用于运行逆变器的方法和根据该方法工作的逆变器的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于运行逆变器的方法和一种根据该方法工作的逆变器，其中，根据在数据库中保存的电网角特定的控制组（32，38）控制该逆变器，其中，只能在空间矢量的、由相应的电网角特定得出的旋转方向上从一个控制组到下一个控制组地进行切换。
【专利说明】用于运行逆变器的方法和根据该方法工作的逆变器
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于运行特别是三相的、并且总是包括可控的半导体开关的逆变器。此外本发明还涉及一种用于运行这种包括在驱动控制单元内的逆变器的方法。最后本发明还涉及一种根据所述方法工作的这类逆变器以及一种具有根据所述方法工作的这类逆变器的驱动控制单元。
【背景技术】
[0002]逆变器及带有逆变器的驱动控制单元是已知的。同样的情况也适于经常用来运行这种逆变器的方法。在专业文献中在关键词为空间矢量调制的情况下公开了一种用于运行逆变器的已知方法。
[0003]尚未优化的是，目前只有在比较高消耗的情况下才能够避免错误换向和类似情况。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于，避免逆变器的错误换向，特别是在两种状态之间的错误换向和高频切换。
[0005]根据本发明，该目的通过一种具有权利要求1所述特征的、用于运行逆变器的方法来实现，该逆变器包括能够以公知的方式和方法控制的半导体开关，例如所谓的IGBT。为此，在用于运行一种上述类型的、特别是三相的逆变器的方法中提出以下内容:
[0006]在运行时以公知的方式和方法将电网侧的输入电压例如通过三相电网的三相输送给逆变器，并且通过测量施加在逆变器上的输入电压测定相应的电网角Φ，并且因此也测定以电网角Φ旋转的空间矢量的方向。
[0007]根据该方法，在数据库中保存有多个用于导电状态的电网角特定的控制组和多个用于过渡状态的电网角特定的控制组。“电网角特定的”这个概念在这里意味着相应的控制组适用于预定的电网角或者预定的电网角区间。因此，在以电网角Φ旋转的空间矢量中，当空间矢量旋转一整周时，得到在0°和359°之间的电网角。因此，电网角特定的控制组是一个例如定义用于在0°和60°之间的电网角Φ的控制组。数据库包括多个这种用于导电状态的电网角特定的控制组。在此，电网角特定地在每两个导电状态之间定义了一个过渡状态。在用于例如在10°和50°之间或在70°和110°之间的电网角Φ的导电状态的第一和第二控制组中，电网角特定地在此之间将一个控制组设置用于过渡状态。用于过渡状态的控制组例如适用于在51°到69°之间的电网角Φ。
[0008]用于导电状态的电网角特定的控制组在下面简称为导电状态控制组。相应地，用于过渡状态的电网角特定的控制组称为过渡状态控制组。
[0009]导电状态是这样一种情形，其中逆变器的一个半桥的正好一个上面的半导体开关工作、即导电，并且该逆变器的另一个半桥的正好一个下面的半导体开关工作、即导电。相应地，导电状态控制组分别设置使逆变器的正好一个上面的半导体开关和正好一个下面的半导体开关工作。
[0010]过渡状态是这样一种情形，其中或者两个下面的或者两个上面的半导体开关导电(工作、闭合)，并且一个上面的或一个下面的半导体开关互补地闭合。相应地，过渡状态控制组分别设置使逆变器的正好两个上面的或者下面的半导体开关工作和正好一个下面的或上面的半导体开关工作。
[0011]导电状态控制组和过渡状态控制组定义了扇区，这些扇区在空间矢量的相应的旋转方向上交替跟随。为了加以区分，将由过渡状态控制组定义的扇区称为换向扇区。
[0012]根据所述方法，利用测定的电网角Φ在数据库中测定属于相应的电网角的导电状态控制组或过渡状态控制组，作为用于控制半导体开关的控制信号的基础。数据库可以是表格或类似物。但是，例如确定相应控制组的数据的、分布在控制程序中的存储器也应该适于作为数据库。那么控制程序本身就是数据库。
[0013]在依照相应的电网角Φ从导电状态控制组向过渡状态控制组进行的过渡中，根据所述方法，直接地或者在时间上紧凑相联地依照基于相应的过渡状态控制组获得的控制信号，对半导体开关进行新的控制。因此导电状态不起作用，但是还没有换向。
[0014]在过渡状态控制组的有效性期间，根据所述方法监控逆变器的输入电压。在被监控的输入电压方面达到预定的或者能预定的条件时，根据所述方法选择出在空间矢量的相应的环绕方向上的下一个导电状态控制组。然后依照基于该导电状态控制组获得的、用于半导体开关的控制信号，对半导体开关进行新的控制以及换向。
[0015]在此，根据所述方法，将从相应的电网角Φ出发在空间矢量的旋转方向上后面的扇区阻断，其所基于的控制组已经用作用于控制信号的基础。
[0016]于是，基于能间断起作用的导电状态控制组和因此固定分配给输出驱动器的、用于使各个半导体开关工作和不工作的信号状态，逆变器给出在电网侧施加的电能作为闭塞电流。
[0017]在达到通常作为换向点起作用的电网角Φ时，也就是在电网角Φ为60°，120°，180° ,240° ,300°和360° /0°的基频运行时，在这里介绍的运行方法中，已经选出了一个过渡状态控制组。因为围绕着换向点确定了用于电网角区间的过渡状态控制组，所以过渡状态控制组在换向点之前就已经起作用了。在过渡状态控制组的整个有效性期间，监控通常在换向点上换向的相。如果然后在此处的输入电压方面出现预定的或者能预定的条件，那么在过渡状态期间就满足该换向条件，并且进行换向。通过从数据库中选出在空间矢量的相应旋转方向上的下一个导电状态控制组来进行换向。依照基于该导电状态控制组获得的控制信号，对逆变器的半导体开关进行新的控制。因此结果是进行到向新相的转换。
[0018]逆变器例如是包括在驱动控制单元内的逆变器。此外，逆变器还例如是能回馈的逆变器，特别是具有所谓的细长(schlanken)中间回路的能回馈的逆变器。
[0019]本发明的优点在于，利用有限数量的控制组-导电状态控制组和过渡状态控制组-能够将迄今对逆变器的模拟控制设计为电网角特定的、间断的控制。通过将分别从当前的电网角Φ出发在空间矢量的旋转方向上后面的扇区(这些扇区所基于的控制组已经用作用于控制信号的基础)封闭，由此可靠地避免了错误换向。此外还可靠地避免了不期望的切换情况，特别是在实际中有时会观察到的、在两个状态之间的高频的来回切换。在中间状态下，事先总是有效的导电状态都已经被关闭，通过引入这些中间状态，确保了能迅速消减或者根本不会产生使准确识别换向条件更加困难的振荡。通过监控逆变器在馈电运行时在此处的输入电压和分别要换向的相，能够发现换向条件的出现，并且通过过渡到下一个导电状态和相应的导电状态控制组来触发换向。
[0020]本发明的有利的构造方案是从属权利要求的对象。其中使用的回溯性语言是指通过各个从属权利要求的特征进一步构造主权利要求的对象。它们不能理解为放弃为回溯性从属权利要求所述的特征组合寻求独立的、具体的保护。此外，权利要求被设计成在随后的权利要求中更详尽地具体化某个特征，就这种情况而言的出发点是，在各个前面的权利要求中不存在这种限制。
[0021]如果最晚在过渡状态控制组的有效期结束时切换到在空间矢量的相应的旋转方向上的下一个导电状态控制组上，那么采取强制换向。强制换向是指，在过渡状态控制组的有效期结束时总是切换到下一个导电状态控制组上，并且因此进行换向。因此，不取决于在过渡状态控制组的有效期中是否在此处出现这种情况、即满足了为了换向而被监控的条件，都要在过渡状态控制组的有效期结束时进行强制换向。
[0022]开头所述的目的同样利用逆变器，特别是包括在控制控制单元内的逆变器来实现，这通过对此确定并设置逆变器用于根据上面简述的方法工作、并且可能还根据该方法的特别的实施方式工作来实现。
[0023]为此提出，逆变器根据如这里和后面所述的方法工作，并且为此包括用于执行该方法的装置。在此，本发明优选地在软件和/或固件中实施。因此，本发明一方面也是带有能够由计算机执行的程序代码指令的计算机程序模块形式的控制程序模块，并且另一方面是具有这种计算机程序模块的存储媒介，也就是包括程序代码装置的计算机程序模块产品，并且最后也是具有逆变器控制装置的逆变器，该逆变器控制装置以公知的方式和方法具有微处理器形式的或者符合微处理器的类型的处理单元以及存储器，其中，在逆变器控制装置的存储器中加载了或者能够加载这种控制/计算机程序模块。因此，这种控制程序模块或者在固件中对这种控制程序的功能实施是用来执行该方法并且有可能执行其设计的装置。其他用于执行该方法的装置是逆变器控制装置和-当本发明在软件中实施时-那里的处理单元和此处存有控制程序模块的存储器。
[0024]从引用第一权利要求的这些权利要求的单个的或者多个特征的转换、特别在软件和/或固件中的转换得出逆变器的有利的构造方案。
[0025]因此，本发明的优点及其构造方案尤其在于，现在能够用数字方法进行对逆变器的控制。同时更明确地定义了切换过程。在换向情况中不可能出现振荡，该振荡在最糟的情况下会上升直至使得在此称为驱动控制单元的设备关闭。此外，在应用所述方法时，能够在非常接近理想的切换时间点进行换向，也就是不会因为强力过滤器造成严重的时间延迟，从而可能导致过高的电容式补偿电流。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]下面借助附图更详尽地阐述本发明的一个实施例。相同的对象或者元件在所有的附图中都配有相同的附图标记。
[0027]这个或者任一个实施例都不能理解为对本发明的局限。而是可以在本公开文本的范围内作出改变和修改，这样的变化方案和修改方案例如是通过组合或者变化单个的、结合在总述的或者具体的说明书部分描述的、以及在权利要求和/或附图中包括的特征或元件或者方法步骤，特别是对于本领域技术人员来说在实现发明的目的方面能够获取这样的变化方案和修改方案，并且通过可组合的特征成为新的对象或者形成新的方法步骤或方法步骤顺序。
[0028]图中示出:
[0029]图1示出具有在高压侧上的逆变器和用于为在低压侧上的逆变器生成控制信号的逆变器控制装置的驱动控制单元，
[0030]图2示出根据图1所示的驱动控制单元的原则上公知的电路，
[0031]图3示出空间矢量图，
[0032]图4示出用于解释在图3中象征性示出的导电和过渡状态控制组的表格，
[0033]图5是导电和过渡状态控制组的表格图，
[0034]图6是用于在这里描述的方法的框架内完成扇区选择的流程图，以及
[0035]图7是在流程图内检查的条件的表格图。
【具体实施方式】
[0036]图1示意性地简化示出了驱动控制单元10，它在输入侧连接在电压源12上或者能够连接在其上，负载在输出侧连接或能连接在驱动控制装置上。连接的负载例如是转数调节的电动机14。驱动控制单元10包括逆变器16,该逆变器具有仅仅示意性示出的、装配有能控制的半导体开关T和反并联的二极管D的已知桥电路，特别是在一个实施方式中作为IGBT-B6 电桥。
[0037]控制逻辑装置18设置用于控制逆变器16的半导体开关T。逆变器控制装置18基于包括在逆变器控制装置18内的控制逻辑为每个半导体开关T产生控制信号20，它直接地或者间接地、例如通过中间连接的输出驱动器输送给相应的半导体开关T。
[0038]逆变器16属于驱动控制单元10的高压侧。逆变器控制装置18却属于驱动控制单元10的低压侧。高压侧和低压侧在图中用虚线隔开，并且通常在高压和低压侧之间设计电位分离装置。
[0039]在图2中的描述进一步详细地示出驱动控制单元10的公知的电路，其具有电网侧的逆变器16和它所包括的半导体开关T和没有进一步标出的负载侧的逆变器，为了明确地参考而以Tl，T2，T3，T4，T5和T6表示这些半导体开关。电路以公知的方式和方法具有中间回路22，例如电流中间回路或者电压中间回路，它接在电网侧的逆变器16上并且因此在该逆变器和负载侧的逆变器之间。
[0040]这里介绍的方法可以用于控制电网侧的逆变器16。即使这里示出的两个包括在驱动控制单元10的电路中的逆变器16都具有相同的拓扑，完全也可以考虑不同的拓扑，例如输入侧是三相的并且负载侧是二相的或者反过来。这里介绍的方法不局限于具有三相拓扑的逆变器16，而是对于其他拓扑形式的逆变器也可以是确定并且能应用的。
[0041]在图2的描述中还在输入侧针对每个相位LI，L2，L3示出电网电感La，Lb, L。。在星形接点处连接在一起的电容器以ca,b,。，(；,。,3和C。, “表示，并且表示了在以a，b和c示出的点之间的电容。为了方便引用，逆变器16的所谓的半桥用HB1、HB2和HB3表示，它们具有分别成对地配属于一个相的半导体开关Tl，T2 ；T3, Τ4 ；Τ5, Τ6。配属于相位LI的第一半桥HBl包括用Tl和T2表示的半导体开关。配属于相位L2的第二半桥HB2包括用T3和T4表示的半导体开关，并且配属于相位L3的第三半桥HB3包括用T5和T6表示的半导体开关。
[0042]对于逆变器控制装置18示出的是，它包括微处理器形式的或者符合微处理器类型的处理单元24和存储器26。在存储器16中加载了用于生成控制信号20并且因此用于依照由控制程序模块28所包括的控制规划图来控制半导体开关T1-T6的控制程序模块28。控制规划图是用于运行逆变器16的本方法在软件中的实施情况。作为对包括各个的程序代码指令的控制程序28的代替，这里和后面描述的方法也可以用固件的形式进行实施。对于本领域技术人员来说清楚的是，代替方法在软件中的实施，经常也可以在固件中或者在固件和软件中或者在固件和硬件中实施。因此，对于这里给出的说明书来说应该适用的是，软件或者控制程序模块和计算机程序模块的概念也包括其他的实施可能性，具体而言尤其是在固件中或者在固件和软件中或者在固件和硬件中的实施。
[0043]图3中的描述以一种公知的空间矢量图为基础示出旋转的空间矢量30的瞬间状态。空间矢量30的位置是基于每次测定的电网角Φ得到的。电网角又是在其自身侧由测量施加在逆变器16上的输入电压而得出的。
[0044]图3中的描述包括六个主扇区，它们分别配属于特定的电网角区间。第一主扇区包括从Φ=0°至Φ=60°的电网角区间。第二主扇区包括从Φ=60°至Φ=120°的电网角区间。第三主扇区包括从Φ=120°至Φ=180°的电网角区间，等等。
[0045]为每个主扇区分配了由导电状态控制组32定义的扇区34。但是也可以反过来进行分配，因为每个导电状态控制组32和因此每个分别获得的导电状态都是定义用于一个确定的电网角区间。在图中为每个导电状态控制组32示出三个符号，它们代表导电状态控制组32所包括的除了相应电网角区间的规格以外的数据。对这些符号的解释可以参见图4中的描述。
[0046]图4中的描述不出分成六列的表格,其中，头两列适用于逆变器16的第一半桥HBl(图2)，第三和第四列适用于逆变器16的第二半桥ΗΒ2，并且最后两列适用于逆变器16的第三半桥ΗΒ3。以这种方式分别成对相配的竖列在左侧也示出了用于表示导电状态控制组32的符号，并且在右侧示出相应半桥ΗΒ1，ΗΒ2, ΗΒ3的相应半导体开关Tl，Τ2 ；Τ3, Τ4 ；Τ5,Τ6的所属状态。
[0047]据此，第一扇区34的用符号“ + ”，“0”和表示的导电状态控制组32表示使半导体开关Tl工作、使半导体开关Τ2不工作(图4:竖列2，上部区域)、使两个包括在第二半桥ΗΒ2中的半导体开关Τ3和Τ4不工作(图4:竖列4，下部区域)、以及使半导体开关Τ5不工作和使半导体开关Τ6工作(图4:竖列6，中间区域)。对于其他的导电状态控制组32，该解释图相应地适用于在那里分别示出的符号。基于这些导电状态控制组32，为了相应地控制半导体开关Τ1-Τ6而进行生成相应的控制信号20 (图2)。
[0048]对于在图4中所示的表格的解释可以简述为，符号“ + ”分别表示使一个上面的半导体开关Tl，Τ3，Τ5工作，并且使属于同一个半桥ΗΒ1，ΗΒ2, ΗΒ3的下面的半导体开关Τ2，Τ4, Τ6不工作。相应地，符号分别表示使一个上面的半导体开关Tl，Τ3，Τ5不工作，并且使属于同一个半桥ΗΒ1，ΗΒ2，ΗΒ3的下面的半导体开关Τ2，Τ4，Τ6工作。符号“O”表示使一个上面的半导体开关Tl，Τ3，Τ5不工作，并且使属于同一个半桥ΗΒ1，ΗΒ2, ΗΒ3的下面的半导体开关T2，T4，T6不工作。
[0049]因为每个导电状态控制组32正好包括一个符号“ + ”并且同样正好包括一个符号 所以在生成相应的控制信号20以后正好闭合一个上面的半导体开关T1，T3，T5和正好
一个下面的半导体开关Τ2、Τ4、Τ6 (工作，导电)，而断开(不工作、不导电)其他的半导体开关Τ1-Τ6。这种格局表示一种导电状态，因为中间回路22与三个相位LI，L2，L3中的两个连接。在此，根据扇区34和在此有效的导电状态控制组32，不同的相LI，L2，L3与中间回路22连接，并且对相位LI，L2，L3的切换表示换向。
[0050]除了导电状态控制组32，在图3中还示出了六个分别属于六个换向扇区36的过渡状态控制组38。对于这些包括在过渡状态控制组38中的符号的解释，参见上面的阐述和图4中的描述。每个过渡状态控制组38都配属于空间矢量图标的一个(未标注的)扇区，并且相应地，每个过渡状态控制组32也包括相应的电网角区间的规格。
[0051]每个过渡状态控制组38都属于一个过渡状态，该过渡装置电网角特定地由分别所基于的换向扇区36来定义，并且这些过渡状态分别处于两个导电状态之间。因此，导电状态和过渡状态交替地跟随。利用在图中用Φν表示的、预定的或者能预定的换向扇区36敞开角得出换向扇区36的宽度，并且因此得出过渡状态的有效性范围。用作指数的字母V也可以理解为由两个对角边构成。就此而言，字母V象征着由两个边构成的夹角，这里也就是换向扇区36的敞开角Φν，这些换向扇区分别对应一个过渡状态和相应地对应于过渡状态控制组38。
[0052]敞开角Φν或者是预定的或者在这里描述的方法的一种特别的实施方式中是可变的。敞开角小3列如根据下面的情况是可变的，即，在逆变器控制装置18的参数化的范围内设置该敞开角，并且因此预定用于继续使用。
[0053]因为每个过渡状态控制组38分别正好包括两个相同的符号，例如”或者“ + 并且不包括符号“0”，所以在过渡状态下总是正好使两个上面的或者下面的半导体开关Τ1-Τ6工作，使得两个相LI，L2，L3短接，并且因此避免在相LI，L2，L3停止换向时电压扰动，或者至少可以减少这种情况。此外，在两个上面的半导体开关Tl，Τ3，Τ5工作时，正好一个下面的半导体开关Τ2，Τ4，Τ6工作。在两个下面的半导体开关Τ2，Τ4，Τ6工作时，相应地正好一个上面的半导体开关Tl，Τ3，Τ5工作。其他的半导体开关Τ1-Τ6不工作。
[0054]用虚线表示的外边界和内边界表示电网输入矢量超过最大或者最小的允许电压的位置，这导致半导体开关Τ1-Τ6不工作。为此可以设计一个特殊的控制组，本文在后面将会对它进行说明。
[0055]导电状态控制组32和过渡状态控制组38包括在控制程序28中。因此，控制程序模块28是包括这些控制组32，38的数据库28。原则上也可以在外部的、存储在存储器26中的数据库中保存有这些控制组32，38。这些(同样可能的)情况未被示出，从而控制程序模块28在这里和后面有时也被称为数据库28。
[0056]在用于运行逆变器16的方法的实施方式中执行以下方法步骤:
[0057]首先通过测量施加在逆变器16上的输入电压来测定相应的电网角Φ。它用于确定旋转的空间矢量30的位置。
[0058]利用测定的电网角Φ，在数据库28中测定属于相应的电网角Φ的导电状态或过渡状态控制组32，38，作为用于控制半导体开关T1-T6的控制信号的基础。通过发出分别获得的控制信号20并且因此使半导体开关T1-T6进入相应的状态/相应的开关位置，也使用了分别测定的控制组32，38。
[0059]在图3中所示的瞬间状态中，空间矢量20先是处于第一扇区34(O。+Φν〈Φ〈60° _Φν)，并且相应地，第一导电状态控制组32 (“-，，，“0”，“ +，，)工作。其使得相LI和L3切换到中间回路22上。如果连续不断地或者在预定的或者可预定的、特别是在等距的时间点测定相应的电网角Φ，那么空间矢量30旋转，这里例如是在逆时针方向上旋转。
[0060]因此，空间矢量30在这里设定的情形下在逆时针地接着具有第一导电状态控制组32的瞬时扇区34的、具有第一过渡状态控制组38的扇区的方向上旋转。在到具有过渡状态控制组38的扇区36的过渡中，并且一般在从导电状态控制组32到过渡状态控制组38上的过渡中，依照基于相应的过渡状态控制组38获得的控制信号20，进行对半导体开关Τ1-Τ6的新控制。在到第一过渡状态控制组38的过渡中，这里事先工作的相LI与在下一个扇区34内将开始换向的相L2短接。
[0061]随着过渡状态控制组38的有效性还尚未进行换向。至少还不会在过渡状态控制组38有效时立即就进行换向。但是可以在过渡状态控制组38的整个持续有效性期间进行换向。
[0062]为此在过渡状态控制组38有效期间监控逆变器16的输入电压。在被监控的输入电压方面达到预定的或 者可预定的条件时，选出在空间矢量20的相应旋转方向上的下一个导电状态控制组32。利用紧接着使用所选出的导电状态控制组32，依照基于该导电状态控制组32获得的控制信号20，对半导体开关Τ1-Τ6进行新的控制并且进行换向。用于触发换向的条件例如可以表示，检查被监控的输入电压是不是一样。当电压经过停止换向的相下降直至它达到经过开始换向的相的电压的高度，就进行换向并且向下一个导电状态控制组32过渡。如果过渡状态控制组38的整个有效性期间都没有出现这种情况，即满足了为进行换向而分别被监控的条件，那么就在过渡状态控制组38的有效期结束时切换到在空间矢量30的旋转方向上的下一个导电状态控制组32上。这在某种程度上是强制换向，所以无论如何最晚在过渡状态控制组38有效期结束时进行换向。
[0063]不取决于在过渡状态控制组38有效期间或者在过渡状态控制组38有效期结束时进行换向，在任何时间点、也就是在每个电网角Φ提出，阻断从相应的电网角Φ出发在空间矢量30的旋转方向上后面的扇区34，其所基于的控制组32已经用作用于控制信号20的基础。这就防止了在换向以后，也就是在使新的导电状态控制组32工作后将经过的、已经使用的导电状态控制组32重新用于控制半导体开关Τ1-Τ6。
[0064]这导致了防止迄今在实践中有时会观察到的、逆变器16在两个状态之间的切换。这种切换表示错误换向，现在利用分别阻断后面的导电状态控制组32可靠地得以避免。这种错误换向迄今还可能通过总是在两个状态之间不停地来回切换而高频地出现。这甚至可能导致机器受损。利用这里介绍的方法也可靠地避免了这种情况。
[0065]图5中所示内容用表格的形式示出导电状态控制组32和过渡状态控制组38。在左边的竖列中用数字1，2，3，……，6记录空间矢量图(图3)的扇区34的编号。第二和第三竖列中有包括在第一半桥HBl中的半导体开关Tl, Τ2的、基于相应的导电状态控制组和过渡状态控制组32，38获得的状态。为此在包括第一半导体开关Tl的状态的第二竖列上方用文本“Tl”作为竖列标题，并且相应地在包括第二半导体开关T2的状态的第三竖列上方用文本“T2”作为竖列标题。第四和第五竖列以及第六和第七竖列相应地包括的半导体开关T3，T4 ；Τ5, Τ6的、基于相应的导电过渡状态控制组和过渡状态控制组32，38获得的状态，这些半导体开关包括在第二或第三半桥ΗΒ2，ΗΒ3中。在表格中最右边示出相应的电网角区间，为此设计有相关的导电过渡状态控制组和过渡状态控制组32，38。可以看出，针对导电状态特定的电网角区间分别减少了敞开角Φν，并且针对过渡状态特定的电网角区间分别以敞开角Φν围绕着自然的换向点延伸。
[0066]图5中表格的最后几行还不出了另一种状态，此时所有的半导体开关Τ1-Τ6是不工作的(断开、不导电)。该状态用作在同步于电网期间的初始状态。现在就不再需要在空间矢量调制时使用的零矢量，在零矢量时，所有的三个半导体开关Tl，Τ3，Τ5或者所有三个下面的半导体开关Τ2，Τ4，Τ6都已经工作。
[0067]在控制程序28中可以利用分别测定的电网角Φ通过合适的情况区分轻松地得知，哪个导电状态控制组或过渡状态控制组32，38属于当时当前的电网角Φ。在测定分别属于当前的电网角Φ的控制组32，38以后，就在它的基础上对逆变器16的半导体开关Τ1-Τ6进行控制。
[0068]在图5所示的控制组32，38整体上可以总结在一起理解为用于逆变器16的控制组。
[0069]图6中的描述对此示出用于可能实施扇区选择的流程图。在图中，在分别被检查的条件旁的“( + )”表 示这个被检查的条件被满足，并且因此在流程图中标出“是-分支”。相应地，表示“否-分支”。
[0070]随着选出扇区34，也确定了分别要使用的导电状态控制组32。图7中的描述为此示出了在根据图6所示的流程图的框架内逐一检查的条件。利用询问“检查是否给出了正向或反向旋转。
[0071]如果满足该条件，那么对于正向流程根据6的流程图中所示的顺序检查条件Xl至Χ7。从图7中的表格中得出了各个条件的具体表达方式，更确切地说，在此从表格的上半部分得出(竖列Χ1，Χ2，……，Χ7)。因为每个竖列都包括六个横行，所以该条件的具体表达方式一方面来自在流程图中给出的描述，并且另一方面来自空间矢量30在这一瞬间所处的相应扇区34 (图3)。在这里表格的一个竖列列出在流程图中给出的标记,表格的一个横行列出相应的扇区34。
[0072]所以，如果空间矢量30例如-正如在图3中所示的那样-处于第一扇区34内，那么在执行图6中所示的流程图时，在检查用“Χ6Κ”表示的条件的位置上，检查在图7所示的表格中(在此处上半部分表格中)的用“Χ6”做标题的竖列中的第一横行内(基于第一扇区34)给出的条件。据此，被检查的条件是“Φ>Φ3(ι0-Φν”。如果目前不满足该条件，那么分支到检查以“Χ?κ”表示的条件。在那里重新借助图7中所示的表格选择具体要进行检查的条件(标为“XI”的竖列；基于总是仍处于第一主扇区内的空间矢量30的第一横行)。因此，具体被检查的条件是“ Φ〈Φ60-Φν”。以这种方式，检查空间矢量30是否仍然位于空间矢量图标的对应于过渡状态控制组38的扇区之前。在此就是这种情况(见图3中的瞬间状态)，所以分支到用“Χ3Κ”表示的指令，并且在那里选出导电状态控制组32 扇区=1/+0_”(标为“X3”的竖列；基于总是仍处于第一主扇区内的空间矢量30的第一横行)。
[0073]如果不满足该条件，那么空间矢量30已经处于空间矢量图表的相应于过渡状态控制组38的扇区内。然后利用以“X2K”表示的条件，检查空间矢量30是否仍然在这个扇区内，还是已经位于下一个扇区34内(条件“ φ〈φ6(ι+φν”)。如果满足该条件，也就是空间矢量30仍然处于空间矢量图表的相应于过渡状态控制组38的扇区内，那么分支到检查换向条件(条件“Χ4Κ”)。在这里也借助空间矢量30所处的主扇区和附属的横行再次选出具体的要进行检查的条件。据此，在空间矢量30处于第一主扇区内时，要进行检查的条件是:“adc_Ll>adc_L2”。象征性的标记“adc_Ll”在这里表示的是在整个相LI期间的电压的模拟/数字转换值。相应地，象征性的标记“adc_L2”和“adc_L3”表示在相L2或L3上的相应电压的模拟/数码转换值。根据检查换向条件的结果，或者让已经选择的导电状态控制组32保持有效(分支到“X3K”)，或者选出过渡状态控制组38 (分支到“X5K”)。
[0074]如果在检查用“X2K”表示的条件时空间矢量30已经处于下一个扇区34内，也就是不满足该条件，那么就直接分支到用“X5K”表示的指令，并且在那里选出过渡状态控制组38 扇区=2/++-”。随着变量“扇区”的现在增高的值，其表示空间矢量30处于第二主扇区内，在下一次执行流程图时完成强制换向，并且过渡到下一个导电状态控制组32。这是实现以下特征的一个例子，即，最晚在过渡状态控制组38的有效期结束时切换到在空间矢量30的相应旋转方向上的下一个导电状态控制组32上。
[0075]在表格中，表示空间矢量30目前所处的主扇区的变量(“扇区”)只在“正向方向”上增加(标为X5的竖列)。在第六横行中(当空间矢量30处于第六主扇区时就对第六横行进行评估)，可以过渡到紧接着第六主扇区的第一主扇区(竖列“X6”、横行6:“扇区=1/+-”)。以这种方式得以实现的是 ，在空间矢量30的旋转方向上绝对不会选择后面的扇区34，其所基于的控制组32已经用作过控制信号20的基础。因此阻断了该扇区。
[0076]上述内容也相应地适用于在空间矢量图中跟随在后的主扇区。上述内容也同样相应地适用于反向旋转的情况，除非能够访问表格的用“Yl，Y2，……，Y6”做标题的竖列(图7:下半部分表格)。
[0077]尽管本发明的细节通过实施例得到了更详尽的描绘和说明，但是本发明不受到这个或者这些公开的实例的局限，并且本领域技术人员能够从中推导出其他的变化方案，而不离开本发明的保护范围。
[0078]因此将在此提出的说明书中的各个重要的方面总结如下:
[0079]通过测量三个输入电压和紧接着的坐标变换形成空间矢量30，它表示电网角Φ、电网频率f和电网振幅。通过电网频率f和电网角Φ能够确定旋转方向。在同步于电网以后，现在可以将控制组随其所包括的导电状态控制组32和其同样所包括的过渡状态控制组38释放。在借助附图描述的实施方式中如下地设计控制组，即，使得存在七个主状态(以六个导电状态控制组32加上一个所有的半导体开关T1-T6在其中都关断的状态的形式)和六个过渡状态(以六个过渡状态控制组38的形式)。通过各个状态32，38给用于控制半导体开关T1-T6的输出驱动器分别分配固定的信号状态。与空间矢量控制法不同的是，在扇区34，36中不存在界定该扇区的不同矢量之间的高频切换。此外也不需要零矢量，它会接通所有的三个上面的半导体开关Tl，T3，T5或所有的三个下面的半导体开关T2，T4，T6。作为代替，只存在所有的半导体开关T1-T6都关断的状态。[0080]在达到换向扇区36时，为了换向引入相关的输入电压。如果两个要进行换向的电压之间的输入电压达到分配给相应的换向扇区36的值或者分配给相应的换向扇区36的差时，就接通换向扇区36持续一段可设置的时间。在这段时间结束后，换向扇区36自动过渡到下一个扇区34 (根据旋转方向)。此时，它只能根据旋转方向通过扇区34，36运动。将位于后方的扇区34，36阻断，从而避免两个分别要进行换向的相L1，L2，L3之间的不期望的振荡。此外还设计了一种强制换向。如果在相应的换向扇区36内没有发生换向，那么就强制性引发换向。
[0081]可以利用换向扇区36的所基于的大小，使换向切换过程(Umkommutierungsvorgang)的时间点取决于不同的因数,例如基本上可以自由选择的敞开角Φν。例如对于换向扇区36考虑Φν=3.6°的敞开角。这相当于换向扇区36持续10微秒。
[0082]因此，简而言之，本发明是一种用于运行逆变器16的方法和一种根据该方法工作的逆变器16，其中，根据在数据库中保存的电网角特定的控制组32，38控制逆变器16，并且其中，只能在空间矢量30的由相应的电网角Φ得出的旋转方向上才能从一个控制组32，38到下一个控制组32，38地进行切换。
【权利要求】
1.一种用于运行三相的、包括可控的半导体开关(T1-T6)的逆变器(16)的方法，特别是用于运行包括在驱动控制单元(10)内的逆变器(16)的方法， 其中，通过测量施加在所述逆变器(16)上的输入电压来测定相应的电网角(Φ)，并且所述电网角(Φ)用于确定旋转的空间矢量(30)的位置， 其中，在数据库(28)中保存有多个用于导电状态的电网角特定的控制组、即电状态控制组(32 )和多个用于过渡状态的电网角特定的控制组、即过渡状态控制组(38 )， 其中，所述导电状态控制组(32)分别设置使所述逆变器(16)的正好一个上面的所述半导体开关(T1-T6)和正好一个下面的所述半导体开关(T1-T6)工作， 其中，所述过渡状态控制组(38)分别设置使所述逆变器(16)的正好两个上面的或者下面的所述半导体开关(T1-T6)工作和正好一个下面的或上面的半导体开关(T1-T6)工作， 其中，所述导电状态控制组(32 )和所述过渡状态控制组(38 )定义了扇区(34 )，这些所述扇区在所述空间矢量(30)的相应的旋转方向上交替地并且至少部分相互重叠地跟随， 其中，利用测定的所述电网角(Φ)在所述数据库(28)中测定属于相应的所述电网角(Φ)的导电状态控制组(32)或过渡状态控制组(38)作为用于控制所述半导体开关(T1-T6)的控制信号(20)的基础， 其中，在从所述导电状态控制组(32)到所述过渡状态控制组(38)的过渡中，依照基于相应的所述过渡状态控制组(38)获得的所述控制信号(20)，对所述半导体开关(T1-T6)进行新的控制， 其中，在过渡状态控制组(38)的有效期间，监控所述逆变器(16)的所述输入电压，并且在被监控的所述输入电压方面达到预定的或者能预定的条件时，选出在所述空间矢量(30 )的相应的旋转方向上的下一个所述导电状态控制组(32 )，并且依照基于所述导电状态控制组(32)获得的控制信号(20)，对所述半导体开关(T1-T6)进行新的控制以及换向，并且 其中，将从相应的所述电网角(Φ)出发在所述空间矢量(30)的旋转方向上后面的扇区(34)阻断，所述扇区所基于的所述控制组(32)已经用作用于所述控制信号(20)的基础。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，最晚在所述过渡状态控制组(38)的所述有效期结束时，进行到在所述空间矢量(30)的相应的所述旋转方向上的下一个所述导电状态控制组(32)上的切换。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，作为在被监控的所述输入电压方面的条件，检查被监控的这些所述输入电压是否相同。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述数据库(28)包括至少十二个控制组(32、38)，也就是六个所述导电状态控制组(32)和六个所述过渡状态控制组(38)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，利用预定的或者能预定的敞开角(Φν)来定义所述过渡状态的宽度并且因此定义所述过渡状态控制组(38)的有效范围。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，定义控制组并将所述控制组存储在所述数据库(28)中，所述控制组设置为使得所述逆变器(16)的所有上面的和下面的所述半导体开关(Τ1-Τ6)不工作，其中，在与所述电网同步时或者在故障情况下使用所述控制组。
7.一种具有程序代码装置的计算机程序模块，以便当在驱动控制单元(10)的逆变器控制装置(18)上运行所述计算机程序模块作为控制程序模块(28)时，执行根据权利要求1至6中任一项所述的所有的步骤。
8.一种具有处理单元(24)和存储器(26)的逆变器控制装置(18)，其中加载了根据权利要求7所述的计算机程序模块作为控制程序(28)，在所述逆变器控制装置(18)运行时，由所述逆变器控制装置的所述处理单元(24)执行所述计算机程序模块。
9.一种具有根 据权利要求8所述的逆变器控制装置(18)的驱动控制单元(10)。
【文档编号】H02M7/5387GK104038095SQ201410076507
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年3月4日 优先权日:2013年3月5日
【发明者】卡劳斯·尼贝尔莱因 申请人:西门子公司