基于空间矢量脉冲调制的电机驱动器的制造方法_3

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?4)的调制。
[0044] 控制器310可^产生开关控制信号(51.1,瓦1,51.2,瓦^,52.1,森3,52.2,和 屏:^),或者可W产生所述开关控制信号(51.1,51.2,52.1,52.2),和反相的开关控制信号( 玄円,沉厉1,和厉3)可W使用逆变器从开关控制信号(51.1,51.2,52.1,52.2)中 产生。
[0045] 该转换器330可包括多个电感器(332a,33化),W及多个隔离器(33貼和33化)。在 本实施例中,隔离器336a,336b可W被直接连接到PWM放大器320电感器332a,332b的可提供 为滤波电路上的隔离器336a,336b的一个次级侧,其可W在一个电压提供过滤的输出域的 电机190,而不是与PWM放大器320的电压域的。
[0046] 信号对(Pl,P2,P3,P4)可W被连接到变压器336a和336b。例如,Pl和P2可W连接到 隔离器336a的输入端,W及P2和P3可W连接到隔离器33化的输入端。根据运样的结构,基于 每对信号之间的差异(Pl和P2的差异,P3和P4的差异),可W产生隔离器(336a,33化)的输 出。
[0047] 每个所述多个电感器(332a,332b)可形成与相应的变压器(336a,33化)的输出节 点之一串联连接的过滤器。转换器330中的过滤器可W提供作为变压器(33f5a和336b)的次 级侧(输出侧)的过滤器。转换器330中的过滤器可W提供作为由电感器(332a,33化)形成的 低通滤波器,具有电机390的节点之间的寄生电容。然而,其他的滤波器配置在转换器330中 是可能的。通过运种构造,每个信号。1,?2^3,?4)也可^先转化,然后将变压器(336曰, 336b)的输出被滤波,W从变压器(336a,33化)的输出中的调制谐波消除和/或去除噪声。 [00 4引变压器336A的经滤波的输出信号Ml可W连接到电机390的输入节点Va和V普通。变 压器336B的经滤波的输出信号M2可W连接到电机390的输入节点Vb和V普通。
[0049] 在图2和3中所示的设计各有各的优势。在每种情况下,变压器236a、236b(图2)和 336a、336b(图3)可W具有预定升压比,诸如l:2〇W及W上。因此,初级侧电流可W在所有情 况下比次级端电流要大。在图2的设计中,电感器232a-232d可W被禪合到其相关的变压器 236a、23化的初级侧和可携带比图3的电感器332a、332b的更大电流。在此情况下,电感器 232a-232d可W较大的设备W携带相对较大的电流,它们可W具有相对小的电感(通常在iiH 范围)。在图3的设计中,电感器332a、332b可设置在其相关联的变压器336a、336b的次级侧。 电感器332a、332b可是比图2的对应方携带相对较小的电流的更小设备,和它们可具有相对 较大的电感(通常在毫亨的范围)。图2的设计也有相对较大的器件数量,其可影响制造成本 和复杂性。因此,图的2设计可W具有比图3的设计制造成本较高,但它可具有更高的效率, 因为电感器在变压器的初级侧。因为电路设计者定制本发明的原理W满足他们的个人应用 需求,他们可平衡运些性能和复杂性的考虑。
[0050] 图4A-4D示出了根据本发明实施例的根据SVPWM技术产生的正弦信号的概念模型。 图4A示出产生作为转换器130的调制电压AC信号Ml或M2中的理想化正弦信号的一部分。正 弦信号被示出为具有周期Tp和已被分割为多个开关周期411-420,每个具有时间Ts。在运个 例子中,周期化被示为分为10个开关周期411-420,与对应于正弦曲线的正部分的5个开关 周期411-415,和5个开关周期416-420对应于正弦曲线的负部分。因此,图4A所示的例子示 出巧脉冲"调制方案。
[0051] 本发明的原理可W被应用到任何顺序脉冲调制方案。例如,本发明的原理适用于1 个脉冲的调制方案、3脉冲调制方案和较高阶脉冲调制方案(例如,15脉冲方案),如W下所 讨论。因此,开关周期的数目财日开关周期411-420的时间Ts(TS= )可W随着N有所不 同,它表示脉冲调制方式的顺序。
[0052] 周期化可最初从电机设置112(图1)来确定,但是可W根据需要由控制器110的操 作进行修改。
[00对图4B示出从其得至化VPWM驱动模式的模型的向量空间。正弦曲线的周期化由360度 的向量空间表示,其填充屯个矢量V0-V6。矢量Vl -V6将空间划分为6个部分S0-S5。在操作过 程中,指令矢量V*可在矢量空间内旋转,在每个开关间隔411-420之间的离散位置转换。该 指令矢量V*可开始在预定的角度0init,并对于每个开关周期,旋转到由0new=0current+A 0给 出的新角度,其中A 0=VN。指令矢量V*的两个实例示于图4B(Vl*和V2*);它们对应于指令 矢量V*在两个不同时间的地点。
[0054] 图4B的示例适合于5个脉冲的调制方案。运说明了指令矢量V*的两个实例Vi*、V2* 为位于扇区SO。在运个例子中,命令向量V*将在每个开关周期411-420转动大约36度(A 0 = V5)。在不同的实施方式中,具有脉冲调制的不同命令,命令矢量V*在不同A 0的增量旋转。
[0055] 对于每个开关周期,指令矢量V*的扇区数为sector_mim可W由W下计算:
[0056] Sectorjium=INT(目/(jt/3))
[0057] 其中0表示矢量V*逆时针方向相对于向量Vl中的角度,和int(x)是下舍入数X到下 一个最小整数的函数。
[005引如图4C和4D所示,每个开关周期411-420可W被划分成多个调制周期(T0、Ti、T2), 用于管理将在各个开关周期中产生的PWM信号。虽然不同的交换时期411-420都有共同的持 续时间Ts,调制周期T0、Ti及T2的持续时间可W基于每个开关周期411-420的命令向量的位 置而不同。
[0059] 若V*是在扇区0(相邻向量Vl和V2之间),或扇区2,或扇区4,例如,则调制周期To、Ti 及T2的持续时间也可W计算如下:
[0060] T2 = TsXfmXsin(白),
[0061] Ti = TsXfmXsin(60°-目),和
[0062] To = Ts-T 广 T2,
[0063] 其中0表示矢量V*的角度,fm表示由指令矢量V*和矢量V1-V6之间的比率来决定的 调制因子,其定义其中命令向量V*旋转的向量空间。例如,调制因子可W通过扁=??给 出,其中I Vl代表矢量Vl-V6的大小。
[0064] 若V*是在扇区1(相邻向量V3和V2之间),或扇区3,或扇区5,例如,则调制周期To、Ti 及T2的持续时间也可W计算如下:Ti = TsXfmXsin(白),
[00化]T2 = TsXfmXsin(60。-目),和
[0066] To = Ts-T 广 T2,
[0067] 运里,再次,目表示矢量V*的角度,fm表示由指令矢量V*和矢量V1-V6之间的比率来 决定的调制因子,其定义其中命令向量V*旋转的向量空间。
[0068] 当指令矢量V*具有图4B所示的位置VI*时,图4C示出可使用的调制周期To、T成T2。 当指令矢量V*具有图4B中所示的位置V2*时,图4D示出可使用的调制周期T〇、T成T2。再次, 调制周期的持续时间To、Ti及T2可基于命令向量在扇区内的位置而变化,运将根据用于产生 正弦曲线的脉冲顺序的不同而变化。
[0069] 开关控制信号可W从调制时段To、Ti及T2衍生,W产生对应于每个开关周期411-420所需正弦曲线的区段的PWM信号。示例性的PWM信号PWMl和PWM2示于图4C和4D,用于其中 示出的调制周期。运些PWM信号可W施加到前述实施例的转换器130、230与330的输入。所述 SVPWM产生器116、216、316可产生开关控制信号(例如,信号SI. 1和SI. 2或信号S2.1和 S2.2),W产生在转换器130,230,330的输入的运些PWM信号。
[0070] 图5示出了根据本发明实施例的信号时序图500的示例性调制波形。
[0071] 如图5所示,开关控制信号(51.1,51.2,52.1,52.2)根据^上所示的5¥1计算进行 调制,用于多个不同的开关周期方案,1脉冲至15脉冲方案。也就是说,对于交流信号Ml和M2 的每个1/2周期,开关控制信号(51.1,51.2,52.1,52.2)可^各自具有1个切换/调制脉冲/ 周期或多个脉冲/周期(具有相同或不同时期的持续时间)。在运里图5中的1至15个脉冲方 案仅示出了一些可能的SVM调制方案,但电机驱动器的配置可W不限于1至15个脉冲方案。 其它方案是可能的,诸如偶数脉冲数方案。
[0072] 然而,由于较高数量的脉冲可具有更高的开关/调制频率用于电机驱动器的硬件, 具有尽可能低的脉冲数目也可是更高效率和成本效益的,其为交流信号Ml和M2产生足够的 正弦波形。例如,SVM调制的5脉冲方案可W足W为交流信号Ml和M2产生低噪声正弦波形,而 不需要显著增大电机驱动中的调制频率。
[0073] 此外,电机驱动器可W被实现为具有多个不同的脉冲模式,和/或根据需要能够从 不同的脉冲模
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