專利名稱：用于控制逆變器的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適用于把DC電源轉(zhuǎn)換AC電源的脈沖寬度調(diào)制(PWM)控制逆變器的控制裝置，也涉及一種把AC電源變換成DC電源的PWM控制變換器及類似的裝置。
對于本發(fā)明主題的技術(shù)背景參見案卷號為07/841.816，申請日為1992年2月26日，題目為“中性點(diǎn)鉗位的電力逆變器裝置的控制裝置”的相關(guān)在先申請，在此引用該申請。
一個脈沖寬度調(diào)制控制逆變器利用自關(guān)斷型開關(guān)元件，例如門極關(guān)斷(GTO)晶閘管。
如在圖1中所示，逆變器控制裝置包括一個控制器300，一個比較器301和脈沖校正電路302。控制器300輸出一個電壓參考信號V＊，比較器301把電壓參考信號V與載波信號VCP和VCN相比較，并輸出一個輸出信號Vcmp。脈沖校正電路302校正由比較器301來的輸出信號Vcmp并輸出一個門信號VG。這些門信號被用來控制逆變器中開關(guān)元件，例如GTOs，正如在現(xiàn)有技術(shù)圖13中已知的。
如圖2所示，當(dāng)輸出信號Vcmp的寬度等于或小于一個最小導(dǎo)通脈沖寬度To時(即，電壓參考信號V＊的絕對值等于或小于一個最小電壓參考信號±Vmin)，脈沖寬度校正電路302工作，來校正輸出信號Vcmp。結(jié)果，門極信號VG的最小寬度不小于最小導(dǎo)通脈沖寬度To。
然而，這種控制裝置不能控制在低電壓區(qū)的輸出電壓，該區(qū)也可叫作一個不可控區(qū)，低電壓區(qū)是指一個區(qū)域，在該區(qū)域內(nèi)輸出信號Vcmp的寬度等于或小于最小導(dǎo)通脈沖寬度To。為了避免使用一個小于最小導(dǎo)通時間的脈沖，現(xiàn)有技術(shù)指出改變比較器信號Vcmp以便在不可控區(qū)內(nèi)產(chǎn)生恒定脈沖寬度的門極信號Vo，然而，使用一個固定寬度門脈沖意味著逆變器的相電壓的寬度不能象希望的那樣可變化地被控制，而所希望的是貫穿整個電壓范圍，包括低電壓區(qū)域控制逆變順。因而現(xiàn)有技術(shù)中的控制系統(tǒng)是不穩(wěn)定的，并且由于不可控的區(qū)域，準(zhǔn)確控制也是困難的。
本發(fā)明一個目的是提供用于控制一個逆變器的一種方法和裝置，該方法對于線電壓的所有的輸出電壓能夠輸出一個正弦波電壓，并且不具有現(xiàn)有技術(shù)中產(chǎn)生一個不可控區(qū)域的缺點(diǎn)。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，提供一種控制一逆變器的方法，該逆變器產(chǎn)生一組相電壓和一組對應(yīng)的線電壓，該線電壓定義為兩個相電壓之差。該方法包括下列步驟(a)產(chǎn)生具有多相的電壓基準(zhǔn)信號(b)根據(jù)電壓參考信號的值和極性決定逆變器工作在(1)常規(guī)方式之一，(2)一種矩形波方式和(3)零校正方式中的一種方式。(c)在常規(guī)方式期間利用電壓參考信號為一個用于控制逆變器的參考值;和(d)在已決定的矩形波方式和零校正方式中的至少一種方式中，根據(jù)一予定的規(guī)則把電壓參考信號轉(zhuǎn)換成被變換的電壓參考信號，從而基于被變換的電壓參考信號的每個相電壓具有一個大于或等于一個予定最小寬度的被控的脈沖寬度，從而當(dāng)與利用電壓參考信號產(chǎn)生的線電壓比較時最后所得到的線電壓不變化。
根據(jù)本發(fā)明的另一目的，提供一種用于控制一個逆變器的方法，該逆變器產(chǎn)生一組相電壓和一組對應(yīng)的線電壓，該線電壓定義為兩個相電壓之差。該方法包括下列步驟(a)產(chǎn)生具有多相的電壓參考信號(b)選擇電壓參考信號具有最大正值的那相;(c)把已選定的這相信號轉(zhuǎn)變成一相被變換的電壓參考信號，該電壓參考信號具有(1)一個負(fù)的予定最小值和(2)一個予定的零值之中的一個值;(d)把電壓參考信號的其它相變換成逆變器的被變換的電壓參考信號，從而當(dāng)與利用電壓參考信號產(chǎn)生的線電壓相比較時得到的線電壓不變化，e)選擇具有最大負(fù)值的電壓參考信號的相，f)把選擇的這相信號轉(zhuǎn)換成已被轉(zhuǎn)換的一個電壓參考信號，該電壓參考信號具有(1)一個正的予定最小值和(2)一個予定的零值之中的一個值，g)把其它相的電壓參考信號轉(zhuǎn)換成已被轉(zhuǎn)換的逆變器的電壓參考信號，從而當(dāng)與利用電壓參考信號產(chǎn)生的線電壓相比較時所得到的線電壓不變化;h)在步驟b)至d)和步驟e)至g)之間交替地轉(zhuǎn)換來控制逆變器。
根據(jù)本發(fā)明的另一個目的，提供一種用于控制一逆變器產(chǎn)生一組相電壓和一組對應(yīng)的線電壓的逆變器控制裝置，該線電壓被定義為兩個相電壓之差。該控制裝置包括(a)方式?jīng)Q定裝置它根據(jù)具有多相的電壓參考信號的值和極性來決定(1)一種常規(guī)方式，(2)一種矩形波方式和(3)一種零校正方式中的一種方式;和(b)電壓參考轉(zhuǎn)換裝置(1)工作在常規(guī)方式中，用于輸出作為被轉(zhuǎn)換的電壓參考信號的電壓參考信號。該被轉(zhuǎn)換的電壓參考信號與電壓參考信號是一樣的，和(2)工作在矩形波和零校正方式中，用于根據(jù)一個規(guī)則響應(yīng)電壓參考信號并輸出校正的電壓參考信號，從而當(dāng)與利用電壓參考信號產(chǎn)生的線電壓相比較時所得到的線電壓不變化。
根據(jù)本發(fā)明另一目的，本發(fā)明可進(jìn)一步地限定了一種用于控制一中性點(diǎn)鉗位的三相逆變器的控制裝置。該逆變器具有開關(guān)元件并產(chǎn)生一組相電壓和一組對應(yīng)的線電壓。該控制裝置包括用于產(chǎn)生具有多相電壓參考信號的裝置;電壓參考信號轉(zhuǎn)換裝置它用于(1)把電壓參考信號轉(zhuǎn)換成被轉(zhuǎn)換的電壓參考信號，當(dāng)該組相電壓中的一相電壓的寬度變得等于對應(yīng)于開關(guān)元件的一個最小導(dǎo)通脈沖寬度的一個最小值時，該轉(zhuǎn)換裝置把校正的電壓參考信號中的一個值固定到一個下在的最小值或一個負(fù)的最小值中的一個值上;和(2)變換其它的電壓參考信號，從而當(dāng)與利用電壓參考信號產(chǎn)生的線電壓相比較時，所得到的線電壓不變化。
本發(fā)明另一目的是提供一種用于控制一中性點(diǎn)鉗位的三相逆變器的逆變器控制裝置。該逆變器產(chǎn)生一組相電壓和一組對應(yīng)的線電壓。該控制裝置包括用于產(chǎn)生具有多相電壓參考信號的裝置;第一電壓參考信號轉(zhuǎn)換裝置它用于把所有相的電壓參考信號轉(zhuǎn)換成被轉(zhuǎn)換的電壓參考信號，而所有電壓參考信號都有一正極性，從而當(dāng)與利用電壓參考信號得到的線電壓相比較時，從被轉(zhuǎn)換的電壓參考信號產(chǎn)生的線電壓不變化;第二個電壓參考信號變換裝置，它用于把所有相電壓參考信號轉(zhuǎn)變成被轉(zhuǎn)換的具有一負(fù)極性的電壓參考信號，從而當(dāng)與利用電壓參考信號產(chǎn)生的線電壓相比較時由被轉(zhuǎn)換的電壓參考信號產(chǎn)生的線電壓不變化;和開關(guān)裝置，它用于利用第一和第二電墳參考信號轉(zhuǎn)換裝置交替地控制逆變器。
在更進(jìn)一步的目的中，本發(fā)明可以被限定為一種用于控制一中性點(diǎn)鉗位的三相逆變器的逆變器控制裝置。該逆變器產(chǎn)生三相相電壓和三相對應(yīng)的線電壓，該控制裝置包括a)一個產(chǎn)生具有多相電壓參考信號發(fā)生器;b)用于選擇一相具有最大正值的電壓參考信號裝置;c)用于把已選擇的一組信號轉(zhuǎn)變成一相具有預(yù)定定的正的最大值的已被轉(zhuǎn)換的電壓參考信號的裝置;d)用于把其它相的電壓參考信號轉(zhuǎn)變成逆變器的被轉(zhuǎn)變的電壓參考信號的裝置，從而當(dāng)與利用電壓參考信號產(chǎn)生的線電壓相比較時，所得到的線電壓不變化;e)用于選擇一相具有最大負(fù)值的電壓參考信號的裝置;f)用于把已選擇相的信號轉(zhuǎn)變成一相具有一預(yù)定的負(fù)最大值的已轉(zhuǎn)換的電壓參考信號的裝置，g)用于把其它相的電壓參考信號轉(zhuǎn)變成逆變器的已轉(zhuǎn)換的電壓參考信號的裝置，以致當(dāng)與利用電壓參考信號產(chǎn)生的線電壓相比較時最后所得線電壓不變化;和h)用于在步驟b)至d)和步驟e)至g)之間交替變換來控制逆變器的裝置。
下面結(jié)合作為說明書的一部分的


來描述本發(fā)明的最佳實施例，并且結(jié)合上述的一般描述和在下面將要給出的最佳實施例的詳細(xì)描述來說明本發(fā)明的原理。
圖1是說明現(xiàn)有技術(shù)中逆變器控制裝置的結(jié)構(gòu)方框圖;
圖2是說明現(xiàn)有技術(shù)的波形圖，該波形圖表示在一個電壓參考信號為V＊，載波信號為VCP和VCN，最小導(dǎo)通脈沖信號To，最小電壓參考信號±Vmin，輸出信號Vcmp和門信號為VG之間的關(guān)系曲線;
圖3是本發(fā)明一個實施例的結(jié)構(gòu)方框圖;
圖4是一個說明在本發(fā)明的第一個實施例的一個方式?jīng)Q定電路中怎樣確定一個常規(guī)方式，矩形波方式或零校正方式的流程圖;
圖5(a)至圖5(c)是說明本發(fā)明的第一個實施例的常規(guī)方式工作，矩形波方式工作或零校正方式工作的流程圖;
圖6是說明工作在第一個實施例的一個矩形波方式期間的一個時間波形圖;
圖7是說明工作在第一個實施例的一個零校正方式期間一個時間流程圖;
圖8是說明第一實施例的工作的時間圖;
圖9是說明怎樣選擇第一個實施例的一個開關(guān)時間選擇電路的開關(guān)時間的流程圖;
圖10是說明第一個實施例的一個開關(guān)時間電路和一個電路圖;
圖11(a)至圖11(e)是說明本發(fā)明的第一個實施例的一個新的電壓參考信號V＊＊(V＊＊相對應(yīng)V＊＊u，V＊＊v和V＊＊w)的一個開關(guān)時間圖;
圖12是說明工作在本發(fā)明的第一實施例的一個矩形波方式中的一個時間波形圖，在該工作中接近正的或負(fù)的最大值的一相電壓參考信號校正到呈現(xiàn)零值;
圖13是說明一個中性點(diǎn)被鉗位的三相逆變器的主電路圖;
圖14是說明本發(fā)明的第4個實施例的方框圖;
圖15是說明本發(fā)明的第5個實施例的方框;
圖16是本發(fā)明的第6個實施例的流程圖;
圖17是本發(fā)明的第6個實施例工作在矩形波方式中的時間波形圖;
圖18是本發(fā)明的第7個實施例的一個流程圖;
圖19是本發(fā)明的第7個實施例工作在矩形波方式中的時間波形圖;
圖20是表示本發(fā)明的第8個和第9個實施例的方框圖;
圖21是本發(fā)明的第8個和第9個實施例的決定電路的工作方式的流程圖;
圖22是第8實施例的一個電壓參考信號，線電壓和相電壓的時間波形圖;
圖23是第9實施例的一個電壓參考信號，線電壓和相電壓的時間波形圖;
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實施例在一個逆變器控制裝置中利用Pwm控制的硬件結(jié)構(gòu)。
參考圖3，一個控制器1為三相(U相，V相和W相)輸出電壓參考信號V＊(表示V＊u，V＊v和V＊w)并且控制一個逆變器(例如被用于一個電動機(jī)的速度控制)。無論電壓參考信號什么時候輸出，一個方式?jīng)Q定電路2根據(jù)在圖4中所示的規(guī)則決定常規(guī)方式，矩形波方式或零校正方式中的那一種方式將是有效的。當(dāng)所有的電壓參考信號比一個最小電壓參考信號Vmin更大時，選擇正常方式。當(dāng)至少兩個電壓參考信號(V＊u和V＊v，V＊v和V＊w，V＊u和V＊w)等于或小于最小電壓參考信號Vmin時，選擇矩形波方式。當(dāng)三相電壓參考信號等于兩倍的最小電壓參考信號Vmin或小于兩倍的最小電壓參考信號Vmin時，或當(dāng)兩個電壓參考信號等于兩倍的最小電壓參考信號Vmin或小于兩倍的最小參考信號Vmin并且這兩個電壓參考信號是兩個相反的符號時，選擇矩形波方式。當(dāng)一個電壓參考信號等于或小于最小電壓參考信號Vmin并且其它的電壓參考信號等于或小于兩倍的最小電壓參考信號Vmin并與最小電壓參考信號Vmin是相反的符號時，選擇零校正方式。
在三種方式(常規(guī)方式，矩形波方式，和零校正方式1中選擇一種方式以后，方式?jīng)Q定電路2進(jìn)一步在圖5(a)至5(c)所示詳細(xì)方式(方式＝0-±6)中間進(jìn)行選擇。在常規(guī)方式情況下，“方式＝0”的方式自動地被選擇如圖5(a)中所示。在矩形波方式的情況下，如圖5(b)所示，所有的電壓參考信號被相乘在一起并且獲得一個信號PNFLG。信號PNFLG有一個符號(或正，或負(fù))，該符號大約每60°改變符號，與電壓參考信號同相。當(dāng)信號PNFLG是正的時，也就是當(dāng)一個電壓參考信號是正的并且其它的電壓參考信號是負(fù)的時，選擇具有三相中正的最大值的電壓參考信號。當(dāng)選擇的電壓參考信號是V＊u時，方式被設(shè)置為“方式＝1”。進(jìn)一步當(dāng)選擇的電壓參考信號是V＊v或W＊w時，方式被分別設(shè)置為“方式＝-2”或“方式＝-3”。當(dāng)信號PNFLG是負(fù)的時，具有三相中的負(fù)值最大的電壓參考信號被選擇，然后當(dāng)選擇的電壓參考信號是V＊u，V＊v或V＊w時，方式被分別設(shè)置為“方式＝1”，“方式＝2”，或“方式＝3”。
在零校正方式的情況下，因為僅有一個電壓參考信號等于或小于最小電壓參考信號Vmin，由于等于最小電壓參考信號Vmin的電壓參考信號和如圖5(e)中所示的它的極性，所以選擇“方式＝±4”至“方式＝±6”的方式。
一個電壓參考信號轉(zhuǎn)換電路3根據(jù)方式(也就是，正常方式，矩形波方式和零校正方式)來校正電壓參考信號V＊u，V＊v和V＊w，并且輸出新的電壓參考信號V＊u，V＊v，和V＊w
該校正將由下面來描述。
(a)在常規(guī)方式情況下方式?jīng)Q定電路2選擇“方式＝0”并且輸出上述電壓參考信號V＊u，V＊v和V＊w為新的電壓參考信號V＊＊u，V＊＊v和V＊＊w。
V＊u＝V＊＊u……(1)V＊v＝V＊＊v……(2)V＊w＝V＊＊w……(3)(b)在矩形波方式情況下方式?jīng)Q定電路2選擇“方式＝±1”至“方式＝±3”，并且把具有三個信號(即V＊u，V＊v和V＊w)的最大值的電壓參考信號固定到最小電壓參考信號Vmin上，該最小電壓參考信號具有與被選擇的最大值電壓參考信號(或與圖12中所示實施例中的零電壓)相反的極性。另外電路2對其它電壓參考信號移相而不改變其它相的線電壓，并且輸出固定的和被移相的電壓參考信號V＊u，V＊＊v和V＊＊w。
例如，當(dāng)電壓參考信號V＊u是三個信號中最大的并為正的時，每個電壓參考信號按照下面所述被校正。
V＊＊u＝-Vmin……(4)V＊＊v＝-Vmin-(V＊u-V＊v)……(5)V＊＊w＝-V＊＊w-(V＊u-V＊w)……(6)同樣地當(dāng)電壓參考信號V＊u是三個信號中最大的并是負(fù)的時，每個電壓參考信號按照下面所述被校正。
V＊＊u＝-Vmin……(7)V＊＊v＝-Vmin-(V＊u-V＊v)……(8)V＊＊w＝-V＊＊w-(V＊u-V＊w)……(9)
在矩形波方式期間的工作波形被表示在圖6中。
在圖6中，Vu，Vv和Vw分別代表相電壓(例如參見圖13)而Vuv，Vvw和Vwu分別代表線電壓，其中Vuv＝Vu-VvVvw＝Vv-VwVwu＝Vw-Vu如圖6中所示，方式在約每60°被改變到同相一次，并且在每個方式中具有三個信號(即V＊u，V＊v和V＊w)中最大值的電壓參考信號被固定到最小電壓參考信號Vmin，該信號Vmin具有與最大值電壓參考信號相反的極性。利用公式(1)-(9)導(dǎo)致了所有三個電壓參考信號被移相，從而線電壓的值不改變以前的線電壓的值，例如它是利用V＊代替V＊＊為參考電壓而得到的值。例如在現(xiàn)有技術(shù)中已知的，當(dāng)利用V＊或V＊＊作為一個參考值時，不改變線電壓是等于要求在任何周期(例如方式)期間線電壓脈沖寬度的總和是相同的。通過控制逆變器的線電壓人們能夠控制逆變器輸出電壓為希望的值。
在矩形方式中，所有三相電壓在大約每60°改變一次正或一次負(fù)。因此這種方式稱為“60°變換方法”。
(c)零校正方式的情況下方式?jīng)Q定電路2選擇“方式＝±4”至“方式＝±6”，并改變電壓參考信號從V＊到V＊＊，另一方面，當(dāng)電壓參考相V＊已經(jīng)穿過零電壓點(diǎn)時，V＊＊被設(shè)置到最小電壓參考信號Vmin。進(jìn)一步電路2對其它電壓參考信號，以便不改變對應(yīng)于其它電壓參考信號的線電壓的值。
例如，當(dāng)電壓參考信號V＊u以正到負(fù)穿過零點(diǎn)時，每個電壓參考信號按下述被校正。
V＊＊u＝Vmin……(10)V＊＊v＝Vmin-(V＊u-V＊v)……(11)V＊＊w＝Vmin-(V＊u-V＊w)……(12)同樣地當(dāng)電壓參考信號V+u從負(fù)到正穿過零點(diǎn)時，每個電壓參考信號按照下述被校正。
V＊＊u＝Vmin……(13)V＊＊v＝Vmin-(V＊u-V＊v)……(14)V＊＊w＝Vmin-(V＊u-V＊w)……(15)在零校正方式期間的工作波形圖如圖7所示。
一個第一數(shù)據(jù)閉鎖電路7借助于常閉開關(guān)SW2存儲從電壓參考變換電路3來的輸出信號V＊＊u，V＊＊v和V＊＊w。一個開關(guān)時間選擇電路4根據(jù)從電壓參考變換電路3來的輸出信號V＊＊u，V＊＊v和V＊＊w和上述的存儲在第一數(shù)據(jù)閉鎖電路7中并由電路7輸出的輸出信號V＊＊u，V＊＊v和V＊＊w來選擇在圖中所示的4個變換時刻0X，1X，2X和3X中的一個。常開開關(guān)SW2把第一數(shù)據(jù)閉鎖電路7的輸出端和它的輸入端連接起來并連到一個第二數(shù)據(jù)閉鎖電路8上。
一個定時和載波比較電路5決定是否校正在第一數(shù)據(jù)閉鎖電路7中的內(nèi)容。
一個開關(guān)定時電路6根據(jù)由開關(guān)定時選擇電路4選擇的定時來閉鎖第二數(shù)據(jù)閉鎖電路8(它例如可以是一個觸發(fā)電路)的輸出。一個比較器9比較第二數(shù)據(jù)閉鎖電路8的輸出和載波信號并且輸出一個門信號。
控制器1，方式?jīng)Q定電路2，電壓參考變換電路3，開關(guān)定時選擇電路4，定時和載波比較電路5和數(shù)據(jù)閉鎖電路7可共存于一個數(shù)據(jù)處理機(jī)中，例如是一個由軟件編程序的微處理機(jī)。因此這些元件也稱為CPU10。
在CPU10中存入的數(shù)據(jù)，也即在正側(cè)載波器的底部(0X)和頂部(2X)上把數(shù)據(jù)輸入給控制器1。電壓參考信號V＊u，V＊v和V＊w從控制器1中輸出。數(shù)據(jù)輸入為正弦參考電壓信號V＊的程序產(chǎn)生提供了定時和相位信息。
開關(guān)定時信號TchgX是從開關(guān)定時選擇電路4二位數(shù)據(jù)輸出(即，0X＝00，1X＝01，2X＝10和3X＝11)。電壓參考信號V＊＊(K)表示當(dāng)時輸出的一個信號，而以前的電壓參考信號V＊＊(K-1)表示(程序)開始進(jìn)行時即刻輸出的一個信號。
根據(jù)圖9中所示的流程圖，開關(guān)定時選擇電路4選擇一個對應(yīng)于電壓參考信號V＊＊(K)和以前電壓參考信號V＊＊(K-1)的開關(guān)定時信號TchgX(即0X到3X)。無論電壓參考信號什么時候從正過渡到負(fù)或反之，圖9中的流程圖都是適應(yīng)的，例如在圖11(a)中和隨后的描述中它將變得更明顯。在圖9中，在步驟S1中，V＊＊的目前的或現(xiàn)在的值與零相比較，如果V＊＊的值大于或等于零，程序進(jìn)行至步驟S2，在步驟S2中V＊＊的前值與零相比較。如果以前的值也大于或等于零，那么開關(guān)定時選擇電路4把信號TchgX的值設(shè)置到0X＝00，它與圖8中的Oa點(diǎn)相對應(yīng)。如果在步驟S2中V＊＊的以前的值是負(fù)的程序進(jìn)行到步驟S4，在該步驟中開關(guān)定時選擇電路4把信號TchgX的值設(shè)置為1X＝01，它與圖8中12點(diǎn)相對應(yīng)。如果在步驟S1中V＊＊的現(xiàn)在值是負(fù)的，那么程序就進(jìn)行到步驟S5，在該步驟S5中V＊＊的以前值與零相比較，如果該以前值大于或等于0，那么程序進(jìn)行到步驟S6，在該步驟S6中，開關(guān)定時選擇電路4把信號TchgX的值設(shè)置到3X＝11，它與圖中8中的3a點(diǎn)相對應(yīng)。如果在步驟S5中，V＊＊的以前值是負(fù)的，那么程序進(jìn)行到步驟S7，在該步驟S7中開關(guān)定時選擇電路4把信號TchgX的值設(shè)置到2X＝10，它對應(yīng)于圖8中的2a點(diǎn)。在正常利用圖9所示的規(guī)則中，對于一個由負(fù)向正轉(zhuǎn)換該程序根據(jù)步驟S1，S2，S4來進(jìn)行(見圖11(a))，或者反之對于一個由正的向負(fù)的轉(zhuǎn)換該程序根據(jù)步驟S1，S5，S6來進(jìn)行(見圖11(b))。
如在圖10中所示，開關(guān)定時電路6把兩位組成的開關(guān)定時信號TchgX91與由兩位組成的載波相位信號92相比較。通過把載波信號分成4個相等的部分和把相位范圍從“0X”到“3X”區(qū)分出來可以獲得載波相位信號92，如在圖8中所示。利用XOR電路93和95，NOR電路94和96及OR電路98進(jìn)行比較，一個區(qū)別信號90也被利用來決定NOR電路94取決于是否希望區(qū)別0X和2X之間的定時條件。如果在0X和2X當(dāng)中不需要做區(qū)別，那么區(qū)別信號90被設(shè)置到0，如果在0X和2X當(dāng)中需要做區(qū)別，那么區(qū)別信號置1。
在圖10中，L表示一個低位數(shù)而H代表一個高位數(shù)。XOR電路93把載波信號的低指令位與TchgX信號比較。每當(dāng)它們是相同的就輸出一個O邏輯信號。XOR電路93的輸出供給NOR電路94，該電路94也是由區(qū)別信號90和低指令載波信號位來決定的。如果不需要區(qū)別0X和2X時刻，(區(qū)別信號＝0)，一旦TchgX信號的低指令位和載波的低指令位兩者都是邏輯信號0，例如一旦定時是0X或2X，NOR電路94就需要一個邏輯信號0。如果區(qū)別信號設(shè)置到1，那么NOR電路94的輸出將永遠(yuǎn)不是邏輯1，并且通過電路93，95和96來控制定時，只有當(dāng)TchgX的高位和低位與載波位的高位和低位是彼此相等時NOR電路96的輸入是兩個邏輯0，并且只有當(dāng)TchgX和載波的定時恰好相等時NOR電路96輸出一個邏輯1。當(dāng)這兩個信號是彼此相等時，由開關(guān)定時電路6產(chǎn)生一個時鐘信號，該電路6能夠使第二數(shù)據(jù)閉鎖電路8的輸出數(shù)據(jù)閉鎖。
在圖11(a)和11(b)中說明了最佳的工作。正如在這些圖中所看到的，當(dāng)電壓參考信號的極性沒有改變時，開關(guān)定時在一個定時0X和2X上改變。當(dāng)電壓參考信號的極性改變時，開關(guān)定時在一個定時點(diǎn)1X或3X上改變。在這種情況下，一個零被設(shè)置為圖10中的區(qū)別信號90，因而定時點(diǎn)0X和2X沒有被區(qū)分。當(dāng)電壓參考信號V＊＊u，V＊＊v和V＊＊w穿過載波信號VCP和VCN是信號開關(guān)定時不能轉(zhuǎn)換。
為了使電壓參考信號不變化，常閉開關(guān)SW1是打開的而常開開關(guān)SW2是閉合的。在這種方式中，存儲在第一數(shù)據(jù)閉鎖電路7中的電壓參考信號以前的值輸出給開關(guān)定時選擇電路4并經(jīng)開關(guān)SW2輸出給第二數(shù)據(jù)閉鎖電路8的輸入端。重新計算的電壓參考信號僅供送給開關(guān)定時選擇電路4而不供給第一數(shù)據(jù)閉鎖電路7，因為開關(guān)SW1是打開的。因此只要電壓參考信號的極性不變，電壓參考信號以前的值再次被用在定時點(diǎn)1X，3X上。然而在定時點(diǎn)0X和2X上使用電壓參考信號的新值，其原因是此時開關(guān)SW1將被閉合而開關(guān)SW2將打開。在這種情況下，電壓參考信號的新值被供給第一數(shù)據(jù)閉鎖電路7，開關(guān)定時選擇電路4和第二數(shù)據(jù)閉鎖電路8?，F(xiàn)在第一數(shù)據(jù)閉鎖電路7的輸出僅供給開關(guān)定時選擇電路4而電路4輸入端加有電壓參考信號的新值。因而在之種情況下，電壓參考信號的值如在圖11(a)和11(b)中看到的那樣變化。
如果開關(guān)定時總是被固定在定時點(diǎn)0X和2X，或在定時點(diǎn)1X和3X上，那么電壓參考信號V＊＊u，V＊＊v和V＊＊w穿過載波信號VCP和VCN，并且在如圖11(c)和11(b)中所示產(chǎn)生電壓參考信號V＊＊u，V＊＊v和V＊＊w的時刻產(chǎn)生寬度小于一個最小導(dǎo)通脈沖寬度的脈沖。定時表示一個靠近零電壓或一個高電壓區(qū)的區(qū)域。因此利用這種開關(guān)定時是不適合的，因為它將導(dǎo)致如在現(xiàn)有技術(shù)中存在的產(chǎn)生小于最小導(dǎo)通脈沖寬度的門脈沖的相同問題。
定時和載波比較電路5是類似于開關(guān)定時電路6。它把由兩位組成的開關(guān)定時信號TchgX和由兩位組成的載波相位信號相比較。當(dāng)這兩個信號相等時，電路5控制開關(guān)SW1和SW2的操作來校正第一數(shù)據(jù)閉鎖電路7的內(nèi)容并且因而幫助選擇校正開關(guān)定時。
一般來說，電壓參考信號的新值的計算實際上是瞬時被實現(xiàn)的，而且在上述程序中產(chǎn)生了如在圖11(a)和11(b)中所示希望的結(jié)果。
然而，有時候計算可以用很長的時間。例如象在圖8中所示的那樣，在定時0a上產(chǎn)生數(shù)據(jù)存入并且人們可以設(shè)定對于電壓參考信號的新的數(shù)據(jù)值直到時間2a才準(zhǔn)備好。在這種情況下，如果在時間1a時進(jìn)行轉(zhuǎn)換，那么在時間2a時V＊＊計算完成以前輸出開關(guān)定時信號TchgX。由于這樣產(chǎn)生的數(shù)據(jù)是不正確的，所以由第二數(shù)據(jù)閉鎖電路8來的輸出沒有被閉鎖在時間2a和時間0b之間。在這種情況下，由于沒有獲得正確的結(jié)果，所以第一數(shù)據(jù)閉鎖電路7的內(nèi)容沒有被重寫。
在使用門極關(guān)斷(GTO)晶閘管的脈沖寬度調(diào)制(PWM)控制的情況下，當(dāng)一個不完全的關(guān)斷門脈沖供給GTO晶閘管是時，電流集結(jié)在GTO可控硅中的一部分上并且該GTO晶閘管擊穿。因此控制導(dǎo)通門脈沖的寬度以使它的寬度不小于最小導(dǎo)通脈沖寬度。
如在圖11(e)中所示，由于在區(qū)域Tmp和TMN內(nèi)脈沖的寬度變得小于最小關(guān)斷脈沖寬度，其中電壓參考信號V＊＊(即V＊＊代表電壓參考信號V＊＊u，V＊＊v和V＊＊w)超過了一個最大電壓參考信號Vmax和-Vmax，所以GTO晶閘管在這些區(qū)域內(nèi)保持導(dǎo)通(ON)。最大電壓參考信號Vmax和-Vmax是接近于載波信號A和B的最大值。載波信號A是一個具有一個恒定頻率并在O和Vmax之間的范圍內(nèi)變化的三角波。載波信號B是一個具有一恒定頻率并在O和-Vmax之間的范圍內(nèi)變化的三角波，而且載波信號B與載波信號A是同相位的。也就是，當(dāng)A＝Vmax時，B＝0，并當(dāng)A＝0時，B＝-Vmax。
在上述的情況下，在區(qū)域Tmp內(nèi)的起始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)在定時點(diǎn)0X時改變，并且在區(qū)域TMN內(nèi)的起始點(diǎn)和終點(diǎn)在定時點(diǎn)2X時被改變。在這種情況下，值1被設(shè)置如圖10中識別信號90一樣，這樣定時0X和2X可以被區(qū)分。因此一個正的最大電壓輸出區(qū)域可以與一個負(fù)的最大電壓輸出區(qū)域被區(qū)分。
在矩形波方式(60°變換方法中)，通過把V＊變成V＊＊來實現(xiàn)一個校正，在變換中V＊＊相對于V＊改變符號并具有正的或負(fù)的最小電壓參考信號Vmin的值。因此代替把電壓參考信號固定到這個最小值的實施例的另一個實施例是把電壓參考信號固定到0(零)。設(shè)置到0的電壓參考信號是三相電壓的正或負(fù)的最小值。
圖12示出了對應(yīng)于上述校正的電壓參考信號V＊v至V＊w的波形的一個例子和PMW控制的輸出電壓(相電壓和線電壓)波形的一個例子。
如圖12中所示在時間TUP和TUN期間校正的電壓參考信號V＊＊u是0(零)，在該時間中電壓參考信號V＊u與正的和負(fù)的最大值相對應(yīng)。
一個中性點(diǎn)被鉗位的三相逆變器的一個主電路在圖13中被示出了。涉及該逆變器工作的更進(jìn)一步描述例如可以從上述引用的同簇在先申請中被獲得。
通過兩個電容器103提供一個中性點(diǎn)。這兩個電容器103被設(shè)置在一個DC電源104的正極PP和負(fù)極N之間。由于電壓輸出Vu，Vv和Vw被鉗位到中性點(diǎn)，所以可以輸出零電壓。因此，在DC電壓源104的正極P和負(fù)極N之間的電壓和一個三級電壓輸出可以被獲得。相對于圖3，可以理解比較器9的輸出沿著6個獨(dú)立的門線路提供6個獨(dú)立門脈沖來導(dǎo)通/關(guān)斷GTOs。GTOs成雙地工作，其中一個導(dǎo)通而另一個關(guān)斷。這6對GTOs是SU1，SU3;SU2，SU4;SV1，SV3;SV2，SV4;SW1，SW3，和SW2，SW4。
如果電壓參考信號被固定到零電壓，如上面所述，那么GTO晶閘管需要被轉(zhuǎn)換的次數(shù)明顯地減少了。由于開關(guān)損失減少時，工作的效率能夠得到改進(jìn)。進(jìn)一步由于穿過GTO晶閘管流動的電流相等地在正方向和負(fù)方向交替地流動，由GTO晶閘管產(chǎn)生的熱被均衡，并且使用GTO晶閘管的頻率提高了。因此，不輸出一個等于或小于最小導(dǎo)通脈沖寬度的脈沖來控制輸出電壓是可能的，而由于零校正方式最小導(dǎo)通脈沖寬度接近于電壓參考信號的零點(diǎn)。另外不輸出一個等于或小于最小關(guān)斷脈沖寬度的脈沖來控制高輸出電壓是可能的，而該最小關(guān)斷脈沖寬度接近電壓參考信號的最大值。因此由于能夠在從低輸出電壓區(qū)到高輸出電壓區(qū)的整個輸出電壓區(qū)域上線性的控制線電壓，所以可以獲得一個精確的可控的逆變器。
接下來將描述本發(fā)明的第二個實施例。
在這個實施例中，當(dāng)任一個或多個電壓參考信號V＊u，V＊v和V＊w等于或小于最小電壓參考信號Vmin時，選擇零校正方式。當(dāng)上述電壓參考信號大于最小電壓參考信號Vmin時，選擇常規(guī)方式。通過方式?jīng)Q定電路2實現(xiàn)這一工作。在第二個實施例中不利用矩形的方式。
在零校正方式下，等于或小于最小電壓參考信號Vmin的一相(U相，V相或W相)被區(qū)分出來，然后選擇由“方式＝±4”至“方式＝±6”組成的方式的類型，如在圖5(c)中所示。
由于不同的方式電壓參考轉(zhuǎn)換電路3把電壓參考信號V＊u，V＊v和V＊w轉(zhuǎn)換成新的電壓參考信號V＊u，V＊v和V＊w。用方式＝±4的一個例子來說明。
(1)方式＝4只有V＊v等于或大于零和等于或小于Vmin。
V＊＊u＝Vmin……(16)V＊＊v＝Vmin-(V＊u-V＊v)……(17)V＊＊w＝Vmin-(V＊u-V＊w)……(18)(2)方式＝-4只有V＊u等于或大于-Vmin和小于0。
V＊＊u＝-Vmin……(19)V＊＊v＝-Vmin-(V＊u-V＊v)……(20)V＊＊w＝-Vmin-(V＊u-V＊w)……(21)
正如上面所述，電壓參考信號在相電壓中是不連續(xù)的，但電壓參考信號在線電壓中能夠形成一個連續(xù)的正弦波。該線電壓是兩個相電壓的差。
根據(jù)第二個實施例，不輸出一個等于或小于最小導(dǎo)通脈沖寬度的脈沖就能夠控制低的輸出電壓，而該最小導(dǎo)通脈沖寬度接近于電壓參考信號的零點(diǎn)。更進(jìn)一步地不輸出一個等于或小于最小關(guān)斷脈沖寬度就能夠控制高輸出電壓，而該最小關(guān)斷脈沖寬度接近于電壓參考信號的最大值。
因此，當(dāng)這種操作被用在一個中性點(diǎn)鉗位的逆變器中時，能夠在從低的輸出電壓區(qū)別高的輸出電壓區(qū)的整個輸出電壓區(qū)上線性地控制輸出線性電壓，而對于開關(guān)元件來說不坤加通斷次數(shù)，例如GTO晶閘管。
接下來將描述本發(fā)明的第三個實施例。該實施例僅利用矩形波校正方式。
在這種實施便中，在圖3所示的方式?jīng)Q定電路2中在U相電壓參考信號V＊u的相位上大約每60°上使用選擇電壓參考信號V＊u，V＊v和V＊w的正的最大值的一個第一方法和選擇電壓參考信號V＊u，V＊v和V＊w的負(fù)的最大值的一個第二方法。例如，在第一方法中當(dāng)正的最大值是U相電壓參考信號V＊u時，選擇“方式＝-1”。而當(dāng)負(fù)的最大值是U相電壓參考信號V＊u時，選擇“方式＝1”。
由于在方式?jīng)Q定電路2中選擇的方式，電壓參考變換電路3把電壓參考信號V＊u，V＊v和V＊w轉(zhuǎn)換成新的電壓參考信號V＊＊u，V＊＊v和V＊＊w。
例如，在“方式＝1”的情況下，根據(jù)公式(16)-(18)能夠得到新的電壓參考信號V＊＊u，V＊＊v和V＊＊w。此外在“方式＝-1”的情況下，由公式(19)至(21)能夠得到新的電壓參考信號V＊＊u，V＊＊v和V＊＊w。
因此在相電壓中新的電壓參考信號是不連續(xù)的，但是在線電壓中新的電壓信號能夠形成一個連續(xù)的正弦波，該線電壓是兩個相電壓之差。
下面參考圖14描述本發(fā)明的第4實施例。
正如在圖14中所示，在本發(fā)明的第四個實施例中，開關(guān)定時選擇電路4定時和載波比較電路5和第一數(shù)據(jù)閉鎖電路7被省略了。一個定時電路6A被設(shè)置代替了開關(guān)定時電路6。
定時電路6A中固定的時間點(diǎn)0X和2X改變電壓參考信號，并可以用一個簡單的NOR電路來實現(xiàn)。
在這種情況下，最小電壓參考信號Vmin和最大電壓參考信號Vmax的脈沖寬度被設(shè)置到兩倍于最小導(dǎo)通脈沖寬度和最小關(guān)斷脈沖寬度。由于在0X和2X時間點(diǎn)情況下，如在圖11(c)和11(d)中所看到的，當(dāng)電壓參考信號被改變時，產(chǎn)生一個具有半個最小導(dǎo)通脈沖寬度或半個最小關(guān)斷脈沖寬度的脈沖。
根據(jù)第四個實施例，能夠在整個輸出電壓區(qū)域上線性地控制線電壓。
下面參考圖15描述本發(fā)明的第五個實施例。
在第5個實施例中，除了第4個實施例的元件以外，設(shè)置了一個電平檢測電路11和一個脈沖校正電路12。
電平檢測電路11識別新的電壓參考信號V＊＊u，V＊＊v和V＊＊w是否接近零點(diǎn)或信號V＊＊u，V＊＊v和V＊＊w是否接近最大電壓值。
脈沖校正電路12除掉一個脈沖或把該脈沖寬度固定到最小導(dǎo)通脈沖寬度上或最小關(guān)斷脈沖寬度上。
當(dāng)電壓參考信號改變時產(chǎn)生脈沖并且該脈沖具有最小導(dǎo)通脈沖寬度或最小關(guān)斷脈沖寬度一半的寬度(在圖11(c)中的T1/2)。
參考圖16和17將描述作為本發(fā)明的第六個實施例的在矩形波方式期間決定方式的一個方法。
在這個實施例中，當(dāng)方式改變?yōu)榫匦尾ǚ绞綍r，一個周期的時鐘脈沖被計數(shù)。一旦被計的數(shù)達(dá)到一個規(guī)定的時鐘數(shù)。就清除所計的數(shù)并且改變PNFLG的符號。其結(jié)果是，方式的類型可以與PNFLG的符號相區(qū)別。該方式是由“方式＝±1”至“方式＝±3”六種型式組成的。
在這種方法中PNFLG的符號周期地變化。這種變化與電壓參考信號V＊u，V＊v和V＊w的頻率無關(guān)。這種方法叫做“矩形波方式的時間改變方法”。
當(dāng)利用上述的方法第60ms改變PNFLG的符號時產(chǎn)生的波形的一個例子在圖17中給予了說明。
根據(jù)本發(fā)明的第六實施例，由于設(shè)置下正極端和負(fù)極端上的開關(guān)元件(GTO晶閘管)變成導(dǎo)通狀態(tài)而與電壓參考信號V＊u，V＊v和V＊w無關(guān)，所以開關(guān)元件的溫度變化的范圍能夠被控制到相當(dāng)小。
因此一個逆變器運(yùn)行的效率被大大地改進(jìn)。
下面參考圖18將描述本發(fā)明第七個實施例。
如圖18中所示，當(dāng)方式改變到矩形波方式時，該系統(tǒng)在電壓參考信號V＊u，V＊v和V＊w中變化的頻率是否大于一個予定的值，結(jié)果，當(dāng)頻率等于或大于該予定值時，作出如在圖5(b)中描述的方式?jīng)Q定。當(dāng)頻率小于該予定值時，作出如在圖16中描述的方式?jīng)Q定。
在圖19中說明了一個波形的例子。在這個例子中，當(dāng)電壓參考信號的頻率從5Hz變到10Hz和時間改變方法變化到接近8.3Hz的60°改變方法時產(chǎn)生該波形。
根據(jù)第七個實施例，在低頻區(qū)或輸出DC電源期間，由于時間改變方法控制開關(guān)元件的溫度的坤加是可能的。
因此工作的效率得到改進(jìn)。
在常規(guī)的頻率范圍內(nèi)，用于開關(guān)元件所需的通斷次數(shù)明顯地減少了，例如GTO晶閘管。
因此能夠使逆變器以高效率的方式工作。
接下來參考圖20將描述本發(fā)明的第八個實施例。
圖20示出了一個中性點(diǎn)鉗位的逆變器利用PWM控制的逆變器。一個控制器201輸出電壓參考信號V＊u，V＊v和V＊w并控制一個逆變器(沒未出)。一個方式?jīng)Q定電路202在V＊＊的每個正的或負(fù)的同期T設(shè)置一個1或-1到一個正/負(fù)變化信號PNFLG中。借助于一個計時器或計數(shù)器(未示出)來計時該周期，該計時器坤加一個如圖21中所示的符號i，它類似于在圖16中所示的方式。
當(dāng)信號PNFLG是1時，選擇三個信號V＊u，V＊v和V＊w中具有正的最大值的一個電壓參考信號。如果被選擇的信號是V＊u，那么選擇“方式1”。如果選擇的信號是V＊v或V＊w，那么分別選擇“方式2”或“方式3”。此外當(dāng)信號PNFLG是-1時，選擇三個信號V＊u，V＊v和V＊w中具有負(fù)的最大值的一個電壓參考信號。如果選擇的信號是V＊u，V＊v或V＊w那么分別選擇“方式-1”，“方式-2”或“方式-3”。
根據(jù)上面所述，方式?jīng)Q定電路202輸出可能的六種類型的方式中的一種。
由于上述的方式，一個電壓參考轉(zhuǎn)換電路203校正電壓參考信號V＊u，V＊v和V＊w并輸出新的電壓參考信號V＊u，V＊v和V＊w。下面以U相為例說明，其它兩相具有與U相類似的方法。
(1)方式＝1當(dāng)V＊u是三個信號中正的最大值時。
V＊＊u＝Vmax……(22)V＊＊v＝Vmax-(V＊u-V＊v)……(23)V＊＊w＝Vmax-(V＊u-V＊w)……(24)(2)方式＝-1當(dāng)V＊u是三個信號中負(fù)的最大值時。
V＊＊u＝-Vmax……(25)V＊＊v＝-Vmax-(V＊u-V＊v)……(26)V＊＊w＝-Vmax-(V＊u-V＊w)……(27)Vmax是最大電壓參考信號圖22示出了與本發(fā)明第八個實施例相對應(yīng)的電壓參考信號，相電壓和線電壓的波形圖。
控制器201，方式?jīng)Q定電路202和電壓參考轉(zhuǎn)換電路203借助于一個編計程序的數(shù)據(jù)處理機(jī)如一個微處理和用軟件可以被實現(xiàn)。這些元件因此可以稱為CPU205。
如上面所述，在這種實施例中，在相電壓中電壓參考信號是不連續(xù)的;然而在線電壓中新的電壓參考信號V＊u，V＊＊v和V＊＊w能夠形成一連續(xù)的正弦波，其中線電壓是兩個相電壓之差。
一個比較器204把由電壓參考轉(zhuǎn)換電路203來的新的電壓參考信號V＊＊u，V＊＊v和V＊＊w與載波信號相比較，并且當(dāng)參考信號穿過載波信號時比較器204產(chǎn)生一個門信號。
因此，電壓參考信號V＊u，V＊v和V＊w不是象一個脈沖一樣的輸出，而該脈沖是等于或小于由電壓參考轉(zhuǎn)換電路203輸出的最小導(dǎo)通脈沖寬度。進(jìn)一步地線電壓分別地被轉(zhuǎn)換成新的電壓參考信號V＊＊u，V＊＊v和V＊＊w。對應(yīng)于V＊＊u，V＊＊v和V＊＊w的線電壓信號形成一個連續(xù)的正弦波。
因此，當(dāng)逆變器的輸出頻率是在低電壓范圍內(nèi)，開關(guān)元件例如GTO晶閘管溫度的坤加被固定，并且能夠線性地控制輸出線電壓。
下面描述本發(fā)明的第九個實施例。
在這個實施例中，在方式?jīng)Q定電路202(在圖20中所示)每個正/負(fù)變化周期T由一個計時器(沒有未出)把一個正/負(fù)變化信號PNFLG設(shè)置到“+1”或“-1”。此外，由于正/負(fù)變化信號PNFLG，所以利用下面的公式電壓參考信號V＊u，V＊v和V＊w被相加到一個固定的電壓參考信號上，并且得到新的電壓參考信號V＊＊u，V＊＊v和V＊＊w，如在圖23中所述。
所有的新的電壓參考信號V＊＊u，V＊＊v和V＊＊w在每個正/負(fù)變化周期T被變化為正的或負(fù)的。
(1)當(dāng)PNFLG是“1”時;
V＊＊u＝V＊u+1/2·Vmax……(28)V＊＊v＝V＊v+1/2·Vmax……(29)V＊＊w＝V＊w+1/2·Vmax……(30)(2)當(dāng)PNFLG是“-1”時;
V＊＊u＝V＊u-1/2·Vmax……(31)V＊＊v＝V＊v-1/2·Vmax……(32)V＊＊w＝V＊w-1/2·Vmax……(33)Vmax是最大電壓參考信號，并且V＊u是等于或小于1/2·Vmax。因此從鈀對值的觀點(diǎn)來看，V＊＊小于或等于Vmax。
本發(fā)明的第九個實施例的優(yōu)點(diǎn)是具有特別簡單的結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步當(dāng)逆變器的輸出頻率是在低電壓范圍內(nèi)，開關(guān)元件例如GTO晶閘管中的溫升被固定，并且能夠線性地控制輸出線電壓。
為了描述方便起見由硬件的控制方框圖來說明本發(fā)明。然而，明顯的是通過借助于利用一個微處理機(jī)或類似的處理機(jī)的軟件的算術(shù)運(yùn)算能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明。
此外，在上述的實施例中，本發(fā)明適用于把DC電源變換成AC電源的逆變器裝置。然而，正如在現(xiàn)有技術(shù)中已知技術(shù)所能理解的那樣，本發(fā)明同樣適用于把AC電源變換成DC電源的變換器裝置。
附加的優(yōu)點(diǎn)和變型對于已有的技術(shù)來說是容易想到的。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于在此描述的具體說明和所說明的裝置。所以可以做出各種各樣的變型而不脫離總的發(fā)明原理的精神和范圍，如由附加的權(quán)利要求書所限定的范圍并且它們是等效的。
權(quán)利要求
1.一種控制一逆變器的方法，該逆變器產(chǎn)生一組相電壓和一組對應(yīng)的線電壓，該線電壓被定義為兩個所述相電壓之差，所述方法包括下列步驟產(chǎn)生具有多相的電壓參考信號；根據(jù)所述電壓參考信號的值和極性決定所述逆變器工作在(1)一種常規(guī)方式，(2)一種矩形波方式，和(3)一種零校正方式之中的一種方式；在常規(guī)方式期間利用電壓參考信號為一個用于控制所述逆變器的參考值；和在決定的矩形波方式和零校正方式中的至少一種方式中，根據(jù)一個預(yù)定的規(guī)則把電壓參考信號轉(zhuǎn)變成被變換的電壓參考信號，從而基于被變換的電壓參考信號的每相電壓具有一個大于或等于一個預(yù)定的最小寬度的被控的脈沖寬度，和當(dāng)利用電壓參考信號產(chǎn)生的線電壓比較時所得線電壓不變化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于產(chǎn)生電壓參考信號的步驟包括產(chǎn)生具有三相的電壓參考信號，并且該方法進(jìn)一步包括下列步驟當(dāng)所有三相電壓參考信號超過一預(yù)定值時決定常規(guī)工作方式;當(dāng)至少存在下列條件之一時決定矩形波工作方式(1)至少兩相電壓參考信號小于或等于預(yù)定值，和(2)至少兩相電壓參考信號小于或等于兩倍的預(yù)定值并且所述至少兩相電壓參考信號的符號是被此不同極性的;和當(dāng)一相電壓參考信號小于或等于予定值，其它兩相電壓參考信號小于或等于兩倍的預(yù)定值并具有相同極性時決定零校正方式。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征是所述的已變換的電壓參考信號具有與所述電壓參考信號的相位相對應(yīng)的相位，并且在所述矩形波方式中將所述的電壓參考信號轉(zhuǎn)變成所述已變換的電壓參考信號的步驟包括下列步驟選擇一相具有最大絕對值的所述電壓參考信號，和把與已選擇相的信號對應(yīng)的一相已轉(zhuǎn)換的電壓參考信號固定到一個預(yù)定的值，Vmin，其中Vmin有與所述已選的相的符號相反的符號，并且固定其它相已轉(zhuǎn)換的電壓參考信號從而當(dāng)與利用所述電壓參考信號產(chǎn)生的線電壓相比較時產(chǎn)生的線電壓不變化。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征是所述被轉(zhuǎn)換的電壓參考信號具有相V＊＊u，V＊＊v和V＊＊w，它們分別對應(yīng)于所述電壓參考信號的相V＊u，V＊v和V＊w，并且在所述矩形波方式中把所述電壓參考信號轉(zhuǎn)換成所述被轉(zhuǎn)換的電壓參考信號的步驟包括下列步驟a)當(dāng)電壓參考信號V＊u是三相中最大的并且是正的時，根據(jù)下列的關(guān)系或設(shè)置校正的電壓參考信號的值V＊＊u＝-VminV＊＊v＝-Vmin-(V＊u-V＊v)V＊＊w＝-Vmin-(V＊u-V＊w)和b)當(dāng)電壓參考信號V＊u是三相中最大的并且是負(fù)的時，根據(jù)下列的關(guān)系或設(shè)置校正的電壓參考信號的值V＊＊u＝-VminV＊＊v＝-Vmin-(V＊u-V＊v)V＊＊w＝-Vmin-(V＊u-V＊w)其中Vmin是一個預(yù)定的值
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征是所述被轉(zhuǎn)換的電壓參考信號具有相V＊＊u，V＊＊v和V＊＊w，它們分別對應(yīng)于所述電壓參考信號具有相V＊＊u，V＊＊v和V＊＊w，并且在所述矩形波方式中把所述電壓參考信號轉(zhuǎn)換成所述被轉(zhuǎn)換的電壓參考信號的步驟包括下列步驟a)當(dāng)電壓參考信號V＊u是三相中最大的并且是正的時，根據(jù)下列的關(guān)系式設(shè)置校正的電壓參考信號的值V＊＊u＝-0V＊＊v＝-Vmin-(V＊u-V＊v)V＊＊w＝-Vmin-(V＊u-V＊w)和b)當(dāng)電壓參考信號V＊u是三相中最大的并且是負(fù)的時，根據(jù)下列的關(guān)系式設(shè)置校正的電壓參考信號的值V＊＊u＝-0V＊＊v＝-Vmin-(V＊u-V＊v)V＊＊w＝-Vmin-(V＊u-V＊w)其中Vmin是一個予定的值
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征是在矩形波方式中把所述的電壓參考信號轉(zhuǎn)換成所述被轉(zhuǎn)換的電壓參考信號的步驟發(fā)生在下列條件之一中，即(1)當(dāng)所述電壓參考信號的頻率小于一個預(yù)定指定的值時一個固定的時間上和(2)當(dāng)電壓參考信號的頻率大于或等于所述的預(yù)定指定的值時，在一個由預(yù)定相的所述電壓參考信號決定的時間上。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征是在矩形波方式中把所述的電壓參考信號轉(zhuǎn)換成所述被轉(zhuǎn)換的電壓參考信號的步驟發(fā)生在下列條件之一中，即(1)當(dāng)所述電壓參考信號的頻率小于一個預(yù)定指定的值時一個固定的時間上和(2)當(dāng)電壓參考信號的頻率大于或等于所述的預(yù)定指定的值時，在一個由預(yù)定相的所述電壓參考信號決定的一個時間上。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征是在所述矩形波方式中把所述的電壓參考信號轉(zhuǎn)換成所述被轉(zhuǎn)換的電壓參考信號的步驟發(fā)生在下列條件之一中，即(1)當(dāng)所述電壓參考信號的小于一個預(yù)定指定的值時一個固定的時間上和(2)當(dāng)電壓參考信號的頻率大于或等于所述的預(yù)定指定的值時，在一個由予預(yù)定的所述電壓參考信號決定的一個時間上。
9.一種控制一逆變器的方法，該逆變器產(chǎn)生一組相電壓和一組對應(yīng)的線電壓，該線電壓被定義為兩個相電壓之差，該方法包括下列步驟(a)產(chǎn)生具有一組相電壓的電壓參考信號;(b)選擇一相具有最大正值的電壓參考信號;(c)把已選擇的這相信號轉(zhuǎn)變成一相被變換的電壓參考信號，該電壓參考信號具有(1)一個負(fù)的預(yù)定的最小值和(2)一個預(yù)定零值之中的一個值;(d)把其它相的電壓參考信號變換在逆變器的被轉(zhuǎn)換的電壓參考信號，從而當(dāng)與利用電壓參考信號產(chǎn)生的線電壓相比較時所產(chǎn)生的線電壓不變化;(e)選擇具有最大負(fù)值的那相電壓參考信號;(f)把選擇的這相信號轉(zhuǎn)換成一相已被轉(zhuǎn)換的電壓參考信號，該電壓參考信號具有(1)一個正的預(yù)定最小值和(2)一個預(yù)定的零值兩個之中的一個值;(g)把其它相的電壓參考信號轉(zhuǎn)變成逆變器的被轉(zhuǎn)換的電壓參考信號，從而當(dāng)與利用電壓參考信號產(chǎn)生的線電壓相比較時所產(chǎn)生的線電壓不變化;(h)在步驟b)至d)和步驟e)至g)之間交替地轉(zhuǎn)換來控制所述的逆變器。
10.一種用于一逆變器的控制裝置，該逆變器產(chǎn)生一組相電壓和一組對應(yīng)的線電壓，該線電壓被定義為兩個相電壓之差，該控制裝置包括a)方式?jīng)Q定裝置，它根據(jù)具有多相的電壓參考信號的值和極性來決定(1)一種常規(guī)方式，(2)一種矩形波方式和(3)一種零校正這三個方式之中的一種方式;和b)電壓參考轉(zhuǎn)換裝置(1)在所述常規(guī)方式工作時，它用于轉(zhuǎn)出作為被轉(zhuǎn)換的電壓參考信號的電壓參考信號，該被轉(zhuǎn)換的電壓參考信號與電壓參考信號是相同的;(2)在所述的矩形波和零校正方式工作時，它用于根據(jù)一個規(guī)則響應(yīng)電壓參考信號并輸出較正的電壓參考信號，從而當(dāng)與利用電壓參考信號產(chǎn)生的所述線電壓相比較時所產(chǎn)生的線電壓不變化。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的逆變器控制裝置，其特征是，所述的逆變器是一種中性點(diǎn)鉗位的輸出三相電壓的逆變器，并且在所述的矩形波方式中，所述電壓參考轉(zhuǎn)換裝置工作把一相所述校正的電壓參考信號固定到零值。
12.一種逆變器控制裝置，該控制裝置用于控制一個中性點(diǎn)鉗位的三相逆變器，該逆變器具有開關(guān)元件并產(chǎn)生一組相電壓和一組對應(yīng)的線電壓，該控制裝置包括用于產(chǎn)生具有多相電壓參考信號的裝置，電壓參考轉(zhuǎn)換裝置，用于(1)把所述電壓參考信號轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)換的電壓參考信號，當(dāng)所述組相電壓中任一相電壓的寬度變得等于與開關(guān)元件的一個最小導(dǎo)通脈沖寬度相對的一個最小值時，所述轉(zhuǎn)換裝置把一個被校正的電壓參考信號的值固定到一個正的最小值或一個負(fù)的最小值;和(2)轉(zhuǎn)換其它的電壓參考信號，從而當(dāng)與利用所述電壓參考信號產(chǎn)生的所述線電壓相比較時所產(chǎn)生的線電壓不變化。
13.一種用于控制一中性點(diǎn)鉗位的三相逆變器的逆變器控制裝置，所述逆變器產(chǎn)生一組相電壓和一組對應(yīng)的線電壓，該控制裝置包括用于產(chǎn)生具有多相電壓參考信號的裝置;第一電壓參考轉(zhuǎn)換裝置，它用于把所述所有相的電壓參考信號轉(zhuǎn)換成被轉(zhuǎn)換的電壓參考信號，所有電壓參考信號具有一個正極性，從而當(dāng)與利用所述電壓參考信號產(chǎn)生的所述線電壓相比較時由所述被轉(zhuǎn)換的電壓參考信號產(chǎn)生的線電壓不變化。第二電壓參考轉(zhuǎn)換裝置，它用于把所述所有相的電壓參考信號轉(zhuǎn)換成被轉(zhuǎn)換的電壓參考信號，所有電壓參考信號具有一個負(fù)極性，從而當(dāng)與利用所述電壓參考信號產(chǎn)生的所述線電壓相比較時，由所述被轉(zhuǎn)換的電壓參考信號產(chǎn)生的線電壓不變化。和開關(guān)裝置，它用于利用所述第一和第二電壓參考轉(zhuǎn)換裝置來交替地控制所述逆變器。
14.一種用于控制一中性點(diǎn)鉗位的三相逆變器的逆變器的控制裝置，所述逆變器產(chǎn)生一三相相電壓和一對應(yīng)的三相線電壓，該控制裝置包括第一電壓參考轉(zhuǎn)換裝置，它用于把二相電壓參考信號轉(zhuǎn)換成被轉(zhuǎn)換的電壓參考信號，每一組信號具有一個正極性，并且用于把另一相電壓參考信號轉(zhuǎn)換成一相被轉(zhuǎn)換的具有零值的電壓參考信號，這樣的轉(zhuǎn)換，從而當(dāng)與利用所述電壓參考信號產(chǎn)生的線電壓相比較時，由所述被轉(zhuǎn)換的電壓參考信號產(chǎn)生的最后得到的線電壓不變化。第二電壓參考轉(zhuǎn)換裝置，它用于把二相電壓參考信號轉(zhuǎn)換成被轉(zhuǎn)換的電壓參考信號，每相信號具有負(fù)極性，并且它用于把另一相電壓參考信號轉(zhuǎn)換成一相被轉(zhuǎn)換的具有零值的電壓參考信號，這樣的轉(zhuǎn)換從而當(dāng)與利用所述電壓參考信號產(chǎn)生的線電壓相比較時，由所述被轉(zhuǎn)換的電壓參考信號產(chǎn)生的最后得到的線電壓不變化。開關(guān)裝置，它用于利用所述第一和第二電壓參考轉(zhuǎn)換裝置來交替地控制所述逆變器。
15.一種用于控制一中性點(diǎn)鉗位的逆變器的逆變器控制裝置，該逆變器產(chǎn)生三相相電壓和一對應(yīng)的三相線電壓，該控制裝置包括a)一個產(chǎn)生多相的電壓參考信號的發(fā)生器，b)用于選擇一相具有最大已值的電壓參考信號的裝置c)用于把所述相的信號轉(zhuǎn)換一相被轉(zhuǎn)換的電壓參考信號的裝置，該電壓參考信號具有一個預(yù)定的正的最大值;d)用于把其它相的電壓參考信號轉(zhuǎn)換成逆變器的被轉(zhuǎn)換的電壓參考信號的裝置，以致于當(dāng)與利用電壓參考信號產(chǎn)生的線電壓相比較時，最后得到的線電壓不變化;e)用于選擇一相具有最大負(fù)值的電壓參考信號的裝置;f)用于把被選擇相的信號轉(zhuǎn)換成一相具有一預(yù)定負(fù)的最大值的被轉(zhuǎn)換的電壓參考信號的裝置;g)用于把其他相的電壓參考信號轉(zhuǎn)換成逆變器的被轉(zhuǎn)換的電壓參考信號的裝置，以致于當(dāng)于利用電壓參考信號產(chǎn)生的線電壓相比較時最后所得到的線電壓不變化;h)用于在步驟b)至d)和步驟e)至g)之間交替地變換來控制逆變器的裝置。
全文摘要
一種逆變器控制裝置包括一個控制器，一個方式?jīng)Q定電路和一個電壓參考轉(zhuǎn)換電路。方式?jīng)Q定電路決定用于控制逆變器的三種方式中的一種方式，即，一種常規(guī)方式，一種矩形波方式和零校正方式，它是根據(jù)多相電壓參考信號的值和極性來選擇方式的。電壓參考轉(zhuǎn)換電路根據(jù)在方式?jīng)Q定電路中決定的方式來校正電壓參考信號。在常規(guī)的方式情況下，方式?jīng)Q定電路輸出和以前的電壓參考信號。
文檔編號H02M7/48GK1076065SQ9310239
公開日1993年9月8日 申請日期1993年1月24日 優(yōu)先權(quán)日1992年1月24日
發(fā)明者宮崎圣, L·本一布拉興, 黑澤良一 申請人:株式會社東芝