降低電力變流器中噪聲的方法及控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種根據(jù)調(diào)制方案控制電力變流器中的開關(guān)裝置從而降低電力變流器中噪聲的方法和控制系統(tǒng)，另外還提供了一種開關(guān)電力變流器。其中，所述開關(guān)裝置與直流電源耦合并在特定的切換頻率提供交流輸出；所述方法包括如下步驟：在每個切換周期內(nèi)，在提供有限電壓輸出的活躍配置與提供零電壓輸出的非活躍配置之間切換所述開關(guān)裝置；其中，在每個切換周期內(nèi)，開關(guān)裝置處于活躍配置的總時長與處于非活躍配置的總時長之間的比率相同，且該比率由所需的交流輸出電壓決定；在每個切換周期內(nèi)，開關(guān)裝置至少有兩個處于非活躍配置的時間段，且其在所述至少兩個時間段之間的比率在每個切換周期都不同。
【專利說明】降低電力變流器中噪聲的方法及控制系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種通過調(diào)制電力變流器開關(guān)裝置內(nèi)的開關(guān)信號來降低電力變流器中噪聲的方法、控制系統(tǒng)以及開關(guān)電力變流器。
【背景技術(shù)】
[0002]圖1為眾所周知的三相電力逆變器100，用于將直流電源101轉(zhuǎn)換為交流輸出103。圖1中逆變器100包括三個獨立的相:200、300和400。每一相都包括兩個串聯(lián)的開關(guān):相200包括串聯(lián)的開關(guān)200a和200b，相300包括串聯(lián)的開關(guān)300a和300b，相400包括串聯(lián)的開關(guān)400a和400b。開關(guān)200a、300a和400a與正軌105相連，開關(guān)200b、300b和400b與負軌107相連。圖1中所示的每個開關(guān)都是絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)。當然，也可使用任何其它具有快速切換功能的開關(guān)。
[0003]通過對上述六個開關(guān)的開關(guān)狀態(tài)的結(jié)合，可以在交流輸出103上產(chǎn)生正弦輸出電流。但是，必須對逆變器100進行控制，以避免同一相的兩個開關(guān)同時處于打開狀態(tài)，由此確保直流電源101不會發(fā)生短路現(xiàn)象。因此，當200a處于打開狀態(tài)時，200b應(yīng)處于關(guān)閉狀態(tài)，反之亦然；當300a處于打開狀態(tài)時，300b應(yīng)處于關(guān)閉狀態(tài)，反之亦然；當400a處于打開狀態(tài)時，400b應(yīng)處于關(guān)閉狀態(tài)，反之亦然。由此可知，有八個開關(guān)矢量可供逆變器選擇，如表1所示。表1中的矢量值分別為三個上層開關(guān)200a、300a和400a的狀態(tài)及與之相對的三個下層開關(guān)200b、300b和400b的狀態(tài)，其中上層開關(guān)的狀態(tài)與下層開關(guān)的狀態(tài)相反，以避免直流電源發(fā)生短路現(xiàn)象。
[0004]表1
[0005]
【權(quán)利要求】
1.一種降低電力變流器中噪聲的方法，其特征在于，所述方法包括控制所述電力變流器的開關(guān)裝置的步驟；所述開關(guān)裝置與直流電源耦合，并在設(shè)定的切換頻率提供交流輸出，該步驟包括: 在每個切換周期內(nèi)，在提供有限電壓輸出的活躍配置與提供零電壓輸出的非活躍配置之間切換所述開關(guān)裝置； 其中，在每個切換周期內(nèi)，所述開關(guān)裝置處于活躍配置的總時長與處于非活躍配置的總時長之間的比率相同，且該比率由所需的交流輸出電壓決定； 其中，在每個切換周期內(nèi)，所述開關(guān)裝置至少有兩個處于非活躍配置的時間段，且在所述至少兩個時間段之間的比率在每個切換周期都不同。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述開關(guān)裝置在每個切換周期處于非活躍配置的至少兩個時間段之間的比率根據(jù)每個切換周期生成的隨機序列改變；所述隨機序列包含256個元素。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述電力變流器包含三相電力逆變器；所述三相電力逆變器的開關(guān)裝置中至少一個是絕緣柵雙極型晶體管IGBT。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述開關(guān)裝置處于非活躍配置的至少兩個時間段之間的比率傾向于其中選定開關(guān)在三相電力逆變器的每一相均打開的配置。
5.一種降低電力變流器開關(guān)裝置中噪聲的控制系統(tǒng)，所述開關(guān)裝置與直流電源耦合并在設(shè)定的切換頻率提供交流輸出，所述控制系統(tǒng)包含:控制器，所述控制器被配置為在每個切換周期內(nèi)，在提供有限電壓輸出的活躍配置與提供零電壓輸出的非活躍配置之間切換所述開關(guān)裝置； 其中，在每個切換周期內(nèi)，所述開關(guān)裝置處于活躍配置的總時長與處于非活躍配置的總時長之間的比率相同，且該比率由所需的交流輸出電壓決定；以及， 其中，在每個切換周期內(nèi)，所述開關(guān)裝置至少有兩個處于非活躍配置的時間段，且其在所述至少兩個時間段之間的比率在每個切換周期都不同。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述開關(guān)裝置在每個切換周期處于非活躍配置的至少兩個時間段之間的比率根據(jù)每個切換周期生成的隨機序列不同而變化；所述隨機序列包含256個元素。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述電力變流器包含三相電力逆變器；所述三相電力逆變器的開關(guān)裝置中至少一個是絕緣柵雙極型晶體管IGBT。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述開關(guān)裝置處于非活躍配置的至少兩個時間段之間的比率傾向于其中選定開關(guān)在所述三相電力逆變器的每一相均打開的配置。
9.一種開關(guān)電力變流器包含: 開關(guān)裝置，所述開關(guān)裝置與直流電源耦合且在設(shè)定的切換頻率提供交流輸出；以及 控制器，所述控制器根據(jù)調(diào)制方案切換所述開關(guān)裝置，所述控制器被配置為在每個切換周期內(nèi)，在提供有限電壓輸出的活躍配置與提供零電壓輸出的非活躍配置之間切換所述開關(guān)裝置； 其中，在每個切換周期內(nèi)，所述開關(guān)裝置處于活躍配置的總時長與處于非活躍配置的總時長之間的比率相同，且該比率由所需的交流輸出電壓決定；和其中，在每個切換周期內(nèi)，所述開關(guān)裝置至少有兩個處于非活躍配置的時間段，且其在所述兩個時間段之間的比率在每個切換周期都不同。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的開關(guān)電力變流器，其特征在于，所述開關(guān)裝置在每個切換周期處于非活躍配置的至少兩個時間段之間的比率根據(jù)每個切換周期生成的隨機序列不同而變化；所述隨機序列包含256個元素。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的開關(guān)電力變流器，其特征在于，所述開關(guān)電力變流器包含三相電力逆變器；所述三相電力逆變器的開關(guān)裝置中至少一個是絕緣柵雙極型晶體管IGBT。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的開關(guān)電力變流器，其特征在于，所述開關(guān)裝置處于非活躍配置的至少兩個時間段之間的比率傾向于其中選定開關(guān)在所述三相電力逆變器的每一相均打開的 配置。
【文檔編號】H02M1/12GK103683873SQ201310359439
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年8月16日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月20日
【發(fā)明者】西蒙·大衛(wèi)·哈特 申請人:控制技術(shù)有限公司