專利名稱：驅(qū)動(dòng)中至高壓的三級(jí)或更多級(jí)交流驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換器電橋的低壓二級(jí)六脈沖感應(yīng)電動(dòng)機(jī)控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
在為兩級(jí)逆變器電橋設(shè)計(jì)的控制器的控制之下，使用三級(jí)或更多級(jí)逆變器電橋，來(lái)運(yùn)行感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。
背景技術(shù)：
感應(yīng)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器，也稱AC(交流)驅(qū)動(dòng)器，被用來(lái)控制多相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的速率和轉(zhuǎn)矩，這種感應(yīng)電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)時(shí)間以來(lái)都是工業(yè)上的重負(fù)荷機(jī)器(workhorse)。
現(xiàn)今的交流驅(qū)動(dòng)器可分為兩類低壓和中壓。低壓交流驅(qū)動(dòng)器受到了廣泛應(yīng)用，并被轉(zhuǎn)換到0到600伏交流電壓范圍。全世界差不多有500家公司生產(chǎn)低壓交流驅(qū)動(dòng)器。中壓交流驅(qū)動(dòng)器適用于高于660伏、最高可至15000伏交流電壓的輸入線電壓。只有大約六個(gè)公司設(shè)計(jì)并生產(chǎn)中壓交流驅(qū)動(dòng)器。高壓交流驅(qū)動(dòng)器適用于15000伏和更高的交流電壓，但與低壓和中壓交流驅(qū)動(dòng)器相比，高壓交流驅(qū)動(dòng)器非常少見(jiàn)。近來(lái)，自動(dòng)化工業(yè)和一些其他要求低輸出電壓諧波的特別應(yīng)用，正考慮將用多級(jí)逆變驅(qū)動(dòng)器電橋用于低壓電動(dòng)機(jī)。本發(fā)明同樣是處理這種情況。
直到最近，電力半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的額定電壓才達(dá)到1700伏的最高值，這使得低壓三相驅(qū)動(dòng)器能夠使用六開(kāi)關(guān)逆變器電橋?，F(xiàn)今，當(dāng)前技術(shù)水平的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的額定電壓為2500伏、3300伏、4500伏、6500伏，且可被用于具有高達(dá)2000伏交流電壓輸入的兩級(jí)六開(kāi)關(guān)逆變器電橋。對(duì)高于2000伏的交流電壓，逆變器電橋需要有多個(gè)串聯(lián)連接的電力半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)。用于高達(dá)4000伏的三相中壓感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的最流行的逆變器電路布局是三級(jí)十二開(kāi)關(guān)的逆變器電橋。
在一個(gè)逆變器電橋中的級(jí)的數(shù)目，確定了該逆變器電橋需要用以在其輸出端獲得一定電壓等級(jí)的直流電壓級(jí)的數(shù)目。因?yàn)殡娏Π雽?dǎo)體開(kāi)關(guān)具有有限的電壓范圍，所以逆變器電橋的總直流母線電壓被分為多個(gè)電壓級(jí)，以使得每個(gè)電壓級(jí)都可以由一個(gè)電力開(kāi)關(guān)來(lái)控制。
如圖1所示，在一個(gè)常規(guī)的兩級(jí)交流驅(qū)動(dòng)器中，三相交流電(R，S，T)在通過(guò)可選的輸入線電抗器80之后，便被整流器10和電容器20整流，而形成兩級(jí)直流母線。根據(jù)設(shè)計(jì)方案，直流母線上的輸入諧波可以通過(guò)直流電抗器81進(jìn)一步減小。在六開(kāi)關(guān)逆變器電橋上施加兩級(jí)直流母線電壓，產(chǎn)生兩級(jí)脈寬調(diào)制(PWM)電壓輸出。
這六個(gè)開(kāi)關(guān)被分到三個(gè)支路內(nèi)，其中每個(gè)支路有兩個(gè)開(kāi)關(guān)(30～31，32～33和34～35)。一個(gè)控制器(未示出)通過(guò)每個(gè)開(kāi)關(guān)的控制端(50～55)來(lái)控制每一開(kāi)關(guān)。三相電動(dòng)機(jī)90具有由中點(diǎn)(分別是71、72、73)得到的相間連接，這些中點(diǎn)位于每一個(gè)支路的兩個(gè)開(kāi)關(guān)之間，而且這三個(gè)支路產(chǎn)生三相來(lái)共同驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。
直流母線的兩級(jí)構(gòu)成正壓母線和負(fù)壓母線。每個(gè)支路的上部開(kāi)關(guān)連接到正壓母線，而下部開(kāi)關(guān)連接到負(fù)壓母線。一個(gè)支路中的上述兩個(gè)開(kāi)關(guān)(例如開(kāi)關(guān)30和開(kāi)關(guān)31)是串聯(lián)的，因此不能在同一時(shí)間接通而不引起短路。為了防止短路，控制器必須考慮到開(kāi)關(guān)的延遲時(shí)間。在下部開(kāi)關(guān)接通前，需要斷開(kāi)上部開(kāi)關(guān)，反之亦然。開(kāi)關(guān)中的每一個(gè)都必須能處理正壓母線和負(fù)壓母線間的總電壓。
如圖2所示，與兩級(jí)驅(qū)動(dòng)器比較，在三級(jí)交流驅(qū)動(dòng)器中，直流母線具有三個(gè)電壓級(jí)(分別標(biāo)記為正壓、中性和負(fù)壓)，并且逆變器電橋具有十二個(gè)開(kāi)關(guān)130～141。開(kāi)關(guān)130～141被分到三個(gè)相同的支路中，每個(gè)支路連接到三相電動(dòng)機(jī)190的一個(gè)相位。因此，每一個(gè)支路有四個(gè)串聯(lián)的開(kāi)關(guān)(130～133、134～137、138～141)，而且每個(gè)支路都通過(guò)中點(diǎn)171～173連接到電動(dòng)機(jī)190。
每個(gè)支路上部的兩個(gè)開(kāi)關(guān)連接到正壓母線，并如同一個(gè)開(kāi)關(guān)那樣工作，但它們不能在同一時(shí)間接通或斷開(kāi)。在上部的一對(duì)開(kāi)關(guān)中，最上面的開(kāi)關(guān)(如開(kāi)關(guān)130)后于另一個(gè)開(kāi)關(guān)接通，并先于另一個(gè)開(kāi)關(guān)(例如開(kāi)關(guān)131)斷開(kāi)。每個(gè)支路下部的兩個(gè)開(kāi)關(guān)連接到負(fù)壓母線。在下部的一對(duì)開(kāi)關(guān)中，最下面的開(kāi)關(guān)(例如開(kāi)關(guān)133)必須后于另一個(gè)開(kāi)關(guān)接通，并先于另一個(gè)開(kāi)關(guān)(例如開(kāi)關(guān)132)斷開(kāi)。這些開(kāi)關(guān)由通過(guò)端子150～161施加的信號(hào)來(lái)控制。這里同樣要考慮開(kāi)關(guān)延遲時(shí)間以防止短路。
為了進(jìn)一步比較，在圖3A、圖3B和圖3C中分別示出了三級(jí)、四級(jí)和五級(jí)逆變器中的單獨(dú)一個(gè)支路。
能夠使用多級(jí)逆變器的優(yōu)點(diǎn)是，除了用較低額定電壓的電力開(kāi)關(guān)提供較高的輸出電壓外，還能產(chǎn)生具有較低諧波失真的輸出電壓。例如，三級(jí)逆變器具有比二級(jí)逆變器電橋低的電壓諧波失真。
三級(jí)逆變器的一個(gè)缺點(diǎn)是，盡管兩級(jí)逆變器電橋只需要六個(gè)半導(dǎo)體電力開(kāi)關(guān)，但三級(jí)逆變器電橋卻需要十二個(gè)開(kāi)關(guān)，因此增加了成本。隨著利用更多的級(jí)數(shù)，這些成本還會(huì)繼續(xù)增加四級(jí)逆變器需要十八個(gè)開(kāi)關(guān)，而五級(jí)逆變器則需要二十四個(gè)開(kāi)關(guān)。
另外增加的成本就是，隨著逆變器電橋的級(jí)數(shù)和開(kāi)關(guān)數(shù)目增加，控制開(kāi)關(guān)的復(fù)雜程度也會(huì)增大。驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)的信號(hào)需要被仔細(xì)地定時(shí)，否則的話，這些開(kāi)關(guān)就可能被損害或毀壞。這種復(fù)雜程度也加大了用于多級(jí)逆變器的控制器的成本。
因此，只有當(dāng)輸出電壓、諧波和功率需求超過(guò)了兩級(jí)逆變器的能力時(shí)，經(jīng)濟(jì)合算的分析才會(huì)典型地得出使用多級(jí)逆變器的結(jié)論。這種結(jié)論的一個(gè)副作用便是，用于多級(jí)驅(qū)動(dòng)的控制器應(yīng)具有低得多的體積。
任何感應(yīng)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器都必須控制電動(dòng)機(jī)，并且還要額外地執(zhí)行大量的接口任務(wù)，例如傳送診斷信息；接收來(lái)自操作者、和/或主處理機(jī)或從屬處理機(jī)的控制輸入；接收來(lái)自驅(qū)動(dòng)應(yīng)用的命令；執(zhí)行外部控制功能；和/或借助于整合不同的串聯(lián)通信協(xié)議而作為通信網(wǎng)間連接器工作。這些功能對(duì)于電動(dòng)機(jī)控制來(lái)說(shuō)都是額外的，并且需要開(kāi)發(fā)大量的專業(yè)知識(shí)和資源。與為低壓交流驅(qū)動(dòng)器制造的兩級(jí)系統(tǒng)的相應(yīng)控制器相比，使用了中壓和高壓驅(qū)動(dòng)器的多級(jí)系統(tǒng)的控制器因?yàn)轶w積較小而更加昂貴，并典型地提供更弱或有限的接口功能。不幸的是，來(lái)自低壓感應(yīng)電動(dòng)機(jī)控制器的普通兩級(jí)調(diào)制器信號(hào)并不適用于多級(jí)逆變器電橋的控制。
即便如此，能夠使用現(xiàn)在已有的“現(xiàn)成的”低壓控制器來(lái)控制多級(jí)逆變器電橋，將會(huì)縮短開(kāi)發(fā)周期，并加快中壓和高壓交流驅(qū)動(dòng)器的生產(chǎn)速度。這種方案的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，因?yàn)榈蛪候?qū)動(dòng)器能以大體積來(lái)制造，兩級(jí)控制器的成本即得到了優(yōu)化，并且控制器的電路具有較好的品質(zhì)和可靠性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明讓“現(xiàn)成的”、設(shè)計(jì)為兩級(jí)逆變器電橋使用的控制器能夠驅(qū)動(dòng)具有三級(jí)和更多級(jí)的逆變器電橋。在本文中所使用的“多級(jí)”被定義為意味著“三級(jí)或更多級(jí)”。來(lái)自普通的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)控制器或兩級(jí)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)控制器的信號(hào)當(dāng)在中壓和高壓應(yīng)用中使用時(shí)，被用來(lái)驅(qū)動(dòng)三級(jí)逆變器電橋的十二個(gè)開(kāi)關(guān)，或者驅(qū)動(dòng)具有更大級(jí)數(shù)的逆變器。
本發(fā)明的第一方面是一種以兩級(jí)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)控制器來(lái)控制多級(jí)逆變器電橋的方法，該兩級(jí)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)控制器輸出六個(gè)調(diào)制信號(hào)，用以控制兩級(jí)逆變器電橋中六個(gè)開(kāi)關(guān)的切換。所述方法包括將這六個(gè)調(diào)制信號(hào)轉(zhuǎn)換為十二個(gè)或更多個(gè)時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)，并通過(guò)施加時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)來(lái)控制多級(jí)逆變器電橋的相應(yīng)的十二個(gè)或更多個(gè)開(kāi)關(guān)。
本發(fā)明的第二方面是一種適配電路，該適配電路在來(lái)自一個(gè)兩級(jí)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)控制器的六個(gè)調(diào)制信號(hào)的基礎(chǔ)上，產(chǎn)生為控制一個(gè)多級(jí)逆變器電橋所需的十二個(gè)或更多個(gè)時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)。這種電子電路包括三對(duì)調(diào)制信號(hào)輸入端，以此使得來(lái)自兩級(jí)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)控制器的六個(gè)調(diào)制信號(hào)被輸入電路內(nèi)；三組時(shí)間調(diào)制信號(hào)輸出端，每組時(shí)間調(diào)制信號(hào)是定時(shí)的，以控制多級(jí)逆變器電橋的一個(gè)支路的開(kāi)關(guān)；和定時(shí)電路，該定時(shí)電路由一對(duì)相應(yīng)的調(diào)制輸入信號(hào)而產(chǎn)生每一組時(shí)間協(xié)調(diào)輸出信號(hào)，對(duì)每個(gè)調(diào)制輸入信號(hào)施加至少一個(gè)接通延時(shí)或斷開(kāi)延時(shí)。時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)被設(shè)置成對(duì)于每個(gè)支路組來(lái)說(shuō)，在多級(jí)逆變器電橋中不會(huì)有少于一半的開(kāi)關(guān)被斷開(kāi)。定時(shí)電路可以用模擬電路、數(shù)字電路、數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)、或微處理器來(lái)實(shí)施。
本發(fā)明的第三方面是一種用于驅(qū)動(dòng)三相電動(dòng)機(jī)的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括兩級(jí)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)控制器，其輸出用來(lái)控制兩級(jí)逆變器電橋的信號(hào)；多級(jí)逆變器電橋，其具有十二個(gè)或更多個(gè)被分到三個(gè)支路中的開(kāi)關(guān)，每個(gè)支路提供用于驅(qū)動(dòng)三相電動(dòng)機(jī)的三相輸出中的一相；和電子電路，其由兩級(jí)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)機(jī)控制器調(diào)制器所輸出的信號(hào)產(chǎn)生十二個(gè)或更多個(gè)時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)。這十二個(gè)或更多個(gè)信號(hào)控制上述多級(jí)逆變器電橋的十二個(gè)或更多的開(kāi)關(guān)。
本發(fā)明的第四方面是一種用來(lái)自兩級(jí)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)控制器的命令信號(hào)輸出來(lái)控制多級(jí)逆變器電橋的方法。上述命令信號(hào)通常用于調(diào)節(jié)三相電動(dòng)機(jī)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，由一個(gè)串聯(lián)或并聯(lián)的端口將這些信號(hào)傳送到一個(gè)獨(dú)立電路，該獨(dú)立電路包括至少一個(gè)多級(jí)調(diào)制器。優(yōu)選的是，電動(dòng)機(jī)控制器使用矢量控制，用矢量命令信號(hào)來(lái)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的速率和轉(zhuǎn)矩。將這些命令信號(hào)進(jìn)行數(shù)學(xué)變換以適于所用的調(diào)制器類型。也可以利用其他類型的控制，如標(biāo)量控制。在任何一種情況下，所述方法都包括基于這些命令信號(hào)，通過(guò)將命令信號(hào)輸入任何類型的多級(jí)調(diào)制器，而產(chǎn)生十二個(gè)或更多個(gè)時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)；以及控制多級(jí)逆變器電橋的相應(yīng)的十二個(gè)或更多個(gè)開(kāi)關(guān)。
本發(fā)明的其他方面、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)在以下的詳細(xì)說(shuō)明中展現(xiàn)出來(lái)。


圖1所示為一個(gè)常規(guī)兩級(jí)逆變器的電路圖。
圖2所示為一個(gè)常規(guī)使用的并且為本發(fā)明所用的三級(jí)逆變器的電路圖。
圖3A～圖3C分別示出了三級(jí)逆變器、四級(jí)逆變器、和五級(jí)逆變器的一個(gè)支路。
圖4A～圖4C分別示出了三級(jí)逆變器、四級(jí)逆變器、和五級(jí)逆變器的一個(gè)支路中的開(kāi)關(guān)所允許的開(kāi)關(guān)狀態(tài)。
圖5所示為實(shí)施本發(fā)明第一種變型方案的步驟將來(lái)自一個(gè)兩級(jí)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)控制器的六個(gè)調(diào)制信號(hào)輸出轉(zhuǎn)換成十二個(gè)或更多個(gè)信號(hào)，并用這十二個(gè)或更多個(gè)信號(hào)來(lái)控制多級(jí)逆變器電橋的十二個(gè)或更多個(gè)開(kāi)關(guān)。
圖6進(jìn)一步示出了實(shí)施本發(fā)明第一種變型方案的步驟將來(lái)自一個(gè)兩級(jí)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)控制器的六個(gè)調(diào)制信號(hào)輸出中的兩個(gè)(一對(duì))轉(zhuǎn)換成時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)，并用時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)來(lái)控制多級(jí)逆變器電橋的一個(gè)支路的開(kāi)關(guān)。
圖7A～圖7D所示為第一個(gè)程序，用于將來(lái)自兩級(jí)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)控制器的一對(duì)調(diào)制信號(hào)輸出轉(zhuǎn)換成時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)(即圖6中的步驟600)，以控制多級(jí)逆變器電橋的一個(gè)支路的開(kāi)關(guān)。
圖8A和圖8B展示一個(gè)示例性的圖7A～圖7D程序的順序?qū)嵤┓桨阜桨浮?br> 圖9A和圖9B展示另一個(gè)示例性的對(duì)圖7A～圖7D程序的順序?qū)嵤┓桨浮?br> 圖10所示為第二個(gè)程序，用于將來(lái)自兩級(jí)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)控制器的一對(duì)調(diào)制信號(hào)輸出轉(zhuǎn)換成時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)(即圖中的步驟600)，以控制多級(jí)逆變器電橋的一個(gè)支路的開(kāi)關(guān)。
圖11所示為一個(gè)示例性的圖10程序的實(shí)施方案，其將來(lái)自兩級(jí)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)控制器的一對(duì)調(diào)制信號(hào)輸出轉(zhuǎn)換成四個(gè)時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)，以控制三級(jí)逆變器電橋的一個(gè)支路的四個(gè)開(kāi)關(guān)。
圖12所示為一個(gè)示例性的圖10程序的實(shí)施方案，其將來(lái)自兩級(jí)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)控制器的一對(duì)調(diào)制信號(hào)輸出轉(zhuǎn)換成六個(gè)時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)，以控制四級(jí)逆變器電橋的一個(gè)支路的六個(gè)開(kāi)關(guān)。
圖13所示為一個(gè)示例性的圖10程序的實(shí)施方案，其將來(lái)自兩級(jí)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)控制器的一對(duì)調(diào)制信號(hào)輸出轉(zhuǎn)換成八個(gè)時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)，以控制五級(jí)逆變器電橋的一個(gè)支路的八個(gè)開(kāi)關(guān)。
圖14是一個(gè)信號(hào)產(chǎn)生時(shí)間圖，示出了在一對(duì)調(diào)制信號(hào)上附加接通和斷開(kāi)延時(shí)從而產(chǎn)生時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)，以便控制三級(jí)逆變器電橋的一個(gè)支路的開(kāi)關(guān)。
圖15是一個(gè)信號(hào)產(chǎn)生時(shí)間圖，示出了在一對(duì)調(diào)制信號(hào)上附加接通和斷開(kāi)延時(shí)從而產(chǎn)生時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)，以便控制四級(jí)逆變器電橋的一個(gè)支路的開(kāi)關(guān)。
圖16是一個(gè)信號(hào)產(chǎn)生時(shí)間圖，示出了在一對(duì)調(diào)制信號(hào)上附加接通和斷開(kāi)延時(shí)從而產(chǎn)生時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)，以便控制五級(jí)逆變器電橋的一個(gè)支路的開(kāi)關(guān)。
圖17A～圖17P是一種CPLD程序的電路示意圖，該程序?qū)崿F(xiàn)了如圖14所示的定時(shí)功能，并包括控制和故障協(xié)調(diào)功能。
圖18展示出一種感應(yīng)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)的信號(hào)流，該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)實(shí)施本發(fā)明的第一種變型方案。
圖19是一種感應(yīng)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的方框圖，該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)用三級(jí)逆變器電橋來(lái)實(shí)施本發(fā)明的第一種變型方案。
圖20A展示利用矢量控制來(lái)實(shí)施本發(fā)明第二種變型方案的程序步驟將來(lái)自兩級(jí)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)控制器的矢量控制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成所需的十二個(gè)或更多個(gè)信號(hào)，用以控制多級(jí)逆變器電橋的十二個(gè)或更多個(gè)開(kāi)關(guān)。
圖20B展示利用矢量控制來(lái)實(shí)施本發(fā)明第二種變型方案的程序步驟將來(lái)自兩級(jí)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)控制器的標(biāo)量控制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成所需的十二個(gè)或更多個(gè)信號(hào)，用以控制多級(jí)逆變器電橋的十二個(gè)或更多個(gè)開(kāi)關(guān)。
圖21展示一種感應(yīng)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)的信號(hào)流，該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)實(shí)施本發(fā)明的第二種變型方案。
圖22是一種感應(yīng)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的方框圖，該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)用三級(jí)逆變器電橋來(lái)實(shí)施本發(fā)明的第二種變型方案。
圖23A～圖23C展示了對(duì)一個(gè)兩級(jí)系統(tǒng)的正弦三角比較調(diào)制。
圖24展示了用于圖23B和圖23C的正弦三角調(diào)制方案的兩級(jí)相間(或線間)電壓，該電壓具有疊加上去的想象的基波成分。
圖25是對(duì)圖24所示兩級(jí)相間(或線間)輸出電壓的頻譜分析。
圖26A所示為一組四級(jí)正弦三角調(diào)制載波波形以及由調(diào)制產(chǎn)生的正弦波。
圖26B對(duì)應(yīng)于圖26A所示的正弦波，展示出來(lái)自一個(gè)四級(jí)逆變器電橋的相輸出電壓的切換狀態(tài)。
圖27A展示出用一個(gè)三級(jí)系統(tǒng)來(lái)實(shí)施本發(fā)明的第二種變型方案時(shí)，三級(jí)逆變器電橋的相電壓輸出。
圖27B展示出用一個(gè)三級(jí)系統(tǒng)來(lái)實(shí)施本發(fā)明的第二種變型方案時(shí)，三級(jí)逆變器電橋的線電壓輸出。
圖27C展示出用一個(gè)三級(jí)系統(tǒng)來(lái)實(shí)施本發(fā)明的第二種變型方案時(shí)，三級(jí)逆變器電橋的線電流輸出。
圖28所示為一個(gè)示例性的、基于模擬的定時(shí)延遲和門(mén)邏輯電路。
圖29A和圖29B所示為連接到外部逆變器和交流電動(dòng)機(jī)上的、常規(guī)的基于矢量的控制器，展示出該控制器內(nèi)部的發(fā)信號(hào)方式。
圖30A～圖30D所示為根據(jù)本發(fā)明第二種變型方案的調(diào)制器適配電路的示例性實(shí)施例，該調(diào)制器適配電路連接到常規(guī)的電動(dòng)機(jī)控制器。
具體實(shí)施例方式
如本技術(shù)領(lǐng)域已知的那樣，稱作脈寬調(diào)制器的專用電路是常用感應(yīng)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器的一部分。在低壓(即0～600V)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，這些調(diào)制器的輸出被用來(lái)直接控制兩級(jí)逆變器電橋的六個(gè)開(kāi)關(guān)。例如，參考圖1，控制器的六個(gè)脈寬調(diào)制器的輸出通過(guò)端子50～55而施加到兩級(jí)逆變器電橋上。這些調(diào)制器從電壓(或電流)以及相位輸入信號(hào)導(dǎo)出脈寬調(diào)制信號(hào)，而上述電壓(或電流)以及相位輸入信號(hào)來(lái)自電動(dòng)機(jī)控制器的速率和轉(zhuǎn)矩控制裝置。典型的控制器有磁場(chǎng)定向器、矢量控制器、或簡(jiǎn)單的開(kāi)環(huán)電壓控制器。常用調(diào)制方法的實(shí)例有正弦三角比較法、空間矢量法、和三次諧波注入法。
在本發(fā)明中，對(duì)于多級(jí)逆變器電橋的切換的合適順序和定時(shí)優(yōu)選地部分是以六個(gè)脈寬調(diào)制器的輸出為基礎(chǔ)(第一種變型方案)，或者是以速率和轉(zhuǎn)矩控制裝置的輸出為基礎(chǔ)(第二種變型方案)。且考慮到多級(jí)逆變器電橋中的每個(gè)開(kāi)關(guān)的位置和延遲時(shí)間。
在本公開(kāi)文件中，用變量來(lái)簡(jiǎn)化解釋。變量“N”被用來(lái)可互換地表示多級(jí)逆變器中的開(kāi)關(guān)數(shù)目，以及用于控制多級(jí)逆變器電橋的信號(hào)數(shù)目。典型的是，如果一個(gè)多級(jí)逆變器電橋具有“L”級(jí)，則N＝6(L-1)。所使用的另一個(gè)變量是“b”，該變量通常為1、2或3，且用來(lái)表示一個(gè)逆變器電橋的支路，或者是一組要用于控制一個(gè)逆變器電橋的支路的信號(hào)。開(kāi)關(guān)以及控制開(kāi)關(guān)的信號(hào)是可以互換表示的(即表示為Sn)。延時(shí)值Δtb至少與一個(gè)開(kāi)關(guān)的斷開(kāi)延遲時(shí)間一樣長(zhǎng)，而在多級(jí)逆變器電橋的支路b內(nèi)的N/3個(gè)開(kāi)關(guān)中，上述開(kāi)關(guān)具有最長(zhǎng)的斷開(kāi)延遲時(shí)間。附圖中所示的逆變器開(kāi)關(guān)每個(gè)都包括一個(gè)晶體管，但是可以使用具有任何類型開(kāi)關(guān)的逆變器，只要該開(kāi)關(guān)具有合適的電壓特性和開(kāi)關(guān)特性。
作為一個(gè)示例，參考圖2的三級(jí)逆變器電橋，隨后說(shuō)明工作切換狀態(tài)的總結(jié)。構(gòu)成三級(jí)逆變器電橋的一個(gè)支路的開(kāi)關(guān)130～133比被表示為S1～S4。這種設(shè)置也在圖3A中作了說(shuō)明。對(duì)應(yīng)S1～S4所討論的方案同樣適用于其他支路——為簡(jiǎn)略起見(jiàn)討論只局限于一個(gè)示例性的支路。
開(kāi)關(guān)被允許具有以下三種狀態(tài)1)S1和S2斷開(kāi)，S3和S4接通；2)S2和S3接通，S1和S4斷開(kāi)；3)S1和S2接通，S3和S4斷開(kāi)。
由圖4A所提供的表也反映出這些狀態(tài)。在圖4B和圖4C中也分別提供了四級(jí)和五級(jí)逆變器電橋的一個(gè)支路所允許的開(kāi)關(guān)狀態(tài)。
可以看出，直流電壓Vdc決不會(huì)被施加到少于一半的串聯(lián)連接的開(kāi)關(guān)上，這樣便使得每一單個(gè)開(kāi)關(guān)的電壓可以達(dá)到開(kāi)關(guān)額定電壓的二倍。換言之，對(duì)于每個(gè)支路b，時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)/開(kāi)關(guān)S1b到S(N/3)b中決不會(huì)有少于N/6個(gè)處于邏輯斷開(kāi)(logical-off)狀態(tài)。
如何得到多級(jí)逆變器電橋的適當(dāng)開(kāi)關(guān)順序和定時(shí)取決于所實(shí)施的本發(fā)明的特定變型方案。
所述第一種變型方案通過(guò)根據(jù)三級(jí)逆變器電橋而產(chǎn)生類似的二級(jí)輸出電壓，使得任何兩級(jí)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)控制器可以驅(qū)動(dòng)多級(jí)中壓或高壓逆變器電橋。考慮每個(gè)開(kāi)關(guān)在多級(jí)逆變器電橋中的位置和延遲時(shí)間，由兩級(jí)控制器產(chǎn)生的六個(gè)調(diào)制信號(hào)從時(shí)間上被重新排序，從而產(chǎn)生為控制多級(jí)逆變器電橋所需的十二個(gè)或更多個(gè)時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)。這種變型方案使得多級(jí)逆變器電橋產(chǎn)生兩級(jí)電壓輸出，并因此而不再利用多級(jí)逆變器電橋可能具有的優(yōu)點(diǎn)——較低的諧波失真。對(duì)于很多應(yīng)用來(lái)說(shuō)，特別對(duì)功率高達(dá)750馬力的電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，這種變型方案已經(jīng)足夠了。
所述第二種變型方案使用普通感應(yīng)電動(dòng)機(jī)通常所用的命令信號(hào)。優(yōu)選的是，控制方法是矢量控制，在此情況下只使用普通感應(yīng)電動(dòng)機(jī)控制器內(nèi)的磁通和轉(zhuǎn)矩控制裝置，這是通過(guò)經(jīng)由接口端口，而將它們的輸出信號(hào)(a.k.a.矢量控制數(shù)據(jù))、或者它們的輸出的數(shù)學(xué)變換值傳送到具有多級(jí)調(diào)制器的外部控制電路來(lái)實(shí)現(xiàn)的(即普通感應(yīng)電動(dòng)機(jī)控制器經(jīng)由接口端口而將其最適于外部多級(jí)調(diào)制器的一組信號(hào)傳送到外部電路，該外部電路同樣包含接口端口以及三級(jí)或更多級(jí)(多級(jí))調(diào)制器)。外部控制電路的多級(jí)調(diào)制器驅(qū)動(dòng)中壓或高壓逆變器電橋的電力開(kāi)關(guān)。這種變型方案使得現(xiàn)有的低壓兩級(jí)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)控制器能夠驅(qū)動(dòng)中壓或高壓多級(jí)逆變器電橋。這一變型方案的優(yōu)點(diǎn)是，產(chǎn)生具有較低電壓諧波含量的三級(jí)輸出電壓波形。這種方案也減少了現(xiàn)有控制器的開(kāi)關(guān)頻率的影響，從而可以為多級(jí)逆變器電橋中的高壓半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)優(yōu)化目標(biāo)開(kāi)關(guān)頻率。對(duì)于一個(gè)開(kāi)關(guān)來(lái)說(shuō)，額定電壓越高，為獲得該開(kāi)關(guān)的額定輸出功率所需的開(kāi)關(guān)頻率就越低。
在這兩種變型方案中，當(dāng)來(lái)自開(kāi)關(guān)的輸出被施加到諸如感應(yīng)電動(dòng)機(jī)之類的三相感應(yīng)負(fù)載上時(shí)，逆變器的十二個(gè)或更多個(gè)電力開(kāi)關(guān)便以變化的工作周期而接通和斷開(kāi)，從而產(chǎn)生平衡的三相正弦波電流波形。
第一種變型方案本發(fā)明的第一種變型方案的實(shí)施例利用來(lái)自普通控制器兩級(jí)調(diào)制器的六個(gè)脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)信號(hào)來(lái)控制多級(jí)逆變器電橋。這是這樣實(shí)現(xiàn)的考慮到相應(yīng)開(kāi)關(guān)在多級(jí)逆變器電橋中的位置以及開(kāi)關(guān)的接通和/或斷開(kāi)延遲時(shí)間，而將兩級(jí)調(diào)制器的六個(gè)信號(hào)分成三級(jí)或更多級(jí)逆變器電橋所需的多個(gè)時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)。開(kāi)關(guān)在多級(jí)逆變器電橋中的位置確定了施加到該開(kāi)關(guān)的信號(hào)的總時(shí)間。
第一個(gè)實(shí)施例是用于實(shí)施本發(fā)明的上述第一種變型方案的方法。如圖5所示，六個(gè)調(diào)制信號(hào)被轉(zhuǎn)換成N個(gè)時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)(步驟500)，這N個(gè)時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)被用來(lái)控制一個(gè)多級(jí)逆變器電橋的N個(gè)開(kāi)關(guān)(步驟510)。如圖所示，有一個(gè)三相的脈寬調(diào)制輸出。如上文所述，要求當(dāng)六個(gè)調(diào)制信號(hào)被轉(zhuǎn)換成N個(gè)時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)時(shí)，對(duì)于每個(gè)支路b，不少于N/6的時(shí)間調(diào)制信號(hào)具有邏輯斷開(kāi)斷狀態(tài)。
由于六個(gè)調(diào)制信號(hào)最初是要控制三個(gè)各自具有兩個(gè)開(kāi)關(guān)的支路的，這六個(gè)調(diào)制信號(hào)可以被進(jìn)一步表示成三對(duì)調(diào)制信號(hào)A1b和A2b。如果這些調(diào)制信號(hào)被用來(lái)控制兩級(jí)逆變器電橋，則每一對(duì)將控制該兩級(jí)逆變器電橋的三個(gè)支路中的一個(gè)。也就是說(shuō)，每一對(duì)將會(huì)控制三相輸出中的一相。
優(yōu)選的是，如圖6所示，將每一對(duì)調(diào)制信號(hào)A1b和A2b轉(zhuǎn)換成N/3個(gè)時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)S1b到S(N/3)b(步驟600)。每個(gè)時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)S1b到S(N/3)b的定時(shí)根據(jù)多級(jí)逆變器電橋中的各開(kāi)關(guān)的至少一個(gè)延遲時(shí)間來(lái)變化。然后，這N/3個(gè)時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)被用來(lái)控制多級(jí)逆變器電橋的三個(gè)支路中的一個(gè)支路的開(kāi)關(guān)(步驟610)。
通過(guò)應(yīng)用一種基于規(guī)則的程序，來(lái)進(jìn)一步確定從調(diào)制信號(hào)到時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)的轉(zhuǎn)換。
在圖7A～7D中展示第一個(gè)程序。對(duì)于時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)S1b到S(N/6)b，每個(gè)Syb都具有在S(y+1)b之后的邏輯接通(logical-on)狀態(tài)，以及在S(y+1)b之前的邏輯斷開(kāi)(logical-off)狀態(tài)；而對(duì)于時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)S(N/3)b到S(N/6+1)b，每個(gè)Szb都具有在S(z-1)b之后的邏輯接通狀態(tài)，以及在S(z-1)b之前的邏輯斷開(kāi)狀態(tài)。數(shù)值y是從1到(N/6-1)的一系列整數(shù)，而且z是從(N/6+2)到(N/3)的一系列整數(shù)。
為了更好地理解這個(gè)程序，考慮一個(gè)五級(jí)逆變器系統(tǒng)的例子。這樣一個(gè)系統(tǒng)的支路，如圖3C所示，具有八個(gè)開(kāi)關(guān)(S1～S8)。這樣總共有24個(gè)開(kāi)關(guān)(N＝24)。因此，如所定義的，y＝1到3。
圖7A所示為該程序的一部分，該部分用來(lái)將時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)S1b到S(N/6)b(即圖3C所示支路中的開(kāi)關(guān)S1到S4)從斷開(kāi)轉(zhuǎn)變成接通。當(dāng)S4從邏輯斷開(kāi)轉(zhuǎn)變成邏輯接通時(shí)，步驟703為真。在一個(gè)延時(shí)(704)之后，S3被從邏輯斷開(kāi)狀態(tài)設(shè)置成邏輯接通狀態(tài)(705)。當(dāng)然現(xiàn)在S3已經(jīng)從斷開(kāi)轉(zhuǎn)變成接通，因而步驟703再次為真，但這次是因?yàn)镾3。如此在經(jīng)過(guò)一個(gè)延時(shí)(704)后，S2被從邏輯斷開(kāi)狀態(tài)設(shè)置成邏輯接通狀態(tài)。這個(gè)程序持續(xù)進(jìn)行，直至最后將S1從邏輯斷開(kāi)狀態(tài)設(shè)置成邏輯接通狀態(tài)為止，因?yàn)榇藭r(shí)就不會(huì)再有信號(hào)轉(zhuǎn)變來(lái)觸發(fā)步驟703。
如圖所示，初始觸發(fā)事件是調(diào)制信號(hào)A1從邏輯斷開(kāi)到邏輯接通的轉(zhuǎn)變(701)，其觸發(fā)了S(N/6)從斷開(kāi)轉(zhuǎn)變到接通(702)。
圖7B～圖7D所示的部分程序以同樣的方式運(yùn)行。圖7B(711～715)是將S1b到S(N/6)6從邏輯斷開(kāi)轉(zhuǎn)變成邏輯接通的程序部分。圖7C(721～725)處理S(N/6+1)b到S(N/3)b從斷開(kāi)到接通的轉(zhuǎn)變。而圖7D(731～735)則處理S(N/6+1)b到S(N/3)b從接通到斷開(kāi)的轉(zhuǎn)變。
注意在圖7A～圖7D中，步驟701、703、711、713、721、723、731和733并非是局限于按一定順序的有序步驟，而是獨(dú)立的觸發(fā)事件。因此，上述程序易于順序地按步驟實(shí)施，或是以完全事件驅(qū)動(dòng)的方式實(shí)施，例如像在一種“脈動(dòng)(ripple)”裝置內(nèi)。
在圖8A～圖8B中，展示了順序?qū)嵤﹫D7A～圖7D所示程序的一個(gè)示例。圖8A(800、810～825)將調(diào)制信號(hào)A1b轉(zhuǎn)換成時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)S1到S(N/6)。圖8B(801、830～845)將調(diào)制信號(hào)A2b轉(zhuǎn)換成時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)S(N/6+1)到S(N/3)。
在這一示例中，程序以基于A1和A2來(lái)初始化所有的時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)作為開(kāi)始(800、801)。然后進(jìn)入一個(gè)循環(huán)，等待A1轉(zhuǎn)變(810和820)和A2轉(zhuǎn)變(830、840)。當(dāng)轉(zhuǎn)變發(fā)生時(shí)，初始化一個(gè)指針值(811、821、831、841)，并且在一個(gè)延時(shí)(812、822、832、842)之后，將第一個(gè)時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)從接通切換到斷開(kāi)(823、843)或從斷開(kāi)切換到接通(813、833)。在第一遍執(zhí)行步驟812、822、832和842時(shí)，延時(shí)優(yōu)選為零。
然后使指針值遞增或遞減(814、824、834、844)，并檢查是否所有的時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)都已經(jīng)轉(zhuǎn)變(815、825、835、845)。如果仍有信號(hào)要被轉(zhuǎn)變，程序就環(huán)回到延時(shí)步驟(812、822、832、842)。在這第二遍或隨后的任何一遍中，延時(shí)都是基于開(kāi)關(guān)的至少一個(gè)斷開(kāi)延遲時(shí)間Δtb。當(dāng)所有的信號(hào)都已經(jīng)轉(zhuǎn)變時(shí)，程序返回到循環(huán)，等待要轉(zhuǎn)變的A1(810和820)或要轉(zhuǎn)變的A2(830、840)。
只要根據(jù)圖7A～圖7D概述的要求來(lái)產(chǎn)生合適順序的時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)，便可以用多種方式修改圖8A和圖8B中的示例性順序?qū)嵤┓桨?。例如，延時(shí)在程序中所處的位置可以改變，如圖9A和圖9B所示。在這個(gè)示例中，延時(shí)(916、926、936、946)優(yōu)選地基于開(kāi)關(guān)的至少一個(gè)斷開(kāi)延遲時(shí)間Δtb。
如上面所解釋的那樣，為了避免使開(kāi)關(guān)過(guò)載，重要的是，對(duì)于每個(gè)支路b，時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)/開(kāi)關(guān)S1b到S(N/3)b中決不能有少于N/6個(gè)具有邏輯斷開(kāi)狀態(tài)。基于這一原因，將延遲時(shí)間Δtb設(shè)置成至少與一個(gè)開(kāi)關(guān)的斷開(kāi)延遲時(shí)間一樣長(zhǎng)，而在多級(jí)逆變器電橋的支路b中的N/3個(gè)開(kāi)關(guān)中，上述開(kāi)關(guān)具有最長(zhǎng)的斷開(kāi)延遲時(shí)間。這個(gè)最短延時(shí)確保了切換延時(shí)不會(huì)導(dǎo)致超過(guò)一半的開(kāi)關(guān)被接通，從而引起過(guò)載。
然而，Δtb的這個(gè)數(shù)值提供了一個(gè)閾值，而在實(shí)際上，可能需要用一個(gè)更大的閾值。例如，可能方便的是將Δtb設(shè)置成至少等于逆變器中所有支路的所有開(kāi)關(guān)中的最長(zhǎng)斷開(kāi)延遲時(shí)間，因?yàn)檫@種信息對(duì)于逆變器來(lái)說(shuō)會(huì)是已知的，而不用再測(cè)試。作為另一示例，則可以是預(yù)先考慮到性能隨時(shí)間的變化，而按需要設(shè)定一個(gè)更大閾值。
另外，“基于”Δtb，應(yīng)被理解成意思是指實(shí)際的延時(shí)不小于Δtb。所采用的實(shí)際延時(shí)必須考慮到這個(gè)事實(shí)開(kāi)關(guān)S1b到S(N/3)b構(gòu)成了三相輸出中的一相。例如，回過(guò)去參考圖2，S1～S4在中點(diǎn)171產(chǎn)生信號(hào)，該信號(hào)對(duì)電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)是驅(qū)動(dòng)信號(hào)中的一相。實(shí)際采用的延時(shí)要取決于各種因素，例如所用電力半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的類型、其驅(qū)動(dòng)方式及其工作條件極限值。
優(yōu)選的是，優(yōu)化時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)的延時(shí)順序，從而使輸出到電動(dòng)機(jī)的三相信號(hào)獲得所需的輸出特性。在某些情況下，這將意味著輸出信號(hào)的諧波最小化。然而，在某些應(yīng)用中，可能需要以增加諧波為犧牲從而獲得更高輸出功率。因此，如何定義“最佳”視具體應(yīng)用而定。
在圖10中展示第二個(gè)基于規(guī)則的程序，該程序用于將六個(gè)調(diào)制信號(hào)轉(zhuǎn)換為時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)。通過(guò)向調(diào)制信號(hào)A1b附加一個(gè)接通延時(shí)d1x·Δtb和一個(gè)斷開(kāi)延時(shí)d2x·Δtb來(lái)形成時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)S1b到S(N/6)b(步驟1001)，并且通過(guò)向調(diào)制信號(hào)A2b附加一個(gè)斷開(kāi)延時(shí)d1x·Δtb和一個(gè)接通延時(shí)d2x·Δtb來(lái)形成時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)S(N/3)b到S(N/6+1)b(步驟1002)。在這種情況下，d1x≥0，d2x≥0，且x是從1到N/6的一系列整數(shù)。同樣，每個(gè)d1x具有一個(gè)不同的值，且每個(gè)d2x具有一個(gè)不同的值。
盡管圖7A～圖7D所概述的、第一個(gè)基于規(guī)則的程序是依靠時(shí)間協(xié)調(diào)的相互關(guān)系來(lái)產(chǎn)生定時(shí)順序，圖10的程序卻是利用預(yù)定的延時(shí)來(lái)產(chǎn)生時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)。理想情形是，一旦經(jīng)過(guò)優(yōu)化，對(duì)于任何給定的實(shí)施方案而言，來(lái)自這兩種程序的時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)輸出都是同樣的。
作為示范，圖11～圖13提供了用于三級(jí)、四級(jí)、和五級(jí)系統(tǒng)的第二個(gè)基于規(guī)則的程序的示例。作為進(jìn)一步的示范，圖14～圖16提供了用于三級(jí)、四級(jí)、和五級(jí)系統(tǒng)的示例性的時(shí)間圖。在圖11到圖16的每個(gè)圖中，向輸入信號(hào)附加接通延時(shí)和斷開(kāi)延時(shí)從而產(chǎn)生時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)，以控制逆變器電橋的一個(gè)支路中的開(kāi)關(guān)。
在圖11～圖13中相對(duì)于A1和A2而增加的、形成S1到S(N/3)的延時(shí)分別對(duì)應(yīng)于在圖14～圖16所示時(shí)間圖中的S1到S(N/3)。參考圖10的第二個(gè)規(guī)則程序，在圖11和圖14中的延時(shí)乘數(shù)d1x和d2x是d11＝3，d12＝1，d21＝0，和d22＝2；在圖12和圖15中是d11＝5，d12＝3，d13＝1，d21＝0，d22＝2，和d23＝4；而在圖13和圖16中是d11＝7，d12＝5，d13＝3，d14＝1，d21＝0，d22＝2，d23＝4，和d24＝6。注意這些定時(shí)順序也符合第一個(gè)基于規(guī)則的程序的要求(圖7A～圖7D)。
對(duì)于具有甚至更高級(jí)數(shù)的系統(tǒng)，這種用來(lái)產(chǎn)生延時(shí)乘數(shù)d1x和d2x的方案可以總結(jié)如下d1x是一個(gè)從(N/3-1)到1的奇數(shù)的遞減序列；而d2x是一個(gè)從0到(N/3-2)的偶數(shù)的遞增序列。
除展示時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)S1～S(N/3)相對(duì)于調(diào)制信號(hào)A1和A2的時(shí)序之外，圖14～圖16還展示了中間信號(hào)，這些中間信號(hào)可被用來(lái)構(gòu)造圖11～圖13所需的延時(shí)。圖14～圖16中的中間信號(hào)使得簡(jiǎn)單的定時(shí)和邏輯電路可以被用來(lái)根據(jù)A1和A2構(gòu)造時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)S1～S(N/3)。
參考圖14，向信號(hào)A1附加一個(gè)接通延遲時(shí)間Δt形成信號(hào)C。信號(hào)D直接就是前進(jìn)了2Δt的信號(hào)C。向信號(hào)A2附加一個(gè)接通延遲時(shí)間Δt形成信號(hào)E。使信號(hào)E前進(jìn)2Δt而形成信號(hào)F。從這些信號(hào)得到時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)S1～S4。時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)S1等于C×D，即C“與(AND)”D；S2等于C+D，即C“或(OR)”D；S3是E+F；而S4是E×F。使用這種定時(shí)方案，這對(duì)調(diào)制信號(hào)A1和A2便為控制三級(jí)逆變器電橋支路的四個(gè)開(kāi)關(guān)S1～S4提供了基礎(chǔ)。
圖15和圖16所示為用于四級(jí)和五級(jí)系統(tǒng)的類似方案，而且這種方法可以擴(kuò)展到任何級(jí)數(shù)。注意圖14所示范的用于產(chǎn)生中間信號(hào)的方案也適用于圖15和圖16。例如，在圖16中，向信號(hào)A1附加一個(gè)接通延遲時(shí)間Δt便形成信號(hào)C。信號(hào)D是前進(jìn)了2Δt的信號(hào)C。信號(hào)E是前進(jìn)了2Δt的信號(hào)D。信號(hào)F是前進(jìn)了2Δt的信號(hào)E。信號(hào)G是具有一個(gè)接通延時(shí)Δt的A2。信號(hào)H是前進(jìn)了2Δt的信號(hào)G。信號(hào)I是前進(jìn)了2Δt的信號(hào)H。信號(hào)J是前進(jìn)了2Δt的信號(hào)I。如圖所示，利用基礎(chǔ)的邏輯功能而由中間信號(hào)C～J形成時(shí)間協(xié)調(diào)的S1～S8。圖14至圖16所示的延時(shí)和邏輯要求都是簡(jiǎn)單的，從而這些程序都可以用基礎(chǔ)的邏輯元件來(lái)實(shí)施，上述邏輯元件例如為用于邏輯功能的“與”門(mén)和“或”門(mén)，以及和用作延時(shí)元件的觸發(fā)器。
本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例是根據(jù)本發(fā)明第一種變型方案的一種適配電路，用于將調(diào)制信號(hào)A1b和A2b轉(zhuǎn)換成時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)S1b～S(N/3)b。該適配電路可以由模擬電路和/或數(shù)字電路構(gòu)成，和/或根據(jù)圖5至圖16所示的程序和以上所討論的被程序化而成為一種可編程邏輯器件，例如數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)、微控制器、微處理器、或復(fù)雜可編程邏輯器件(CPLD)。
對(duì)于模擬實(shí)施方案，可以使用任何類型的延時(shí)元件，這樣的電路很多而且在本技術(shù)領(lǐng)域是公知的。一個(gè)實(shí)例就是用定時(shí)電路來(lái)產(chǎn)生延時(shí)。另一個(gè)實(shí)例就是將串聯(lián)的電阻器和電容器連接到一個(gè)電壓比較器放大器上，如圖28所示。延時(shí)的時(shí)間長(zhǎng)短由電阻和電容的值來(lái)確定。電壓比較器放大器將一個(gè)模擬電壓閾值與不斷變化的電容器電壓加以比較，從而在被輸入到電阻器的輸入信號(hào)和電壓比較器的輸出信號(hào)之間產(chǎn)生延遲時(shí)間。
一旦產(chǎn)生延遲時(shí)間，就可以用邏輯門(mén)而將被延遲的信號(hào)、和未被延遲的信號(hào)或其他信號(hào)組合起來(lái)。在圖28中，示出了由二極管構(gòu)成的“與”門(mén)來(lái)組合延遲的“信號(hào)1”和獨(dú)立延遲的“信號(hào)2”。這種示例性的兩輸入端“與”門(mén)是這樣構(gòu)成的將兩個(gè)二極管的陽(yáng)極連接到一個(gè)電阻器上，該電阻器連接到電源的正極。該門(mén)的輸入端是這兩個(gè)二極管的陰極。當(dāng)兩個(gè)輸入信號(hào)中的任何一個(gè)是零電壓或“邏輯0”，相應(yīng)的二極管便導(dǎo)通，并且輸出(為兩個(gè)二極管的陽(yáng)極)隨即成為邏輯零。當(dāng)兩個(gè)信號(hào)都是“邏輯1”或者是電源電平，則這兩個(gè)二級(jí)管都截止，而且因?yàn)殡娮璧木壒?，輸出也是電源電平，且因此而為邏?。
對(duì)于數(shù)字實(shí)施方案，優(yōu)選使用組合電路(邏輯門(mén))和時(shí)序電路(觸發(fā)器)。當(dāng)然如果為特定的實(shí)施方案所需，也可以互換地組合數(shù)字電路和模擬電路。例如，數(shù)字邏輯門(mén)(即組合電路)可以和模擬延遲元件一起使用，或者模擬邏輯門(mén)可以和時(shí)序電路一起使用。同樣，硬連線電路也可以和可編程電路結(jié)合起來(lái)使用。
作為數(shù)字實(shí)施方案的一個(gè)實(shí)例，圖17A～圖17P展示出一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例，其通過(guò)組合/時(shí)序數(shù)字電路來(lái)實(shí)施圖14所示的信號(hào)處理，然后上述電路被嵌入復(fù)雜可編程邏輯器件(CPLD)中。實(shí)際上可以用模擬電路或數(shù)字電路、或者用數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)或微處理器來(lái)實(shí)施該信號(hào)處理。另外，該組合/時(shí)序數(shù)字電路包括控制和故障協(xié)調(diào)功能。
第三個(gè)實(shí)施例是實(shí)施本發(fā)明第一種變型方案的一種感應(yīng)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。感應(yīng)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器包括至少一個(gè)兩級(jí)電動(dòng)機(jī)控制器，其輸出信號(hào)以控制一個(gè)兩級(jí)逆變器電橋；一個(gè)多級(jí)電橋，其具有N≥12個(gè)開(kāi)關(guān)，這些開(kāi)關(guān)被設(shè)置成3個(gè)支路；以及一個(gè)適配電路，該電路由兩級(jí)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)控制器所輸出的信號(hào)產(chǎn)生N個(gè)時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)，用于控制上述多級(jí)逆變器電橋的N個(gè)開(kāi)關(guān)。
圖18展示出所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)的信號(hào)流。兩級(jí)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)控制器1800輸出六個(gè)調(diào)制信號(hào)(A1b，A2b)，適配電路1810將這些調(diào)制信號(hào)轉(zhuǎn)換成N個(gè)時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)。這N個(gè)時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)控制多級(jí)逆變器1820內(nèi)的N個(gè)開(kāi)關(guān)中的開(kāi)關(guān)，該逆變器對(duì)交流電動(dòng)機(jī)1890提供三相輸出。對(duì)于多級(jí)逆變器電橋的N個(gè)開(kāi)關(guān)的普通結(jié)構(gòu)的示例，請(qǐng)參看圖2和圖3A至圖3C。
“現(xiàn)成”的控制電路1800需要來(lái)自給定交流驅(qū)動(dòng)器的轉(zhuǎn)換器和逆變器電源部分的幾條特定信息。轉(zhuǎn)換器是驅(qū)動(dòng)器的一部分，對(duì)逆變器提供多個(gè)電壓級(jí)。例如，在圖1中的部分提供了正壓母線和負(fù)壓母線，在圖2中的部分提供了正壓母線、中性母線、和負(fù)壓母線。
控制器1800用這些信號(hào)來(lái)推導(dǎo)出電動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)，例如轉(zhuǎn)子位置和角速度，以及磁通位置和角速度。如圖18所示，由適配電路模塊1810所產(chǎn)生的信號(hào)被傳送到“現(xiàn)成”的兩級(jí)控制電路。適配電路綜合“現(xiàn)成的”控制電路需要用來(lái)控制感應(yīng)電動(dòng)機(jī)速率和轉(zhuǎn)矩的各信號(hào)。在矢量控制的情況下，轉(zhuǎn)矩受到調(diào)節(jié)以使得電動(dòng)機(jī)快速響應(yīng)負(fù)載的變化，但在標(biāo)量控制的情況下，轉(zhuǎn)矩?zé)o需調(diào)節(jié)而只是控制器的頻率和電壓輸出的副產(chǎn)品，且其只適于沒(méi)有負(fù)載瞬變的穩(wěn)定狀態(tài)條件。適配電路所綜合的信號(hào)通常是“電流反饋”、“電壓反饋”、“故障”和“控制協(xié)調(diào)和定時(shí)”。圖17A至圖17P中所示的適配電路包含了這種功能。
“現(xiàn)成”的電動(dòng)機(jī)控制器1800需要接收一些電流反饋(IFBK)和電壓反饋(VFBK)信號(hào)，將這些信號(hào)用于速率、磁通、和轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)。它也需要來(lái)自逆變器電路1820的故障信息，以便協(xié)調(diào)合適的關(guān)機(jī)順序，并給操作者或主機(jī)合適的反饋。
除了給“現(xiàn)成”的控制電路以所需要的反饋和控制信號(hào)之外，適配電路1810還在內(nèi)部使用這些信號(hào)進(jìn)行冗余的、且在一些情況下是瞬時(shí)的故障檢測(cè)。這使適配器無(wú)需等待“現(xiàn)成”的控制電路就能夠反應(yīng)。
來(lái)自“現(xiàn)成的”的低壓電動(dòng)機(jī)控制器1800、而被適配電路1810所使用的信號(hào)是兩級(jí)調(diào)制器信號(hào)A1b和A2b，以及當(dāng)要運(yùn)行或停止交流驅(qū)動(dòng)器時(shí)的故障和控制信號(hào)。
在圖19中展示了用于三級(jí)逆變器電橋的上述實(shí)施例的一個(gè)例子。適配電路1910接收來(lái)自兩級(jí)控制器1900的三對(duì)調(diào)制信號(hào)輸入A1b和A2b，并向逆變器1920中的多級(jí)輸出信號(hào)S1b～S(N/3)b。由轉(zhuǎn)換器所輸出的電壓“級(jí)”受到適配電路的檢測(cè)(通過(guò)線路1911)，同樣受到檢測(cè)的是電動(dòng)機(jī)1990的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的電流級(jí)(通過(guò)檢測(cè)線1912)。適配電路基于從轉(zhuǎn)換器1930和逆變器1920接收到的電壓(1911)和電流(1912)反饋，向兩級(jí)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)控制器1900提供電壓和電流反饋。請(qǐng)注意，反饋電壓1911可以在轉(zhuǎn)換器1930或者逆變器1920中測(cè)到。
根據(jù)這些反饋信號(hào)(1911，1912)，在適配電路1910內(nèi)進(jìn)行故障檢測(cè)。如果兩級(jí)控制器1900先檢測(cè)到故障，它就給適配電路1910發(fā)信號(hào)，通知有故障發(fā)生。然而，如果適配電路1910先檢測(cè)到故障，則該適配電路便給兩級(jí)控制器1900發(fā)信號(hào)通知故障。因此，圖18和圖19所示的故障和控制信號(hào)是雙向的。
信號(hào)S1b到S(N/3)b是根據(jù)上述程序和電路而由A1b和A2b得到的，這按圖5至圖17中的程序作了說(shuō)明。因此，圖19所示用于三級(jí)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可以擴(kuò)展從而適用于四級(jí)或更高級(jí)系統(tǒng)。
第二種變型方案本發(fā)明的第二種變型方案只使用控制信號(hào)(a.k.a.命令信號(hào))，通過(guò)將這些信號(hào)傳送到一個(gè)獨(dú)立的適配控制電路，而將其饋送到普通感應(yīng)電動(dòng)機(jī)控制器內(nèi)的兩級(jí)調(diào)制器。通常這些感應(yīng)電動(dòng)機(jī)控制器利用標(biāo)量和/或矢量控制技術(shù)。矢量控制是最老和最簡(jiǎn)單的控制形式，用于以有限的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)在一種開(kāi)環(huán)結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生頻率和輸出電壓信號(hào)。另一方面，則以一種閉環(huán)結(jié)構(gòu)控制感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的速率、磁通和轉(zhuǎn)矩分量，并由此而針對(duì)負(fù)載轉(zhuǎn)矩瞬變提供高電動(dòng)機(jī)性能。所述獨(dú)立的適配電路包括一個(gè)多級(jí)調(diào)制器，該調(diào)制器驅(qū)動(dòng)中壓或高壓逆變器電橋的電力開(kāi)關(guān)。傳送電動(dòng)機(jī)控制數(shù)據(jù)的方式是通過(guò)任何介質(zhì)，如電線、纖維、或無(wú)線電，經(jīng)由串聯(lián)或并聯(lián)的接口端口。這樣就使得現(xiàn)有的低壓兩級(jí)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)控制器可以驅(qū)動(dòng)中壓或高壓多級(jí)逆變器電橋。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中使用了矢量控制，以磁通和轉(zhuǎn)矩控制裝置(如基于微處理器而以PID回路來(lái)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩和磁通的矢量控制器)連續(xù)地計(jì)算受控的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)軸的角速度和位置，以及轉(zhuǎn)動(dòng)磁通的角速度和位置。通過(guò)將這些計(jì)算值與電動(dòng)機(jī)的所需值加以比較，相同的速率和轉(zhuǎn)矩控制裝置即能產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩和磁通命令信號(hào)。在常規(guī)控制器中，這種比較典型地每毫秒發(fā)生一到四次。從這些比較所得到的信號(hào)借助常規(guī)的矢量控制方法被轉(zhuǎn)換成電壓(或電流)和相位命令信號(hào)。
在本發(fā)明第二種變型方案的這個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，現(xiàn)有的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)控制器經(jīng)由接口端口將矢量控制命令信號(hào)輸出到外部電路。該外部電路包括接口端口和多級(jí)調(diào)制器。類似的是，如果換用標(biāo)量控制，則控制器更新電壓和頻率命令信號(hào)并經(jīng)由接口端口而將其輸出到外部適配電路。
我們采用現(xiàn)成的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)控制器(即磁通和轉(zhuǎn)矩信號(hào)、或電壓和頻率、或者它們的數(shù)學(xué)變換分量，這些都能產(chǎn)生正弦波電壓(或電流)以及相位命令信號(hào))，經(jīng)由串聯(lián)或并聯(lián)的端口來(lái)輸出信號(hào)，并隨后將其輸入到專用的多級(jí)調(diào)制器電路中，該調(diào)制器電路產(chǎn)生信號(hào)從而驅(qū)動(dòng)多級(jí)逆變器電橋中的開(kāi)關(guān)。本發(fā)明的創(chuàng)新之處是，我們經(jīng)由串聯(lián)或并聯(lián)端口采集現(xiàn)成的兩級(jí)、低壓命令信號(hào)并輸入到獨(dú)立的電路中，該獨(dú)立電路具有用于多級(jí)逆變器的調(diào)制器。本發(fā)明的構(gòu)思在于現(xiàn)成的兩級(jí)低壓控制電路和具有多級(jí)調(diào)制器的新電路之間的連接(通過(guò)串聯(lián)或并聯(lián)端口將命令信號(hào)傳送到另一電路)。多級(jí)調(diào)制器可以使用任何調(diào)制方法，并且可以是任何類型，無(wú)論是現(xiàn)在已知的還是會(huì)在將來(lái)開(kāi)發(fā)出來(lái)的?，F(xiàn)有公知的調(diào)制方法包括空間矢量、磁滯、脈沖方式、正弦三角比較、和三次諧波注入。
參考圖20A，利用矢量控制的所述程序包括經(jīng)由接口端口而從一個(gè)兩級(jí)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)控制器采集矢量控制命令信號(hào)(步驟2001)、傳送來(lái)自控制器的接口端口的矢量控制命令信號(hào)(步驟2002)并將這些命令信號(hào)輸入到一個(gè)外部調(diào)制器(步驟2003)、在該外部調(diào)制器中產(chǎn)生十二個(gè)或更多的時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)(步驟2004)，并且用這些時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)來(lái)控制一個(gè)多級(jí)逆變器電橋的開(kāi)關(guān)(步驟2005)。
參考圖20B，利用標(biāo)量控制的所述程序包括經(jīng)由接口端口而從一個(gè)兩級(jí)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)控制器采集頻率和輸出電壓命令信號(hào)(步驟2011)、傳送來(lái)自控制器的接口端口的電壓和頻率命令信號(hào)(步驟2012)并將這些命令信號(hào)輸入到一個(gè)外部調(diào)制器(步驟2013)、在該外部調(diào)制器中產(chǎn)生十二個(gè)或更多的時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)(步驟2014)，并且用這些時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)來(lái)控制一個(gè)多級(jí)逆變器電橋的開(kāi)關(guān)(步驟2015)。
在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，利用現(xiàn)有控制器的控制器區(qū)域網(wǎng)(CAN)串聯(lián)接口而將來(lái)自控制調(diào)節(jié)器的矢量或標(biāo)量命令信號(hào)傳送到外部電路，該外部電路也有CAN接口。然后通過(guò)一個(gè)多級(jí)空間矢量調(diào)制器來(lái)調(diào)制這些命令信號(hào)，或是將它們變換成三個(gè)正弦波、再將這些正弦波與三角形載波信號(hào)比較以產(chǎn)生多級(jí)脈寬調(diào)制信號(hào)，從而驅(qū)動(dòng)多級(jí)逆變器電橋的開(kāi)關(guān)。
圖21展示出所述系統(tǒng)內(nèi)的信號(hào)流。“現(xiàn)成的”兩級(jí)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)控制器2100輸出矢量和/或標(biāo)量命令信號(hào)，這些命令信號(hào)被適配器/調(diào)制器電路2110轉(zhuǎn)換成N個(gè)時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)。這N個(gè)時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)控制多級(jí)逆變器1820內(nèi)N個(gè)開(kāi)關(guān)當(dāng)中的開(kāi)關(guān)，而該多級(jí)逆變器為交流電動(dòng)機(jī)1890提供三相輸出。
除了調(diào)制器和接口電路之外，適配器/調(diào)制器2110還優(yōu)選地提供故障和控制信號(hào)功能，如在本發(fā)明第一種變型方案中所討論的那樣。
在控制感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的時(shí)候應(yīng)注意有時(shí)間限制，這就是說(shuō)，不能用太長(zhǎng)的時(shí)間將信息傳送到多級(jí)調(diào)制器，以免導(dǎo)致控制系統(tǒng)失去對(duì)電動(dòng)機(jī)的控制。因此，接口端口需要足夠的快。優(yōu)選的是，從兩級(jí)控制器采集的矢量或標(biāo)量信號(hào)最低限度應(yīng)該每一毫秒即得到更新。
矢量和標(biāo)量控制理論感應(yīng)電動(dòng)機(jī)是非線性系統(tǒng)，它們所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩并不直接與定子電流的幅值一致。這是因?yàn)槎ㄗ与娏魇怯蛇@樣兩個(gè)正交的矢量分量構(gòu)成的磁通產(chǎn)生矢量，其相對(duì)于定子電壓有90度相位差；以及轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生矢量，其與所施加的定子電壓同相。在出現(xiàn)快速微處理器之前，控制交流驅(qū)動(dòng)器中轉(zhuǎn)矩的方式僅僅是以開(kāi)環(huán)形式來(lái)保持伏特對(duì)赫茲(V/Hz)的比值恒定(即標(biāo)量控制)。
對(duì)于那些不要求嚴(yán)格的速率和轉(zhuǎn)矩控制的負(fù)載類型，如風(fēng)扇，這種標(biāo)量控制模式依然被廣泛應(yīng)用。這種模式也適用于將一個(gè)交流驅(qū)動(dòng)器連接到幾個(gè)并聯(lián)的交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用場(chǎng)合。V/Hz控制的動(dòng)態(tài)響應(yīng)受到每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)(RPM)可能變化數(shù)百的電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差頻率限制。
對(duì)于更加嚴(yán)格的轉(zhuǎn)矩和速率調(diào)節(jié)，要采用磁場(chǎng)定向方法或矢量控制?；旧?，矢量控制將電動(dòng)機(jī)電流信息中的磁通矢量和轉(zhuǎn)矩矢量分離出來(lái)。這是通過(guò)在數(shù)學(xué)上稱作Clarke及Park變換的處理實(shí)現(xiàn)的。Clarke變換將平衡的、相互之間相位差為120度的三個(gè)相電流信號(hào)ia、ib、ic簡(jiǎn)化成兩個(gè)信號(hào)iα、iβ。信號(hào)iα和iβ是相位差為90度的正弦波信號(hào)，它們代表在一個(gè)正交平面上的三個(gè)相矢量。
為了將電動(dòng)機(jī)電流的轉(zhuǎn)矩和磁通分量分離出來(lái)，iα和iβ信號(hào)經(jīng)過(guò)了Park變換，產(chǎn)生信號(hào)id(磁通電流)和iq(轉(zhuǎn)矩電流)。
一旦磁通矢量和轉(zhuǎn)矩矢量被分離，它們就可以在兩個(gè)不同的比例積分微分(PID)回路中被用作反饋信號(hào)，而被分別用來(lái)調(diào)節(jié)磁通和轉(zhuǎn)矩。PID回路的輸出是用于調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩Vq和磁通Vd的電壓命令。它們需要通過(guò)Park反變換而被變換成在一個(gè)正交的靜止參照系下的α和β分量，該P(yáng)ark反變換產(chǎn)生信號(hào)Vα和Vβ，這是兩個(gè)相位差為90度的正弦波信號(hào)。Vα和Vβ足以控制一個(gè)空間矢量類型的調(diào)制器，然而對(duì)于正弦三角調(diào)制器，Vα和Vβ就必須通過(guò)Clarke反變換而被變換成三個(gè)獨(dú)立的、彼此之間相位差為120度的正弦波Va、Vb和Vc。這些正弦波可以被用在正弦三角調(diào)制器中而產(chǎn)生逆變器開(kāi)關(guān)的切換信號(hào)。
圖29A所示為一種連接到外部逆變器和交流電動(dòng)機(jī)的基于矢量的常規(guī)控制器。該控制器包括一個(gè)內(nèi)部的2級(jí)空間矢量調(diào)制器。在空間矢量調(diào)制的情況下，提供給內(nèi)部調(diào)制器的矢量命令信號(hào)是α和β。為比較起見(jiàn)，圖29B展示了另一個(gè)常規(guī)的基于矢量的控制器，但包括一個(gè)正弦三角調(diào)制器。在正弦三角調(diào)制的情況下，Va、Vb和Vc被用作命令信號(hào)。如這些附圖所示，在Park變換中用到一個(gè)θ值。θ值是磁通矢量的相角信息，是計(jì)算出來(lái)的或者是測(cè)量得到的。
在圖22所展示的本發(fā)明第二種變型方案的優(yōu)選實(shí)施例中，矢量命令信號(hào)(即磁通Vd和轉(zhuǎn)矩Vq、或者它們的數(shù)學(xué)變換Vα和Vβ或者Va、Vb和Vc)、或者標(biāo)量命令信號(hào)(即電壓和頻率、或者它們的數(shù)學(xué)變換Vα和Vβ或者Va、Vb、和Vc)都經(jīng)由串聯(lián)或并聯(lián)接口端口被傳送到處于“現(xiàn)成”的控制器2200外部的第二電路2210。雖然這些命令信號(hào)在此被標(biāo)識(shí)為電壓，但應(yīng)理解在本發(fā)明的這種變型方案中同樣可以使用電流，而如果標(biāo)識(shí)了電流，尚可使用電壓。
第二電路2210包括一個(gè)調(diào)制器，命令信號(hào)被提供給該調(diào)制器?？臻g矢量調(diào)制器會(huì)需要α和β命令信號(hào)，且因此而需要反Park變換。正弦三角調(diào)制器會(huì)需要a、b和c命令信號(hào)，且因此而需要在α和β信號(hào)上進(jìn)行反Clarke變換。磁滯調(diào)制器典型地需要a、b和c。脈沖方式調(diào)制器可以使用α和β或者a、b、和c。
例如，若調(diào)制器是空間矢量多級(jí)調(diào)制器，則如果所傳送的命令信號(hào)是Vα和Vβ，這些命令信號(hào)便可以不經(jīng)變換而直接進(jìn)入調(diào)制器，如圖30A所示。若調(diào)制器是多級(jí)正弦三角調(diào)制器，則如果所傳送的命令信號(hào)是Va、Vb和Vc，這些命令信號(hào)也可以不經(jīng)變換即直接進(jìn)入調(diào)制器，如圖30B所示。另一方面，在使用多級(jí)正弦三角調(diào)制器的情況下，如果所傳送的命令信號(hào)是Vα和Vβ，即要執(zhí)行反Clarke變換以獲得供給調(diào)制器的Va、Vb和Vc。類似的是，使用這些調(diào)制器中的任何一種，如果所傳送的命令信號(hào)是Vd和Vq，便要根據(jù)所用的多級(jí)調(diào)制器的類型來(lái)進(jìn)行合適的數(shù)學(xué)變換，如圖30C和30D所示。
優(yōu)選根據(jù)信號(hào)的可用性和通過(guò)并聯(lián)或串聯(lián)接口端口傳送的容易度來(lái)選擇所要傳送的命令信號(hào)。調(diào)制器隨后產(chǎn)生十二個(gè)或更多個(gè)信號(hào)S1b～S(N/3)b，這些信號(hào)控制逆變器電橋1920的開(kāi)關(guān)。
圖22所示的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是用于三級(jí)系統(tǒng)的。如同第一種變型方案，該系統(tǒng)可擴(kuò)展以適用于四級(jí)或更高級(jí)的系統(tǒng)。
兩級(jí)正弦三角調(diào)制器為進(jìn)一步解釋所述調(diào)制系統(tǒng)，并比較本發(fā)明的第一種和第二種變型方案，在圖23A～圖23C中示出了兩級(jí)正弦三角調(diào)制。圖23A所示為從矢量控制信號(hào)(vcontrol1、vcontrol2、vcontrol3)提取的三個(gè)正弦波，以及用于將這些正弦波轉(zhuǎn)換成脈寬調(diào)制信號(hào)的三角波形的載波(vtri)。正弦波的頻率就是所需的電動(dòng)機(jī)頻率。通過(guò)改變正弦波的頻率，電動(dòng)機(jī)的軸速即得到改變。在矢量控制的情況下，正弦波的波幅和相位取決于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩和電動(dòng)機(jī)磁通的要求。在標(biāo)量控制的情況下，正弦波的波幅與電動(dòng)機(jī)的狀態(tài)無(wú)關(guān)。載波頻率是根據(jù)電力半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)頻率能力、及驅(qū)動(dòng)器的冷卻能力而設(shè)定的。
來(lái)自兩級(jí)正弦三角調(diào)制器的三對(duì)調(diào)制信號(hào)(A1b和A2b)輸出是通過(guò)比較載波頻率和正弦波而產(chǎn)生的。例如，為產(chǎn)生脈寬調(diào)制信號(hào)A11，當(dāng)載波信號(hào)vtri超過(guò)正弦波vcontrol1時(shí)，將A11設(shè)置為低，如圖23B所示。同樣，當(dāng)載波信號(hào)vtri超過(guò)正弦波vcontrol2時(shí)，將A12設(shè)置為低，如圖23C所示。
進(jìn)行相間電壓比較，從A11中抽取A12，如圖24所示，迭加的正弦波顯示出脈動(dòng)波形的基波部分。對(duì)來(lái)自逆變器的最終輸出電壓的頻譜分析(圖25)顯示出了這個(gè)基波，以及載波和諧波的含量。
基波成分是重要的，因?yàn)樗鼘?duì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)機(jī)內(nèi)的有用轉(zhuǎn)矩而言至關(guān)重要。諧波則產(chǎn)生振動(dòng)和熱量，并因此而被認(rèn)為是損失。如圖所示，輸出電壓的頻譜分析在60赫茲處具有強(qiáng)基波成分，以及載波頻率成分及其諧波。
上述兩級(jí)頻譜分析與由“現(xiàn)成的”兩級(jí)控制電路所驅(qū)動(dòng)的兩級(jí)逆變器的輸出一致，并且也與根據(jù)本發(fā)明第一種變型方案的多級(jí)逆變器的輸出一致。換言之，本發(fā)明第一種變型方案的驅(qū)動(dòng)電壓中的諧波含量與來(lái)自兩級(jí)控制器的六個(gè)調(diào)制信號(hào)輸出的諧波含量特征一致，上述的十二個(gè)或更多個(gè)信號(hào)是以這六個(gè)調(diào)制信號(hào)為基礎(chǔ)的。
多級(jí)正弦三角調(diào)制器圖26A展示出四級(jí)正弦三角調(diào)制波形。圖中所示為來(lái)自一個(gè)四級(jí)逆變器電橋的三相正弦波輸出的一相(該正弦波具有三次諧波注入，這使得正弦波失真但可以得到較高輸出電壓)，以及三個(gè)在垂直方向上錯(cuò)開(kāi)的同相載波信號(hào)，這些同相載波信號(hào)產(chǎn)生用于四級(jí)逆變器電橋的切換信號(hào)，該電橋每相有六個(gè)開(kāi)關(guān)。在圖26B的輸出相電壓(三相中的一相)中——該相電壓例如將會(huì)由圖3B所示的四級(jí)逆變器電橋支路輸出，可以清楚看出所得到的開(kāi)關(guān)狀態(tài)。
而如圖23A所示，一個(gè)兩級(jí)正弦三角調(diào)制器只有一個(gè)三角形載波信號(hào)，一個(gè)三級(jí)正弦三角調(diào)制器具有兩個(gè)在垂直方向上錯(cuò)開(kāi)的同相三角形載波信號(hào)來(lái)產(chǎn)生切換信號(hào)，該切換信號(hào)用于每相具有四個(gè)開(kāi)關(guān)的一個(gè)三級(jí)逆變器電橋(圖3A)的每相中的四個(gè)開(kāi)關(guān)。一個(gè)五級(jí)正弦三角調(diào)制器將有四個(gè)在垂直方向上錯(cuò)開(kāi)的同相三角形載波信號(hào)，一個(gè)六級(jí)系統(tǒng)將有五個(gè)載波，依此類推。
空間矢量調(diào)制一個(gè)逆變器電橋的三相平衡的輸出電壓可以用一個(gè)旋轉(zhuǎn)的電壓矢量來(lái)表示。任何級(jí)數(shù)的一個(gè)逆變器電橋都具有有限數(shù)目的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，開(kāi)關(guān)狀態(tài)的數(shù)目與開(kāi)關(guān)的數(shù)目成比例，開(kāi)關(guān)的數(shù)目與級(jí)數(shù)成比例。例如，一個(gè)兩級(jí)逆變器電橋可以產(chǎn)生八個(gè)離散的電壓狀態(tài)或固定的電壓矢量，而一個(gè)三級(jí)逆變器電橋可以產(chǎn)生二十七個(gè)電壓狀態(tài)或固定的電壓矢量。表示三相輸出電壓的電壓矢量可以假定位于從零度到三百六十度的無(wú)數(shù)個(gè)位置。
空間矢量調(diào)制器相對(duì)于一個(gè)給定的逆變器電橋的固定電壓矢量來(lái)確定輸出電壓矢量的位置。它通常會(huì)落在兩個(gè)相鄰的固定電壓矢量之間。調(diào)制器隨后通過(guò)在切換周期(切換周期是由開(kāi)關(guān)頻率確定的，開(kāi)關(guān)頻率需要顯著高于基波頻率，即如果基波頻率是60赫茲，則開(kāi)關(guān)頻率需要高出幾倍)內(nèi)改變兩個(gè)固定矢量之間的工作周期，來(lái)得到這兩個(gè)相鄰固定電壓矢量的加權(quán)平均值，從而復(fù)制這個(gè)給定的輸出電壓矢量。
與正弦三角調(diào)制器比較，對(duì)于給定的輸出諧波失真，空間矢量調(diào)制器的優(yōu)點(diǎn)是它能夠降低開(kāi)關(guān)頻率。增加開(kāi)關(guān)頻率通常總會(huì)降低諧波失真但結(jié)果是開(kāi)關(guān)的功率損失增加。因此，因此任何一種調(diào)制方案如果可以得到一定程度的諧波失真，但降低了開(kāi)關(guān)頻率，都會(huì)帶來(lái)很大的益處。
磁滯調(diào)制通過(guò)具有預(yù)定磁滯的數(shù)字或模擬比較器電路，可以將一個(gè)現(xiàn)成的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的控制裝置所產(chǎn)生的正弦波與電動(dòng)機(jī)的電流或磁通(電動(dòng)機(jī)磁通可以通過(guò)將電動(dòng)機(jī)電壓積分來(lái)取得)的實(shí)際值比較。這種磁滯在使用電壓源逆變器的情況下是以伏特為單位來(lái)度量的，或者在使用電流源逆變器的情況下是以安培為單位的。如果使用數(shù)字比較器電路，則需用模數(shù)轉(zhuǎn)換器來(lái)將實(shí)際值信號(hào)(也稱反饋信號(hào))數(shù)字化。用被設(shè)置于交流驅(qū)動(dòng)電路內(nèi)的電壓或電流傳感器來(lái)獲得電流或電壓的實(shí)際值。比較器的輸出是脈動(dòng)信號(hào)，該脈動(dòng)信號(hào)供給三相逆變器電橋的各開(kāi)關(guān)。所得到的驅(qū)動(dòng)輸出等于一定比例的參考信號(hào)加上或減去比較器電路的磁滯值。
脈沖方式調(diào)制由標(biāo)量或矢量控制裝置所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)可以對(duì)應(yīng)于已儲(chǔ)存在數(shù)字電路存儲(chǔ)裝置內(nèi)的多個(gè)脈沖方式——這些脈沖方式通常被看作一個(gè)表，從而使這些控制信號(hào)的每個(gè)值都會(huì)從該表中調(diào)用一個(gè)特定的脈沖方式來(lái)啟動(dòng)交流驅(qū)動(dòng)逆變器電橋的開(kāi)關(guān)。盡管這個(gè)過(guò)程需要非?？焖俚奈⑻幚砥骰驍?shù)字邏輯電路，但它通過(guò)提供預(yù)先確定的或預(yù)先設(shè)計(jì)的逆變器開(kāi)關(guān)狀態(tài)來(lái)產(chǎn)生輸出電壓和電流，從而可以使得交流驅(qū)動(dòng)器的輸出具有較低的諧波失真。
兩種變型方案的比較相對(duì)于所獲得的輸出電壓波形而言，本發(fā)明的兩種變型方案之間有根本差別，這解釋了在諧波含量上二者間的差別。本發(fā)明第一種變型方案使用了得自“現(xiàn)成的”控制器的六個(gè)調(diào)制信號(hào)，并由它們而產(chǎn)生出三級(jí)或更多級(jí)逆變器電橋的十二個(gè)或更多個(gè)信號(hào)。所得到的中壓或高壓輸出是兩級(jí)脈寬調(diào)制(PWM)電壓波形，除了電壓級(jí)較高之外，與低壓交流驅(qū)動(dòng)器的輸出相同。這就是本發(fā)明的第一種變型方案具有如圖25所示的高諧波含量的原因。
本發(fā)明的第二種變型方案通過(guò)串聯(lián)或并聯(lián)的接口來(lái)采集現(xiàn)成的低壓交流驅(qū)動(dòng)器的控制輸出信號(hào)，并結(jié)合專用的多級(jí)調(diào)制器來(lái)使用這些控制信號(hào)，其中上述調(diào)制器產(chǎn)生用于三級(jí)或更多級(jí)逆變器電橋的十二個(gè)或更多個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)。所得到的中壓或高壓輸出是三級(jí)或更多級(jí)PWM電壓波形，更近似于正弦波的形狀，且因此而比本發(fā)明的第一種變型方案具有更低的諧波失真。
圖27A～圖27C所示為實(shí)施本發(fā)明第二種變型方案的三級(jí)驅(qū)動(dòng)的輸出電壓波形。對(duì)于使用三級(jí)調(diào)制器的任一類型的三級(jí)交流驅(qū)動(dòng)器來(lái)說(shuō)，這些波形都是有效的。圖27A所示相電壓是在提供給電動(dòng)機(jī)的三個(gè)信號(hào)(例如圖2中在171到173處的信號(hào))中的任一個(gè)和中性點(diǎn)之間測(cè)量的，該中性點(diǎn)在整流器電橋的輸出端的兩個(gè)電容器之間(即“中性母線”)。圖27B所示線間電壓是在提供給電動(dòng)機(jī)的三個(gè)信號(hào)中的任意兩個(gè)信號(hào)間測(cè)量的。圖27C所示線電流是對(duì)電動(dòng)機(jī)的三個(gè)輸出中的任一個(gè)輸出中的電動(dòng)機(jī)電流。
圖26B和圖27A～圖27C的波形對(duì)于圖24所示的兩級(jí)結(jié)果來(lái)說(shuō)是一種改進(jìn)，圖24所示為兩級(jí)交流驅(qū)動(dòng)器的線間輸出電壓被迭加上一個(gè)正弦波，這個(gè)正弦波代表該P(yáng)WM波形的基波成分。在將兩級(jí)系統(tǒng)的結(jié)果與三級(jí)或更多級(jí)系統(tǒng)的結(jié)果比較時(shí)，可以看出三級(jí)或更多級(jí)系統(tǒng)的輸出比兩級(jí)輸出更接近于正弦波。越接近于正弦波，在頻譜分析中的載波頻率成分就減少得越多。
本發(fā)明的兩種變型方案都允許使用任何現(xiàn)有的低成本的控制器，及它們預(yù)先設(shè)計(jì)的復(fù)雜前端、人機(jī)界面和電動(dòng)機(jī)控制算法，來(lái)驅(qū)動(dòng)多級(jí)中壓和高壓電動(dòng)機(jī)。
應(yīng)該理解的是，在不脫離由所附權(quán)利要求所確定的本發(fā)明的構(gòu)思和范圍的前提下，可以對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例和實(shí)施方式進(jìn)行許多修改。
權(quán)利要求
1.一種用兩級(jí)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)控制器來(lái)控制多級(jí)逆變器電橋的方法，所述兩級(jí)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)控制器輸出六個(gè)調(diào)制信號(hào)，用以控制一個(gè)兩級(jí)逆變器電橋中的六個(gè)開(kāi)關(guān)的切換，所述方法包括將所述六個(gè)調(diào)制信號(hào)轉(zhuǎn)換為N個(gè)時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)，其中N≥12，而且N是3的整數(shù)倍；通過(guò)施加所述N個(gè)時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)來(lái)控制所述多級(jí)逆變器電橋的N個(gè)開(kāi)關(guān)；其中所述多級(jí)逆變器電橋包括三個(gè)支路，每個(gè)支路有N/3個(gè)開(kāi)關(guān)并產(chǎn)生所述多級(jí)逆變器電橋的三相輸出中的一相，而且該多級(jí)逆變器電橋的對(duì)應(yīng)支路的N/3個(gè)開(kāi)關(guān)不會(huì)有少于N/6個(gè)處于邏輯斷開(kāi)狀態(tài)。
2.如權(quán)利要求1所述的用兩級(jí)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)控制器來(lái)控制多級(jí)逆變器電橋的方法，其中所述六個(gè)調(diào)制信號(hào)被進(jìn)一步表示成三對(duì)調(diào)制信號(hào)A1b和A2b(b∈{1，2，3})，每一對(duì)調(diào)制信號(hào)被用來(lái)控制一個(gè)兩級(jí)逆變器電橋的三個(gè)支路中的一個(gè)，每一個(gè)支路b產(chǎn)生一個(gè)兩級(jí)逆變器電橋的三相輸出中的一相；將所述六個(gè)調(diào)制信號(hào)轉(zhuǎn)換為N個(gè)時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)的所述步驟包括由被所述兩級(jí)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)控制器輸出的所述三對(duì)調(diào)制信號(hào)A1b和A2b來(lái)產(chǎn)生三組時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)S1b到S(N/3)b，每組時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)S1b到S(N/3)b被定時(shí)以控制所述多級(jí)逆變器電橋的支路b的開(kāi)關(guān)，每組時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)S1b到S(N/3)b的定時(shí)根據(jù)所述對(duì)應(yīng)支路b的開(kāi)關(guān)中的至少一個(gè)延遲時(shí)間而變化，而且所述時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)S1b到S(N/3)b不會(huì)有少于N/6個(gè)處于邏輯斷開(kāi)狀態(tài)；以及控制所述多級(jí)逆變器電橋的所述N個(gè)開(kāi)關(guān)的所述步驟包括將每組b時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)S1b到S(N/3)b施加到所述多級(jí)逆變器電橋的對(duì)應(yīng)支路b的N/3個(gè)開(kāi)關(guān)上。
3.如權(quán)利要求2所述的用兩級(jí)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)控制器來(lái)控制多級(jí)逆變器電橋的方法，由所述三對(duì)調(diào)制信號(hào)A1b和A2b來(lái)產(chǎn)生三組時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)S1b到S(N/3)b的所述步驟包括對(duì)于時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)S1b到S(N/6)b，使得每個(gè)Syb具有在S(y+1)b之后的邏輯接通狀態(tài)，以及在S(y+1)b之前的邏輯斷開(kāi)狀態(tài)，y是從1到(N/6-1)的一系列整數(shù)；而且對(duì)于時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)S(N/6+1)b到S(N/3)b，使得每個(gè)Szb具有在S(z-1)b之后的邏輯接通狀態(tài)，以及S(z-1)b在之前的邏輯斷開(kāi)狀態(tài)，z是從(N/6+2)到(N/3)的一系列整數(shù)。
4.如權(quán)利要求2所述的用兩級(jí)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)控制器來(lái)控制多級(jí)逆變器電橋的方法，由所述三對(duì)調(diào)制信號(hào)A1b和A2b來(lái)產(chǎn)生三組時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)S1b到S(N/3)b的所述步驟包括通過(guò)向所述調(diào)制信號(hào)A1b附加一個(gè)接通延時(shí)d1x·Δtb和一個(gè)斷開(kāi)延時(shí)d2x·Δtb來(lái)形成時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)S1b到S(N/6)b；和通過(guò)向所述調(diào)制信號(hào)A2b附加一個(gè)接通延時(shí)d1x·Δtb和一個(gè)斷開(kāi)延時(shí)d2x·Δtb來(lái)形成時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)S(N/3)b到S(N/6+1)b；其中Δtb是一個(gè)開(kāi)關(guān)的斷開(kāi)延遲時(shí)間，該開(kāi)關(guān)在所述多級(jí)逆變器電橋的支路b的N/3個(gè)開(kāi)關(guān)中具有最長(zhǎng)的斷開(kāi)延遲時(shí)間，d1x≥0，d2x≥0，而且x＝1到N/6；并且其中每個(gè)d1x有一個(gè)不同的值，每個(gè)d2x有一個(gè)不同的值。
5.如權(quán)利要求4所述的用兩級(jí)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)控制器來(lái)控制多級(jí)逆變器電橋的方法，其中對(duì)于時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)S1b到S(N/6)b，每個(gè)Syb都具有在S(y+1)b之后的邏輯接通狀態(tài)，以及在S(y+1)b之前的邏輯斷開(kāi)狀態(tài)，y是從1到(N/6-1)的一系列整數(shù)，而其中對(duì)于時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)S(N/6+1)b到S(N/3)b，每個(gè)Szb都具有在S(z-1)b之后的邏輯接通狀態(tài)，以及在S(z-1)b之前的邏輯斷開(kāi)狀態(tài)，z是從(N/6+2)到(N/3)的一系列整數(shù)。
6.如權(quán)利要求2所述的用兩級(jí)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)控制器來(lái)控制多級(jí)逆變器電橋的方法，其中所述多級(jí)逆變器具有三級(jí)，且N＝12，所述三級(jí)逆變器的每個(gè)支路b包括四個(gè)串聯(lián)連接的開(kāi)關(guān)，并由時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)S1b～S4b控制；而且由所述三對(duì)調(diào)制信號(hào)A1b和A2b來(lái)產(chǎn)生所述三組時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)S1b～S4b的所述步驟包括通過(guò)向所述調(diào)制信號(hào)A1b附加一個(gè)接通延時(shí)3Δtb來(lái)形成時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)S1b；通過(guò)向所述調(diào)制信號(hào)A1b附加一個(gè)接通延時(shí)Δtb和一個(gè)斷開(kāi)延時(shí)2Δtb來(lái)形成時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)S2b；通過(guò)向所述調(diào)制信號(hào)A2b附加一個(gè)接通延時(shí)Δtb和一個(gè)斷開(kāi)延時(shí)2Δtb來(lái)形成時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)S3b；通過(guò)向所述調(diào)制信號(hào)A2b附加一個(gè)接通延時(shí)3Δtb來(lái)形成時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)S4b；其中Δtb是一個(gè)開(kāi)關(guān)的斷開(kāi)延遲時(shí)間，該開(kāi)關(guān)在所述對(duì)應(yīng)支路b的四個(gè)開(kāi)關(guān)中具有最長(zhǎng)的斷開(kāi)延遲時(shí)間。
7.如權(quán)利要求2所述的用兩級(jí)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)控制器來(lái)控制多級(jí)逆變器電橋的方法，其中所述多級(jí)逆變器具有四級(jí)，且N＝18，所述四級(jí)逆變器的每個(gè)支路b包括六個(gè)串聯(lián)連接的開(kāi)關(guān)，并由時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)S1b～S6b控制；而且由所述三對(duì)調(diào)制信號(hào)A1b和A2b來(lái)產(chǎn)生所述三組時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)S1b～S6b的所述步驟包括通過(guò)向所述調(diào)制信號(hào)A1b附加一個(gè)接通延時(shí)5Δtb來(lái)形成時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)S1b；通過(guò)向所述調(diào)制信號(hào)A1b附加一個(gè)接通延時(shí)3Δtb和一個(gè)斷開(kāi)延時(shí)2Δtb來(lái)形成時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)S2b；通過(guò)向所述調(diào)制信號(hào)A1b附加一個(gè)接通延時(shí)Δtb和一個(gè)斷開(kāi)延時(shí)4Δtb來(lái)形成時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)S3b；通過(guò)向所述調(diào)制信號(hào)A2b附加一個(gè)接通延時(shí)Δtb和一個(gè)斷開(kāi)延時(shí)4Δtb來(lái)形成時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)S4b；通過(guò)向所述調(diào)制信號(hào)A2b附加一個(gè)接通延時(shí)3Δtb和一個(gè)斷開(kāi)延時(shí)2Δtb來(lái)形成時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)S5b；通過(guò)向所述調(diào)制信號(hào)A2b附加一個(gè)接通延時(shí)5Δtb來(lái)形成時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)S6b；其中Δtb是一個(gè)開(kāi)關(guān)的斷開(kāi)延遲時(shí)間，該開(kāi)關(guān)在所述對(duì)應(yīng)支路b的六個(gè)開(kāi)關(guān)中具有最長(zhǎng)的斷開(kāi)延遲時(shí)間。
8.如權(quán)利要求2所述的用兩級(jí)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)控制器來(lái)控制多級(jí)逆變器電橋的方法，其中所述多級(jí)逆變器具有五級(jí)，且N＝24，所述五級(jí)逆變器的每個(gè)支路b包括八個(gè)串聯(lián)連接的開(kāi)關(guān)，并由時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)S1b～S8b控制；而且由所述三對(duì)調(diào)制信號(hào)A1b和A2b來(lái)產(chǎn)生所述三組時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)S1b～S8b的所述步驟包括通過(guò)向所述調(diào)制信號(hào)A1b附加一個(gè)接通延時(shí)7Δtb來(lái)形成時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)S1b；通過(guò)向所述調(diào)制信號(hào)A1b附加一個(gè)接通延時(shí)5Δtb和一個(gè)斷開(kāi)延時(shí)2Δtb來(lái)形成時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)S2b；通過(guò)向所述調(diào)制信號(hào)A1b附加一個(gè)接通延時(shí)3Δtb和一個(gè)斷開(kāi)延時(shí)4Δtb來(lái)形成時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)S3b；通過(guò)向所述調(diào)制信號(hào)A1b附加一個(gè)接通延時(shí)Δtb和一個(gè)斷開(kāi)延時(shí)6Δtb來(lái)形成時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)S4b；通過(guò)向所述調(diào)制信號(hào)A2b附加一個(gè)接通延時(shí)Δtb和一個(gè)斷開(kāi)延時(shí)6Δtb來(lái)形成時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)S5b；通過(guò)向調(diào)制信號(hào)A2b加一個(gè)接通延時(shí)3Δtb和一個(gè)斷開(kāi)延時(shí)4Δtb形成時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)S6b；通過(guò)向所述調(diào)制信號(hào)A2b附加一個(gè)接通延時(shí)5Δtb和一個(gè)斷開(kāi)延時(shí)2Δtb來(lái)形成時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)S7b；通過(guò)向所述調(diào)制信號(hào)A2b附加一個(gè)接通延時(shí)7Δtb來(lái)形成時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)S8b；其中Δtb是一個(gè)開(kāi)關(guān)的斷開(kāi)延遲時(shí)間，該開(kāi)關(guān)在所述的單個(gè)支路b的八個(gè)開(kāi)關(guān)中具有最長(zhǎng)的斷開(kāi)延遲時(shí)間。
9.一種用兩級(jí)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)控制器來(lái)控制多級(jí)逆變器電橋的適配電路，所述兩級(jí)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)控制器輸出六個(gè)調(diào)制信號(hào)，用以控制一個(gè)兩級(jí)逆變器電橋中的開(kāi)關(guān)，而且所述多級(jí)逆變器電橋具有被分到三個(gè)支路里的N≥12個(gè)開(kāi)關(guān)，所述適配電路包括三對(duì)調(diào)制信號(hào)輸入A1b和A2b(b∈{1，2，3})，借此輸入來(lái)自所述兩級(jí)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)控制器的所述六個(gè)調(diào)制信號(hào)；三組時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)輸出S1b到S(N/3)b，其中由S1b到S(N/3)b的每組b時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)輸出被定時(shí)以控制所述多級(jí)逆變器電橋的支路b的N/3個(gè)開(kāi)關(guān)；和定時(shí)電路，其包括選自以下一組的電路組合電路、時(shí)序電路、延時(shí)元件、基于模擬的邏輯門(mén)、可編程邏輯電路，以及它們的組合；由A1b形成的調(diào)制信號(hào)輸入，來(lái)產(chǎn)生由S1b到S(N/6)b的時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)輸出，并且由A2b形成的調(diào)制信號(hào)輸入來(lái)產(chǎn)生由S(N/6+1)b到S(N/3)b的時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)輸出，向由A1b和A2b的每個(gè)調(diào)制信號(hào)輸入附加至少一個(gè)接通延時(shí)或斷開(kāi)延時(shí)，其中對(duì)于由S1b到S(N/3)b的每組b時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)輸出，所述N/3個(gè)時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)不會(huì)有少于N/6個(gè)處于邏輯斷開(kāi)狀態(tài)。
10.如權(quán)利要求9所述的適配電路，其中對(duì)于由S1b到S(N/6)b的時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)輸出，每個(gè)Syb都具有在S(y+1)b之后的邏輯接通狀態(tài)，以及在S(y+1)b之前的邏輯斷開(kāi)狀態(tài)，y是從1到(N/6-1)的一系列整數(shù)，而且其中對(duì)于由S(N/6+1)b到S(N/3)b的時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)輸出，每個(gè)Szb都具有在S(z-1)b之后的邏輯接通狀態(tài)，以及在S(z-1)b之前的邏輯斷開(kāi)狀態(tài)，z是從(N/6+2)到(N/3)的一系列整數(shù)。
11.如權(quán)利要求9所述的適配電路，其中對(duì)于由S1b到S(N/3)b的每組b時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)輸出向由A1b形成的所述調(diào)制信號(hào)輸入附加一個(gè)接通延時(shí)d1x·Δtb和一個(gè)斷開(kāi)延時(shí)d2x·Δtb，來(lái)形成由S1b到S(N/6)b的每個(gè)時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)輸出；而且向由A2b形成的所述調(diào)制信號(hào)輸入附加一個(gè)接通延時(shí)d1x·Δtb和一個(gè)斷開(kāi)延時(shí)d2x·Δtb，來(lái)形成由S(N/3)b到S(N/6+1)b的每個(gè)時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)輸出；其中Δtb是一個(gè)開(kāi)關(guān)的斷開(kāi)延遲時(shí)間，該開(kāi)關(guān)在所述多級(jí)逆變器電橋的支路b的N/3個(gè)開(kāi)關(guān)中具有最長(zhǎng)的斷開(kāi)延遲時(shí)間，d1x≥0，d2x≥0，且x＝1到N/6，而且其中每個(gè)d1x有一個(gè)不同的值，并且每個(gè)d2x有一個(gè)不同的值。
12.如權(quán)利要求11所述的適配電路，其中對(duì)于由S1b到S(N/6)b的時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)輸出，每個(gè)Syb都具有在S(y+1)b之后的邏輯接通狀態(tài)，以及在S(y+1)b之前的邏輯斷開(kāi)狀態(tài)，y是從1到(N/6-1)的一系列整數(shù)，而且其中對(duì)于由S(N/6+1)b到S(N/3)b的時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)輸出，每個(gè)Szb都具有在S(z-1)b之后的邏輯接通狀態(tài)，以及在S(z-1)b之前的邏輯斷開(kāi)狀態(tài)，z是從(N/6+2)到(N/3)的一系列整數(shù)。
13.如權(quán)利要求11所述的適配電路，其中N＝12，d11＝3，d12＝1，d21＝0，而且d22＝2。
14.如權(quán)利要求1 1所述的適配電路，其中N＝18，d11＝5，d12＝3，d13＝1，d21＝0，d22＝2，而且d23＝4。
15.如權(quán)利要求11所述的適配電路，其中N＝24，d11＝7，d12＝5，d13＝3，d14＝1，d21＝0，d22＝2，d23＝4，而且d24＝6。
16.如權(quán)利要求9所述的適配電路，所述組合電路包括“與”門(mén)和“非”門(mén)，并且所述時(shí)序電路包括觸發(fā)器。
17.如權(quán)利要求9所述的適配電路，其中所述適配電路包括復(fù)雜可編程邏輯器件。
18.一種用兩級(jí)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)控制器來(lái)控制多級(jí)逆變器電橋的適配器，所述兩級(jí)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)控制器輸出六個(gè)調(diào)制信號(hào)，用以控制一個(gè)兩級(jí)逆變器電橋中的開(kāi)關(guān)，而且所述多級(jí)逆變器電橋具有被分到三個(gè)支路里的N≥12個(gè)開(kāi)關(guān)，所述適配器包括三對(duì)調(diào)制信號(hào)輸入A1b和A2b(b∈{1，2，3})，借此輸入來(lái)自所述兩級(jí)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)控制器的所述六個(gè)調(diào)制信號(hào)；三組時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)輸出S1b到S(N/3)b，其中由S1b到S(N/3)b的每組b時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)輸出被定時(shí)以控制所述多級(jí)逆變器電橋的支路b的N/3個(gè)開(kāi)關(guān)；和第一轉(zhuǎn)換裝置，用于由A1b形成的調(diào)制信號(hào)輸入來(lái)產(chǎn)生由S1b到S(N/6)b的時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)輸出，向由A1b形成的該調(diào)制信號(hào)輸入附加至少一個(gè)接通延時(shí)或斷開(kāi)延時(shí)來(lái)產(chǎn)生S1b到S(N/6)b，第二轉(zhuǎn)換裝置，用于由A2b形成的調(diào)制信號(hào)輸入來(lái)產(chǎn)生由S(N/6+1)b到S(N/3)b的時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)輸出，向由A2b形成的該調(diào)制信號(hào)輸入附加至少一個(gè)接通延時(shí)或斷開(kāi)延時(shí)來(lái)產(chǎn)生S(N/6+1)b到S(N/3)b，其中對(duì)于由S1b到S(N/3)b的每組b時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)輸出，所述N/3個(gè)時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)不會(huì)有少于N/6個(gè)處于邏輯斷開(kāi)狀態(tài)。
19.一種用于驅(qū)動(dòng)三相電動(dòng)機(jī)的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包括一個(gè)兩級(jí)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)控制器，其輸出用以控制一個(gè)兩級(jí)逆變器電橋的信號(hào)；一個(gè)多級(jí)逆變器電橋，其具有設(shè)置成3個(gè)支路的N≥12個(gè)開(kāi)關(guān)，每個(gè)支路提供用于驅(qū)動(dòng)所述三相電動(dòng)機(jī)的三相輸出中的一相；和一個(gè)適配電路，其由所述兩級(jí)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)機(jī)控制器所輸出的信號(hào)產(chǎn)生N個(gè)時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)，來(lái)控制所述多級(jí)逆變器電橋的N個(gè)開(kāi)關(guān)。
20.如權(quán)利要求19所述的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中來(lái)自所述兩級(jí)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)控制器的信號(hào)輸出構(gòu)成三對(duì)調(diào)制信號(hào)輸入A1b和A2b(b∈{1，2，3})，用以控制一個(gè)兩級(jí)逆變器電橋中的開(kāi)關(guān)；而且其中所述N個(gè)時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)被進(jìn)一步表示成三組時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)S1b到S(N/3)b，每一組都被定時(shí)以控制所述多級(jí)逆變器電橋的支路b的N/3個(gè)開(kāi)關(guān)，而且在每一組b內(nèi)，所述時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)S1b到S(N/3)b不會(huì)有少于N/6個(gè)處于邏輯斷開(kāi)狀態(tài)；而且其中所述適配電路包括選自以下一組的電路組合電路、時(shí)序電路、延時(shí)元件、基于模擬的邏輯門(mén)、可編程邏輯電路，和它們的組合，而由所述調(diào)制信號(hào)A1b來(lái)產(chǎn)生時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)S1b到S(N/6)b；以及定時(shí)電路，其通過(guò)向所述調(diào)制信號(hào)A1b和A2b附加至少一個(gè)接通延時(shí)或斷開(kāi)延時(shí)來(lái)形成S1b到S(N/3)b，而由所述調(diào)制信號(hào)A2b產(chǎn)生時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)S(N/6+1)b到S(N/3)b。
21.如權(quán)利要求20所述的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中對(duì)于時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)S1b到S(N/6)b，每個(gè)Syb都具有在S(y+1)b之后的邏輯接通狀態(tài)，以及在S(y+1)b之前的邏輯斷開(kāi)狀態(tài)，y是從1到(N/6-1)的一系列整數(shù)，而其中對(duì)于時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)S(N/6+1)b到S(N/3)b，每個(gè)Szb都具有在S(z-1)b之后的邏輯接通狀態(tài)，以及在S(z-1)b之前的邏輯斷開(kāi)狀態(tài)，z是從(N/6+2)到(N/3)的一系列整數(shù)。
22.如權(quán)利要求20所述的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中對(duì)于每組b的時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)S1b到S(N/3)b通過(guò)向所述調(diào)制信號(hào)A1b附加一個(gè)接通延時(shí)d1x·Δtb和一個(gè)斷開(kāi)延時(shí)d2x·Δtb來(lái)形成各個(gè)時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)S1b到S(N/6)b；而且通過(guò)向所述調(diào)制信號(hào)A2b附加一個(gè)接通延時(shí)d1x·Δtb和一個(gè)斷開(kāi)延時(shí)d2x·Δtb來(lái)形成各個(gè)時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)S(N/3)b到S(N/6+1)b；其中Δtb是一個(gè)開(kāi)關(guān)的斷開(kāi)延遲時(shí)間，該開(kāi)關(guān)在所述多級(jí)逆變器電橋的支路b的N/3個(gè)開(kāi)關(guān)中具有最長(zhǎng)的斷開(kāi)延遲時(shí)間，d1x≥0，d2x≥0，而且x＝1到N/6，并且其中每個(gè)d1x有一個(gè)不同的值，而且每個(gè)d2x有一個(gè)不同的值。
23.如權(quán)利要求22所述的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中對(duì)于時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)S1b到S(N/6)b，每個(gè)Syb都具有在S(y+1)b之后的邏輯接通狀態(tài)，以及在S(y+1)b之前的邏輯斷開(kāi)狀態(tài)，y是從1到(N/6-1)的一系列整數(shù)，而其中對(duì)于時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)S(N/6+1)b到S(N/3)b，每個(gè)Szb都具有在S(z-1)b之后的邏輯接通狀態(tài)，以及在S(z-1)b之前的邏輯斷開(kāi)狀態(tài)，z是從(N/6+2)到(N/3)的一系列整數(shù)。
24.如權(quán)利要求19所述的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中來(lái)自所述兩級(jí)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)控制器的信號(hào)輸出構(gòu)成三對(duì)調(diào)制信號(hào)輸入A1b和A2b(b∈{1，2，3})，用以控制一個(gè)兩級(jí)逆變器電橋中的開(kāi)關(guān)；而且其中所述N個(gè)時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)被進(jìn)一步表示成三組時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)S1b到S(N/3)b，每一組都被定時(shí)以控制所述多級(jí)逆變器電橋的支路b的N/3個(gè)開(kāi)關(guān)，而且在每一組b內(nèi)，所述時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)S1b到S(N/3)b不會(huì)有少于N/6個(gè)處于邏輯斷開(kāi)狀態(tài)；而且其中所述適配電路包括第一轉(zhuǎn)換裝置，用于由A1b形成的調(diào)制信號(hào)輸入來(lái)產(chǎn)生由S1b到S(N/6)b的時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)輸出，向由A1b形成的該調(diào)制信號(hào)輸入附加至少一個(gè)接通延時(shí)或斷開(kāi)延時(shí)來(lái)產(chǎn)生S1b到S(N/6)b，和第二轉(zhuǎn)換裝置，用于由A2b形成的調(diào)制信號(hào)輸入來(lái)產(chǎn)生由S(N/6+1)b到S(N/3)b的時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)輸出，向由A2b形成的該調(diào)制信號(hào)輸入附加至少一個(gè)接通延時(shí)或斷開(kāi)延時(shí)來(lái)產(chǎn)生S(N/6+1)b到S(N/3)b。
25.一種用兩級(jí)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)控制器來(lái)控制多級(jí)逆變器電橋的方法，所述兩級(jí)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)控制器包括一個(gè)調(diào)節(jié)器和一個(gè)用于兩級(jí)逆變器電橋的內(nèi)部調(diào)制器，從所述調(diào)節(jié)器輸出用于控制所述內(nèi)部調(diào)制器的命令信號(hào)，所述方法包括經(jīng)由所述兩級(jí)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)控制器的第一接口端口而輸出來(lái)自所述兩級(jí)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)控制器的命令信號(hào)；經(jīng)由一個(gè)串聯(lián)或并聯(lián)連接傳送從所述第一接口輸出的所述命令信號(hào)；經(jīng)由第二接口端口將所傳送的命令信號(hào)輸入到一個(gè)外部適配電路，所述外部適配電路包括一個(gè)調(diào)制器；和根據(jù)經(jīng)由所述第二接口輸入的命令信號(hào)，在所述外部適配電路的調(diào)制器中產(chǎn)生十二個(gè)或更多個(gè)時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)，用以控制具有三級(jí)或更多級(jí)的逆變器電橋。
26.如權(quán)利要求25所述的控制多級(jí)逆變器電橋的方法，進(jìn)一步包括通過(guò)施加由所述外部適配電路的所述調(diào)制器產(chǎn)生的所述十二個(gè)或更多個(gè)時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)，來(lái)控制多級(jí)逆變器電橋中的十二個(gè)或更多個(gè)開(kāi)關(guān)。
27.如權(quán)利要求25所述的控制多級(jí)逆變器電橋的方法，其中所述的輸出、傳送和輸入的步驟使更新的命令信號(hào)被周期性地提供給所述外部適配電路。
28.如權(quán)利要求25所述的控制多級(jí)逆變器電橋的方法，其中所述兩級(jí)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)控制器利用矢量控制，所述調(diào)節(jié)器是磁通和轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器，而且從所述兩級(jí)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)控制器輸出的所述命令信號(hào)是磁通(d)和轉(zhuǎn)矩(q)命令信號(hào)。
29.如權(quán)利要求28所述的控制多級(jí)逆變器電橋的方法，所述方法進(jìn)一步包括在所傳送的命令信號(hào)被輸入到所述外部適配電路之后，但在所述調(diào)制器內(nèi)產(chǎn)生所述十二個(gè)或更多個(gè)時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)之前，通過(guò)Park變換而將所述磁通(d)和轉(zhuǎn)矩(q)命令信號(hào)變換成α和β命令信號(hào)，所述外部適配電路的所述調(diào)制器利用所述α和β命令信號(hào)來(lái)產(chǎn)生所述的十二個(gè)或更多個(gè)時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)。
30.如權(quán)利要求28所述的控制多級(jí)逆變器電橋的方法，所述方法進(jìn)一步包括在所傳送的指令信號(hào)被輸入到所述外部適配電路之后，通過(guò)Park變換而將所述磁通(d)和轉(zhuǎn)矩(q)命令信號(hào)變換成α和β命令信號(hào)，在所述調(diào)制器內(nèi)產(chǎn)生所述十二個(gè)或更多個(gè)時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)之前，將α和β信號(hào)變換成三相a、b、和c命令信號(hào)，所述外部適配電路的所述調(diào)制器利用所述a、b、和c命令信號(hào)來(lái)產(chǎn)生所述的十二個(gè)或更多個(gè)時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)。
31.如權(quán)利要求25所述的控制多級(jí)逆變器電橋的方法，其中所述兩級(jí)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)控制器利用矢量控制，所述調(diào)節(jié)器是磁通和轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器，而且從所述兩級(jí)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)控制器輸出的所述命令信號(hào)是α和β命令信號(hào)。
32.如權(quán)利要求31所述的控制多級(jí)逆變器電橋的方法，所述方法進(jìn)一步包括在所傳送的命令信號(hào)被輸入到所述外部適配電路之后，但在所述調(diào)制器內(nèi)產(chǎn)生所述十二個(gè)或更多個(gè)時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)之前，將所述α和β命令信號(hào)變換成三相a、b、和c命令信號(hào)，所述外部適配電路的所述調(diào)制器利用所述a、b、和c命令信號(hào)來(lái)產(chǎn)生所述的十二個(gè)或更多個(gè)時(shí)間協(xié)調(diào)信號(hào)。
33.如權(quán)利要求25所述的控制多級(jí)逆變器電橋的方法，其中所述兩級(jí)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)控制器利用矢量控制，所述調(diào)節(jié)器是磁通和轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器，而且從所述兩級(jí)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)控制器輸出的所述命令信號(hào)是a、b、和c命令信號(hào)。
34.如權(quán)利要求25所述的控制多級(jí)逆變器電橋的方法，其中所述兩級(jí)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)控制器利用標(biāo)量控制，所述調(diào)節(jié)器是電壓節(jié)器，而且從所述兩級(jí)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)控制器輸出的所述命令信號(hào)是頻率和電壓命令信號(hào)。
35.如權(quán)利要求25所述的控制多級(jí)逆變器電橋的方法，其中所述第一接口端口是控制器區(qū)域網(wǎng)串聯(lián)接口。
36.如權(quán)利要求25所述的控制多級(jí)逆變器電橋的方法，其中所述外部適配電路的所述調(diào)制器選自以下一組空間矢量調(diào)制器、磁滯調(diào)制器、脈沖方式調(diào)制器、和正弦三角調(diào)制器。
全文摘要
一種使被設(shè)計(jì)用于兩級(jí)交流驅(qū)動(dòng)逆變器電橋(1920)的現(xiàn)成的控制器能夠驅(qū)動(dòng)具有三級(jí)或更多級(jí)的逆變器電橋的方法和電路。來(lái)自普通感應(yīng)電動(dòng)機(jī)控制器或兩級(jí)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)(2200)的信號(hào)被用于驅(qū)動(dòng)三級(jí)或更多級(jí)逆變器電橋(1920)的十二個(gè)或更多個(gè)開(kāi)關(guān)，該電橋被用于中壓或高壓應(yīng)用場(chǎng)合。用于三級(jí)或更多級(jí)逆變器電橋的合適的切換順序和定時(shí)，部分地是基于六個(gè)脈寬調(diào)制器的輸出、或者兩級(jí)控制器(2200)中的磁通和轉(zhuǎn)矩控制裝置的輸出、或電壓控制裝置(2210)的輸出。
文檔編號(hào)H02M7/487GK1679228SQ03818248
公開(kāi)日2005年10月5日 申請(qǐng)日期2003年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月31日
發(fā)明者G·野島 申請(qǐng)人:Smc電子產(chǎn)品有限公司