死区时间插入预补偿的功率变换器制造技术

一种功率变换器具有相桥臂，相桥臂具有跨接DC链路的上部开关装置和下部开关装置。装置之间的连接点被连接到负载。电流传感器检测从连接点流入负载的电流的方向。栅极驱动器响应于脉宽调制(PWM)以由可变占空比生成标称栅极信号而根据上部和下部栅极信号来激活装置。当检测到正电流方向时，则上部栅极信号具有相对于标称信号移动预定的偏置量的导通时间和关断时间，并且所述死区时间被增加到下部栅极信号。当检测到负方向时，则下部栅极信号具有相对于标称信号移动预定的偏置量的导通时间和关断时间，并且死区时间被增加到上部栅极信号。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种功率变换器具有相桥臂，相桥臂具有跨接DC链路的上部开关装置和下部开关装置。装置之间的连接点被连接到负载。电流传感器检测从连接点流入负载的电流的方向。栅极驱动器响应于脉宽调制(PWM)以由可变占空比生成标称栅极信号而根据上部和下部栅极信号来激活装置。当检测到正电流方向时，则上部栅极信号具有相对于标称信号移动预定的偏置量的导通时间和关断时间，并且所述死区时间被增加到下部栅极信号。当检测到负方向时，则下部栅极信号具有相对于标称信号移动预定的偏置量的导通时间和关断时间，并且死区时间被增加到上部栅极信号。【专利说明】死区时间插入预补偿的功率变换器
技术介绍
本专利技术总体设及用于电动车辆的电驱动系统的包括逆变器的功率变换器，并且更 具体地设及用于控制开关装置使得死区时间间隔可W在不引入变换器的输出的任何显著 失真的情况下插入的预补偿栅极驱动信号。 电动车辆，例如混合动力电动车辆化EV)、插电式混合动力电动车辆(P皿V)、W及 纯电动车辆(BEV)，使用逆变器驱动的电机来提供牵引扭矩和再生制动扭矩。典型的电驱动 系统包括DC(直流）电源(例如电池组或燃料电池），DC电源通过接触器开关连接到可变电压 变换器(VVC) W调节主DC链路电容器两端的主总线电压。逆变器连接在用于DC链路的主总 线和牵引马达之间W便将DC功率转换成连接到马达的线圈W推进车辆的AC(交流)功率。第 二逆变器也可W连接在主总线和发电机(如果存在的话)之间W提供从原动机一一通常是 内燃发动机一一到DC链路的另一条功率流路径。 逆变器包括W桥式配置连接包括多个相桥臂的晶体管开关装置(例如绝缘栅双极 型晶体管，或称IGBT)。典型的配置包括由具有S个相桥臂的逆变器驱动的S相马达。电子 控制器接通和断开开关W便将来自总线的DC电压转化成施加到马达的AC电压，或将来自发 电机的AC电压整流成总线上的DC电压。在每种情况下，逆变器响应于包括电机的旋转位置 和流进每个相中的电流的各种感测到的条件来控制。 用于马达的逆变器可W优选脉宽调制DC链路电压，W便传送正弦电流输出的近似 值W在所需的速度和扭矩下驱动马达。施加到IGBT的栅极的脉宽调制(P丽)控制信号根据 需要使其接通和断开使得所产生的电流匹配所需的电流。 因为逆变器的每个相桥臂具有跨接DC链路的一对上部和下部开关装置，重要的 是，运两个装置不能同时导通（即，接通）。否则，所产生的相桥臂的"直通"可能导致损坏开 关装置。关于逆变器的PWM控制通常使用在相桥臂的上部和下部开关装置都断开期间的短 的时间间隔一一被称为死区时间一一W便防止直通。然而，死区时间的插入已导致传送到 负载的输出波形的失真和控制延迟的引入。
技术实现思路
在本专利技术的一个方面，一种功率变换器包含配置用于接收DC电源电压的DC链路和 至少一个相桥臂。相桥臂包含跨接DC链路的上部开关装置和下部开关装置。上部开关装置 和下部开关装置之间的连接点配置为连接到负载。用于相桥臂的电流传感器检测从连接点 到负载的电流的方向为正或为负。栅极驱动器连接到相桥臂W响应于脉宽调制(PWM) W由 可变占空比生成标称栅极信号而根据上部栅极信号激活上部开关装置并且根据下部栅极 信号激活下部开关装置。当检测到正电流方向时，则上部栅极信号具有相对于标称栅极信 号各自移动预定的偏置量的导通时间和关断时间，并且下部栅极信号具有相对于上部栅极 信号的相应的关断时间延迟的导通时间并且具有相对于上部栅极信号的相应的导通时间 提前的关断时间。当检测到负电流方向时，则下部栅极信号具有相对于标称栅极信号各自 移动预定的偏置量的导通时间和关断时间，并且上部栅极信号具有相对于下部栅极信号的 相应的关断时间延迟的导通时间并且具有相对于下部栅极信号的相应的导通时间提前的 关断时间。根据本专利技术的一个实施例，其中对于正电流方向和负电流方向二者，上部栅极信 号和下部栅极信号被连续地生成，并且其中响应于检测到的电流方向为栅极驱动器选择相 应的栅极信号。[000引根据本专利技术的一个实施例，其中脉宽调制包括PWM载波信号，其中当通过将PWM载 波信号和来自可变占空比的正偏置进行比较而检测到正电流方向时，生成上部栅极信号和 下部栅极信号，并且其中当通过将PWM载波信号和来自可变占空比的负偏置进行比较而检 测到负电流方向时，生成上部栅极信号和下部栅极信号。 根据本专利技术的一个实施例，其中栅极信号是通过与选通每个比较信号与各自的延 迟的比较信号而生成，其中延迟的比较信号是根据预定的死区时间tD而延迟。 根据本专利技术的一个实施例，其中载波信号具有预定的斜率，并且其中正偏置和负 偏置之间的差除W预定的斜率等于预定的死区时间tD。 根据本专利技术的一个实施例，其中载波信号包含=角波形。 根据本专利技术的一个实施例，功率变换器进一步包含： 第二相桥臂，所述第二相桥臂包含跨接DC链路的第二上部开关装置和第二下部开 关装置，其中第二上部开关装置和所述第二下部开关装置之间的第二连接点配置为连接到 负载； 用于第二相桥臂的第二电流传感器，第二电流传感器检测从第二连接点流入负载 的第二电流的方向为正或为负；W及[001引连接到第二相桥臂的第二栅极驱动器，第二栅极驱动器响应于第二P歷载波信号 W由可变占空比生成标称第二栅极信号而根据第二上部栅极信号激活第二上部开关装置 并且根据第二下部栅极信号激活第二下部开关装置； 其中当检测到所述正第二电流方向时，则第二上部栅极信号具有相对于标称第二 栅极信号各自移动预定的偏置量的导通时间和关断时间，并且第二下部栅极信号具有相对 于所述第二上部栅极信号的相应的关断时间延迟的导通时间并且具有相对于第二上部栅 极信号的相应的导通时间提前的关断时间;并且 其中当检测到负第二电流方向时，则第二下部栅极信号具有相对于标称第二栅极 信号各自移动第二预定的偏置量的导通时间和关断时间，并且第二上部栅极信号具有相对 于第二下部栅极信号的相应的关断时间延迟的导通时间并且具有相对于第二下部栅极信 号的相应的导通时间提前的关断时间。根据本专利技术的一个实施例，其中所述负载包含用于 道路车辆的电动牵引马达，并且其中所述可变占空比对应于所述牵引马达的所需扭矩。[001引根据本专利技术，提供一种功率变换器，包含： DC链路，DC链路配置用于接收D地源电压； 相桥臂，相桥臂包含跨接DC链路的上部开关装置和下部开关装置，其中上部开关 装置和下部开关装置之间的连接点配置为连接到负载； 用于相桥臂的电流传感器，电流传感器检测从连接点流入负载的电流的方向为正 或为负；W及 连接到相桥臂的栅极驱动器，栅极驱动器根据上部栅极信号激活上部开关装置并 且根据下部栅极信号激活下部开关装置;W及 控制器，控制器1)生成来自命令的占空比的正占空比偏置和负占空比偏置，2)将 P丽载波信号与占空比偏置进行比较W生成第一比较信号和第二比较信号，3)将比较信号 与各自的延迟的比较信号与选通W生成正预补偿的栅极驱动信号和负预补偿的栅极驱动 信号，其中延迟的比较信号是根据预定的死区时间tD而延迟，4)当方向为正时，选择正预补 偿的栅极驱动信号，并且5)当所述方向为负时，选择负预补偿的栅极驱动信号。 根据本专利技术的一个实施例，其中载波信号具有预定的斜率本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种控制功率变换器的方法，包含：生成用于驱动相桥臂中的各个开关装置的脉宽调制(PWM)上部和下部栅极信号；检测从所述相桥臂到负载的电流方向；当所述方向为正时，将死区时间插入到对应于第一比较信号的所述栅极信号中，所述第一比较信号通过比较PWM载波信号与来自可变PWM占空比的正偏置而获得。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔·W·德格尼尔，陈清麒，菊池润，
申请(专利权)人：福特全球技术公司，
类型：发明
国别省市：美国;US