所述中間載波形狀插入到所述載波波形中。

15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的控制器實(shí)現(xiàn)的方法，其中，來自所述先前采樣周期的載波波形的結(jié)束位置的高度不同于所述當(dāng)前采樣周期期間的所述載波波形的起始位置的高度。

16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的控制器實(shí)現(xiàn)的方法，其中，確定是否插入所述中間載波形狀包括確定在所述當(dāng)前采樣周期期間將所述中間載波形狀插入到所述載波波形中。

17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的控制器實(shí)現(xiàn)的方法，其中，來自所述先前采樣周期的載波波形的結(jié)束位置的高度與所述中間載波形狀的起始位置的高度基本上相同。

18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的控制器實(shí)現(xiàn)的方法，其中，所述中間載波形狀的結(jié)束位置的高度與所述當(dāng)前采樣周期期間的所述載波波形的起始位置的高度基本上相同。

19.根據(jù)權(quán)利要求11所述的控制器實(shí)現(xiàn)的方法，其中：

20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的控制器實(shí)現(xiàn)的方法，其中：

技術(shù)總結(jié)
本公開涉及使用相電流振幅比較的連續(xù)載波的不連續(xù)脈沖寬度調(diào)制。本公開的實(shí)施例提供了一種逆變器控制器，該逆變器控制器是可操作的，以執(zhí)行逆變器控制器操作，該逆變器控制器操作包括對逆變器執(zhí)行連續(xù)載波對準(zhǔn)方法。該連續(xù)載波對準(zhǔn)方法包括：對于當(dāng)前采樣周期，評估來自先前采樣周期的載波波形的形狀；以及至少部分地基于來自先前采樣周期的載波波形的結(jié)束位置來確定是否在當(dāng)前采樣周期期間將中間載波形狀插入到載波波形中。

技術(shù)研發(fā)人員：C·西克里斯特,Y·孫
受保護(hù)的技術(shù)使用者：博格華納公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/4/28