用于环境友好车辆的逆变器控制方法和系统技术方案

本发明专利技术提供了一种用于环境友好车辆的逆变器控制系统和方法，通过该系统和方法，当与在整个操作区域使用一个固定开关频率和一个固定采样频率的常规情况相比较时，能够在开关损耗、电磁性能、噪声-振动-不舒适性（NVH）性能、控制稳定性等方面获得总体改进。为此，用于环境友好车辆的逆变器控制方法根据开关频率和采样频率生成脉宽调制（PWM）信号，并且控制开关元件的开/关驱动，其中控制器根据当前电动机转速改变并设定开关频率，根据开关频率改变并设定采样频率，并且根据相应于电动机转速的开关频率和采样频率控制开关元件的开/关驱动。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供了一种用于环境友好车辆的逆变器控制系统和方法，通过该系统和方法，当与在整个操作区域使用一个固定开关频率和一个固定采样频率的常规情况相比较时，能够在开关损耗、电磁性能、噪声-振动-不舒适性（NVH）性能、控制稳定性等方面获得总体改进。为此，用于环境友好车辆的逆变器控制方法根据开关频率和采样频率生成脉宽调制（PWM）信号，并且控制开关元件的开/关驱动，其中控制器根据当前电动机转速改变并设定开关频率，根据开关频率改变并设定采样频率，并且根据相应于电动机转速的开关频率和采样频率控制开关元件的开/关驱动。【专利说明】用于环境友好车辆的逆变器控制方法和系统
本专利技术涉及用于环境友好车辆的逆变器控制方法和系统，且更具体地，涉及一种用于环境友好车辆的逆变器控制方法和系统，通过该方法和系统，当与在整个操作区域使用一个固定开关频率和一个固定采样频率的常规控制方法相比较时，能够在开关损耗、电磁性能、噪声-振动-不舒适性(NVH)性能、控制稳定性等方面做出整体改进。
技术介绍
众所周知，诸如纯电动车辆(EV )、混合动力电动车辆(HEV )、燃料电池电动车辆(FCEV)等的环境友好车辆使用电动机作为用于车辆驱动的至少一个驱动源。具体地，存储在车辆的主电池中的直流(DC)电力经由电池与电动机之间的逆变器转换为三相交流(AC)电力并驱动电动机，并且电动机的驱动力被传递至驱动轮以使车辆行驶。在环境友好车辆中，动能在减速期间经由再生制动转换为电能，并且电能被存储在电池中，其后，在车辆行驶时，存储在电池中的能量被再循环回来驱动电动机(例如，所收集的电能被再循环为车辆所利用的动能，用以例如对电池充电)，由此提高燃料效率。通常包括用作环境友好车辆的驱动源的电动机和逆变器的电动机系统具有与其相关的若干问题，诸如在驱动操作/再生操作期间发生的噪声、由开关损耗引起的效率退化、电磁性能退化等等。通常，如果逆变器的开关频率增加，那么噪声减小；随着开关频率减小，逆变器效率和燃料效率可提高。也就是说，如果逆变器的开关频率被设定至低固定频率(例如，基本开关频率被固定至4kHz)，那么电磁性能可良好。然而，会生成大量噪声。当基本开关频率在整个操作区域被设定至高以便减少逆变器噪声(例如，基本开关频率被固定至8kHz)时，NVH性能变好(即，脉宽调制(PWM)电流脉动减小)，但是电磁性能恶化并且开关损耗增加(即，导致车辆约束条件中的坡道保持性能的退化)，使得逆变器效率和燃料效率也降低。关于电磁性能，随着开关频率增加，所辐射的电磁噪声增加(例如，因此AM广播接收变差)；随着开关频率减小、所辐射的噪声减小且因此电磁性能变好。在常规的环境友好车辆中，为了减少可能被敏感地察觉或者可能使驾驶者或乘客不悦的逆变器噪声，逆变器的开关频率通常被设定至高并固定(例如，至8kHz)，并且用于获得控制逆变器用的诸如感测电流和(估算的)转子位置的信息的采样频率被设定成等于开关频率(SkHz)(类似于以下的单采样方案)。这里，开关频率(即，开关周期)可被定义为逆变器中的分立开关的开/关分别重复一次的周期，并且采样频率相应于控制逆变器电流时的控制周期，其中控制周期可被定义为重复转子位置信息、电流控制操作、占空比计算(duty calculation)和占空比更新(dutyupdate)的周期。然而，在常规情况下，不考虑电动机驱动状态等而在整个操作区域固定并使用一个开关频率(即，使用固定频率方案)，从而导致由开关元件的散热引起的高开关损耗和电磁性能的弱点。此外，当采样频率高时，虽然逆变器控制稳定性变好，但是执行控制的处理器的负荷增加，因为处理器必须在较短时间内获得诸如感测电流、电动机角度信息等的控制参数并且计算较大量的控制值，所以处理器可能变得过载。因此，有必要通过考虑NVH性能、电磁性能、开关损耗、控制稳定性、处理器负荷系数等，根据行驶状态控制开关频率和采样频率。也就是说，在常规系统中，由于开关频率在整个操作区域被设定且固定在高频率，所以存在诸如电磁性能退化和开关损耗增加的明显缺点以及一些优点。因此，需要为了总体性能提高根据行驶状态适当改变开关频率并根据改变的开关频率适当调整采样频率的控制技术。
技术实现思路
因此，已做出本专利技术来解决上述问题，并且本专利技术提供了一种用于环境友好车辆的逆变器控制系统和方法，通过该系统和方法，当与在整个操作区域使用一个固定开关频率和一个固定采样频率的常规控制方法相比较时，可在开关损耗、电磁性能、NVH性能、控制稳定性等方面获得总体改进。根据本专利技术的一方面，提供了一种用于环境友好车辆的逆变器控制系统和方法，其根据开关频率和采样频率生成脉宽调制(PWM)信号，并且控制开关元件的开/关驱动，其中控制器根据当前电动机转速改变并设定开关频率，根据开关频率改变并设定采样频率，并且根据相应于电动机转速的开关频率和采样频率控制开关元件的开/关驱动。根据本专利技术的另一方面，提供了一种用于环境友好车辆的逆变器控制方法，其根据开关频率和采样频率生成脉宽调制(PWM)信号，并且控制开关元件的开/关驱动，其中在控制器根据当前电动机转速确定基本开关频率之后，控制器将开关频率和采样频率从基本开关频率改变并设定成相应于当前电动机操作状态的值，并且根据开关频率和采样频率控制开关元件的开/关驱动。【专利附图】【附图说明】现在将参照附图中示出的示例性实施例详细说明本专利技术的上述及其他特征，附图在下文中仅以例示的方式给出，因此不限制本专利技术，并且其中:图1是根据本专利技术的第一示例性实施例的逆变器控制方法的流程图；图2是示出在根据本专利技术的第一示例性实施例的逆变器控制方法中开关频率被可变控制(连续可变控制)的状态的图；图3是示出根据本专利技术的第一示例性实施例的逆变器控制方法中的采样频率的转换方案的图；图4是示出根据本专利技术的第二示例性实施例的逆变器控制方法的流程图；图5是示出在根据本专利技术的第二示例性实施例的逆变器控制方法中开关频率被可变控制(阶跃转换(step transition)控制)的状态的图；图6是示意性地示出在根据本专利技术的第二示例性实施例的逆变器控制方法中在进行开关频率的阶跃转换时进行单采样/双采样转换的图；图7A和7B是示出根据本专利技术的第三示例性实施例的基本开关频率和扩频的图；图8是示出根据本专利技术的第三示例性实施例的逆变器控制方法的流程图；图9是示出根据本专利技术的第三示例性实施例的逆变器控制方法中的采样频率的切换方案的图；图10是示出根据本专利技术的第四示例性实施例的逆变器控制方法的流程图；图1lA和IlB是示意性地示出在根据本专利技术的第四示例性实施例的逆变器控制方法中开关频率被可变控制并且通过开关频率的阶跃转换执行单采样/双采样转换的状态的图；图12是示出根据本专利技术的第五示例性实施例的逆变器控制方法的流程图；图13A和13B是示意性地示出在根据本专利技术的第五示例性实施例的逆变器控制方法中开关频率被可变控制并且通过开关频率的阶跃转换执行单采样/双采样转换的状态的图；并且图14是示出根据本专利技术的示例性实施例的开关频率的阶跃切换区域的图。【具体实施方式】在下文中，将参照附图详细说明本专利技术，以使本领域的普通技术人员能够容易地实现本专利技术。应当理解的是，本文所使用的术语“车辆”或“本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：裴秀炫，崔远景，金成奎，郭武信，
申请(专利权)人：现代自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：