變頻器的脈寬調(diào)制方法和裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種變頻器的脈寬調(diào)制方法和裝置，該方法包括：對(duì)于用于變頻器的脈寬調(diào)制的空間矢量圖的每個(gè)扇區(qū)，判定該扇區(qū)中的矢量之間切換時(shí)的至少兩個(gè)可能的箝位相；在至少一個(gè)脈寬調(diào)制周期中，比較多個(gè)相中的電流；在對(duì)應(yīng)于該脈寬調(diào)制周期的空間矢量圖的扇區(qū)中，確定所述至少兩個(gè)可能的箝位相中具有最大電流的可能的箝位相；以及對(duì)所確定的具有最大電流的可能的箝位相進(jìn)行箝位。
【專利說明】變頻器的脈寬調(diào)制方法和裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及變頻器，例如在電動(dòng)液壓泵系統(tǒng)中使用的變頻器，具體涉及一種變頻 器的脈寬調(diào)制方法和裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前對(duì)包含變頻器（VFD)、電機(jī)和液壓泵的液壓系統(tǒng)的能量效率存在著越來越大 的需求。人們提出了雙(或多）排量泵以在壓力保持條件下減少電機(jī)的尺寸，因?yàn)檩^小的排 量將導(dǎo)致對(duì)電機(jī)的較低的轉(zhuǎn)矩需求。這樣，可以選擇具有較低額定功率的電機(jī)來減少系統(tǒng) 成本。
[0003] 在流速控制模式和壓力控制模式之間的排量切換時(shí)的瞬間會(huì)存在問題。如果排量 切換過早，輸出流量會(huì)減少，而這無法在沒有附加的流量傳感器的情況下得到補(bǔ)償。因此， 本行業(yè)中傾向于保守地較遲地切換排量以確保恒定的流速輸出。然而，這將進(jìn)一步增加電 機(jī)轉(zhuǎn)矩需求，從而甚至?xí)捎谶^電流而擊穿VFD逆變器。
[0004] 在高流速和高壓力情況下也會(huì)存在問題。此時(shí)，VFD在其峰值功率能力下工作。如 果意外地發(fā)生了機(jī)械堵塞，將需要更大的轉(zhuǎn)矩來克服這種控制擾動(dòng)，這也可能由于過電流 而擊穿VFD逆變器。
[0005] 因此，能夠以較小的增加成本來提高變頻器的最大額定電流的方案對(duì)于諸如具有 雙(或多）排量泵的低成本系統(tǒng)的可靠性來說是重要的。
[0006] 此外，在電機(jī)一液壓泵系統(tǒng)中，廣泛采用了使用脈寬調(diào)制（PWM)技術(shù)的變頻器。然 而，傳統(tǒng)的脈寬調(diào)制方法會(huì)帶來開關(guān)損耗，這對(duì)于變頻器的可靠性是有害的。隨著變頻器的 切換頻率和額定系統(tǒng)功率的增加，開關(guān)損耗的問題越來越嚴(yán)重，這導(dǎo)致了效率降低，并危及 了切換器件的安全運(yùn)行。因此，這個(gè)問題也需要克服以實(shí)現(xiàn)更高的效率和可靠性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 為了增加諸如電動(dòng)液壓泵系統(tǒng)中的變頻器的最大額定電流并減少開關(guān)損耗，提出 了本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0008] 在本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種變頻器的脈寬調(diào)制方法，該方法包括：對(duì)于用于 變頻器的脈寬調(diào)制的空間矢量圖的每個(gè)扇區(qū)，判定該扇區(qū)中的矢量之間切換時(shí)的至少兩個(gè) 可能的箝位相（clamping phase);在脈寬調(diào)制周期中，比較多個(gè)相中的電流；在對(duì)應(yīng)于該脈 寬調(diào)制周期的空間矢量圖的扇區(qū)中，確定至少兩個(gè)可能的箝位相中具有最大電流的可能的 箝位相；以及
[0009] 對(duì)所確定的具有最大電流的可能的箝位相進(jìn)行箝位。
[0010] 在本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種變頻器的脈寬調(diào)制裝置，該裝置包括：判定模 塊，被配置為對(duì)于用于變頻器的脈寬調(diào)制的空間矢量圖的每個(gè)扇區(qū)，判定該扇區(qū)中的矢量 之間切換時(shí)的至少兩個(gè)可能的箝位相；比較模塊，被配置為在脈寬調(diào)制周期中，比較多個(gè)相 中的電流；確定模塊，被配置為在對(duì)應(yīng)于該脈寬調(diào)制周期的空間矢量圖的扇區(qū)中，確定至少 兩個(gè)可能的箝位相中具有最大電流的可能的箝位相；以及箝位模塊，被配置為對(duì)所確定的 具有最大電流的可能的箝位相進(jìn)行箝位。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的解決方案具有以下優(yōu)點(diǎn)中的至少一個(gè)：降低了變頻器的脈 寬調(diào)制過程中的開關(guān)損耗；提高了變頻器的最大額定電流；只需要很少的計(jì)算，是一種低 成本的解決方案。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012] 圖1示出了一個(gè)示例性三相逆變器的拓?fù)涫疽鈭D；
[0013] 圖2示出了一個(gè)示例性空間矢量圖；
[0014] 圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的一種變頻器的脈寬調(diào)制方法；以及
[0015] 圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的一種變頻器的脈寬調(diào)制裝置。

【具體實(shí)施方式】
[0016] 下面參照附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。在下面的描述中，闡述了許多具體細(xì)節(jié)以便 使所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員更全面地了解和實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。但是，對(duì)所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人 員明顯的是，本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)可不具有這些具體細(xì)節(jié)中的一些。此外，應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明 并不局限于所介紹的特定實(shí)施例。相反，可以考慮用下面所述的特征和要素的任意組合來 實(shí)施本發(fā)明，而無論它們是否涉及不同的實(shí)施例。因此，下面的方面、特征、實(shí)施例和優(yōu)點(diǎn)僅 作說明之用，而不應(yīng)看作是權(quán)利要求的要素或限定，除非在權(quán)利要求中明確提出。
[0017] 如本領(lǐng)域的技術(shù)人員可知的，變頻器的脈寬調(diào)制是指通過控制變頻器中的逆變器 的各開關(guān)元件的通斷順序和時(shí)間來以可變功率驅(qū)動(dòng)交流電機(jī)的旋轉(zhuǎn)。圖1示出了一個(gè)示例 性三相逆變器的拓?fù)涫疽鈭D。該逆變器必須被控制為在任何時(shí)候其同一橋臂（leg)上的兩 個(gè)開關(guān)不能同時(shí)為開，否則直流電源將會(huì)短路。這一要求是通過同一橋臂上的兩個(gè)開關(guān)的 互補(bǔ)操作來滿足的，即如果A+為開，為關(guān)，反之亦然。這樣就會(huì)產(chǎn)生逆變器的八個(gè)可能的 開關(guān)矢量，％到V 7，其中包括6個(gè)有效的開關(guān)矢量和兩個(gè)0矢量，如下表一所示。
[0018] 表一逆變器的開關(guān)矢量
[0019]

【權(quán)利要求】
1. 一種變頻器的脈寬調(diào)制方法，該方法包括： 對(duì)于用于變頻器的脈寬調(diào)制的空間矢量圖的每個(gè)扇區(qū)，判定該扇區(qū)中的矢量之間切換 時(shí)的至少兩個(gè)可能的箝位相； 在至少一個(gè)脈寬調(diào)制周期中，比較多個(gè)相中的電流； 在對(duì)應(yīng)于該脈寬調(diào)制周期的空間矢量圖的扇區(qū)中，確定所述至少兩個(gè)可能的箝位相中 具有最大電流的可能的箱位相；以及 對(duì)所確定的具有最大電流的可能的箝位相進(jìn)行箝位。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，所述至少兩個(gè)可能的箝位相是兩個(gè)可能的箝位相，所 述多個(gè)相是三個(gè)相，且所述在對(duì)應(yīng)于該脈寬調(diào)制周期的空間矢量圖的扇區(qū)中，確定至少兩 個(gè)可能的箝位相中具有最大電流的可能的箝位相包括： 確定所述二個(gè)相中具有最大電流的相和具有第-大電流的相； 確定所述具有最大電流的相是否屬于對(duì)應(yīng)于該脈寬調(diào)制周期的空間矢量圖的扇區(qū)中 的可能的箝位相； 響應(yīng)于所述確定為是，確定所述具有最大電流的相是將進(jìn)行箝位的所述具有最大電流 的可能的箝位相；以及 響應(yīng)于所述確定為否，確定所述具有第二大電流的相是將進(jìn)行箝位的所述具有最大電 流的可能的箝位相。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括： 獲取實(shí)時(shí)電流幅度， 其中，該方法中的比較、確定和箝位步驟僅在實(shí)時(shí)電流幅度大于閾值時(shí)執(zhí)行。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，所述變頻器用于電動(dòng)液壓泵系統(tǒng)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，所述空間矢量圖為空間電壓矢量圖，且所述矢量為電 壓矢量。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括： 在脈寬調(diào)制周期中，在對(duì)應(yīng)于該脈寬調(diào)制周期的空間矢量圖的扇區(qū)的具有最大電流的 可能的箝位相被箝位的情況下，在各矢量之間進(jìn)行切換。
7. -種變頻器的脈寬調(diào)制裝置，該裝置包括： 判定模塊，被配置為對(duì)于用于變頻器的脈寬調(diào)制的空間矢量圖的每個(gè)扇區(qū)，判定該扇 區(qū)中的矢量之間切換時(shí)的至少兩個(gè)可能的箝位相； 比較模塊，被配置為在至少一個(gè)脈寬調(diào)制周期中，比較多個(gè)相中的電流； 確定模塊，被配置為在對(duì)應(yīng)于該脈寬調(diào)制周期的空間矢量圖的扇區(qū)中，確定所述至少 兩個(gè)可能的箝位相中具有最大電流的可能的箝位相；以及 箝位模塊，被配置為對(duì)所確定的具有最大電流的可能的箝位相進(jìn)行箝位。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7的裝置，其中，所述至少兩個(gè)可能的箝位相是兩個(gè)可能的箝位相，所 述多個(gè)相是三個(gè)相，且所述在對(duì)應(yīng)于該脈寬調(diào)制周期的空間矢量圖的扇區(qū)中，所述確定模 塊包括： 第一確定子模塊，被配置為確定所述三個(gè)相中具有最大電流的相和具有第二大電流的 相； 第二確定子模塊，被配置為確定所述具有最大電流的相是否屬于對(duì)應(yīng)于該脈寬調(diào)制周 期的空間矢量圖的扇區(qū)中的可能的箝位相； 第三確定子模塊，被配置為響應(yīng)于所述確定為是，確定所述具有最大電流的相是將進(jìn) 行箝位的所述具有最大電流的可能的箝位相；以及 第四確定子模塊，被配置為響應(yīng)于所述確定為否，確定所述具有第二大電流的相是將 進(jìn)行箝位的所述具有最大電流的可能的箝位相。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7的裝置，還包括： 獲得模塊，被配置為獲得實(shí)時(shí)電流幅度， 其中，該裝置中的比較、確定和箝位模塊僅在實(shí)時(shí)電流幅度大于閾值時(shí)執(zhí)行操作。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7的裝置，其中，所述變頻器用于電動(dòng)液壓泵系統(tǒng)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求7的裝置，其中，所述空間矢量圖為空間電壓矢量圖，且所述矢量為 電壓矢量。
12. 根據(jù)權(quán)利要求7的裝置，還包括： 切換模塊，被配置為在脈寬調(diào)制周期中，在對(duì)應(yīng)于該脈寬調(diào)制周期的空間矢量圖的扇 區(qū)的具有最大電流的可能的箝位相被箝位的情況下，在各矢量之間進(jìn)行切換。
【文檔編號(hào)】H02M7/48GK104253552SQ201310265563
【公開日】2014年12月31日 申請(qǐng)日期:2013年6月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月28日
【發(fā)明者】程小猛, 陳亦倫 申請(qǐng)人:伊頓公司