驅動電力變頻器的方法及相關裝置制造方法及圖紙

提出一種按照周期性換向模型驅動變頻器（４）的方法。在該換向模型的范圍內，在方法上在正弦換向區域（２１）和方波換向區域之間設置一個過渡區域（２５），其中由變頻器（４）輸出的相電壓（（ＵＬ１））對于每半周期（Ｐ１，Ｐ２）的第一部分區段（ｔ１）按照方波換向方法進行時間上恒定的調節，而對于該半周期（Ｐ１，Ｐ２）的第二部分區段（ｔ２，ｔ３）按照正弦換向方法進行時間上可變的調節。一種適宜于執行該方法的裝置（５）包括控制單元（６），控制單元（６）被構造用以按照上述方法產生變頻器（４）用的開關信號（ＰＷＭ）。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及電力變頻器的驅動方法，如特別是該變頻器用來向電動機的電動機相提供驅動電流。本專利技術還涉及為實施該方法而構造的裝置。
技術介紹
—般把向電動機的電動機相通以驅動電流稱為換向?，F代的所謂無刷電動機一 般都以電子方法借助變頻器電路(在下文中簡稱為變頻器)進行換向。這樣的變頻器 具有其數目對應于電動機相的數目的、連接成中間電路中的半橋。每個半橋都有兩個串 聯的電功率開關，例如，采取MosFet或IGBT的形式，所屬電動機相相應地接在兩個功率 開關之間。功率開關(通常由軟件控制)由電子開關信號驅動，其由此確定換向的類型 和方法。在這方面人們區分不同的常用換向模型，特別是所謂正弦換向和所謂方波換向 (Block-Kommutierung)。正弦換向時變頻器的功率開關被驅動，使得在電動機旋轉時從變 頻器向電動機相饋入的相電壓隨時間的變化過程基本上遵循正弦波形。與此相反，在方波 換向情況下，變頻器的功率開關被這樣驅動，使得變頻器輸出基本上呈矩形變化的相電壓。 因此，在方波換向的情況下，相電壓基本上在離散的電壓值之間跳躍地變換。 純正弦換向時，當相電壓的振幅達到中間電路電壓的量值時，要傳輸到電動機的 驅動功率則達到最大值。在這種情況下，為能進一步提高功率，亦即，為了使電動機以大于 100%純正弦功率運行，現代變頻器有時可以從正弦換向切換到方波換向。但是在正弦換向 和方波換向之間切換時，通常會發生由電動機產生的驅動轉矩的轉矩跳躍，所述轉矩跳躍 伴隨產生相電流的突然變化。轉矩跳躍通常會導致電動機所驅動的運動過程發生急劇改 變，這(視電動機的應用范圍而定)可能造成干擾或者甚至破壞性作用。由于相電流中的相 應的跳躍，在變頻器內部會短期出現過電流峰，在不利的環境下這可能導致變頻器的關斷。
技術實現思路
本專利技術的任務在于，提出 一種面對此背景加以改善的變頻器驅動方法。本專利技術的 任務還在于，提出一種特別適宜于執行該方法的裝置。 在方法方面，按照本專利技術，該任務用權利要求1的特征解決。據此規定，在該周期 性換向模型的范圍內，在正弦換向區域和方波換向區域之間設置一個過渡區域，在該過渡 區域中，對于換向模型的每個半周期的第一部分區段按照方波換向類型恒定地調節由變頻 器輸出的相電壓，而對于該半周期的第二部分按照正弦換向類型變化地調節由變頻器輸出 的相電壓。換向模型(Kommutierungsmuster)這一概念一般地理解為變頻器的確定驅動 類型，就是說向變頻器輸出的開關信號的確定的形態，基于此，變頻器所輸出的相電壓取確 定的隨時間而變化的曲線。換向模型是周期性的，因此包括多個彼此相繼的時間區段(周 期)，在這些時間區段中該換向模型以相同或相似的方式重復。在這里換向模型的周期對應 于由變頻器在電動機中產生的旋轉磁場的一轉。正弦換向區域，方波換向區域和過渡區域的概念與換向模型的時間區段相聯系，在這些時間區段中換向模型具有統一的表 現特征的特性。這樣，在正弦換向區域內相電壓在時間上呈正弦波形，在方波換向區域內按 矩形脈沖模式變化。在正弦換向情況下，按常規該周期從正弦波形相電壓正半波的起點開 始，亦即，在相電壓在正方向上超過振幅平均值的點上開始。在方波換向情況下，按常規該 周期同樣在起動正半波、亦即起動換向模型的正驅動相位時開始。相應地，對于過渡區域， 周期的開始確定在過渡換向模型的正半波的開始上。在這個意義上，相應換向模型的正或 負半波稱為半周期。 采用該方法，由于避免了電動機所產生的驅動轉矩和相關相電流的急劇變化，使 正弦換向和方波換向之間得以基本上連續的過渡。相應地也避免了由電動機驅動的運動過 程或變頻器上這樣的急劇變化的負面作用。 在該方法的第一變型方案中，第一部分區段的持續時間按照一個調節量被改變， 該調節量對于由變頻器所驅動的電動機的要調節的電動機功率是特征性的。這個調節量尤 其標準化在100%的純正弦功率上。 在該方法的一個替代變型方案中，按照電動機功率，離散地進行在正弦換向和方 波換向之間的切換。但是，這兩個換向形式之間的過渡在時間上不是突然進行的，而是各自 通過中間接入的過渡區域，在實現該方法時始終在時間上短暫地采用過渡區域。這時，第一 部分區段的持續時間(與該半周期持續時間的關系)按照一個預先給定的時間相關性或者 根據所謂的換向角而改變。 這樣在從正弦換向區域向緊隨的方波換向區域過渡的情況下，第一部分區段的持 續時間與第二部分區段有關地逐漸延長。附加地或者可替換地，在從方波換向區域向緊隨 的正弦換向區域過渡情況下，第一部分區段的持續時間逐漸縮短。 在該方法的一個有利的實施方式中，第一部分區段相對于第二部分區段在時間上 居中地被設置。其結果是，在過渡區域中具有方波形恒定的相電壓的時間區段總是被安排 在純正弦換向情況下相電壓處于最小值或最大值的換向模型位置上。由此實現該過渡換 向模型特別是在過渡區域的與正弦換向區域相鄰接的邊沿上，盡可能與純正弦換向相應的 換向模型相平衡。從純正弦換向到過渡區域的切換用這樣的方法特別連續地進行。 為了驅動變頻器而向它提供的開關信號最好是脈寬調制的，因此包含按照固定的 周期持續時間被提供時鐘的一系列脈沖和設置在其間的脈沖空缺，其中該信號通過可變 地調節脈沖(在時間上的)脈寬來被調制。在該方法的這種實施中，該開關信號被稱為 P麗-信號。若變頻器基于脈寬調制地被驅動，則上述相電壓通過瞬間相電壓在P麗-信號的 周期持續時間上形成的平均值來給出。該有效相電壓總是與脈寬成比例。 在本方法的一個可以特別簡單地實現的設計方案中，第一部分區段的延長或縮短 是通過改變預先給定的脈沖鎖定/脈沖丟棄(pulse-locking/pulse-dropping，PLPD)時間 進行的。由此，本身主要也在傳統驅動方法的范圍內設置的脈沖鎖定/脈沖丟棄(PLPD)函 數(與這樣的函數的實際的使用目的相反)可以被用于在過渡區域形成換向模型。由此， 按照本專利技術的方法，只需稍微改變已知的驅動算法(因此無需較大的開發費用)即可實現。 附加地或者作為可替換方案，PLPD-函數還適宜于產生方波換向區域中的開關信 號，即可以利用來實現純方波換向。為了產生方波換向，這里簡單地把預先給定的PLPD-時 間設置為P麗信號的周期持續時間。5 在本方法的一個特別節省資源、亦即在計算消耗上要求特別低的實施方案中，第 一部分區段的持續時間不是連續地變化的，而是以量化的方式根據一個預先給定的等級來 變化的。由此，特別是省去了在該方法的迭代執行時總是必須重新算出第一部分區段的持 續時間的必要性。 在裝置方面，按照本專利技術，上述任務通過權利要求10的特征解決。按此該裝置包 括一個在電路和/或編程技術上按照上述方法為產生開關信號而構造的控制單元。該控制 單元特別是微控制器，其中以軟件形式實現執行該方法的控制邏輯。附圖說明 現將參照附圖更詳細地描述本專利技術的實施例。附圖中 圖1在粗略地示意的簡化電路圖中示出前面接有變頻器的電動機以及用于驅動 該變頻器的裝置； 圖2在示意圖中示例性示出該電動機一個相，其相對于時間或相對于所謂的換向角繪出在正弦換向情況下在P麗周期持續時間上取平均的相電壓； 圖3以更詳細的表示形式示出按照圖2的示圖的時間區段III 本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于按照周期性的換向模型來驅動變頻器（４）的方法，其中在換向模型的范圍內在正弦換向區域（２１）和方波換向區域（２２）之間設置過渡區域（２５），在該過渡區域（２５）中，對于每個半周期（Ｐ１，Ｐ２）的第一部分區段（ｔ１）按照方波換向方式在時間上恒定地調節由該變頻器（４）輸出的相電壓（〈Ｕ↓［Ｌ１］〉），而對于該半周期（Ｐ１，Ｐ２）的第二部分區段（ｔ２，ｔ３）按照正弦換向方式在時間上可變地調節由該變頻器（４）輸出的相電壓（〈Ｕ↓［Ｌ１］〉）。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】DE 2007-8-28 102007040560.1一種用于按照周期性的換向模型來驅動變頻器(4)的方法，其中在換向模型的范圍內在正弦換向區域(21)和方波換向區域(22)之間設置過渡區域(25)，在該過渡區域(25)中，對于每個半周期(P1，P2)的第一部分區段(t1)按照方波換向方式在時間上恒定地調節由該變頻器(4)輸出的相電壓(<UL1>)，而對于該半周期(P1，P2)的第二部分區段(t2，t3)按照正弦換向方式在時間上可變地調節由該變頻器(4)輸出的相電壓(<UL1>)。2. 按照權利要求1的方法，其中根據表現電動機功率的特性的調節量(S)相對于該半 周期(P1，P2)的持續時間來調節所述第一部分區段(tl)的持續時間。3. 按照權利要求1的方法，其中在正弦換向區域(21)和在時間上緊隨的方波換向區域 (22)之間的過渡區域(25)的變化過程中，第一部分區段(tl)的持續時間按照預先給定的 與時間(t)或與換向角((p)的關系被逐漸增大。4. 按照權利要求1的方法，其中在方波換向區域(22)和在時間上緊隨的正弦換向區 域(21)之間的過渡區域的變化過程中，該第一部分區段(tl)的持續時間按照預先給定的 與時間(t)或與換向角((p)的關系被逐漸縮短。5. 按照權利要求1至4中一項的方法，其中在每個半周期(P1，P2)內該第一部分區段 (tl)相對于第二部分區段(t2， t3)居中地被設置。6. 按照權利要求1至5中一項的方法，其中該變頻器(4)的驅動用至少一個P麗-信號 (P麗)的設定值來進行。7. 按照權利要求6的方法，其中該第一部分區段(tl)的延長或縮短通過改變預先給定 的脈沖鎖定/脈沖丟棄時間(tP，)來進行。8. 按照權利要求6或7的方法，其中該方波換向區域(22)以如下方式被調節即將預 先給定的脈沖鎖定/脈沖丟棄時間(T，D)設置在P麗-信號(P麗)的P麗-周期的周期持續 時間(T)上。9. 按照權利要求1至8中一項的方法，其中根據預先給定的等級以量化的方式來改變 該第一部分區段(tl)的持續時間。10. —種用于驅動變頻器(3)的裝置(5)，帶有控制單元(6)用于給定變頻器(4)的至 少一個開關信號(P麗)，其中該控制單元(...

【專利技術屬性】
技術研發人員：D喬基姆斯邁耶，
申請(專利權)人：歐陸汽車有限責任公司，
類型：發明
國別省市：DE[德國]