專利名稱：單電流并聯(lián)平臺的聽覺噪音減少的制作方法
相關(guān)申請的交叉參考本申請基于并要求了于2005年10月26日(IR-3076 PROV)提交的、序列號為No.60/730,342的美國臨時申請和于2006年10月25日(IR-3076(2-5385))提交的序列號為No.11/552,758的美國專利申請的優(yōu)先權(quán)，其內(nèi)容在此一并作為參考。本申請涉及
公開日為2006年9月5日(IR-2465CIP)的美國專利7,102,327及其母案，申請日為2003年3月27日(IR-2160)的美國未審定申請序列No.10/402,107，一并作為參考。
背景技術(shù)：
1.發(fā)明領(lǐng)域 本申請涉及一種算法和系統(tǒng)，可以通過傳統(tǒng)的PWM逆變器驅(qū)動單電流并聯(lián)(current shunt)反饋拓?fù)?，減少電機(jī)的聽覺噪音。
2.相關(guān)技術(shù) 附圖1a顯示了2級逆變器的空間矢量圖。為了實(shí)現(xiàn)直流連接電流和允許可靠的電流采樣，當(dāng)電壓矢量進(jìn)入附圖1a的陰影區(qū)(交叉部分)時，不得不施加最小脈沖寬度約束(附圖1b)。這些技術(shù)的實(shí)施例在上述美國專利7,102,327；序列號為No.10/402,107；和Blaabjerg等在IEEE第1192-1202頁(1996)中發(fā)表的“單電流傳感器技術(shù)在三相PWM-VS逆變器的DC連接中的討論和最終解決方案”(SingleCurrent Sensor Technique in the DC-link of Three-phase PWM-VSInverters-A Review and the Ultimate Solution)進(jìn)行了描述，其全部內(nèi)容一并作為參考，在此不進(jìn)一步描述。
在一個2級逆變器系統(tǒng)中，直流連接中的瞬時電流波形由電流脈沖組成。調(diào)制系數(shù)(電機(jī)轉(zhuǎn)速)減少時，電流脈沖寬度減小，直到施加最小脈沖寬度約束(由硬件決定，典型的為0.5-2μsec)以獲得可靠的電流反饋數(shù)據(jù)。作為施加該最小脈沖寬度約束的結(jié)果，電流諧波增加了。聽覺上的電機(jī)噪聲波段也會增加并傳播，特別在電機(jī)低速運(yùn)行(低于額定轉(zhuǎn)速的百分之二十)時，其中附圖1a中的電壓矢量在陰影區(qū)衍生更長的范圍。這導(dǎo)致了在一些應(yīng)用中無法接受的噪聲。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明通過提供一種算法和系統(tǒng)來解決上述問題，其減少由使用傳統(tǒng)PWM逆變器驅(qū)動的單電流并聯(lián)反饋拓?fù)湟鸬穆犛X電機(jī)噪聲。
聽覺電機(jī)噪聲減少技術(shù)包括適應(yīng)性減少應(yīng)用在附圖1a陰影區(qū)最小脈沖寬度約束的總數(shù)。這通過給最小脈沖插入引入新的進(jìn)度表來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)電壓矢量進(jìn)入交叉區(qū)域時，電流反饋采樣率和電機(jī)控制器帶寬，根據(jù)最小脈沖的消除修正。一旦電壓矢量離開陰影區(qū)，正常的反饋采樣率和電機(jī)控制器帶寬恢復(fù)。
另外，最小脈沖插入的新的進(jìn)度和電機(jī)轉(zhuǎn)速相適應(yīng)。這通過最大化可獲得的控制器帶寬實(shí)現(xiàn)。在該適應(yīng)性反饋采樣形式中，PWM的開關(guān)頻率不變，因此保持了PWM引起的諧波的特性。
本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將通過參照附圖在下述本發(fā)明的實(shí)施例的描述中變得顯而易見。


附圖1a是一個2級逆變器的電壓空間矢量平面圖。
附圖1b是例示了最小脈沖寬度約束應(yīng)用的時序圖。
附圖2是本發(fā)明應(yīng)用的逆變器驅(qū)動系統(tǒng)的方塊圖。
附圖3(a)是附圖2中的電流采樣進(jìn)度的方塊圖；以及 附圖3(b)和3(c)是在示例性實(shí)施例中的最小脈沖寬度約束減少的時序圖。
具體實(shí)施例方式附圖2顯示了無傳感器逆變器驅(qū)動系統(tǒng)，包括電機(jī)控制器(速度和電流控制)10，空間矢量PWM調(diào)制器20，2級逆變器30和電機(jī)40。電機(jī)電流(Iw-In、Iv-In)在模塊50中由單并聯(lián)反饋電流Idc重構(gòu)。重構(gòu)電流(Iw-In、Iv-In)通常直接反饋到電機(jī)控制器。但是，在附圖2中，這些電機(jī)電流在進(jìn)入電機(jī)控制器之前由電流采樣進(jìn)度器60處理。聽覺噪聲減少元件顯示在附圖2的虛線塊70中。
在交叉部分(附圖1的陰影區(qū))，單電流并聯(lián)重構(gòu)算法通常為每個PWM循環(huán)施加最小脈沖寬度箝位。電流采樣進(jìn)度器(圖2)通過強(qiáng)制以慢于每一個PWM循環(huán)的前述速率(UseTmin)施加最小脈沖，來減少最小脈沖箝位發(fā)生的數(shù)量。由于最小脈沖箝位的減少，得不到直流連接電流以及采樣電流(單并聯(lián)電流重構(gòu)的輸出Iw-In、Iv-In)顯示錯誤(附圖2，底部軌跡的電流尖波Iw-In)。這些電流尖波(附圖2，頂部軌跡Iw-R)由電流采樣進(jìn)度器60同步采樣輸入電流(Iw-In、Iv-In)而抑制(reject)。逆變器PWM頻率在整個聽覺噪聲減少處理過程中不改變。
附圖3示出了減少最小脈沖箝位發(fā)生和在電流采樣進(jìn)度器60中同步采樣的細(xì)節(jié)。根據(jù)交叉部分區(qū)域的檢測(通過PWM空間矢量調(diào)制器20)，控制信號SectorCross(圖2)通過遞減計(jì)數(shù)器62使最小脈沖箝位數(shù)量的減少，如附圖3(a)所示。來自適應(yīng)函數(shù)66的加載在該計(jì)數(shù)器的值(LdCnt)決定最小脈沖箝位率。
附圖3(b)顯示了一個實(shí)施例，其中每4個PWM循環(huán)中施加一個最小脈沖，并且每當(dāng)施加最小脈沖時，電機(jī)電流(Iw-In、Iv-In)由S/H電路64(Iw-R、Iv-R)采樣并保持。由于電機(jī)轉(zhuǎn)速相對較低，因此由該保持造成的電流引入誤差比較小。
附圖3(c)例示了每8個PWM循環(huán)中施加一個最小脈沖。
當(dāng)PWM循環(huán)的數(shù)量增加時(采樣率減少)，電機(jī)控制器帶寬相應(yīng)地減少。信號UseCGain和LdCnt給電機(jī)控制器提供帶寬(增益調(diào)節(jié))修正的信息。當(dāng)UseCGain設(shè)定高，控制器帶寬基于值LdCnt減少。
當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速增加(調(diào)制增加)時，在交叉部分區(qū)域的平均時間消耗減少。因此預(yù)載計(jì)數(shù)器值(LdCnt)可以減少(L1、L2、L3)來恢復(fù)在交叉部分時的更高的控制器帶寬和電流采樣率。另外，預(yù)載計(jì)數(shù)器值的數(shù)量(L1、L2、L3)可以增加來提供更多采樣率的漸變，這樣附圖3(a)顯示的適應(yīng)函數(shù)66可以接近曲線。
參數(shù)定義 Iw-In重構(gòu)(從單電流并聯(lián))w相電流1.Iv-In重構(gòu)(從單電流并聯(lián))v相電流2.Iv實(shí)際v相電機(jī)電流3.Iw實(shí)際w相電機(jī)電流4.Iw-R同步采樣w相電流5.Iv-R同步采樣v相電流6.Idc直流連接電流7.LdCnt電流采樣進(jìn)度器預(yù)載計(jì)數(shù)器值8.SectorCross信號電壓矢量進(jìn)入交叉部分區(qū)域的狀態(tài)標(biāo)志9.Tmin最小脈沖持續(xù)時間(秒)10.UseCGain控制器增益變化控制標(biāo)志11.UseTmin最小脈沖插入控制標(biāo)志 使用IRMCSv2.0平臺驅(qū)動EBM風(fēng)扇和三星(Samsung)洗衣機(jī)性能測試證實(shí)了提出的進(jìn)度表的噪聲減少能力。
盡管已經(jīng)參照特定的實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，許多其它變形和改進(jìn)以及其它應(yīng)用是顯而易見的。因此，本發(fā)明不局限于此處特定的公開。
權(quán)利要求
1.一種用于在重構(gòu)來自直流總線電流的電機(jī)相電流的系統(tǒng)中減少聽覺電機(jī)噪聲的方法，所述直流總線電流包括具有PWM循環(huán)的PWM逆變器電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)中的直流總線上的電流脈沖，并用于控制電機(jī)，包括根據(jù)用于控制電機(jī)的空間矢量調(diào)制布置形成控制電壓矢量；測量對逆變器供電以重構(gòu)所述電機(jī)相電流的直流總線上的直流總線電流；當(dāng)控制電壓矢量導(dǎo)致阻止測量的直流總線電流精確表示電機(jī)相電流的逆變器開關(guān)狀態(tài)時，判斷交叉部分區(qū)域；在所述逆變器開關(guān)狀態(tài)期間，施加最小脈沖寬度約束至所述直流總線電流中的所述電流脈沖，來提高基于所述直流總線電流的所述電機(jī)相電流的重構(gòu)；在所述交叉部分區(qū)域期間，每個PWM循環(huán)中施加所述最小脈沖寬度約束小于一次，由此允許具有減少聽覺電機(jī)噪聲的電機(jī)相電流重構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括同步采樣所述測量到的電機(jī)相電流，來抑制在交叉部分期間由所述最小脈沖約束的所述減少造成的測量到的電機(jī)相電流的誤差。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，進(jìn)一步包括根據(jù)所述采樣在交叉部分區(qū)域的減少，來減少所述電機(jī)控制器的帶寬。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括根據(jù)所述采樣在交叉部分區(qū)域的減少，來減少所述電機(jī)控制器的帶寬。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述電流采樣進(jìn)度器響應(yīng)于電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)，以用于減少在交叉部分區(qū)域中的所述最小脈沖寬度應(yīng)用的數(shù)量。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中在減少步驟，在較低電機(jī)轉(zhuǎn)速時的所述最小脈沖寬度應(yīng)用的減少大于在較高電機(jī)轉(zhuǎn)速時。
7.一種空間矢量PWM電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)，具有根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法運(yùn)行的噪聲減少進(jìn)度器。
8.一種用于控制具有聽覺電機(jī)噪聲減少的電機(jī)的PWM逆變器電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)，包括電機(jī)控制器，具有PWM循環(huán)并根據(jù)施加到電機(jī)的空間矢量調(diào)制布置形成控制電壓矢量；用于測量直流總線電流的單元，所述直流總線電流包括在供電到逆變器并重構(gòu)其中形成的電機(jī)相電流的直流總線上的電流脈沖；所述電機(jī)控制器，當(dāng)控制電壓矢量導(dǎo)致阻止測量的直流總線電流精確表示電機(jī)相電流的逆變器開關(guān)狀態(tài)時，判斷交叉部分區(qū)域；在所述逆變器開關(guān)狀態(tài)期間，電流采樣進(jìn)度器將最小脈沖寬度約束施加到在所述直流總線電流中的所述電流脈沖，以提高基于所述直流總線電流的所述電機(jī)相電流的重構(gòu)；所述電流采樣進(jìn)度器，在所述交叉部分區(qū)域期間，每個PWM循環(huán)中施加所述最小脈沖寬度約束小于一次，由此允許具有減少聽覺電機(jī)噪聲的電機(jī)相電流重構(gòu)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中所述電流采樣進(jìn)度器同步采樣所述測量到的電機(jī)相電流，來抑制在交叉部分期間由所述最小脈沖約束的所述減少造成的測量到的電機(jī)相電流的誤差。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中所述電流采樣進(jìn)度器根據(jù)在所述交叉部分區(qū)域中的所述采樣的減少，來減少所述電機(jī)控制器的帶寬。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中所述電流采樣進(jìn)度器根據(jù)在所述交叉部分區(qū)域中的所述采樣的減少，來減少所述電機(jī)控制器的帶寬。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中所述電流采樣進(jìn)度器響應(yīng)于電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)，以用于減少在交叉部分區(qū)域中的所述最小脈沖寬度應(yīng)用的數(shù)量。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中在較低電機(jī)轉(zhuǎn)速時的所述最小脈沖寬度應(yīng)用的減少大于在較高電機(jī)轉(zhuǎn)速時。
全文摘要
一種用于在重構(gòu)來自直流總線電流的電機(jī)相電流的系統(tǒng)中減少聽覺電機(jī)噪聲的方法和系統(tǒng)，直流總線電流包括直流總線上的電流脈沖，并用于電機(jī)控制，其根據(jù)空間矢量調(diào)制布置形成控制電壓矢量；測量直流總線電流；當(dāng)逆變器開關(guān)狀態(tài)不能測量直流總線電流時，判斷交叉部分區(qū)域。在逆變器開關(guān)狀態(tài)中，施加最小脈沖寬度約束到電流脈沖，提高電機(jī)相電流重構(gòu)；并在逆變器電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)施加的每個PWM循環(huán)中將由PWM最小脈沖寬度約束的應(yīng)用縮小到小于一次，由此允許電機(jī)相電流重構(gòu)。電流采樣進(jìn)度器同步采樣電機(jī)相電流，減少電機(jī)相電流的誤差；在逆變器開關(guān)狀態(tài)期間，減少電機(jī)控制器的帶寬；以及響應(yīng)于電機(jī)轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)，用于設(shè)置在每個PWM循環(huán)中的最小脈沖寬度約束的數(shù)量。
文檔編號H02P27/06GK1976215SQ20061016356
公開日2007年6月6日 申請日期2006年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月26日
發(fā)明者E·Y·Y·霍 申請人:國際整流器公司