实施方案涉及用于使用自举充电电路进行空间向量脉宽调制开关的系统和方法。提供了用于使用空间向量脉宽调制(PWM)操作来控制功率变换器的平台和技术。所述变换器(122)通过控制一组三相开关(104)，将直流电压(DC)电源(102)转换为交流电压(AC)输出(106)。自举电容器(108)耦接到每个开关。当该组三相开关(104)中的每个开关处于零状态时，能够从对应的脉宽调制(PWM)信号中所传递的电流对所述耦接的自举电容器进行充电。当进入一(高)开关状态时，所述自举电容器能够传递所存储的功率。在PWM周期的至少两个连续段期间，每个开关能够保持在零状态，因此对所述自举电容器进行充电。在需要功率传递之前，保证所述自举电容器的预充电。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本教导涉及，更具体地，涉及用于对基于空间向量脉宽调制的功率变换器中的一组相位开关的开关次序进行排序的平台和技术，以保证对自举栅极电容充分充电，从而驱动期望的三相输出。
技术介绍
在电力电子与控制的领域，已经知道了用于控制从直流电压(DC)电源输出的三相电压的生成和传递的空间向量脉宽调制(PWM)技术的用户。在这种系统中，输出信号可为具有分隔120度的三个独立相位的交流电压和/或交流电流(AC)信号，或可近似为具有分隔120度的三个独立相位的交流电压和/或交流电流(AC)信号。由这种已知空间向量PWM平台产生的三个信号可用于驱动电机或其它输出负载的电感器或其它元件。使用空间向量PWM技术允许使用相对灵活和低成本的编程电子控制模块对电机和其它负载的三相电压进行控制。在空间向量PWM平台中，编码为三比特值的一组空间向量可用于驱动或控制一组三相开关，其中该三相开关的开关动作能够产生近似为处于三分量相位的交流电压输出的电压电平。对于某些商用系统，使用空间向量PWM控制器来实现在大的家庭中的电源或其他硬件(例如用于加热泵、空调和其他加热和冷却系统的电机)的管理的电压调节。除了降低成本，这种系统还能够允许电源平台和其输出的电压、净功率和/或其他参数的可编程性的增强程度。在电力电子和其他应用的领域中，同样地，已知使用一种被称为“自举"(bootstrap)电容器或充电电路的发电电路。在自举电容电路中，一组电容器可跨过供电电路中的不同信号路径进行耦接，以寄生地分接在其它操作期间流动的那些电路中的电流。结果是，一个或多个自举电容器积蓄电荷，并且该存储的电荷可在之后用于对其他电路供电，和/或用于其它目的。在这种情况下，根据负载需求，一组自举电容器所传递的功率能够用作传统变压器或其它电源器件的替代品。当自举电容器电路成功用作变压器或其它电源器件的替代品时，能够实现显著节约成本。在空间向量PWM平台的情况下，自举电容器功率电路可以潜在地形成常常使用大量和昂贵的线圈绕组和其他部件的基于变压器的交流电压和/或交流电流(AC)电源的有用的替代。在这种方案中，一组自举电容器可以潜在地插入三相开关电路中，并且当产生逆向AC电压输出来驱动负载时，从用于存储和使用的该电路引出电流。实现将自举电容器电路并入五段空间向量PWM系统，其中，驱动一组相位开关的PWM信号从每段总共六个时钟周期(对应于每个开关一个周期)减少到每段五个时钟周期，以降低PWM状态变换和开关损失具有的数量，然而，未能具体化或在现存平台中变得已知。这可能部分是由于对自举电容器电路的需求是:每个自举电容器从中引出电流的信号保持在“打开”或流动状态足够长的时间以对该电容器充电，直到要求放电和传递电力时为止。在已知五段空间向量PWM系统中，在基于传统空间向量序列的周期的一组(三)相开关中的关闭状态和打开状态之间快速切换防止任何自举电容器实现全部预充电状态，直到接着会要求电容器放电和传递电力时为止。可能需要提供使用自举充电电路进行空间向量脉宽调制开关的方法和系统，其中空间向量PWM系统能够配置有自举电容器功率电路，然而仍然向构成的电容器提供足够的时间来实现必要水平的充电以产生全部三相输出。【附图说明】在说明书中并入附图并且附图构成本说明书的一部分，附图示出本教导的实施方案，并且连同说明书用于解释本教导的原理。在附图中:图1示出根据各实施方案的、包括使用自举充电电路进行空间向量脉宽调制开关的系统和方法中能够使用的控制和开关电路的总体环境；图2示出根据各实施方案的、能够跨过空间向量PWM系统的PWM周期中的一组PWM段使用的一组PWM相位信号；以及图3示出根据各实施方案的、能够中的控制器和其它硬件的示例性硬件、软件和其它资源。【具体实施方式】本教导的实施方案涉及。更具体地，实施方案涉及用于将一个或多个自举充电电路并入五段空间向量PWM系统、同时将相位开关的引发序列(firing sequence)配置为驱动一个或多个自举电容器全部或充分充电以产生期望的三相输出的平台和技术。应注意，实现本文描述的信号生成平台和技术涉及压控电源。在这种实现中，变换器的输出是表示三相正弦电压的信号。由于该技术不需要反馈，从而不考虑电流电平和波形。在方面中，假设选择被变换器所驱动的负载，从而产生正弦电流。现在对在附图中示出的本教导的示例性实施方案进行详细参考。在可能的情况下，相同的附图标记在附图中通篇用于指代相同或类似部件。图1示出根据方案的总体系统100，在该系统中能够操作使用自举充电电路进行空间向量脉宽调制开关的系统和方法。在所示方面中，系统100中的功率变换器模块122可以包含、包括和/或接口到直流电压和/或直流电流(DC)电源102，通过一组相位开关104从该电源传送电压，并且生成一组三相电压输出106以发送到负载112。在方面中，直流电压和/或直流电流(DC)电源102可为或可包括从被整流的交流电压和/或交流电流(AC)源产生直流电压的电源、基于电池的直流电压和/或直流电流(DC)电源，和/或其它类型的直流电压和/或直流电流(DC)电源。在方面中，直流电压和/或直流电流(DC)电源102可以耦接到一组相位开关104，该组相位开关104可以耦接到控制器110。如图所示，在实现中，该组相位开关104可包括一组六个开关(说明性地示出为A+、A-、B+、B-、B+、B_)。在实现中，该组相位开关104可包括被配置为例如以开关模式操作的一组晶体管，例如一组三个绝缘栅双极型晶体管(IGBT)、一组三个场效应晶体管(FET)、和/或其他类型的晶体管。在方面中，该组相位开关104可为或可包括离散晶体管，和/或可并入集成电路(IC)。可以使用其他类型的开关，包括没有构成或基于晶体管的开关。图1中示出的成对的六个开关(对于A、B、C线的每一条称为上开关和下开关)能够被配置为切换布置为以相位120度分隔的三个电压输出信号之一的电压信号。在方面中，每个相位的开关能够被配置为仅容许开关在上侧或下侧关闭，以避免开关短路。尽管图示该组相位开关104中的三对开关，然而将理解，也能够使用开关的其他数字、类型和/或配置。根据方面，可为或可包括例如微控制器或微处理器的可编程逻辑装置的控制器110可操作该组相位开关104来打开和关闭每条开关线(A、B和C)的上开关和下开关。通过打开和关闭开关序列或模式中的该组相位开关104，控制器110可产生该组三相电压和/或将该组三相电压输出发送到负载112。根据方面，负载112可为多种电力负载的任一种，例如电机。在负载112中使用的电机可为或可包括交流(AC)感应电机、无刷直流(DC)电机、开关磁阻电机、永磁同步电机和/或其他类型的电机。在实现中，负载112可为或可包括在热泵和/或其他加热、通风或空调(HVAC)系统中使用的电机，并且系统100可安装到或连接到该平台。然而，将理解，可使用其他类型的负载112和相关应用。根据方案，控制器110产生或应用的开关序列或模式可为基于状态向量脉宽调制(PWM)的序列，其中以(0，0，0)(1，0，0)等形式的一个或零个值的三元组可用于对构成或生成该组三相输出106的脉宽调制信号的打开或关闭状态进行编码或表示，其接着驱动负载112。在实现本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种控制功率变换器的方法，其包括：在一组六脉宽调制(PWM)段的每段期间，产生一组脉宽调制(PWM)信号，所述脉宽调制(PWM)信号组包括控制一组三相开关的一组三相信号；将所述脉宽调制(PWM)信号组配置为，在所述六脉宽调制(PWM)段的组中的至少两个连续调制段期间，将所述三相信号组中的至少一个保持为停留在零状态；以及基于所述六脉宽调制段的组，产生一组三相交流电流(AC)输出。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：W佩尔迪卡基斯，张达，T吉措尔德，
申请(专利权)人：开利公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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