变频器的脉宽调制方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种变频器的脉宽调制方法和装置，该方法包括：对于用于变频器的脉宽调制的空间矢量图的每个扇区，判定该扇区中的矢量之间切换时的至少两个可能的箝位相；在至少一个脉宽调制周期中，比较多个相中的电流；在对应于该脉宽调制周期的空间矢量图的扇区中，确定所述至少两个可能的箝位相中具有最大电流的可能的箝位相；以及对所确定的具有最大电流的可能的箝位相进行箝位。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及变频器，例如在电动液压泵系统中使用的变频器，具体涉及一种变频器的脉宽调制方法和装置。
技术介绍
目前对包含变频器（VFD）、电机和液压泵的液压系统的能量效率存在着越来越大的需求。人们提出了双（或多）排量泵以在压力保持条件下减少电机的尺寸，因为较小的排量将导致对电机的较低的转矩需求。这样，可以选择具有较低额定功率的电机来减少系统成本。在流速控制模式和压力控制模式之间的排量切换时的瞬间会存在问题。如果排量切换过早，输出流量会减少，而这无法在没有附加的流量传感器的情况下得到补偿。因此，本行业中倾向于保守地较迟地切换排量以确保恒定的流速输出。然而，这将进一步增加电机转矩需求，从而甚至会由于过电流而击穿VFD逆变器。在高流速和高压力情况下也会存在问题。此时，VFD在其峰值功率能力下工作。如果意外地发生了机械堵塞，将需要更大的转矩来克服这种控制扰动，这也可能由于过电流而击穿VFD逆变器。因此，能够以较小的增加成本来提高变频器的最大额定电流的方案对于诸如具有双（或多）排量泵的低成本系统的可靠性来说是重要的。此外，在电机－液压泵系统中，广泛采用了使用脉宽调制（PWM）技术的变频器。然而，传统的脉宽调制方法会带来开关损耗，这对于变频器的可靠性是有害的。随着变频器的切换频率和额定系统功率的增加，开关损耗的问题越来越严重，这导致了效率降低，并危及了切换器件的安全运行。因此，这个问题也需要克服以实现更高的效率和可靠性。
技术实现思路
为了增加诸如电动液压泵系统中的变频器的最大额定电流并减少开关损耗，提出了本专利技术的技术方案。在本专利技术的一个方面，提供了一种变频器的脉宽调制方法，该方法包括：对于用于变频器的脉宽调制的空间矢量图的每个扇区，判定该扇区中的矢量之间切换时的至少两个可能的箝位相（clamping phase）；在脉宽调制周期中，比较多个相中的电流；在对应于该脉宽调制周期的空间矢量图的扇区中，确定至少两个可能的箝位相中具有最大电流的可能的箝位相；以及对所确定的具有最大电流的可能的箝位相进行箝位。在本专利技术的另一个方面，提供了一种变频器的脉宽调制装置，该装置包括：判定模块，被配置为对于用于变频器的脉宽调制的空间矢量图的每个扇区，判定该扇区中的矢量之间切换时的至少两个可能的箝位相；比较模块，被配置为在脉宽调制周期中，比较多个相中的电流；确定模块，被配置为在对应于该脉宽调制周期的空间矢量图的扇区中，确定至少两个可能的箝位相中具有最大电流的可能的箝位相；以及箝位模块，被配置为对所确定的具有最大电流的可能的箝位相进行箝位。根据本专利技术的实施例的解决方案具有以下优点中的至少一个：降低了变频器的脉宽调制过程中的开关损耗；提高了变频器的最大额定电流；只需要很少的计算，是一种低成本的解决方案。附图说明图1示出了一个示例性三相逆变器的拓扑示意图；图2示出了一个示例性空间矢量图；图3示出了根据本专利技术的实施例的一种变频器的脉宽调制方法；以及图4示出了根据本专利技术的实施例的一种变频器的脉宽调制装置。具体实施方式下面参照附图描述本专利技术的实施例。在下面的描述中，阐述了许多具体细节以便使所属
的技术人员更全面地了解和实现本专利技术。但是，对所属
的技术人员明显的是，本专利技术的实现可不具有这些具体细节中的一些。此外，应当理解的是，本专利技术并不局限于所介绍的特定实施例。相反，可以考虑用下面所述的特征和要素的任意组合来实施本专利技术，而无论它们是否涉及不同的实施例。因此，下面的方面、特征、实施例和优点仅作说明之用，而不应看作是权利要求的要素或限定，除非在权利要求中明确提出。如本领域的技术人员可知的，变频器的脉宽调制是指通过控制变频器中的逆变器的各开关元件的通断顺序和时间来以可变功率驱动交流电机的旋转。图1示出了一个示例性三相逆变器的拓扑示意图。该逆变器必须被控制为在任何时候其同一桥臂（leg）上的两个开关不能同时为开，否则直流电源将会短路。这一要求是通过同一桥臂上的两个开关的互补操作来满足的，即如果A+为开，A－为关，反之亦然。这样就会产生逆变器的八个可能的开关矢量，V0到V7，其中包括6个有效的开关矢量和两个0矢量，如下表一所示。表一逆变器的开关矢量这8个矢量可以画在如图2所示的示例性空间矢量图中。如该图所示，该空间矢量图可以划分为6个扇区。每个扇区涉及位于扇区边上两个有效矢量，以及位于矢量图中心的两个0矢量。使用矢量图的脉宽调制方法是指在一个调制周期中，在同一个扇区中涉及的矢量之间切换，并在下一个调制周期中进行到下一个扇区或继续在该扇区中进行切换。通常，在一个调制周期中，在其相应扇区中的三个矢量之间切换两次。在进一步的脉宽调制方法中，使用了箝位相。也就是说，在任何一个调制周期中的两次切换中，可以在一个相上保持开关状态不变，而只在另两个相上存在状态切换。例如，在扇区I中，在矢量V4（100）、V5（101）和V0（000）之间的切换中，相B对应的第二个位保持为0，表示其状态保持不变，因此可以对相B进行箝位，不再参与该调制周期中的切换，而只使用相A和C进行切换。本专利技术认识到，在每个扇区中，箝位相的选择并不是唯一的。事实上，在每个扇区中存在两种选择，如下表中所总结的：表二每个扇区的可能箝位相例如，在扇区I中，当在矢量V4（100）、V5（101）和V0（000）之间切换时，相B可以作为箝位相；而当在V4（100）、V5（101）和V1（111）之间切换时，相A可以作为箝位相，因为此时相A对应的第一位保持为1（表示其状态保持不变）。再例如，在扇区II中，当在矢量V1（001）、V3（011）和V0（000）之间切换时，相A可以作为箝位相；而当在V1（001）、V3（011）和V1（111）之间切换时，相C可以作为箝位相。使用这种自由度，可以实现用于降低开关损耗的进一步改进。本专利技术认识到，开关损耗与功率设备所切换的电流成正比。为了降低开关损耗，本专利技术的脉宽调制策略可以自动消除具有较大电流值的相中的切换动作。该调制策略可以在确定了扇区之后的每个脉宽调制周期中执行（当然，也可以仅在部分脉宽调制周期中执行）。进一步地，为了降低由于更大的平均切换频率和更高的切换谐波幅度所导致的更高的变频器切换噪音，可以仅在大电流的情况下使用该脉宽调制策略，该大电流的情况例如可以发生在排量切换和机械堵塞期间。该大电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种变频器的脉宽调制方法，该方法包括：对于用于变频器的脉宽调制的空间矢量图的每个扇区，判定该扇区中的矢量之间切换时的至少两个可能的箝位相；在至少一个脉宽调制周期中，比较多个相中的电流；在对应于该脉宽调制周期的空间矢量图的扇区中，确定所述至少两个可能的箝位相中具有最大电流的可能的箝位相；以及对所确定的具有最大电流的可能的箝位相进行箝位。

【技术特征摘要】
1.一种变频器的脉宽调制方法，该方法包括：
对于用于变频器的脉宽调制的空间矢量图的每个扇区，判定
该扇区中的矢量之间切换时的至少两个可能的箝位相；
在至少一个脉宽调制周期中，比较多个相中的电流；
在对应于该脉宽调制周期的空间矢量图的扇区中，确定所述
至少两个可能的箝位相中具有最大电流的可能的箝位相；以及
对所确定的具有最大电流的可能的箝位相进行箝位。
2.根据权利要求1的方法，其中，所述至少两个可能的箝位
相是两个可能的箝位相，所述多个相是三个相，且所述在对应于
该脉宽调制周期的空间矢量图的扇区中，确定至少两个可能的箝
位相中具有最大电流的可能的箝位相包括：
确定所述三个相中具有最大电流的相和具有第二大电流的相；
确定所述具有最大电流的相是否属于对应于该脉宽调制周期
的空间矢量图的扇区中的可能的箝位相；
响应于所述确定为是，确定所述具有最大电流的相是将进行
箝位的所述具有最大电流的可能的箝位相；以及
响应于所述确定为否，确定所述具有第二大电流的相是将进
行箝位的所述具有最大电流的可能的箝位相。
3.根据权利要求1的方法，还包括：
获取实时电流幅度，
其中，该方法中的比较、确定和箝位步骤仅在实时电流幅度
大于阈值时执行。
4.根据权利要求1的方法，其中，所述变频器用于电动液压
泵系统。
5.根据权利要求1的方法，其中，所述空间矢量图为空间电
压矢量图，且所述矢量为电压矢量。
6.根据权利要求1的方法，还包括：
在脉宽调制周期中，在对应于该脉宽调制周期的空间矢量图的
扇区的具有最大电流的可能的箝位相被箝位的情况下，在各矢量
之间进行切换。
7.一种变频器的脉宽调制装置，该装置包括：
判定模块，被配置为对于用于变频器的脉宽调制的空间矢量
图的每个扇...

【专利技术属性】
技术研发人员：程小猛，陈亦伦，
申请(专利权)人：伊顿公司，
类型：发明
国别省市：美国;US