一种开关频率的控制装置、电机及其开关频率的控制方法与流程

1.本发明属于电机技术领域，具体涉及一种开关频率的控制装置、电机及其开关频率的控制方法，尤其涉及一种高开关频率的控制装置、具有该高开关频率的控制装置的电机、以及该电机中逆变器和/或整流桥的高开关频率的控制方法。


背景技术：

2.高速大功率电机驱动时，电机控制器(如电机的高速大功率变频器)的逆变器需要输出较高频率，高速大功率电机的输出电流谐波直接受载波比的影响，但逆变器中单个大功率开关管的开关频率一般无法达到很大值，最终导致电机高速驱动时载波比较小，高速电机相电流谐波较大，极大影响逆变器的输出性能。
3.上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于，提供一种开关频率的控制装置、电机及其开关频率的控制方法，以解决电机控制器的逆变器中大功率开关管的载波频率提升困难，影响逆变器的输出性能的问题，达到通过使多个开关管并联，并设置多个开关管的pwm调制策略，能够提升逆变器的输出性能的效果。
5.本发明提供一种开关频率的控制装置，包括：开关单元、调制单元和控制单元；其中，所述控制单元，被配置为按待驱动的电机的设定算法，输出所述电机的供电电源的n相调制值；n表示所述电机的供电电源的相数，n为正整数；所述调置单元，被配置为对两个以上所述开关模块中的每个所述开关模块，提供驱动信号；所述开关单元，包括：开关模块；所述开关模块的数量为两个以上，两个以上所述开关模块并联设置；每个所述开关模块，被配置为在所述调整单元输出的驱动信号的控制下进行开通或关断，以实现对所述开关单元自身的开关频率的控制。
6.在一些实施方式中，所述开关单元，为桥式结构；在所述开关单元中，针对所述电机的供电电源的相数中的每相的上桥臂和下桥臂中的每个桥臂，均设置有两个以上所述开关模块；针对每个桥臂，所述调置单元，对两个以上所述开关模块中的每个所述开关模块，提供驱动信号，包括：确定每个桥臂的标志位；根据每个桥臂的标志位，控制每个桥臂中两个以上所述开关模块的开通或关断。
7.在一些实施方式中，所述调置单元，确定每个桥臂的标志位，包括：按每个桥臂的计数周期，对每个桥臂的标志位进行计数，得到每个桥臂的标志位的计数值；每个桥臂的标志位的计数周期，与每个桥臂中所述开关模块的并联数量相同；其中，针对每个桥臂，若该桥臂是上桥臂，则该上桥臂的标志位的计数起点为载波开始时刻；到下一个载波开始时刻，该上桥臂的标志位的计数值加1；当该上桥臂的标志位的计数值大于该上桥臂的标志位的计数周期时，该上桥臂的标志位的计数值直接重置为1，如此循环；若该桥臂是下桥臂，则该
下桥臂的标志位的计数起点为载波峰值时刻；到下一个载波峰值时刻，该下桥臂的标志位的计数值加1；当该下桥臂的标志位的计数值大于该下桥臂的标志位的计数周期时，该下桥臂的标志位的计数值直接重置为1，如此循环。
8.在一些实施方式中，在每个桥臂中所述开关模块的数量为三时，两个以上所述开关模块，包括：第一开关模块、第二开关模块和第三开关模块；所述调置单元，根据每个桥臂的标志位，控制每个桥臂中两个以上所述开关模块的开通或关断，包括：若每个桥臂的标志位等于1，则在一个开关周期中，控制两个以上所述开关模块中的第一开关模块开通，并控制两个以上所述开关模块中的第二开关模块和第三开关模块关断；若每个桥臂的标志位等于2，则在一个开关周期中，控制两个以上所述开关模块中的第二开关模块开通，并控制两个以上所述开关模块中的第一开关模块和第三开关模块关断；若每个桥臂的标志位等于3，则在一个开关周期中，控制两个以上所述开关模块中的第三开关模块开通，并控制两个以上所述开关模块中的第一开关模块和第二开关模块关断。
9.在一些实施方式中，所述调置单元，根据每个桥臂的标志位，控制每个桥臂中两个以上所述开关模块的开通或关断，还包括：在一个开关周期中，控制两个以上所述开关模块中的第一开关模块开通、控制两个以上所述开关模块中的第二开关模块开通、控制两个以上所述开关模块中的第一开关模块开通中，控制两个以上所述开关模块中的每个开关模块开通的时间，由所述控制单元输出的该相调制值确定；其中，若该相调制值小于预设的载波值，则控制该相中相应的开关模块开通；否则，若该相调制值大于或等于预设的载波值，则控制该相中相应的开关模块关断。
10.在一些实施方式中，所述控制单元，按待驱动的电机的设定算法，输出所述电机的供电电源的n相调制值，包括：在未加入死区控制的情况下，按待驱动的电机的设定算法，输出所述电机的供电电源的n相调制值；在加入死区控制的情况下，按待驱动的电机的设定算法，输出所述电机的供电电源的n相调制值，并根据设定的死区时间对输出的所述n相调制值进行增减。
11.与上述装置相匹配，本发明再一方面提供一种电机，所述电机的供电电源，包括：整流器和逆变器；所述整流器和所述逆变器中的至少之一，包括：如以上所述的开关频率的控制装置；在所述整流器包括所述开关频率的控制装置的情况下，通过所述开关频率的控制装置，对所述整流器中开关管的开关频率进行控制；在所述逆变器包括所述开关频率的控制装置的情况下，通过所述开关频率的控制装置，对所述逆变器中开关管的开关频率进行控制。
12.与上述电机相匹配，本发明再一方面提供一种电机的开关频率的控制方法，包括：通过控制单元，按待驱动的电机的设定算法，输出所述电机的供电电源的n相调制值；n表示所述电机的供电电源的相数，n为正整数；通过调置单元，对两个以上开关模块中的每个所述开关模块，提供驱动信号；通过开关单元中的每个所述开关模块，在所述调整单元输出的驱动信号的控制下进行开通或关断，以实现对所述开关单元自身的开关频率的控制。
13.在一些实施方式中，所述开关单元，为桥式结构；在所述开关单元中，针对所述电机的供电电源的相数中的每相的上桥臂和下桥臂中的每个桥臂，均设置有两个以上所述开关模块；针对每个桥臂，通过调置单元，对两个以上所述开关模块中的每个所述开关模块，提供驱动信号，包括：确定每个桥臂的标志位；根据每个桥臂的标志位，控制每个桥臂中两
个以上所述开关模块的开通或关断。
14.在一些实施方式中，通过调置单元，确定每个桥臂的标志位，包括：按每个桥臂的计数周期，对每个桥臂的标志位进行计数，得到每个桥臂的标志位的计数值；每个桥臂的标志位的计数周期，与每个桥臂中所述开关模块的并联数量相同；其中，针对每个桥臂，若该桥臂是上桥臂，则该上桥臂的标志位的计数起点为载波开始时刻；到下一个载波开始时刻，该上桥臂的标志位的计数值加1；当该上桥臂的标志位的计数值大于该上桥臂的标志位的计数周期时，该上桥臂的标志位的计数值直接重置为1，如此循环；若该桥臂是下桥臂，则该下桥臂的标志位的计数起点为载波峰值时刻；到下一个载波峰值时刻，该下桥臂的标志位的计数值加1；当该下桥臂的标志位的计数值大于该下桥臂的标志位的计数周期时，该下桥臂的标志位的计数值直接重置为1，如此循环。
15.在一些实施方式中，在每个桥臂中所述开关模块的数量为三时，两个以上所述开关模块，包括：第一开关模块、第二开关模块和第三开关模块；通过调置单元，根据每个桥臂的标志位，控制每个桥臂中两个以上所述开关模块的开通或关断，包括：若每个桥臂的标志位等于1，则在一个开关周期中，控制两个以上所述开关模块中的第一开关模块开通，并控制两个以上所述开关模块中的第二开关模块和第三开关模块关断；若每个桥臂的标志位等于2，则在一个开关周期中，控制两个以上所述开关模块中的第二开关模块开通，并控制两个以上所述开关模块中的第一开关模块和第三开关模块关断；若每个桥臂的标志位等于3，则在一个开关周期中，控制两个以上所述开关模块中的第三开关模块开通，并控制两个以上所述开关模块中的第一开关模块和第二开关模块关断。
16.在一些实施方式中，通过调置单元，根据每个桥臂的标志位，控制每个桥臂中两个以上所述开关模块的开通或关断，还包括：在一个开关周期中，控制两个以上所述开关模块中的第一开关模块开通、控制两个以上所述开关模块中的第二开关模块开通、控制两个以上所述开关模块中的第一开关模块开通中，控制两个以上所述开关模块中的每个开关模块开通的时间，由所述控制单元输出的该相调制值确定；其中，若该相调制值小于预设的载波值，则控制该相中相应的开关模块开通；否则，若该相调制值大于或等于预设的载波值，则控制该相中相应的开关模块关断。
17.在一些实施方式中，通过控制单元，按待驱动的电机的设定算法，输出所述电机的供电电源的n相调制值，包括：在未加入死区控制的情况下，按待驱动的电机的设定算法，输出所述电机的供电电源的n相调制值；在加入死区控制的情况下，按待驱动的电机的设定算法，输出所述电机的供电电源的n相调制值，并根据设定的死区时间对输出的所述n相调制值进行增减。
18.由此，本发明的方案，通过采用多开关并联的逆变拓扑，通过设计新型的pwm调制策略，控制并联开关的工作顺序，实现了逆变器的等效开关频率的提升；从而，通过使多个开关管并联，并设置多个开关管的pwm调制策略，能够解决大功率开关管载波频率提升困难的问题，提升逆变器的输出性能。
19.本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。
20.下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
21.图1为本发明的开关频率的控制装置的一实施例的结构示意图；
22.图2为多开关并联系统的一实施例的结构示意图；
23.图3为多开关并联系统的一实施例的pwm调制曲线示意图；
24.图4为多开关并联系统的一实施例的pwm调制方法的流程示意图，具体是以三开关并联系统中u相的调制为例的流程示意图；
25.图5为本发明的开关频率的控制方法的一实施例的流程示意图；
26.图6为本发明的方法中对两个以上所述开关模块中的每个所述开关模块提供驱动信号的一实施例的流程示意图。
27.结合附图，本发明实施例中附图标记如下：
28.11
‑
第一上桥臂开关管；12
‑
第二上桥臂开关管；13
‑
第三上桥臂开关管；21
‑
第一下桥臂开关管；22
‑
第二下桥臂开关管；23
‑
第三下桥臂开关管。
具体实施方式
29.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
30.根据本发明的实施例，提供了一种开关频率的控制装置。参见图1所示本发明的装置的一实施例的结构示意图。该开关频率的控制装置可以包括：开关单元、调制单元和控制单元。例如：以三相逆变三并联为例进行示例性说明，其他类型电路原理与其类似。图2为多开关并联系统的一实施例的结构示意图。如图2所示，多开关并联系统，包括：并联主电路、控制单元及新型pwm调制单元。开关单元，如图2所示的并联主电路。调制单元，如图2所示的新型pwm调制单元。
31.其中，所述控制单元，被配置为按待驱动的电机的设定算法，输出所述电机的供电电源的n相调制值。n表示所述电机的供电电源的相数，n为正整数。例如：在图2所示的例子中，控制单元实现电机驱动的主算法，输出三相调制值，如矢量控制，通过转速、电流的双闭环控制，输出svpwm(空间矢量脉宽调制)调制的三相调制值，分别为u相调制值tu、v相调制值tv、w相调制值tw。
32.所述调置单元，被配置为对两个以上所述开关模块中的每个所述开关模块，提供驱动信号。
33.所述开关单元，包括：开关模块。所述开关模块的数量为两个以上，两个以上所述开关模块并联设置。每个所述开关模块，被配置为在所述调整单元输出的驱动信号的控制下进行开通或关断，以实现对所述开关单元自身的开关频率的控制。例如：开关模块，如开关管。在图2所示的例子中，并联主电路，具体为三并联的三相逆变电路。在三并联的三相逆变电路中，u/v/w各相的上下桥臂，均采用三个开关管并联的方式，各个开关管分别采用独立的驱动电路，pwm(脉冲宽度调制)驱动信号由新型pwm调制单元输出。其中，并联主电路中的各开关管，能够在新型pwm调制单元的调制下，通过18路独立的pwm信号驱动。
34.这样，本发明的方案，提出了一种高开关频率的控制方法及系统，具体是一种通过
多开关并联提高逆变器的等效开关频率(即某相并联后开关管的频率)的方法及系统，硬件拓扑采用多个开关管并联的方式，通过新型的pwm调制策略，解决了大功率开关管载波频率提升困难的问题，实现逆变器的等效开关频率的提升。其中，载波频率，是在信号传输的过程中，并不是将信号直接进行传输，而是将信号加载到一个固定频率的波上。
35.进一步地，通过对逆变器的等效开关频率的提升，能够改善被测高速电机的输出电流谐波，降低电机损耗，解决了大功率高速电机驱动时，受载波比限制，引起电机电流谐波大，损耗高的问题。其中，载波比，是在调制中每周基波(三角波)与所含正弦调制波输出的脉冲总数之比，即两者频率之比fv/fs。
36.可见，本发明的方案，提供了一种通过多开关并联提高逆变器等效开关频率的系统及方法，通过采用多开关并联的逆变拓扑，通过设计新型的pwm调制策略，控制并联开关的工作顺序，实现了逆变器的等效开关频率的提升。同时，也提高了高速大功率变频器的等效开关频率，改善了高速电机的输出电流谐波，降低了电机损耗。其中，告诉是指转速10000rpm以，大功率是指100kw以上。
37.在一些实施方式中，所述开关单元，为桥式结构，如全桥结构或半桥结构。在所述开关单元中，针对所述电机的供电电源的相数中的每相的上桥臂和下桥臂中的每个桥臂，均设置有两个以上所述开关模块。
38.针对每个桥臂，所述调置单元，对两个以上所述开关模块中的每个所述开关模块，提供驱动信号，包括：
39.所述调置单元，具体还被配置为确定每个桥臂的标志位。
40.所述调置单元，具体还被配置为根据每个桥臂的标志位，控制每个桥臂中两个以上所述开关模块的开通或关断。
41.图3为多开关并联系统的一实施例的pwm调制方法的流程示意图，具体是以三开关并联系统中u相的调制为例的流程示意图。如图3所示，三开关并联系统中u相的pwm调制方法，包括：
42.步骤1、首先，产生三开关并联系统中u相上下桥臂的两个条件标志caseh及casel，caseh对应上桥臂，casel对应下桥臂。
43.步骤2、然后，通过条件标志，分别控制三开关并联系统中u相上下桥臂并联的三个开关管的导通与关断。
44.在一些实施方式中，所述调置单元，确定每个桥臂的标志位，包括：所述调置单元，具体还被配置为按每个桥臂的计数周期，对每个桥臂的标志位进行计数，得到每个桥臂的标志位的计数值。每个桥臂的标志位的计数周期，与每个桥臂中所述开关模块的并联数量相同。
45.其中，针对每个桥臂，若该桥臂是上桥臂，则该上桥臂的标志位的计数起点为载波开始时刻。到下一个载波开始时刻，该上桥臂的标志位的计数值加1。当该上桥臂的标志位的计数值大于该上桥臂的标志位的计数周期时，该上桥臂的标志位的计数值直接重置为1，如此循环。
46.若该桥臂是下桥臂，则该下桥臂的标志位的计数起点为载波峰值时刻。到下一个载波峰值时刻，该下桥臂的标志位的计数值加1。当该下桥臂的标志位的计数值大于该下桥臂的标志位的计数周期时，该下桥臂的标志位的计数值直接重置为1，如此循环。
47.例如：对于三并联的系统，两个标志位caseh及casel都是从1到3的周期计数。周期的计数值，与开关管并联的个数相同。其中，caseh以载波开始时刻为起点计数，到下一个载波开始时刻加1，计数大于3后又直接重置为1，如此循环。casel以载波峰值时刻为起点计数，到下一个载波峰值时刻加1，计数大于3后重置为1，按此规律循环。
48.在一些实施方式中，在每个桥臂中所述开关模块的数量为三时，两个以上所述开关模块，包括：第一开关模块、第二开关模块和第三开关模块。
49.所述调置单元，根据每个桥臂的标志位，控制每个桥臂中两个以上所述开关模块的开通或关断，包括以下任一种调置情形：
50.第一种调置情形：所述调置单元，具体还被配置为若每个桥臂的标志位等于1，则在一个开关周期中，控制两个以上所述开关模块中的第一开关模块开通，并控制两个以上所述开关模块中的第二开关模块和第三开关模块关断。
51.第二种调置情形：所述调置单元，具体还被配置为若每个桥臂的标志位等于2，则在一个开关周期中，控制两个以上所述开关模块中的第二开关模块开通，并控制两个以上所述开关模块中的第一开关模块和第三开关模块关断。
52.第三种调置情形：所述调置单元，具体还被配置为若每个桥臂的标志位等于3，则在一个开关周期中，控制两个以上所述开关模块中的第三开关模块开通，并控制两个以上所述开关模块中的第一开关模块和第二开关模块关断。
53.下面针对图2中所示的新型pwm调制单元，以u相为例进行说明，v、w相与u相原理类似。在u相的开关管中，上桥臂中三个开关管包括第一上桥臂开关管11、第二上桥臂开关管12和第三上桥臂开关管13，下桥臂中三个开关管包括第一下桥臂开关管21、第二下桥臂开关管22和第三下桥臂开关管23。第一上桥臂开关管11、第二上桥臂开关管12和第三上桥臂开关管13，并联设置。第一下桥臂开关管21、第二下桥臂开关管22和第三下桥臂开关管23，并联设置。
54.其中，三开关并联系统中u相上桥臂并联开关管的控制规律为：
55.当caseh＝1时，该开关周期内u相第一上桥臂开关管11被激活，第二上桥臂开关管12和第三上桥臂开关管13处于关闭状态。第一上桥臂开关管11的导通时间由控制单元的输出u相调制值tu决定，u相调制值tu小于载波值时，第一上桥臂开关管11导通，否则该开关管关断。
56.当caseh＝2时，该开关周期内u相第二上桥臂开关管12被激活，第一上桥臂开关管11和第三上桥臂开关管13处于关闭状态。第二上桥臂开关管12的导通时间由控制单元的输出tu决定，tu小于载波值时，第二上桥臂开关管12导通，否则该开关管关断。
57.当caseh＝3时，该开关周期内u相第三上桥臂开关管13被激活，第一上桥臂开关管11和第二上桥臂开关管12处于关闭状态。第三上桥臂开关管13的导通时间由控制单元的输出u相调制值tu决定，u相调制值tu小于载波值时，第三上桥臂开关管13导通，否则该开关管关断。
58.三开关并联系统中u相下桥臂并联开关管的控制规律与上桥臂类似：
59.当casel＝1时，该开关周期内u相第一下桥臂开关管21被激活，第二下桥臂开关管22和第三下桥臂开关管23处于关闭状态。第一下桥臂开关管21的导通时间由控制单元的输出u相调制值tu决定，u相调制值tu大于载波值时，第一下桥臂开关管21导通，否则该开关管
关断。
60.当casel＝2时，该开关周期内u相第二下桥臂开关管22被激活，第一下桥臂开关管21和第三下桥臂开关管23处于关闭状态。第二下桥臂开关管22的导通时间由控制单元的输出u相调制值tu决定，u相调制值tu大于载波值时，第二下桥臂开关管22导通，否则该开关管关断。
61.当casel＝3时，该开关周期内u相第三下桥臂开关管23被激活，第一下桥臂开关管21和第二下桥臂开关管22处于关闭状态。第三下桥臂开关管23的导通时间，由控制单元的输出u相调制值tu决定，u相调制值tu大于载波值时，第三下桥臂开关管23导通，否则该开关管关断。
62.在一些实施方式中，所述调置单元，根据每个桥臂的标志位，控制每个桥臂中两个以上所述开关模块的开通或关断，还包括：所述调置单元，具体还被配置为在一个开关周期中，控制两个以上所述开关模块中的第一开关模块开通、控制两个以上所述开关模块中的第二开关模块开通、控制两个以上所述开关模块中的第一开关模块开通中，控制两个以上所述开关模块中的每个开关模块开通的时间，由所述控制单元输出的该相调制值确定。
63.其中，若该相调制值小于预设的载波值，则控制该相中相应的开关模块开通。否则，若该相调制值大于或等于预设的载波值，则控制该相中相应的开关模块关断。
64.具体地，在三开关并联系统中u相上桥臂并联开关管的控制规律中：
65.当caseh＝1时，第一上桥臂开关管11的导通时间由控制单元的输出u相调制值tu决定，u相调制值tu小于载波值时，第一上桥臂开关管11导通，否则该开关管关断。
66.当caseh＝2时，第二上桥臂开关管12的导通时间由控制单元的输出tu决定，tu小于载波值时，第二上桥臂开关管12导通，否则该开关管关断。
67.当caseh＝3时，第三上桥臂开关管13的导通时间由控制单元的输出u相调制值tu决定，u相调制值tu小于载波值时，第三上桥臂开关管13导通，否则该开关管关断。
68.在三开关并联系统中u相下桥臂并联开关管的控制规律中：
69.当casel＝1时，第一下桥臂开关管21的导通时间由控制单元的输出u相调制值tu决定，u相调制值tu大于载波值时，第一下桥臂开关管21导通，否则该开关管关断。
70.当casel＝2时，第二下桥臂开关管22的导通时间由控制单元的输出u相调制值tu决定，u相调制值tu大于载波值时，第二下桥臂开关管22导通，否则该开关管关断。
71.当casel＝3时，第三下桥臂开关管23的导通时间，由控制单元的输出u相调制值tu决定，u相调制值tu大于载波值时，第三下桥臂开关管23导通，否则该开关管关断。
72.在一些实施方式中，所述控制单元，按待驱动的电机的设定算法，输出所述电机的供电电源的n相调制值，包括以下任一种控制情形：
73.第一种控制情形：在未加入死区控制的情况下，按待驱动的电机的设定算法，输出所述电机的供电电源的n相调制值。
74.第二种控制情形：在加入死区控制的情况下，按待驱动的电机的设定算法，输出所述电机的供电电源的n相调制值，并根据设定的死区时间对输出的所述n相调制值进行增减。
75.图4为多开关并联系统的一实施例的pwm调制曲线示意图。上述实施方式中的pwm调制曲线，可以参见图4所示的例子。在图4所示的例子中，未体现死区，加入死区时仅需要
在控制单元的输出调制值上增加及减小一定值即可，增加及减小的值由设定的死区时间决定。
76.通过上述实施方式中的调制方法，经过三开关并联后，各相开关频率等效于提升至单开关管的三倍。其中，各相开关频率提升的倍数，与开关管的并联个数相同。
77.经大量的试验验证，采用本发明的技术方案，通过采用多开关并联的逆变拓扑，通过设计新型的pwm调制策略，控制并联开关的工作顺序，实现了逆变器的等效开关频率的提升。从而，通过使多个开关管并联，并设置多个开关管的pwm调制策略，能够解决大功率开关管载波频率提升困难的问题，提升逆变器的输出性能。
78.根据本发明的实施例，还提供了对应于开关频率的控制装置的一种电机。该电机可以所述电机的供电电源，包括：整流器和逆变器。所述整流器和所述逆变器中的至少之一，包括：如以上所述的开关频率的控制装置。
79.其中，在所述整流器包括所述开关频率的控制装置的情况下，通过所述开关频率的控制装置，对所述整流器中开关管的开关频率进行控制。在所述逆变器包括所述开关频率的控制装置的情况下，通过所述开关频率的控制装置，对所述逆变器中开关管的开关频率进行控制。
80.上述实施方式，是以三相三开关并联电机逆变控制系统进行说明，该方案不仅适用三相逆变系统同样适用于两相及多相逆变，方法在多开关并联时也适用。另外对于整流系统，需要提高开关频率的场合同样可以采用本发明的方案。
81.由于本实施例的电机所实现的处理及功能基本相应于前述装置的实施例、原理和实例，故本实施例的描述中未详尽之处，可以参见前述实施例中的相关说明，在此不做赘述。
82.经大量的试验验证，采用本发明的技术方案，通过采用多开关并联的逆变拓扑，通过设计新型的pwm调制策略，控制并联开关的工作顺序，解决了大功率开关管载波频率提升困难的问题，实现逆变器的等效开关频率的提升。
83.根据本发明的实施例，还提供了对应于电机的一种电机的开关频率的控制方法，如图5所示本发明的方法的一实施例的流程示意图。该电机的开关频率的控制方法可以包括：步骤s110至步骤s130。
84.在步骤s110处，通过控制单元，按待驱动的电机的设定算法，输出所述电机的供电电源的n相调制值。n表示所述电机的供电电源的相数，n为正整数。例如：在图2所示的例子中，控制单元实现电机驱动的主算法，输出三相调制值，如矢量控制，通过转速、电流的双闭环控制，输出svpwm(空间矢量脉宽调制)调制的三相调制值，分别为u相调制值tu、v相调制值tv、w相调制值tw。
85.在步骤s120处，通过调置单元，对两个以上开关模块中的每个所述开关模块，提供驱动信号。
86.在步骤s130处，通过开关单元中的每个所述开关模块，在所述调整单元输出的驱动信号的控制下进行开通或关断，以实现对所述开关单元自身的开关频率的控制。述开关单元，包括：开关模块。所述开关模块的数量为两个以上，两个以上所述开关模块并联设置。
87.例如：开关模块，如开关管。在图2所示的例子中，并联主电路，具体为三并联的三相逆变电路。在三并联的三相逆变电路中，u/v/w各相的上下桥臂，均采用三个开关管并联
的方式，各个开关管分别采用独立的驱动电路，pwm(脉冲宽度调制)驱动信号由新型pwm调制单元输出。其中，并联主电路中的各开关管，能够在新型pwm调制单元的调制下，通过18路独立的pwm信号驱动。
88.这样，本发明的方案，提出了一种高开关频率的控制方法及系统，具体是一种通过多开关并联提高逆变器的等效开关频率的方法及系统，硬件拓扑采用多个开关管并联的方式，通过新型的pwm调制策略，解决了大功率开关管载波频率提升困难的问题，实现逆变器的等效开关频率的提升。其中，载波频率，是在信号传输的过程中，并不是将信号直接进行传输，而是将信号加载到一个固定频率的波上。
89.进一步地，通过对逆变器的等效开关频率的提升，能够改善被测高速电机的输出电流谐波，降低电机损耗，解决了大功率高速电机驱动时，受载波比限制，引起电机电流谐波大，损耗高的问题。其中，载波比，是在调制中每周基波(三角波)与所含正弦调制波输出的脉冲总数之比，即两者频率之比fv/fs。
90.可见，本发明的方案，提供了一种通过多开关并联提高逆变器等效开关频率的系统及方法，通过采用多开关并联的逆变拓扑，通过设计新型的pwm调制策略，控制并联开关的工作顺序，实现了逆变器的等效开关频率的提升。同时，也提高了高速大功率变频器的等效开关频率，改善了高速电机的输出电流谐波，降低了电机损耗。
91.在一些实施方式中，所述开关单元，为桥式结构，如全桥结构或半桥结构。在所述开关单元中，针对所述电机的供电电源的相数中的每相的上桥臂和下桥臂中的每个桥臂，均设置有两个以上所述开关模块。
92.针对每个桥臂，步骤s120中，通过调置单元，对两个以上所述开关模块中的每个所述开关模块，提供驱动信号的具体过程，参见以下示例性说明。
93.下面结合图6所示本发明的方法中对两个以上所述开关模块中的每个所述开关模块提供驱动信号的一实施例流程示意图，进一步说明对两个以上所述开关模块中的每个所述开关模块提供驱动信号的具体过程，包括：步骤s210和步骤s220。
94.步骤s210，通过调置单元，确定每个桥臂的标志位。
95.在一些实施方式中，步骤s210中通过调置单元，确定每个桥臂的标志位，包括：通过调置单元，按每个桥臂的计数周期，对每个桥臂的标志位进行计数，得到每个桥臂的标志位的计数值。每个桥臂的标志位的计数周期，与每个桥臂中所述开关模块的并联数量相同。
96.其中，针对每个桥臂，若该桥臂是上桥臂，则该上桥臂的标志位的计数起点为载波开始时刻。到下一个载波开始时刻，该上桥臂的标志位的计数值加1。当该上桥臂的标志位的计数值大于该上桥臂的标志位的计数周期时，该上桥臂的标志位的计数值直接重置为1，如此循环。
97.若该桥臂是下桥臂，则该下桥臂的标志位的计数起点为载波峰值时刻。到下一个载波峰值时刻，该下桥臂的标志位的计数值加1。当该下桥臂的标志位的计数值大于该下桥臂的标志位的计数周期时，该下桥臂的标志位的计数值直接重置为1，如此循环。
98.例如：对于三并联的系统，两个标志位caseh及casel都是从1到3的周期计数。其中，caseh以载波开始时刻为起点计数，到下一个载波开始时刻加1，计数大于3后又直接重置为1，如此循环。casel以载波峰值时刻为起点计数，到下一个载波峰值时刻加1，计数大于3后重置为1，按此规律循环。
99.步骤s220，通过调置单元，根据每个桥臂的标志位，控制每个桥臂中两个以上所述开关模块的开通或关断。
100.图3为多开关并联系统的一实施例的pwm调制方法的流程示意图，具体是以三开关并联系统中u相的调制为例的流程示意图。如图3所示，三开关并联系统中u相的pwm调制方法，包括：
101.步骤1、首先，产生三开关并联系统中u相上下桥臂的两个条件标志caseh及casel，caseh对应上桥臂，casel对应下桥臂。
102.步骤2、然后，通过条件标志，分别控制三开关并联系统中u相上下桥臂并联的三个开关管的导通与关断。
103.在一些实施方式中，在每个桥臂中所述开关模块的数量为三时，两个以上所述开关模块，包括：第一开关模块、第二开关模块和第三开关模块。
104.步骤s220中通过调置单元，根据每个桥臂的标志位，控制每个桥臂中两个以上所述开关模块的开通或关断，包括：以下任一种调置情形：
105.第一种调置情形：通过调置单元，若每个桥臂的标志位等于1，则在一个开关周期中，控制两个以上所述开关模块中的第一开关模块开通，并控制两个以上所述开关模块中的第二开关模块和第三开关模块关断。
106.第二种调置情形：通过调置单元，若每个桥臂的标志位等于2，则在一个开关周期中，控制两个以上所述开关模块中的第二开关模块开通，并控制两个以上所述开关模块中的第一开关模块和第三开关模块关断。
107.第三种调置情形：通过调置单元，若每个桥臂的标志位等于3，则在一个开关周期中，控制两个以上所述开关模块中的第三开关模块开通，并控制两个以上所述开关模块中的第一开关模块和第二开关模块关断。
108.下面针对图2中所示的新型pwm调制单元，以u相为例进行说明，v、w相与u相原理类似。在u相的开关管中，上桥臂中三个开关管包括第一上桥臂开关管11、第二上桥臂开关管12和第三上桥臂开关管13，下桥臂中三个开关管包括第一下桥臂开关管21、第二下桥臂开关管22和第三下桥臂开关管23。第一上桥臂开关管11、第二上桥臂开关管12和第三上桥臂开关管13，并联设置。第一下桥臂开关管21、第二下桥臂开关管22和第三下桥臂开关管23，并联设置。
109.其中，三开关并联系统中u相上桥臂并联开关管的控制规律为：
110.当caseh＝1时，该开关周期内u相第一上桥臂开关管11被激活，第二上桥臂开关管12和第三上桥臂开关管13处于关闭状态。第一上桥臂开关管11的导通时间由控制单元的输出u相调制值tu决定，u相调制值tu小于载波值时，第一上桥臂开关管11导通，否则该开关管关断。
111.当caseh＝2时，该开关周期内u相第二上桥臂开关管12被激活，第一上桥臂开关管11和第三上桥臂开关管13处于关闭状态。第二上桥臂开关管12的导通时间由控制单元的输出tu决定，tu小于载波值时，第二上桥臂开关管12导通，否则该开关管关断。
112.当caseh＝3时，该开关周期内u相第三上桥臂开关管13被激活，第一上桥臂开关管11和第二上桥臂开关管12处于关闭状态。第三上桥臂开关管13的导通时间由控制单元的输出u相调制值tu决定，u相调制值tu小于载波值时，第三上桥臂开关管13导通，否则该开关管
关断。
113.三开关并联系统中u相下桥臂并联开关管的控制规律与上桥臂类似：
114.当casel＝1时，该开关周期内u相第一下桥臂开关管21被激活，第二下桥臂开关管22和第三下桥臂开关管23处于关闭状态。第一下桥臂开关管21的导通时间由控制单元的输出u相调制值tu决定，u相调制值tu大于载波值时，第一下桥臂开关管21导通，否则该开关管关断。
115.当casel＝2时，该开关周期内u相第二下桥臂开关管22被激活，第一下桥臂开关管21和第三下桥臂开关管23处于关闭状态。第二下桥臂开关管22的导通时间由控制单元的输出u相调制值tu决定，u相调制值tu大于载波值时，第二下桥臂开关管22导通，否则该开关管关断。
116.当casel＝3时，该开关周期内u相第三下桥臂开关管23被激活，第一下桥臂开关管21和第二下桥臂开关管22处于关闭状态。第三下桥臂开关管23的导通时间，由控制单元的输出u相调制值tu决定，u相调制值tu大于载波值时，第三下桥臂开关管23导通，否则该开关管关断。
117.在一些实施方式，通过调置单元，根据每个桥臂的标志位，控制每个桥臂中两个以上所述开关模块的开通或关断，还包括：通过调置单元，在一个开关周期中，控制两个以上所述开关模块中的第一开关模块开通、控制两个以上所述开关模块中的第二开关模块开通、控制两个以上所述开关模块中的第一开关模块开通中，控制两个以上所述开关模块中的每个开关模块开通的时间，由所述控制单元输出的该相调制值确定。
118.其中，若该相调制值小于预设的载波值，则控制该相中相应的开关模块开通。否则，若该相调制值大于或等于预设的载波值，则控制该相中相应的开关模块关断。
119.具体地，在三开关并联系统中u相上桥臂并联开关管的控制规律中：
120.当caseh＝1时，第一上桥臂开关管11的导通时间由控制单元的输出u相调制值tu决定，u相调制值tu小于载波值时，第一上桥臂开关管11导通，否则该开关管关断。
121.当caseh＝2时，第二上桥臂开关管12的导通时间由控制单元的输出tu决定，tu小于载波值时，第二上桥臂开关管12导通，否则该开关管关断。
122.当caseh＝3时，第三上桥臂开关管13的导通时间由控制单元的输出u相调制值tu决定，u相调制值tu小于载波值时，第三上桥臂开关管13导通，否则该开关管关断。
123.在三开关并联系统中u相下桥臂并联开关管的控制规律中：
124.当casel＝1时，第一下桥臂开关管21的导通时间由控制单元的输出u相调制值tu决定，u相调制值tu大于载波值时，第一下桥臂开关管21导通，否则该开关管关断。
125.当casel＝2时，第二下桥臂开关管22的导通时间由控制单元的输出u相调制值tu决定，u相调制值tu大于载波值时，第二下桥臂开关管22导通，否则该开关管关断。
126.当casel＝3时，第三下桥臂开关管23的导通时间，由控制单元的输出u相调制值tu决定，u相调制值tu大于载波值时，第三下桥臂开关管23导通，否则该开关管关断。
127.在一些实施方式中，步骤s130中通过控制单元，按待驱动的电机的设定算法，输出所述电机的供电电源的n相调制值，包括以下任一种控制情形：
128.第一种控制情形：通过控制单元，在未加入死区控制的情况下，按待驱动的电机的设定算法，输出所述电机的供电电源的n相调制值。
129.第二种控制情形：通过控制单元，在加入死区控制的情况下，按待驱动的电机的设定算法，输出所述电机的供电电源的n相调制值，并根据设定的死区时间对输出的所述n相调制值进行增减。
130.图4为多开关并联系统的一实施例的pwm调制曲线示意图。上述实施方式中的pwm调制曲线，可以参见图4所示的例子。在图4所示的例子中，未体现死区，加入死区时仅需要在控制单元的输出调制值上增加及减小一定值即可，增加及减小的值由设定的死区时间决定。
131.通过上述实施方式中的调制方法，经过三开关并联后，各相开关频率等效于提升至单开关的三倍。
132.由于本实施例的方法所实现的处理及功能基本相应于前述电机的实施例、原理和实例，故本实施例的描述中未详尽之处，可以参见前述实施例中的相关说明，在此不做赘述。
133.经大量的试验验证，采用本实施例的技术方案，通过采用多开关并联的逆变拓扑，通过设计新型的pwm调制策略，控制并联开关的工作顺序，实现逆变器的等效开关频率的提升，能够改善被测高速电机的输出电流谐波，降低电机损耗。
134.综上，本领域技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。
135.以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。