專利名稱:電功率轉(zhuǎn)換設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及電功率轉(zhuǎn)換設(shè)備和方法，并且更具體地，涉及適于被電連接到多個(gè)電源的電功率轉(zhuǎn)換設(shè)備和方法。
背景技術(shù)：
日本專利申請(qǐng)公開(kāi)第2002-118981(JP2002-118981)號(hào)示出了采用燃料電池(fuel cell)作為主電源、以及蓄電池(battery)作為副電源來(lái)驅(qū)動(dòng)電馬達(dá)的電功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。燃料電池直接電連接到馬達(dá)，而蓄電池經(jīng)由DCDC(直流到直流)轉(zhuǎn)換器而連接到馬達(dá)?？刂艱CDC轉(zhuǎn)換器的輸出電壓，以便改善電源的輸出效率。

發(fā)明內(nèi)容在JP2002-118981的電功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中，在對(duì)蓄電池充電和放電時(shí)，DCDC轉(zhuǎn)換器的提供產(chǎn)生包括電源、電功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)和馬達(dá)的整個(gè)系統(tǒng)的大小的增大，并產(chǎn)生由于DCDC轉(zhuǎn)換器而造成的功率損失。
因而，本發(fā)明的目的在于，提供不需要獨(dú)立DCDC轉(zhuǎn)換器的采用多個(gè)電源(不限于燃料電池和蓄電池的組合)的電功率轉(zhuǎn)換設(shè)備和方法，并且因而，其構(gòu)造緊湊、且在最小的功率損失的情況下工作。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，一種電功率轉(zhuǎn)換設(shè)備包括功率轉(zhuǎn)換器，其適于電連接到至少第一DC電壓源、第二DC電壓源和包括AC電動(dòng)機(jī)的負(fù)載，并被配置為依據(jù)開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)組，根據(jù)所述DC電壓源中的每個(gè)的輸出電壓而生成單獨(dú)的輸出電壓脈沖串，以根據(jù)單獨(dú)的輸出電壓脈沖串而合成最終輸出電壓，并通過(guò)最終輸出電壓來(lái)驅(qū)動(dòng)AC電動(dòng)機(jī)；以及功率轉(zhuǎn)換器控制單元，其被配置為控制開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)組。該功率轉(zhuǎn)換器控制單元包括PWM脈沖生成部分，其被配置為執(zhí)行以下操作對(duì)于所述DC電壓源中的每個(gè)，將電壓命令值與PWM載波相比較；以及基于該比較而生成用于將第一輸出電壓脈沖串從第一DC電壓源提供到負(fù)載的第一PWM脈沖串、以及用于將第二輸出電壓脈沖串從第二DC電壓源提供到負(fù)載的第二PWM脈沖串，以至少根據(jù)第一輸出電壓脈沖串的每個(gè)脈沖和第二輸出電壓脈沖串的后續(xù)脈沖，而在最終輸出電壓中形成在時(shí)間上連續(xù)的脈沖。PWM脈沖生成部分可被配置為不斷地提供從負(fù)載到DC電壓源中的至少一個(gè)的電流路徑。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，一種電功率轉(zhuǎn)換設(shè)備包括功率轉(zhuǎn)換組件，用于依據(jù)開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)組，根據(jù)第一和第二DC電壓源中的每個(gè)的輸出電壓而生成單獨(dú)的輸出電壓脈沖串，以根據(jù)單獨(dú)的輸出電壓脈沖串而合成最終輸出電壓，并通過(guò)最終輸出電壓來(lái)驅(qū)動(dòng)被包括在負(fù)載中的AC電動(dòng)機(jī)；以及控制組件，用于控制開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)組。該控制組件包括PWM脈沖生成組件，用于執(zhí)行以下操作對(duì)于所述DC電壓源中的每個(gè)，將電壓命令值與PWM載波相比較；以及基于該比較而生成用于將第一輸出電壓脈沖串從第一DC電壓源提供到負(fù)載的第一PWM脈沖串、以及用于將第二輸出電壓脈沖串從第二DC電壓源提供到負(fù)載的第二PWM脈沖串，以至少根據(jù)第一輸出電壓脈沖串的每個(gè)脈沖和第二輸出電壓脈沖串的后續(xù)脈沖，而在最終輸出電壓中形成在時(shí)間上連續(xù)的脈沖。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種用于控制電功率轉(zhuǎn)換設(shè)備的方法，其中，該電功率轉(zhuǎn)換設(shè)備包括功率轉(zhuǎn)換器，其適于電連接到至少第一DC電壓源、第二DC電壓源和包括AC電動(dòng)機(jī)的負(fù)載，并被配置為依據(jù)開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)組，根據(jù)所述DC電壓源中的每個(gè)的輸出電壓而生成單獨(dú)的輸出電壓脈沖串，以根據(jù)單獨(dú)的輸出電壓脈沖串而合成最終輸出電壓，并通過(guò)最終輸出電壓來(lái)驅(qū)動(dòng)AC電動(dòng)機(jī)；以及功率轉(zhuǎn)換器控制單元，其被配置為控制開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)組，該方法包括對(duì)于所述DC電壓源中的每個(gè)，將電壓命令值與PWM載波相比較；以及，基于該比較而生成用于將第一輸出電壓脈沖串從第一DC電壓源提供到負(fù)載的第一PWM脈沖串、以及用于將第二輸出電壓脈沖串從第二DC電壓源提供到負(fù)載的第二PWM脈沖串，以至少根據(jù)第一輸出電壓脈沖串的每個(gè)脈沖和第二輸出電壓脈沖串的后續(xù)脈沖，而在最終輸出電壓中形成在時(shí)間上連續(xù)的脈沖。
圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的電功率轉(zhuǎn)換設(shè)備的功率轉(zhuǎn)換器的示意電路圖。
圖2是示出第一實(shí)施例的電功率轉(zhuǎn)換設(shè)備的示意框圖。
圖3是示出圖2的電功率轉(zhuǎn)換設(shè)備的馬達(dá)電流控制部分的示意框圖。
圖4是示出圖2的電功率轉(zhuǎn)換設(shè)備的功率控制/調(diào)制因子計(jì)算部分的示意框圖。
圖5是示出圖2的電功率轉(zhuǎn)換設(shè)備的PWM(脈沖寬度調(diào)制)脈沖生成部分的示意框圖。
圖6是示出在圖5的PWM脈沖生成部分中采用的PWM載波的波形的圖，其中每個(gè)PWM載波具有鋸齒波形。
圖7是示出圖1的功率轉(zhuǎn)換器的U相部分的示意電路圖。
圖8A至8F是示出基于U相瞬時(shí)調(diào)制因子命令值和圖6的鋸齒PWM載波之間的比較而生成的開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的例子的圖。
圖9是示出圖8A至8F的開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的過(guò)程的邏輯電路圖。
圖10A至10G是示出第一實(shí)施例中針對(duì)于其它開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)而生成信號(hào)OVR的過(guò)程的例子的圖。
圖11A至11G是示出基于DC電壓源的輸出電壓之間的幅度的比較而生成開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)E和C的過(guò)程的例子的圖。
圖12A至12G是示出基于DC電壓源的輸出電壓之間的幅度的比較而生成開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)E和C的過(guò)程的另一個(gè)例子的圖。
圖13是示出第一實(shí)施例中的實(shí)驗(yàn)性例子，其中，基于兩個(gè)DC電壓源，電功率轉(zhuǎn)換設(shè)備輸出包含連續(xù)脈沖的輸出電壓。
圖14是示出基于所比較例子中的兩個(gè)DC電壓源而輸出獨(dú)立脈沖的實(shí)驗(yàn)性例子的圖。
圖15是示出根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例、在電功率轉(zhuǎn)換設(shè)備的PWM脈沖生成部分中采用的PWM載波的波形的圖，其中PWM載波具有帶有相移的鋸齒波形。
圖16A至16F是示出基于U相瞬時(shí)調(diào)制因子命令值和圖15的鋸齒PWM載波之間的比較而生成的開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的例子的圖。
圖17A至17F是示出第二實(shí)施例中針對(duì)于其它開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的信號(hào)OVR的例子的圖。
圖18是示出根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例、在電功率轉(zhuǎn)換設(shè)備的PWM脈沖生成部分中采用的PWM載波的波形的圖，其中，PWM載波具有帶有相移的三角波形。
圖19A至19C是示出基于U相瞬時(shí)調(diào)制因子命令值和圖18的三角PWM載波之間的比較而生成開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)A和E0的過(guò)程的例子的圖。
圖20A至20C是示出基于U相瞬時(shí)調(diào)制因子命令值和圖18的三角PWM載波之間的比較而生成開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)D和C0的過(guò)程的例子的圖。
圖21是示出如何設(shè)置圖18的三角PWM載波之間的相移的圖。
圖22A至22E是示出基于DC電壓源的輸出電壓之間的幅度的比較而生成開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)E和C的過(guò)程的例子的圖。
圖23A至23E是示出基于DC電壓源的輸出電壓之間的幅度的比較而生成開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)E和C的過(guò)程的另一個(gè)例子的圖。
圖24A至24F是示出基于U相瞬時(shí)調(diào)制因子命令值和鋸齒PWM載波之間的比較而生成的開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的例子的圖。
圖25是示出根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施例的電功率轉(zhuǎn)換設(shè)備的功率控制/調(diào)制因子計(jì)算部分的示意框圖。
圖26是示出圖25的功率控制/調(diào)制因子計(jì)算部分的電壓校正計(jì)算部分所采用的表的圖。
圖27A至27J是示出第五實(shí)施例中針對(duì)于開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的U相輸出電壓脈沖串的例子的圖。
圖28A至28J是示出第五實(shí)施例中U相輸出電壓脈沖串的另一個(gè)例子的圖。
圖29是示出根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施例的電功率轉(zhuǎn)換設(shè)備的功率控制/調(diào)制因子計(jì)算部分的電壓校正計(jì)算部分所采用的表的圖。
圖30是示出根據(jù)本發(fā)明的第七實(shí)施例的電功率轉(zhuǎn)換設(shè)備的功率控制/調(diào)制因子計(jì)算部分的示意框圖。
圖31是示出圖30的功率控制/調(diào)制因子計(jì)算部分的電壓校正計(jì)算部分所采用的表的圖。
圖32是示出根據(jù)本發(fā)明的第八實(shí)施例的電功率轉(zhuǎn)換設(shè)備的功率控制/調(diào)制因子計(jì)算部分的電壓校正計(jì)算部分所采用的表的圖。
圖33是示出根據(jù)本發(fā)明的第九實(shí)施例的電功率轉(zhuǎn)換設(shè)備的功率轉(zhuǎn)換器的示意電路圖。
圖34是示出圖33的電功率轉(zhuǎn)換設(shè)備的分配功率比例目標(biāo)校正部分所執(zhí)行的校正過(guò)程的圖。
具體實(shí)施方式圖1示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的電功率轉(zhuǎn)換設(shè)備的功率轉(zhuǎn)換器的示意電路圖。功率轉(zhuǎn)換器適于電連接到多個(gè)電壓源、以及三相同步電馬達(dá)。在圖1的電路圖中，DC電壓源a 11的負(fù)極和電壓源b 12的負(fù)極均電連接到公共負(fù)總線(negative bus)16。功率轉(zhuǎn)換器3包括U相部分33、V相部分34以及W相部分35，所述相部分中的每個(gè)包括適于電連接到三相同步電馬達(dá)(電機(jī))2的觸點(diǎn)中的相應(yīng)的一個(gè)觸點(diǎn)。如在傳統(tǒng)的逆變器的下臂(lower arm)中那樣，在公共負(fù)總線16和U相部分33、V相部分34以及W相部分35的觸點(diǎn)之間分別布置了半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)107a和二極管107b的組合、半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)108a和二極管108b的組合、以及半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)109a和二極管109b的組合。DC電壓源a 11的正極電連接到正總線15。在正總線15和U相部分33、V相部分34以及W相部分35的觸點(diǎn)之間分別布置了半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)101a和101b的組合、半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)102a和102b的組合、以及半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)103a和103b的組合，所述組合中的每個(gè)適于被控制為調(diào)整每個(gè)方向上的傳導(dǎo)狀態(tài)。DC電壓源b 12的正極電連接到正總線17。在正總線17和U相部分33、V相部分34以及W相部分35的觸點(diǎn)之間分別布置了半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)104a和104b的組合、半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)105a和105b的組合、以及半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)106a和106b的組合，所述組合中的每個(gè)適于被控制為調(diào)整每個(gè)方向上的傳導(dǎo)狀態(tài)。平滑電容器13電連接在正總線15和公共負(fù)總線16之間，而平滑電容器14電連接在正總線17和公共負(fù)總線16之間。由此，功率轉(zhuǎn)換器3作為DCAC(直流到交流)功率轉(zhuǎn)換器工作，從而基于三個(gè)電位(即，公共負(fù)總線16、用于DC電壓源a 11的正總線15、以及用于DC電壓源b 12的正總線17)而生成施加到馬達(dá)2的三相電壓。將半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)控制為生成輸出到馬達(dá)2的每相的電壓。具體地，將半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)控制為將多個(gè)電位中的一個(gè)連接到馬達(dá)2的每個(gè)觸點(diǎn)。將每個(gè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的連接周期的比例控制為向馬達(dá)2提供一組必要的電壓。
圖2示出了電功率轉(zhuǎn)換設(shè)備的功率轉(zhuǎn)換器控制單元4的系統(tǒng)配置。將馬達(dá)扭矩控制部分41配置為基于從外部給出的馬達(dá)扭矩命令值Te*和馬達(dá)速度值ω，計(jì)算馬達(dá)2的d軸電流的命令值id*、以及馬達(dá)2的q軸的命令值iq*。具體地，馬達(dá)扭矩控制部分41引用關(guān)于具有Te*的軸和ω的軸的預(yù)備好的映射的存儲(chǔ)信息，并根據(jù)給定的Te*和ω而輸出id*和iq*。將馬達(dá)電流控制部分42配置為基于d軸電流命令值id*和q軸電流命令值iq*、并基于從三相/dq變換部分48輸出的d軸電流測(cè)定值id和q軸電流測(cè)定值iq，控制馬達(dá)電流，以便id和iq分別遵循id*和iq*。最后，馬達(dá)扭矩控制部分41輸出U相電壓命令值vu*、V相電壓命令值vv*、以及W相電壓命令值vw*。
圖3示出了馬達(dá)電流控制部分42的詳細(xì)系統(tǒng)配置。將馬達(dá)電流控制器421配置為從馬達(dá)扭矩控制部分41接收id*和iq*、以及從三相/dq變換部分48接收id和iq，并通過(guò)基于PI控制方法的反饋控制過(guò)程而輸出d軸電壓命令值vd*和q軸電壓命令值vq*，以便id和iq分別遵循id*和iq*。三相/dq變換部分48基于由電流傳感器測(cè)定的U相電流測(cè)定值iu和V相電流測(cè)定值iv而輸出W相電流測(cè)定值iw，并將iu、iv和iw轉(zhuǎn)換為id和iq。將dq/三相變換部分422配置為接收d軸電壓命令值vd*和q軸電壓命令值vq*，并將它們變換為U相電壓命令值vu*、V相電壓命令值vv*、以及W相電壓命令值vw*。
回來(lái)參照?qǐng)D2，功率控制/調(diào)制因子計(jì)算部分45被配置為接收分別為DC電壓源a 11和DC電壓源b 12中所關(guān)聯(lián)的一個(gè)的分配功率比例的目標(biāo)值的、分配功率比例目標(biāo)值rto_pa和分配功率比例目標(biāo)值rto_pb，并執(zhí)行功率控制過(guò)程。由外部控制器如此確定并給出分配功率比例目標(biāo)值，以優(yōu)化功率比例，并改善DC電壓源的總輸出效率。將分配功率比例目標(biāo)值rto_pa和分配功率比例目標(biāo)值rto_pb定義為具有以下關(guān)系。
rto_pa+rto_pb＝1因而，當(dāng)給出了分配功率比例目標(biāo)值中的一個(gè)時(shí)，有可能使用以上關(guān)系來(lái)確定另一個(gè)。在圖2的此例子中，功率控制/調(diào)制因子計(jì)算部分45僅接收分配功率比例目標(biāo)值rto_pa，并計(jì)算分配功率比例目標(biāo)值rto_pb。
圖4示出了功率控制/調(diào)制因子計(jì)算部分45的詳細(xì)系統(tǒng)配置。如下所示，乘法器451a被配置為將vu*、vv*和vw*與rto_pa相乘，以產(chǎn)生用于DC電壓源a 11的U相電壓命令值vu_a*、V相電壓命令值vv_a*、以及W相電壓命令值vw_a*。
vu_a*＝vu*·rto_pavv_a*＝vv*·rto_pavw_a*＝vw*·rto_pa
另一方面，減法器451b被配置為分別從vu*、vv*和vw*中減去vu_a*、vv_a*和vw_a*，以產(chǎn)生用于DC電壓源b 12的U相電壓命令值vu_b*、V相電壓命令值vv_b*、以及W相電壓命令值vw_b*。
vu_b*＝vu*-vu_a*vv_b*＝vv*-vv_a*vw_b*＝vw*-vw_a*下面，僅通過(guò)參照U相來(lái)描述調(diào)制因子計(jì)算和PWM脈沖生成的過(guò)程。然而，應(yīng)注意，對(duì)于V和W相執(zhí)行類似的過(guò)程。
如圖4所示，調(diào)制因子計(jì)算部分452被配置為接收作為由DC電壓源a11提供的電壓的值的DC電壓源電壓值Vdc_a、以及作為由DC電壓源b 12提供的電壓的值的DC電壓源電壓值Vdc_b，并生成和輸出作為正規(guī)化電壓命令值的瞬時(shí)調(diào)制因子命令值mu_a*、mu_b*、mv_a*、mv_b*、mw_a*、mw_b*。如圖4所示，調(diào)制因子計(jì)算部分452包括乘法器452a和乘法器452b。通過(guò)每個(gè)DC電壓值的一半值來(lái)正規(guī)化用于DC電壓源a 11的U相電壓命令值vu_a*和用于DC電壓源b 12的U相電壓命令值vu_b*，以產(chǎn)生用于DC電壓源a 11的U相瞬時(shí)調(diào)制因子命令值mu_a*、和用于DC電壓源b 12的U相瞬時(shí)調(diào)制因子命令值mu_b*。
mu_a*＝vu_a*/(Vdc_a/2)mu_b*＝vu_b*/(Vdc_b/2)如圖4所示，調(diào)制因子命令校正部分453被配置為基于PWM周期的分配而校正調(diào)制因子命令值，以得到最終的調(diào)制因子命令值，以便實(shí)際實(shí)現(xiàn)期望的電壓值。
調(diào)制因子偏移計(jì)算部分454被配置為基于Vdc_a、Vdc_b和rto_pa而計(jì)算調(diào)制因子偏移值ma_offset0和mb_offset0。通過(guò)與前面的公式等價(jià)的下面的公式來(lái)計(jì)算rto_pb。
rto_pb＝1-rto_pa通過(guò)下面的公式來(lái)計(jì)算ma_offset0和mb_offset0。
ma_offset0=|rto_paVdc_a||rto_paVdc_a|+|rto_pbvdc_b|]]>
mb_offset0=|rto_pbVdc_b||rto_paVdc_a|+|rto_pbVdc_b|]]>在加法器453a和453b中，分別將由此計(jì)算出的調(diào)制因子偏移值ma_offset0和mb_offset0加到用于DC電壓源a 11的U相瞬時(shí)調(diào)制因子命令值mu_a*和用于DC電壓源b 12的U相瞬時(shí)調(diào)制因子命令值mu_b*。通過(guò)下面的公式來(lái)計(jì)算U相瞬時(shí)調(diào)制因子最終命令值mu_a_c*和mu_b_c*。
mu_a_c*＝mu_a*+ma_offset0-1mu_b_c*＝mu_b*+mb_offset0-1回來(lái)參照?qǐng)D2，PWM脈沖生成部分47被配置為將瞬時(shí)調(diào)制因子最終命令值與PWM載波相比較，并基于該比較、通過(guò)將開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出到每個(gè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)來(lái)控制每個(gè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的狀態(tài)。圖5示出了PWM脈沖生成部分47的詳細(xì)配置。圖6示出了用于DC電壓源a 11的PWM載波波形和用于DC電壓源b 12的PWM載波波形。用于DC電壓源a 11的PWM載波具有用來(lái)生成PWM脈沖串、以驅(qū)動(dòng)每個(gè)開(kāi)關(guān)的鋸齒波型。用于DC電壓源b 12的PWM載波類似于用于DC電壓源a 11的PWM載波。這些PWM載波波形各自具有+1的上限、-1的下限、以及對(duì)稱形狀，其中相互之間無(wú)相移。
如圖5所示，比較器471被配置為從功率控制/調(diào)制因子計(jì)算部分45接收U相瞬時(shí)調(diào)制因子最終命令值mu_a_c*和mu_b_c*，以將它們與PWM載波波形相比較，以向它們提供空載時(shí)間(dead time)Hds，并最終創(chuàng)建用來(lái)驅(qū)動(dòng)U相的開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
圖7示出了U相部分，其中，用于驅(qū)動(dòng)U相的開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)被標(biāo)識(shí)如下信號(hào)A被輸出到半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)101a，以便選擇性地提供和阻止從DC電壓源a 11到輸出觸點(diǎn)的傳導(dǎo)，信號(hào)B被輸出到半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)107a，以便選擇性地提供和阻止從輸出觸點(diǎn)到公共負(fù)總線16的傳導(dǎo)，信號(hào)C被輸出到半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)101b，以便選擇性地提供和阻止從輸出觸點(diǎn)到DC電壓源a 11的傳導(dǎo)，信號(hào)D被輸出到半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)104a，以便選擇性地提供和阻止從DC電壓源b 12到輸出觸點(diǎn)的傳導(dǎo)，以及信號(hào)E被輸出到半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)104b，以便選擇性地提供和阻止從輸出觸點(diǎn)到DC電壓源b 12的傳導(dǎo)，其中，由比較器471生成信號(hào)A和D，而進(jìn)一步通過(guò)邏輯電路部分472生成信號(hào)B、C和E。
圖8A至8F示出了用來(lái)定義DC電壓源a 11如何輸出電壓脈沖串的脈沖生成方法。有必要將開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)A保持為“通(ON)”，以便從DC電壓源a 11輸出PWM脈沖串。當(dāng)電流在圖7的電路中流動(dòng)時(shí)，開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)E通常被保持在“通”，以便用作二極管，并確保從包括馬達(dá)2的負(fù)載到DC電壓源的電流路徑。當(dāng)正極具有不同的電位時(shí)，例如，當(dāng)Vdc_a大于Vdc_b時(shí)，開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)A和E均為“通”的狀態(tài)產(chǎn)生正極之間的短路電流。因此，有必要將開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)E保持為“斷(OFF)”，而開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)A為“通”。如果在開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)E從“斷 ”轉(zhuǎn)到“通”的同一瞬間、開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)A從“通”轉(zhuǎn)到“斷”，實(shí)際上，由于開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)A完全轉(zhuǎn)為“斷”的周期，而產(chǎn)生了開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)A和E均為“通”的周期。結(jié)果，短路電流流動(dòng)，從而升高了從被置于所關(guān)聯(lián)的電流路徑中的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)釋放的熱量。為了防止所釋放的熱的增大，在開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)A和E均為“斷”的周期之后，將開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)E從“斷”轉(zhuǎn)到“通”。如此在電壓脈沖串中提供這樣的短路防止時(shí)間(空載時(shí)間)，以防止短路。
與將空載時(shí)間提供到開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)A和E的組合相類似地，將空載時(shí)間提供到開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)D和C的組合。此外，將空載時(shí)間提供到開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)A和B的組合、以及開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)和B的組合，以便防止正和負(fù)極之間的短路電流。由此，以這樣的方式，對(duì)于開(kāi)關(guān)所生成的輸出電壓脈沖的上升或下降而設(shè)定了短路防止時(shí)間，以防止具有不同電位的電極之間的短路。
參照?qǐng)D8A至8F，下面描述如何將空載時(shí)間提供到開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)A和E的組合。
在最終確定并輸出開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)E之前，基于與鋸齒PWM載波的比較而生成中間開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)E0。
為了生成設(shè)置有空載時(shí)間的開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)，通過(guò)如下將下降(downward)偏移加到與空載時(shí)間相對(duì)應(yīng)的mu_a_c*，而確定值mu_a-c_down*。
mu_a_c_down*＝mu_a_c*-Hds為了提供用于開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)A的每個(gè)脈沖的升高的空載時(shí)間，如下確定m0*。
m0*＝1-Hds如下所示，通過(guò)將mu_a_c*、mu_a_c_down*和m0*與PWM載波比較，而確定開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)A和E0。
如果mu_a_c_down*＜(用于DC電壓源a 11的PWM載波)，則設(shè)置A＝“斷”，如果mu_a_c_down*≥(用于DC電壓源a 11的PWM載波)，則設(shè)置A＝“通”，如果mu_a_c*≤(用于DC電壓源a 11的PWM載波)≤m0*，則設(shè)置E0＝“通”，以及如果mu_a_c*＞(用于DC電壓源a 11的PWM載波)，則設(shè)置E0＝“斷”。作為設(shè)置并生成開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的以上方法的結(jié)果，在開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)A的每個(gè)脈沖和所關(guān)聯(lián)的開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)E0的脈沖之間提供空載時(shí)間Td。當(dāng)將開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)E設(shè)置為開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)E0時(shí)，可靠地防止了正極之間的短路電流。
用來(lái)定義DC電壓源b 12如何輸出電壓脈沖串的脈沖生成方法類似于上面用于DC電壓源a 11的方法。首先，通過(guò)如下將下降偏移加到與空載時(shí)間相對(duì)應(yīng)的mu_b_c*，而確定值mu_b_c_down*。
mu_b_c_down*＝mu_b_c*-Hds如下所示，通過(guò)將mu_b_c*、mu_b_c_down*和m0*與PWM載波比較，而確定開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)D和C0。
如果mu_b_c_down*＜(用于DC電壓源b 12的PWM載波)，則D＝“斷”，如果mu_b_c_down*≥(用于DC電壓源b 12的PWM載波)，則D＝“通”，如果mu_b_c*≤(用于DC電壓源b 12的PWM載波)≤m0*，則C0＝“通”，以及如果mu_b_c*＞(用于DC電壓源b 12的PWM載波)，則C0＝“斷”。
由此，也在開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)D的每個(gè)脈沖和所關(guān)聯(lián)的開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)C0的脈沖之間提供空載時(shí)間Td。當(dāng)將開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)C設(shè)置為開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)C0時(shí)，可靠地防止了正極之間的短路電流。
如圖5和9所示，通過(guò)從比較器471接收開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)E0和C0、并在邏輯電路部分472中對(duì)開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)E0和C0執(zhí)行邏輯“與”，而生成如圖8F所示的開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)B。
B＝E0·C0
如圖8B和8D所示，開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)A的每個(gè)脈沖和所關(guān)聯(lián)的開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)D的脈沖在時(shí)間上是連續(xù)的。由此，以這樣的方式控制所關(guān)聯(lián)的開(kāi)關(guān)，該方式即在進(jìn)行DC電壓源之間的切換操作的期間，所述開(kāi)關(guān)中的至少一個(gè)處于“通”狀態(tài)。因而，從DC電壓源a 11輸出的電壓脈沖和從DC電壓源b12輸出的電壓脈沖形成連續(xù)的電壓脈沖。
如圖8C和8E所示，存在這樣的周期，其中，開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)E0和C0均為“斷”。如果開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)E0和C0用作開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)E和C，并且，如果所述兩個(gè)開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)在電流從馬達(dá)2流向DC電壓源時(shí)關(guān)斷，則通過(guò)馬達(dá)2的電感、以及電流值的時(shí)間差而在觸點(diǎn)生成電壓。因而，在這樣的情況下，有必要考慮到這個(gè)生成的電壓而設(shè)置每個(gè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的耐受電壓。
在此實(shí)施例中，通過(guò)控制每個(gè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的通/斷狀態(tài)，不斷地提供從馬達(dá)2到DC電壓源中的至少一個(gè)的電流路徑，以便使在觸點(diǎn)生成的電壓最小化，并由此減小半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的制造成本。如圖5和9所示，以這樣的方式校正開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)E0和C0，以防止開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)E和C在某個(gè)時(shí)刻均為“斷”。具體地，生成用于校正的信號(hào)OVR、以及用于比較DC電壓源的輸出電壓的幅度的信號(hào)R_SW，并且，對(duì)信號(hào)E0、C0、OVR、以及R_SW執(zhí)行邏輯操作，以生成開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)E和C。
如圖10A至10G所示，通過(guò)設(shè)置下面的值m_ovr*、并將其與用于DC電壓源a 11和DC電壓源b 12的PWM載波相比較，而生成信號(hào)OVR。
m_ovr*＝-1+2Hds如果(用于DC電壓源b 12的PWM載波)≤m_ovr*或者(用于DC電壓源a 11的PWM載波)≤m_ovr*，那么，設(shè)置OVR＝“通”，否則，設(shè)置OVR＝“斷”。
由此，在包含開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)E0和C0均為“斷”的周期的周期期間，信號(hào)OVR為“通”。因而，信號(hào)OVR的“通”狀態(tài)的周期比開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)E0和C0均為“斷”的周期長(zhǎng)。注意，盡管不存在名為“OVR”和“R_SW”的開(kāi)關(guān)，但為了方便而將信號(hào)OVR和R_SW表示為具有“通”狀態(tài)和“斷”狀態(tài)。
如圖2所示，通過(guò)電壓比較器49而生成用于比較DC電壓源的輸出電壓的幅度的信號(hào)R_SW。電壓比較器49檢測(cè)DC電壓源電壓值Vdc_a和DC電壓源電壓值Vdc_b，對(duì)它們進(jìn)行比較，并在Vdc_b大于Vdc_a時(shí)導(dǎo)通信號(hào)R_SW。對(duì)此比較操作提供滯后，以便防止由于在來(lái)自用于檢測(cè)Vdc_a和Vdc_b的電壓傳感器信號(hào)中包含的噪聲而造成的信號(hào)R_SW的頻繁切換。為了提供具有寬度Vhs的滯后，如下確定信號(hào)R_SW。
如果Vdc_b＞Vdc_a+Vhs，那么，將信號(hào)R_SW從“斷”轉(zhuǎn)到“通”。
如果Vdc_b＜Vdc_a-Vhs，那么，將信號(hào)R_SW從“通”轉(zhuǎn)到“斷”。
基于對(duì)電壓信號(hào)的噪聲的幅度的觀察而確定滯后寬度Vhs。如果噪聲幾乎不具有影響，則可在無(wú)滯后的情況下設(shè)置信號(hào)R_SW。
由此，生成信號(hào)OVR和R_SW，并且，將其輸入到如圖5和9所示的邏輯電路部分，以便生成開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)E和C。具體地，通過(guò)對(duì)信號(hào)OVR和R_SW執(zhí)行邏輯“與”、以及對(duì)所述邏輯“與”信號(hào)和開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)E0執(zhí)行邏輯“或”，生成并輸出開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)E。另一方面，通過(guò)對(duì)信號(hào)R_SW執(zhí)行邏輯“非”、對(duì)所述邏輯“非”信號(hào)和信號(hào)OVR執(zhí)行邏輯“與”、以及對(duì)所述邏輯“與”信號(hào)和開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)C0執(zhí)行邏輯“或”，生成并輸出開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)C。
圖11A至11G示出了在信號(hào)R_SW為“通”、或在Vdc_b＞Vdc_a時(shí)通過(guò)邏輯電路部分輸出的開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的例子。在此例子中，不存在開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)C和E在某個(gè)時(shí)刻為“斷”的狀態(tài)。因而，有可能控制半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的通/斷狀態(tài)，以確保從馬達(dá)2到DC電壓源中的至少一個(gè)的電流路徑，并且由此，使半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的制造成本最小化。盡管存在開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)A和E均為“通”的狀態(tài)，但在Vdc_b＞Vdc_a的條件下，導(dǎo)體開(kāi)關(guān)關(guān)閉了相關(guān)電流路徑，以防止短路電流。
另一方面，圖12A至12G示出了在信號(hào)R_SW為“斷”、或在Vdc_b＜Vdc_a時(shí)通過(guò)邏輯電路部分輸出的開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的例子。在此例子中，存在開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)D和C在某個(gè)時(shí)刻均為“通”的周期。然而，在Vdc_b＜Vdc_a的條件下，防止了短路電流。
圖13示出了這樣的實(shí)驗(yàn)性例子，其中，基于不具有相移的兩個(gè)對(duì)稱的鋸齒PWM載波、以及計(jì)算出的調(diào)制因子命令值，電功率轉(zhuǎn)換設(shè)備生成輸出電壓。具體地，圖13示出了針對(duì)公共負(fù)總線16的U相的輸出電壓。如圖13所示，輸出電壓脈沖由基于DC電壓源b 12的第一部分和基于DC電壓源a 11的第二部分組成。
在此實(shí)施例中，以下配置對(duì)于增大電流可從負(fù)載流向DC電壓源的周期、并由此確保在馬達(dá)2的每相中從負(fù)載到DC電壓源的電流路徑來(lái)說(shuō)是有效的，該配置即PWM脈沖生成部分47生成防止從具有較高電位的電極到具有較低電位的電極的短路、并允許從具有較低電位的電極到具有較高電位的電極的短路的開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的模式。以下配置對(duì)于使由于短路電流而造成的電路元件的損壞最小化、并確保所需電流路徑來(lái)說(shuō)也是有效的，該配置即PWM脈沖生成部分47對(duì)于每個(gè)開(kāi)關(guān)而確定是期望防止相同電極之間的短路、還是允許該短路，并基于該確定而輸出開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)。以下配置對(duì)于使由于短路電流而造成的電路元件的損壞最小化、并確保所需電流路徑來(lái)說(shuō)也是有效的，該配置即PWM脈沖生成部分47基于DC電壓源的輸出電壓之間的幅度的比較而輸出開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)。以下配置對(duì)于使由于短路電流而造成的電路元件的損壞最小化、并確保所需電流路徑來(lái)說(shuō)也是有效的，該配置即以這樣的方式，基于DC電壓源的輸出電壓之間的幅度的比較，PWM脈沖生成部分47選擇并將“通”信號(hào)輸出到開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)中的一個(gè)，以僅允許在不流動(dòng)過(guò)多的短路電流的方向上的相同電極之間的短路電流。以下配置對(duì)于防止由于來(lái)自電壓傳感器的信號(hào)中包含的噪聲而造成的不必要的頻繁的信號(hào)切換操作、并由此使由于通/斷切換操作而造成的開(kāi)關(guān)中的功率損失最小化來(lái)說(shuō)也是有效的，該配置即向DC電壓源的輸出電壓之間的幅度的比較提供滯后。
理論上，當(dāng)采用不具有相移的一對(duì)對(duì)稱鋸齒PWM載波時(shí)，同時(shí)執(zhí)行一個(gè)開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通的操作、以及另一個(gè)開(kāi)關(guān)的關(guān)斷的操作。傳統(tǒng)上，在圖7中示出的電路中，通過(guò)所提供的空載時(shí)間，在關(guān)斷開(kāi)關(guān)D之后，電流流過(guò)以與開(kāi)關(guān)B并聯(lián)的方式提供的二極管107b，并隨后關(guān)斷開(kāi)關(guān)A。在此比較性的情況下，U相輸出電壓如圖14所示而改變，其中，輸出電壓分別在關(guān)斷開(kāi)關(guān)D的時(shí)刻和在導(dǎo)通開(kāi)關(guān)A的時(shí)刻改變了間隙ΔV(＝|Vdc_b|)和間隙ΔV(＝|Vdc_a|)。另一方面，根據(jù)此實(shí)施例，即使在采用不具有相移的一對(duì)對(duì)稱鋸齒PWM載波、并為開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)A的下降和開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)D的上升提供空載時(shí)間時(shí)，電功率轉(zhuǎn)換設(shè)備也防止短路，輸出連續(xù)的電壓脈沖，使得如圖13所示，在每個(gè)電壓脈沖中，輸出電壓改變了小間隙ΔV(＝|Vdc_b-Vdc_a|)。這對(duì)于使由于電路元件中的電壓改變和通過(guò)電流而造成的切換損失最小化、并且特別是對(duì)于使半導(dǎo)體元件中的功率損失最小化來(lái)說(shuō)是有效的。
如上所述工作的功率轉(zhuǎn)換器3可在無(wú)用于調(diào)制DC電壓的DCDC轉(zhuǎn)換器的情況下改變DC電壓源a 11和DC電壓源b 12的功率比例。結(jié)果，將電功率轉(zhuǎn)換設(shè)備構(gòu)造為緊湊且具有高效率。
下面描述根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的電功率轉(zhuǎn)換設(shè)備，特別是針對(duì)PWM脈沖生成部分47與第一實(shí)施例中的PWM脈沖生成部分47的差異。
圖15示出了用于DC電壓源a 11的PWM載波、以及用于DC電壓源b 12的PWM載波，其中，生成所述PWM載波，以便生成用來(lái)驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)的PWM脈沖串，并隨后從DC電壓源a 11和DC電壓源b 12輸出電壓脈沖串，其中，用于DC電壓源a 11和DC電壓源b 12的PWM載波中的每個(gè)具有鋸齒波形。所述兩個(gè)鋸齒PWM載波具有上限+1和下限-1、以及帶有相移的對(duì)稱波形。
參照?qǐng)D16A至16F，下面描述如何將空載時(shí)間提供到開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)A和E的組合。
在最終確定并輸出開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)E之前，基于鋸齒PWM載波的比較而生成中間開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)E0。
為了生成設(shè)置有空載時(shí)間的開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)，通過(guò)如下將上升(upward)偏移加到與空載時(shí)間相對(duì)應(yīng)的mu_a_c*，而確定值mu_a_c_up*。
mu_a_c_up*＝mu_a_c*+Hds如下所示，基于幅度Hsaw(底部到頂點(diǎn))和鋸齒波形的周期Tsaw、以及空載時(shí)間Td而計(jì)算Hds。
Hds＝Td·Hsaw/Tsaw為了提供用于開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)A的每個(gè)脈沖的升高的空載時(shí)間，如下確定m0*。
m0*＝-1+Hds如下所示，通過(guò)將mu_a_c*、mu_a_c_up*和m0*與PWM載波比較，而確定開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)A和E0。
如果mu_a_c*≤(用于DC電壓源a 11的PWM載波)，則設(shè)置A＝“斷”，如果m0*≤(用于DC電壓源a 11的PWM載波)＜mu_a_c*，則設(shè)置A＝“通”，如果mu_a_c_up*≤(用于DC電壓源a 11的PWM載波)，則設(shè)置E0＝“通”，以及如果mu_a_c_up*＞(用于DC電壓源a 11的PWM載波)，則設(shè)置E0＝“斷”。作為設(shè)置并生成開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的以上方法的結(jié)果，在開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)A的每個(gè)脈沖和所關(guān)聯(lián)的開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)E0的脈沖之間提供空載時(shí)間Td。當(dāng)將開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)E設(shè)置為開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)E0時(shí)，可靠地防止了正極之間的短路電流。
圖7的電路中的用來(lái)定義DC電壓源b 12如何輸出電壓脈沖串的脈沖生成方法類似于上面的用于DC電壓源a 11的方法。首先，通過(guò)如下將上升偏移加到與空載時(shí)間相對(duì)應(yīng)的mu_b_c*，而確定值mu_b_c_up*。
mu_b_c_up*＝mu_b_c*+Hds如下所示，通過(guò)將mu_b_c*、mu_b_c_up*和m0*與PWM載波比較，而確定開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)D和C0。
如果mu_b_c*≤(用于DC電壓源b 12的PWM載波)，則設(shè)置D＝“斷”，如果m0*≤(用于DC電壓源b 12的PWM載波)＜mu_b_c*，則設(shè)置D＝“通”，如果mu_b_c_up*≤(用于DC電壓源b 12的PWM載波)，則設(shè)置C0＝“通”，以及如果mu_b_c_up*＞(用于DC電壓源b 12的PWM載波)，則設(shè)置C0＝“斷”。由此，在開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)D的每個(gè)脈沖和所關(guān)聯(lián)的開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)C0的脈沖之間提供空載時(shí)間Td。當(dāng)將開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)C設(shè)置為開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)C0時(shí)，可靠地防止了正極之間的短路電流。
如圖5和9所示，通過(guò)從比較器471接收開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)E0和C0、并在邏輯電路部分472中對(duì)開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)E0和C0執(zhí)行邏輯“與”，而生成如圖16F所示的開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)B。
B＝E0·C0通過(guò)以上方法，開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)A的“通”脈沖和開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)D的“通”脈沖通常是獨(dú)立的。在圖15和16A至16F的例子中，將PWM載波之間的相移設(shè)置為與空載時(shí)間Td×2相對(duì)應(yīng)的值。在用于DC電壓源a 11的PWM載波的值為值-1的時(shí)刻之后的2Td周期內(nèi)，用于DC電壓源b 12的PWM載波的值變?yōu)橹?。通過(guò)由此確定的相移，如圖16B和16D所示，開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)A的“通”脈沖和開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)D的“通”脈沖在時(shí)間上是連續(xù)的。因而，從DC電壓源a 11輸出的電壓脈沖和從DC電壓源b 12輸出的電壓脈沖形成連續(xù)的電壓脈沖。另一方面，在17A至17F的例子中，以這樣的方式設(shè)置相移，該方式即開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)A的“通”脈沖在時(shí)間上與開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)D的“通”脈沖重疊。
如圖17A至17F所示，通過(guò)設(shè)置下面的值m_ovr*、并將其與用于DC電壓源a 11和DC電壓源b 12的PWM載波相比較，而生成信號(hào)OVR。
m_ovr*＝-1+3Hds如果(用于DC電壓源b 12的PWM載波)≤m_ovr*或者(用于DC電壓源a 11的PWM載波)≤m_ovr*，那么，設(shè)置OVR＝“通”，否則，設(shè)置OVR＝“斷”。
隨后，如在第一實(shí)施例中那樣，生成電壓脈沖，以操作功率轉(zhuǎn)換器3。
在此實(shí)施例中，以下配置對(duì)于連續(xù)地輸出DC電壓源a 11的輸出電壓脈沖和DC電壓源b 12的輸出電壓脈沖來(lái)說(shuō)是有效的，該配置即基于調(diào)制因子命令值和帶有相移的兩個(gè)對(duì)稱的鋸齒PWM載波之間的比較，而生成輸出電壓脈沖。此外，當(dāng)在開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)A的“通”脈沖的上升沿和開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)D的“通”脈沖的下降沿之間提供空載時(shí)間時(shí)，將相移設(shè)置為至少必要空載時(shí)間的兩倍的配置對(duì)于輸出連續(xù)的電壓脈沖來(lái)說(shuō)是有效的。這使半導(dǎo)體元件中的功率損失最小化。
下面描述根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的電功率轉(zhuǎn)換設(shè)備，特別是針對(duì)PWM脈沖生成部分47與第一實(shí)施例中的PWM脈沖生成部分47的差異。
圖18示出了用于DC電壓源a 11的PWM載波、以及用于DC電壓源b 12的PWM載波，其中，生成所述PWM載波，以便生成用來(lái)驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)的PWM脈沖串，并隨后從DC電壓源a 11和DC電壓源b 12輸出電壓脈沖串，其中，用于DC電壓源a 11和DC電壓源b 12的PWM載波中的每個(gè)具有三角波形。所述兩個(gè)三角PWM載波具有上限+1和下限-1、以及帶有相移的對(duì)稱波形。
參照?qǐng)D19A至19C，下面描述如何將空載時(shí)間提供到開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)A和E的組合。在最終確定并輸出開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)E之前，基于與三角PWM載波的比較而生成中間開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)E0。
為了生成設(shè)置有空載時(shí)間的開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)，通過(guò)如下將上升和下降偏移加到與空載時(shí)間相對(duì)應(yīng)的mu_a_c*，而確定值mu_a_c_up*和mu_a_c_down*。
mu_a_c_up*＝mu_a_c*+Hdmu_a_c_down*＝mu_a_c*-Hd如下所示，基于幅度Htr(底部到頂點(diǎn))、以及三角波形的周期Ttr和空載時(shí)間Td而計(jì)算Hd。
Hd＝2Td·Htr/Ttr
如下所示，通過(guò)將mu_a_c*、mu_a_c_up*和mu_a_c_down*與PWM載波比較，而確定開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)A和E0。
如果mu_a_down*≥(用于DC電壓源a 11的PWM載波)，則設(shè)置A＝“通”，如果mu_a_c*≤(用于DC電壓源a 11的PWM載波)，則設(shè)置A＝“斷”，如果mu_a_c*≥(用于DC電壓源a 11的PWM載波)，則設(shè)置E0＝“斷”，以及如果mu_a_c_up*≤(用于DC電壓源a 11的PWM載波)，則設(shè)置E0＝“通”。作為設(shè)置并生成開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的以上方法的結(jié)果，在開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)A的每個(gè)脈沖和開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)E0的關(guān)聯(lián)脈沖之間提供空載時(shí)間Td。當(dāng)將開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)E設(shè)置為開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)E0時(shí)，可靠地防止了正極之間的短路電流。
用來(lái)定義DC電壓源b 12如何輸出電壓脈沖串的脈沖生成方法類似于上面的用于DC電壓源a 11的方法。首先，通過(guò)如下將上升和下降偏移加到與空載時(shí)間相對(duì)應(yīng)的mu_b_c*，而確定值mu_b_c_up*和mu_b_c_down*。
mu_b_c_up*＝mu_b_c*+Hdmu_b_c_down*＝mu_b_c*-Hd如下所示，通過(guò)將mu_b_c*、mu_b_c_up*和mu_a_c_down*與PWM載波比較，而確定開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)D和C0。
如果mu_b_down*≥(用于DC電壓源b 12的PWM載波)，則設(shè)置D＝“通”，如果mu_b_c*≤(用于DC電壓源b 12的PWM載波)，則設(shè)置D＝“斷”，如果mu_b_c*≥(用于DC電壓源b 12的PWM載波)，則設(shè)置C0＝“斷”，以及如果mu_b_c_up*≤(用于DC電壓源b 12的PWM載波)，則設(shè)置C0＝“通”。由此，在開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)D的每個(gè)脈沖和開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)C0的關(guān)聯(lián)脈沖之間提供空載時(shí)間Td。當(dāng)將開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)C設(shè)置為開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)C0時(shí)，可靠地防止了正極之間的短路電流。
如圖5和9所示，通過(guò)在邏輯電路部分472中對(duì)開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)E0和C0執(zhí)行邏輯“與”，而生成開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)B。
B＝E0·C0如圖21所示，以這樣的方式設(shè)置三角PWM載波之間的相移Ttr_s，該方式即用于DC電壓源a 11的PWM載波的最低點(diǎn)具有與在用于DC電壓源b 12的PWM載波的值隨時(shí)間增大的區(qū)段中、用于DC電壓源b 12的PWM載波具有與mu_b_c_up*相同的值的點(diǎn)(在圖21中用圓圈表示)相同的時(shí)間點(diǎn)。
如圖22A和22B所示，存在開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)E0和C0均為“斷”的周期。因而，如在第一實(shí)施例中那樣，以這樣的方式校正開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)E0和C0，以防止開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)E和C在某個(gè)時(shí)刻均為“斷”。具體地，生成用于校正的信號(hào)OVR、以及用于比較DC電壓源的輸出電壓的幅度的信號(hào)R_SW，并且，對(duì)信號(hào)E0、C0、OVR、以及R_SW執(zhí)行邏輯操作，以生成開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)E和C。
如圖22C所示，通過(guò)設(shè)置下面的值m_b_c_up2*、并將其與用于DC電壓源a 11和DC電壓源b 12的PWM載波相比較，而生成信號(hào)OVR。
m_b_c_up2*＝m_b_c*+2Hd如果(用于DC電壓源a 11的PWM載波)≤m_a_c_up*，且(用于DC電壓源b 12的PWM載波)≤m_b_c_up2*，那么，設(shè)置OVR＝“通”，否則，設(shè)置OVR＝“斷”。
隨后，如在第一實(shí)施例中那樣，確定信號(hào)R_SW，并通過(guò)圖5和9的邏輯電路而計(jì)算最終的開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)。圖22D和22E示出了在(Vdc_b＞Vdc_a)的條件下的開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)E和C的例子，而圖23D和23E示出了在(Vdc_b＜Vdc_a)的條件下的開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)E和C的例子。
在此實(shí)施例中，當(dāng)對(duì)開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)A的“通”脈沖和開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)D的“通”脈沖的每個(gè)上升沿之間提供空載時(shí)間時(shí)，將調(diào)制因子命令值與具有相移的兩個(gè)對(duì)稱三角PWM載波相比較的配置對(duì)于輸出連續(xù)的電壓脈沖來(lái)說(shuō)是有效的。這使半導(dǎo)體元件中的功率損失最小化。
下面描述根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例的電功率轉(zhuǎn)換設(shè)備，特別是針對(duì)PWM脈沖生成部分47與第一實(shí)施例中的PWM脈沖生成部分47的差異。圖24A示出了由PWM脈沖生成部分47使用以便生成輸出電壓脈沖的一組對(duì)稱鋸齒PWM載波。
圖24A的鋸齒PWM載波具有比Td×2大的值Td的相移。具體地，在此例子中，如圖24A所示，將相移設(shè)置為Tds＝Td×3。因而，在用于DC電壓源a 11的PWM載波的值為值-1的時(shí)刻之后的時(shí)間周期Tds內(nèi)，用于DC電壓源b 12的PWM載波的值變?yōu)橹?。通過(guò)此相移，如圖24B和24D所示，開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)A和D的“通”脈沖在時(shí)間上相互重疊，使得從DC電壓源a 11輸出的電壓脈沖和從DC電壓源b 12輸出的電壓脈沖形成連續(xù)的電壓脈沖。
如圖24F所示，通過(guò)設(shè)置下面的值m_ovr*、并將其與用于DC電壓源a 11和DC電壓源b 12的PWM載波相比較，而生成信號(hào)OVR。
m_ovr*＝-1+4Hds如果(用于DC電壓源b 12的PWM載波)≤m_ovr*或者(用于DC電壓源a 11的PWM載波)≤m_ovr*，那么，設(shè)置OVR＝“通”，否則，設(shè)置OVR＝“斷”隨后，如在第一實(shí)施例中那樣，生成電壓脈沖，以操作功率轉(zhuǎn)換器3。
在此實(shí)施例中，即使在開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)A的“通”脈沖相對(duì)開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)具有延遲時(shí)間時(shí)，以下配置對(duì)于輸出由DC電壓源a 11的輸出電壓脈沖和DC電壓源b 12的輸出電壓脈沖組成的連續(xù)的電壓脈沖來(lái)說(shuō)也是有效的，該配置即將調(diào)制因子命令值與具有相移的兩個(gè)對(duì)稱鋸齒PWM載波相比較，以生成在時(shí)間上相互重疊的開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)A的“通”脈沖和開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)D的“通”脈沖。通過(guò)以開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)A的“通”脈沖和開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)D的“通”脈沖在時(shí)間上相互重疊至少空載時(shí)間的方式生成開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)A的“通”脈沖和開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)D的“通”脈沖產(chǎn)生了類似的優(yōu)點(diǎn)。為了得到這些類似的優(yōu)點(diǎn)，可至少通過(guò)提供與空載時(shí)間相對(duì)應(yīng)的相移，而修改第一實(shí)施例，或者，可至少通過(guò)提供與空載時(shí)間相對(duì)應(yīng)的進(jìn)一步的相移，而修改第二和第三實(shí)施例。這使半導(dǎo)體元件中的功率損失最小化。
下面描述根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的電功率轉(zhuǎn)換設(shè)備，其通過(guò)將如圖4所示的第一、第二、第三和第四實(shí)施例的功率控制/調(diào)制因子計(jì)算部分45替換為如圖25所示的功率控制/調(diào)制因子計(jì)算部分45a而構(gòu)造。除了通過(guò)相同的附圖標(biāo)記表示的功率控制/調(diào)制因子計(jì)算部分45的組件(在這里省略其描述)之外，功率控制/調(diào)制因子計(jì)算部分45a還包括電壓校正計(jì)算部分461。
電壓校正計(jì)算部分461被配置為計(jì)算校正值vu_a_dt、vv_a_dt、vw_a_dt、vu_b_dt、vv_b_dt、vw_b_dt，以通過(guò)加(或減)所計(jì)算的校正值而分別校正電壓命令值vu_a*、vv_a*、vw_a*、vu_b*、vv_b*、以及vw_b*，并且隨后，確定校正的電壓命令值vu_a′、vv_a′、vw_a′、vu_b′、vv_b′、以及vw_b′。調(diào)制因子計(jì)算部分452基于校正的電壓命令值vu_a′、vv_a′、vw_a′、vu_b′、vv_b′、以及vw_b′，而計(jì)算瞬時(shí)調(diào)制因子命令值mu_a*、mv_a*、mw_a*、mu_b*、mv_b*、以及mw_b*。
電壓校正計(jì)算部分461使用所存儲(chǔ)的如圖26的表1所示的信息而計(jì)算校正值。下面，通過(guò)參照?qǐng)D27A至27J和圖28A至28J來(lái)討論表1的公式。
圖27A至27F或圖28A至28F示出了在無(wú)此實(shí)施例的校正的情況下生成的U相輸出電壓脈沖，其等同于第一、第二、第三和第四實(shí)施例中的一個(gè)的所述U相輸出電壓脈沖。具體地，圖27A至27J示出了Vdc_b＞Vdc_a的情況，其示出了用于U相的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)、以及表示來(lái)自DC電壓源a 11或DC電壓源b 12的U相輸出觸點(diǎn)和公共負(fù)總線16之間的電壓的變量VUN。
在空載時(shí)間期間，電流取決于輸出電流的方向而流動(dòng)，并且，輸出對(duì)應(yīng)的電壓。將來(lái)自功率轉(zhuǎn)換器3的U相輸出觸點(diǎn)的輸出的方向定義為正，作為功率轉(zhuǎn)換器的電流值的符號(hào)的公共定義。
圖27I和27J或圖28I和28J示出了被稱為A0和D0的開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)，其表示在不提供空載時(shí)間的情況下的開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)A和D。如圖27G或28G所示，當(dāng)電流值為正時(shí)，從DC電壓源a 11輸出的電壓脈沖和從DC電壓源b12輸出的電壓脈沖分別在時(shí)間上縮短了空載時(shí)間Td。
針對(duì)公共負(fù)總線16的輸出電壓命令，或vun_a*和vun_b*各自為在PWM載波的周期期間的脈沖命令的平均。因而，通過(guò)包含電壓源電壓Vdc_a和Vdc_b、“通”脈沖的周期Ta和Tb、以及PWM載波的周期Tc的下面的公式來(lái)表示vun_a*和vun_b*。
vun_a*＝Ta·Vdc_a/Tcvun_b*＝Tb·Vdc_b/Tc另一方面，當(dāng)提供空載時(shí)間、且當(dāng)電流值為正時(shí)，通過(guò)下面的公式來(lái)表示來(lái)自DC電壓源a 11的輸出、以及來(lái)自DC電壓源b 12的輸出，或vun_a和vun_b。
vun_a＝(Ta-Td)·Vdc_a/Tcvun_b＝(Tb-Td)·Vdc_b/Tc由此，Δvu_a和Δvu_b，或輸出電壓相對(duì)于命令的誤差，如下Δvu_a＝vun_a*-vun_a＝Td·Vdc_a/TcΔvu_b＝vun_b*-vun_b＝Td·Vdc_b/Tc當(dāng)電流值為負(fù)時(shí)，在開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)C和E均為“通”的周期期間，電流流向包括較低電壓源的路徑。在Vdc_b＞Vdc_a的條件下，電流流過(guò)開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)C，使得輸出電壓等同于用于連接到開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)C的DC電壓源a 11的電壓Vdc_a。
因此，輸出電壓vun_a和vun_b如下。
vun_a＝(Ta-Td)·Vdc_a/Tcvun_b＝(Tb+Td)·Vdc_b/Tc由此，輸出電壓的誤差Δvu_a和Δvu_b如下Δvu_a＝vun_a*-vun_a＝Td·Vdc_a/TcΔvu_b＝vun_b*-vun_b＝-Td·Vdc_b/Tc由此，被提供以便確保電流路徑的空載時(shí)間和信號(hào)OVR的“通”時(shí)間產(chǎn)生輸出電壓相對(duì)于命令的誤差。
電壓校正計(jì)算部分461基于電流值的符號(hào)和DC電壓源之間的電壓值的關(guān)系，而選擇用于計(jì)算誤差的公式中的一個(gè)，并通過(guò)輸入預(yù)定的空載時(shí)間值、PWM載波的頻率fc(＝1/Tc)、以及DC電壓源的電壓值而計(jì)算電壓校正。電壓校正計(jì)算部分461輸出所計(jì)算的電壓校正。例如，如果Vdc_b＞Vdc_a、且U相電流命令值Iu*為負(fù)，則輸出以下值vu_a_dt和vu_b_dt。
vu_a_dt＝Δvu_a＝Td·Vdc_a/Tcvu_b_dt＝Δvu_b＝-Td·Vdc_b/Tc關(guān)于V和W相，執(zhí)行類似的計(jì)算。
基于用于每相的電流命令值而確定電流值的符號(hào)。通過(guò)執(zhí)行從id*和iq*到三相形式的變換，而計(jì)算此電流命令值?？商鎿Q地，可將電流命令值確定為由電流傳感器測(cè)定的電流值。
基于電流值的符號(hào)、以及DC電壓源的輸出電壓之間的幅度的關(guān)系，通過(guò)參照表1而選擇用于校正的公式中的一個(gè)。
由此被配置和操作之后，功率轉(zhuǎn)換器3可補(bǔ)償輸出電壓的誤差，以便如所期望的那樣，精確地調(diào)整DC電壓源a 11和DC電壓源b 12的功率的比例。
下面描述根據(jù)本發(fā)明的第六實(shí)施例的電功率轉(zhuǎn)換設(shè)備，其基于第五實(shí)施例構(gòu)造，并通過(guò)將表1替換為如圖29所示的表2而被修改。
電壓校正計(jì)算部分461通過(guò)使用表2的公式計(jì)算校正。例如，如果Vdc_b＞Vdc_a、且U相電流命令值Iu*為負(fù)，則如下計(jì)算校正。
vu_a_dt＝Δvu_a＝Ka·Vdc_a
vu_b_dt＝Δvu_b＝-Kb·Vdc_b其中，Ka和Kb是用于計(jì)算電壓校正的增益。
以實(shí)驗(yàn)的方式預(yù)定增益Ka和Kb，以使誤差最小化。
通過(guò)由此配置和操作的電壓校正計(jì)算部分461，即使在切換操作中的延遲產(chǎn)生實(shí)際空載時(shí)間與所設(shè)置的空載時(shí)間的誤差時(shí)，也有可能補(bǔ)償輸出電壓的誤差，以便如所期望的那樣，精確地調(diào)整DC電壓源a 11和DC電壓源b 12的功率的比例。
下面描述根據(jù)本發(fā)明的第七實(shí)施例的電功率轉(zhuǎn)換設(shè)備，其通過(guò)將如圖4所示的第一、第二、第三和第四實(shí)施例的功率控制/調(diào)制因子計(jì)算部分45替換為如圖30所示的功率控制/調(diào)制因子計(jì)算部分45b而構(gòu)造。除了通過(guò)相同的附圖標(biāo)記表示的功率控制/調(diào)制因子計(jì)算部分45的組件(在這里省略其描述)之外，功率控制/調(diào)制因子計(jì)算部分45b還包括調(diào)制因子校正計(jì)算部分462。調(diào)制因子校正計(jì)算部分462被配置為計(jì)算校正值mu_a_dt、mv_a_dt、mw_a_dt、mu_b_dt、mv_b_dt、mw_b_dt，并通過(guò)加(或減)所計(jì)算的校正值而分別校正電壓命令值mu_a_c*、mv_a_c*、mw_a_c*、mu_b_c*、mv_b_c*、以及mw_b_c*。具體地，調(diào)制因子校正計(jì)算部分462使用所存儲(chǔ)的如圖31的表3所示的信息而計(jì)算校正值。例如，當(dāng)信號(hào)R_SW為“通”、且U相電流命令值Iu*為負(fù)時(shí)，或者，當(dāng)Vdc_b＞Vdc_a、且U相電流命令值Iu*為負(fù)時(shí)，如下計(jì)算校正值mu_a_dt和mu_b_dt。
mu_a_dt＝2Δvu_a/Vdc_a＝2Td/Tcmu_b_dt＝2Δvu_b/Vdc_b＝-2Td/Tc由此，基于空載時(shí)間和PWM載波的頻率(或周期)而計(jì)算用于調(diào)制因子的校正。根據(jù)基于信號(hào)R_SW和電流值的符號(hào)而選擇的表3的公式中的一個(gè)，來(lái)執(zhí)行此計(jì)算。
如下所示，計(jì)算的調(diào)制因子校正值mu_a_dt和mu_b_dt用來(lái)計(jì)算U相瞬時(shí)調(diào)制因子最終命令值mu_a_c*和mu_b_c*。
mu_a_c*＝mu_a*+ma_offset0-1+mu_a_dtmu_b_c*＝mu_b*+mb_offset0-1+mu_b_dt上面的利用調(diào)制因子校正值來(lái)計(jì)算調(diào)制因子值的過(guò)程對(duì)于補(bǔ)償輸出電壓的誤差、以便如所期望的那樣精確地調(diào)整DC電壓源a 11和DC電壓源b 12的功率的比例來(lái)說(shuō)是有效的。
下面描述根據(jù)本發(fā)明的第八實(shí)施例的電功率轉(zhuǎn)換設(shè)備，其基于第七實(shí)施例而構(gòu)造，并通過(guò)將表3替換為如圖32所示的表4而被修改。
在此實(shí)施例中，調(diào)制因子校正計(jì)算部分462使用表4的公式來(lái)執(zhí)行計(jì)算。例如，當(dāng)信號(hào)R_SW為“通”、且U相電流命令值Iu*為負(fù)時(shí)，或者，當(dāng)Vdc_b＞Vdc_a、且U相電流命令值Iu*為負(fù)時(shí)，如下計(jì)算校正值mu_a_dt和mu_b_dt。
mu_a_dt＝Ka′mu_b_dt＝-Kb′其中，Ka′和Kb′是用于計(jì)算電壓校正的值。
以實(shí)驗(yàn)的方式預(yù)定值Ka′和Kb′，以使誤差最小化。
通過(guò)由此配置和操作的電壓校正計(jì)算部分461，即使在切換操作中的延遲產(chǎn)生實(shí)際空載時(shí)間與所設(shè)置的空載時(shí)間的誤差時(shí)，也有可能補(bǔ)償輸出電壓的誤差，以便如所期望的那樣，精確地調(diào)整DC電壓源a 11和DC電壓源b 12的功率的比例。
在本發(fā)明的第九實(shí)施例中，通過(guò)將如圖2所示的第一、第二、第三和第四實(shí)施例的系統(tǒng)配置替換為圖33所示的系統(tǒng)配置，而構(gòu)造電功率轉(zhuǎn)換設(shè)備。除了通過(guò)相同的附圖標(biāo)記表示的基本系統(tǒng)的組件(在這里省略其描述)之外，該電功率轉(zhuǎn)換設(shè)備還包括分配功率比例目標(biāo)校正部分463。分配功率比例目標(biāo)校正部分463被配置為接收分配功率比例目標(biāo)值rto_pa，以校正它，并輸出所校正的值rto_pa。此校正基于如圖34所示的函數(shù)，其定義了輸入值和校正值之間的關(guān)系。如圖34所示，該校正關(guān)系根據(jù)DC電壓源的輸出電壓之間的幅度的關(guān)系而不同。其基于針對(duì)輸出電壓的誤差如何產(chǎn)生功率比例的誤差的實(shí)驗(yàn)而被確定。
通過(guò)上面對(duì)分配功率比例目標(biāo)值的校正，有可能補(bǔ)償輸出電壓的誤差，以便如所期望的那樣，精確地調(diào)整DC電壓源a 11和DC電壓源b 12的功率的比例。
如上面在當(dāng)前實(shí)施例中所描述的，將電功率轉(zhuǎn)換設(shè)備構(gòu)造為輸出連續(xù)的輸出電壓脈沖。在采用DC電壓源中的一個(gè)的功率時(shí)施加到AC馬達(dá)的電壓脈沖串的頻率與在采用DC電壓源中的全部的功率時(shí)相同。因而，可聽(tīng)見(jiàn)的聲音的頻率相對(duì)于功率的比例的改變而恒定。這防止了煩擾操作者或駕駛者的電磁噪聲響應(yīng)于功率的比例的改變而迅速增大。
此申請(qǐng)基于2005年12月26日提交的在先的日本專利申請(qǐng)第2005-371990號(hào)。由此，通過(guò)引用而將此日本專利申請(qǐng)第2005-371990號(hào)的全部?jī)?nèi)容合并于此。
盡管已通過(guò)參照本發(fā)明的特定實(shí)施例而描述了本發(fā)明，但本發(fā)明不限于上面描述的實(shí)施例。對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，將出現(xiàn)按照以上教導(dǎo)的對(duì)上述實(shí)施例的很多修改和變化。通過(guò)參照所附權(quán)利要求
而定義本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種電功率轉(zhuǎn)換設(shè)備，包括功率轉(zhuǎn)換器，其適于電連接到至少第一DC電壓源、第二DC電壓源和包括AC電動(dòng)機(jī)的負(fù)載，并被配置為依據(jù)開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)組，根據(jù)所述每一個(gè)DC電壓源的輸出電壓而生成單獨(dú)的輸出電壓脈沖串，以根據(jù)單獨(dú)的輸出電壓脈沖串而合成最終輸出電壓，并通過(guò)最終輸出電壓來(lái)驅(qū)動(dòng)AC電動(dòng)機(jī)；以及功率轉(zhuǎn)換器控制單元，其被配置為控制開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)組，該功率轉(zhuǎn)換器控制單元包括PWM脈沖生成部分，其被配置為執(zhí)行以下操作對(duì)于所述每一個(gè)DC電壓源，將電壓命令值與PWM載波相比較；和基于該比較，以這樣的方式生成用于將第一輸出電壓脈沖串從第一DC電壓源提供到負(fù)載的第一PWM脈沖串、以及用于將第二輸出電壓脈沖串從第二DC電壓源提供到負(fù)載的第二PWM脈沖串以至少根據(jù)第一輸出電壓脈沖串的每個(gè)脈沖和第二輸出電壓脈沖串的后續(xù)脈沖，而在最終輸出電壓中形成在時(shí)間上連續(xù)的脈沖。
2.如權(quán)利要求
1所述的電功率轉(zhuǎn)換設(shè)備，其中，PWM脈沖生成部分被配置為連續(xù)地提供從負(fù)載到所述DC電壓源中的至少一個(gè)的電流路徑。
3.如權(quán)利要求
1所述的電功率轉(zhuǎn)換設(shè)備，其中，該功率轉(zhuǎn)換器包括第一開(kāi)關(guān)，其“通”狀態(tài)允許從第一DC電壓源到負(fù)載的電流；以及第二開(kāi)關(guān)，其“通”狀態(tài)允許從第二DC電壓源到負(fù)載的電流，并且其中，PWM脈沖生成部分被配置為以這樣的方式控制第一和第二開(kāi)關(guān)在DC電壓源之間的開(kāi)關(guān)操作期間，第一和第二開(kāi)關(guān)中的至少一個(gè)處于“通”狀態(tài)。
4.如權(quán)利要求
1至3中的任一個(gè)所述的電功率轉(zhuǎn)換設(shè)備，其中，PWM脈沖生成部分被配置為執(zhí)行以下操作存儲(chǔ)關(guān)于用來(lái)生成第一PWM脈沖串的第一PWM載波的信息，其中第一PWM載波具有鋸齒波形；存儲(chǔ)關(guān)于用來(lái)生成第二PWM脈沖串的第二PWM載波的信息，其中第二PWM載波具有與第一PWM載波的鋸齒波形對(duì)稱且同相的鋸齒波形；和對(duì)第一輸出電壓脈沖串的每個(gè)脈沖的上升、并對(duì)第二輸出電壓脈沖串的每個(gè)脈沖的下降，以這樣的方式設(shè)定短路防止時(shí)間防止在具有不同電位的電極之間的短路。
5.如權(quán)利要求
1至3中的任一個(gè)所述的電功率轉(zhuǎn)換設(shè)備，其中，PWM脈沖生成部分被配置為執(zhí)行以下操作存儲(chǔ)關(guān)于用來(lái)生成第一PWM脈沖串的第一PWM載波的信息，其中第一PWM載波具有鋸齒波形；存儲(chǔ)關(guān)于用來(lái)生成第二PWM脈沖串的第二PWM載波的信息，其中第二PWM載波具有與第一PWM載波的鋸齒波形對(duì)稱的鋸齒波形；以及對(duì)第一輸出電壓脈沖串的每個(gè)脈沖的上升、并對(duì)第二輸出電壓脈沖串的每個(gè)脈沖的下降，以這樣的方式設(shè)定短路防止時(shí)間防止在具有不同電位的電極之間的短路，以及其中，第二PWM載波的鋸齒波形具有相對(duì)于第一PWM載波的鋸齒波形的相移，根據(jù)短路防止時(shí)間以這樣的方式設(shè)置該相移第一輸出電壓脈沖串的每個(gè)脈沖和第二輸出電壓脈沖串的后續(xù)脈沖在時(shí)間上重疊。
6.如權(quán)利要求
1至3中的任一個(gè)所述的電功率轉(zhuǎn)換設(shè)備，其中，PWM脈沖生成部分被配置為執(zhí)行以下操作存儲(chǔ)關(guān)于用來(lái)生成第一PWM脈沖串的第一PWM載波的信息，其中第一PWM載波具有鋸齒波形；存儲(chǔ)關(guān)于用來(lái)生成第二PWM脈沖串的第二PWM載波的信息，其中第二PWM載波具有與第一PWM載波的鋸齒波形對(duì)稱的鋸齒波形；以及對(duì)第一輸出電壓脈沖串的每個(gè)脈沖的下降、并對(duì)第二輸出電壓脈沖串的每個(gè)脈沖的上升，以這樣的方式設(shè)定短路防止時(shí)間防止在具有不同電位的電極之間的短路，以及其中，第二PWM載波的鋸齒波形具有相對(duì)于第一PWM載波的鋸齒波形的相移，根據(jù)短路防止時(shí)間而設(shè)置該相移。
7.如權(quán)利要求
6所述的電功率轉(zhuǎn)換設(shè)備，其中，通過(guò)添加與短路防止時(shí)間相對(duì)應(yīng)的更多的量以這樣的方式設(shè)置該相移第一PWM脈沖串的每個(gè)脈沖和第二PWM脈沖串的后續(xù)脈沖在時(shí)間上重疊。
8.如權(quán)利要求
1至3中的任一個(gè)所述的電功率轉(zhuǎn)換設(shè)備，其中，PWM脈沖生成部分被配置為執(zhí)行以下操作存儲(chǔ)關(guān)于用來(lái)生成第一PWM脈沖串的第一PWM載波的信息，其中第一PWM載波具有三角波形；存儲(chǔ)關(guān)于用來(lái)生成第二PWM脈沖串的第二PWM載波的信息，其中第二PWM載波具有三角波形；以及對(duì)第一輸出電壓脈沖串的每個(gè)脈沖的上升、并對(duì)第二輸出電壓脈沖串的每個(gè)脈沖的上升，以這樣的方式設(shè)定短路防止時(shí)間防止在具有不同電位的電極之間的短路，以及其中，第二PWM載波的三角波形具有相對(duì)于第一PWM載波的三角波形的相移。
9.如權(quán)利要求
8所述的電功率轉(zhuǎn)換設(shè)備，其中，通過(guò)添加與短路防止時(shí)間相對(duì)應(yīng)的更多的量以這樣的方式設(shè)置該相移第一PWM脈沖串的每個(gè)脈沖和第二PWM脈沖串的后續(xù)脈沖在時(shí)間上重疊。
10.如權(quán)利要求
1至3中的任一個(gè)所述的電功率轉(zhuǎn)換設(shè)備，其中PWM脈沖生成部分被配置為執(zhí)行以下操作比較所述DC電壓源的輸出電壓的幅度；基于該比較，以這樣的方式設(shè)定短路防止時(shí)間防止從具有較高電位的電極到具有較低電位的電極的短路；以及基于該比較，以這樣的方式允許從具有較低電位的電極到具有較高電位的電極的短路不斷地提供從負(fù)載到所述DC電壓源中的至少一個(gè)的電流路徑。
11.如權(quán)利要求
10所述的電功率轉(zhuǎn)換設(shè)備，其中，PWM脈沖生成部分被配置為在設(shè)置滯后的比較中設(shè)定短路防止時(shí)間。
12.如權(quán)利要求
1至3中的任一個(gè)所述的電功率轉(zhuǎn)換設(shè)備，其中功率轉(zhuǎn)換器控制單元被配置為執(zhí)行以下操作基于所述DC電壓源的輸出電壓的值和所關(guān)聯(lián)的相電流值的符號(hào)，計(jì)算用于所述每一個(gè)DC電壓源的電壓校正值；以及通過(guò)加電壓校正值，而校正被分配到所述每一個(gè)DC電壓源的電壓命令值。
13.如權(quán)利要求
12所述的電功率轉(zhuǎn)換設(shè)備，其中，該功率轉(zhuǎn)換器控制單元被配置為執(zhí)行以下操作基于被提供用來(lái)防止短路的短路防止時(shí)間的長(zhǎng)度、PWM脈沖串的頻率、以及所述DC電壓源的輸出電壓的值，計(jì)算用于所述每一個(gè)DC電壓源的基本電壓校正值；當(dāng)所關(guān)聯(lián)的相電流值的符號(hào)為正時(shí)，對(duì)于所述每一個(gè)DC電壓源而將電壓校正值設(shè)置為與基本電壓校正值相對(duì)應(yīng)的正值；當(dāng)所關(guān)聯(lián)的相電流值的符號(hào)為負(fù)時(shí)，對(duì)于所述DC電壓源中的輸出電壓較高的DC電壓源，將電壓校正值設(shè)置為與基本電壓校正值相對(duì)應(yīng)的正值；當(dāng)所關(guān)聯(lián)的相電流值的符號(hào)為負(fù)時(shí)，對(duì)于所述DC電壓源中的輸出電壓較低的DC電壓源，將電壓校正值設(shè)置為與基本電壓校正值相對(duì)應(yīng)的負(fù)值；以及通過(guò)加所計(jì)算的電壓校正值，而校正每一個(gè)DC電壓源的電壓命令值。
14.如權(quán)利要求
12所述的電功率轉(zhuǎn)換設(shè)備，其中，該功率轉(zhuǎn)換器控制單元被配置為執(zhí)行以下操作根據(jù)所關(guān)聯(lián)的相電流值的符號(hào)、以及所述DC電壓源的輸出電壓之間的幅度的關(guān)系，而將用于每一個(gè)DC電壓源的電壓校正值設(shè)置為預(yù)定值；和通過(guò)加所設(shè)置的電壓校正值，而校正所述每一個(gè)DC電壓源的電壓命令值。
15.如權(quán)利要求
1至3中的任一個(gè)所述的電功率轉(zhuǎn)換設(shè)備，其中，該功率轉(zhuǎn)換器控制單元被配置為執(zhí)行以下操作基于所述DC電壓源的輸出電壓的值以及所關(guān)聯(lián)的相電流值的符號(hào)、被提供用來(lái)防止短路的短路防止時(shí)間的長(zhǎng)度、PWM脈沖串的頻率，計(jì)算用于所述每一個(gè)DC電壓源的基本調(diào)制因子校正值；當(dāng)所關(guān)聯(lián)的相電流值的符號(hào)為正時(shí)，對(duì)于所述每一個(gè)DC電壓源而將調(diào)制因子校正值設(shè)置為與基本調(diào)制因子校正值相對(duì)應(yīng)的正值；當(dāng)所關(guān)聯(lián)的相電流值的符號(hào)為負(fù)時(shí)，對(duì)于所述DC電壓源中的輸出電壓較高的DC電壓源，將調(diào)制因子校正值設(shè)置為與基本調(diào)制因子校正值相對(duì)應(yīng)的正值；當(dāng)所關(guān)聯(lián)的相電流值的符號(hào)為負(fù)時(shí)，對(duì)于所述DC電壓源中的輸出電壓較低的DC電壓源，將調(diào)制因子校正值設(shè)置為與基本調(diào)制因子校正值相對(duì)應(yīng)的負(fù)值；以及通過(guò)加所計(jì)算的調(diào)制因子校正值，而校正分配到所述每一個(gè)DC電壓源的調(diào)制因子命令值，其中，該調(diào)制因子命令值為通過(guò)利用所述每一個(gè)DC電壓源的輸出電壓的值而將所述每一個(gè)DC電壓源的電壓命令值正規(guī)化所得到的值。
16.如權(quán)利要求
1至3中的任一個(gè)所述的電功率轉(zhuǎn)換設(shè)備，其中，該功率轉(zhuǎn)換器控制單元被配置為執(zhí)行以下操作當(dāng)所關(guān)聯(lián)的相電流值的符號(hào)為正時(shí)，將用于所述每一個(gè)DC電壓源的調(diào)制因子校正值設(shè)置為預(yù)定的正值；當(dāng)所關(guān)聯(lián)的相電流值的符號(hào)為負(fù)時(shí)，將用于所述DC電壓源中的輸出電壓較高的DC電壓源的調(diào)制因子校正值設(shè)置為預(yù)定的正值；當(dāng)所關(guān)聯(lián)的相電流值的符號(hào)為負(fù)時(shí)，將用于所述DC電壓源中的輸出電壓較低的DC電壓源的調(diào)制因子校正值設(shè)置為預(yù)定的負(fù)值；以及通過(guò)加所計(jì)算的調(diào)制因子校正值，而校正分配到所述每一個(gè)DC電壓源的調(diào)制因子命令值，其中，該調(diào)制因子命令值為通過(guò)利用所述每一個(gè)DC電壓源的輸出電壓的值而將所述每一個(gè)DC電壓源的電壓命令值正規(guī)化所得到的值。
17.如權(quán)利要求
1至3中的任一個(gè)所述的電功率轉(zhuǎn)換設(shè)備，其中，該功率轉(zhuǎn)換器控制單元被配置為執(zhí)行以下操作接收用于所述每一個(gè)DC電壓源的功率比例的命令值；基于所述DC電壓源的輸出電壓的值，而校正所述每一個(gè)DC電壓源的功率比例命令值；以及根據(jù)所校正的功率比例命令值，劃分最終輸出電壓的期望值，以便將AC電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)為所述每一個(gè)DC電壓源的電壓命令值。
18.一種用于控制電功率轉(zhuǎn)換設(shè)備的方法，其中，該電功率轉(zhuǎn)換設(shè)備包括功率轉(zhuǎn)換器，其適于電連接到至少第一DC電壓源、第二DC電壓源和包括AC電動(dòng)機(jī)的負(fù)載，并被配置為依據(jù)開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)組，根據(jù)所述每一個(gè)DC電壓源的輸出電壓而生成單獨(dú)的輸出電壓脈沖串，以根據(jù)單獨(dú)的輸出電壓脈沖串而合成最終輸出電壓，并通過(guò)最終輸出電壓來(lái)驅(qū)動(dòng)AC電動(dòng)機(jī)；以及功率轉(zhuǎn)換器控制單元，其被配置為控制開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)組，該方法包括對(duì)所述每一個(gè)DC電壓源，將電壓命令值與PWM載波相比較；以及基于該比較，以這樣的方式生成用于將第一輸出電壓脈沖串從第一DC電壓源提供到負(fù)載的第一PWM脈沖串、以及用于將第二輸出電壓脈沖串從第二DC電壓源提供到負(fù)載的第二PWM脈沖串至少根據(jù)第一輸出電壓脈沖串的每個(gè)脈沖和第二輸出電壓脈沖串的后續(xù)脈沖，而在最終輸出電壓中形成在時(shí)間上連續(xù)的脈沖。
專利摘要
一種電功率轉(zhuǎn)換設(shè)備，包括功率轉(zhuǎn)換器，其連接到至少第一DC電壓源、第二DC電壓源和AC電動(dòng)機(jī)?？刂茊卧刂乒β兽D(zhuǎn)換器，以生成用于將第一輸出電壓脈沖串從第一DC電壓源提供到AC電動(dòng)機(jī)的第一PWM脈沖串、以及用于將第二輸出電壓脈沖串從第二DC電壓源提供到負(fù)載的第二PWM脈沖串，以至少根據(jù)第一輸出電壓脈沖串的每個(gè)脈沖和第二輸出電壓脈沖串的后續(xù)脈沖，而在最終輸出電壓中形成在時(shí)間上連續(xù)的脈沖。不斷地提供從AC電動(dòng)機(jī)到所述DC電壓源中的至少一個(gè)的電流路徑。
文檔編號(hào)H02M1/10GK1996747SQ200610166969
公開(kāi)日2007年7月11日 申請(qǐng)日期2006年12月15日
發(fā)明者吉本貫太郎 申請(qǐng)人:日產(chǎn)自動(dòng)車株式會(huì)社導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan