用于驱控Vienna整流器的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于驱控Vienna整流器的优化的方法，具有以下步骤：根据特征矢量在用于Vienna整流器的开关空间矢量图中从多个区块中选出一个区块；按照选出的区块和选出的区块在开关空间矢量图中的位置，以相应于该区块在开关空间矢量图中的位置的偏移角来旋转矢量，其中已旋转的矢量的所产生的角度作为标准化的相位角继续使用并将已旋转的矢量所落入的区块称为第一区块；根据标准化的相位角选出第一区块的上半部或者下半部；根据标准化的相位角的和已旋转的矢量的值，在第一区块中选出区块的三个平面区间中的一个；根据确定的平面区间实现求出总和上等于已旋转的矢量的子矢量；根据求出的子矢量实现求出驱控开关的开关时间。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于驱控所谓的Vienna整流器的方法，Vienna整流器也称为三相-三点式-脉冲整流器。例如在EP 0 660 498 A2中有对Vienna整流器的描述。
技术介绍
与常规的、用于整流三相交流电的六脉冲桥电路(B6)不同，Vienna整流器通过在交流电压侧上的基本上更小的谐波分量明显地显出优势。由于近似正弦形的电流曲线，较小的电源滤波器首先在较大的功率中是够用的，并且因此需要用于Vienna整流器的较小的体积。与此相对，设有借助脉宽调制(PWM)驱控Vienna整流器的相对昂贵的电子驱控电路。为了驱控Vienna整流器或者通常的有源整流器-以下简称为整流器-需要用于驱控功率半导体的脉冲模块。前接的控制装置输出具有角度和幅值的电压矢量。正如在空间矢量调制中那样地定义区段，在该区段中电压矢量能够运动。在相应的区段的拐角处的开关状态是已知的，但是对于电压矢量而言现在也必须还要确定开关时间。此外，对于当前的电压矢量还必须确定对应的子矢量，因为相对于二点式逆变器中的空间矢量调制而言总共不仅有6个而是有24个区段。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种用于驱控Vienna整流器的特别高效的可行性，也即一种特别高效的控制程序段。力争达到的效率在此涉及：该方法的以软件、固件或者软件和固件方式的实施是尽量节省资源的，并且在每个节拍周期中产生在固定的时间段中连续运行的方法的相对小的执行时长。这借助用于驱控Vienna整流器的方法来实现。为此，在用于驱控包括三个可控的开关、特别是以功率半导体形式的可控的开关的Vienna整流器的方法中提出以下步骤：根据以下偶尔也称为矢量的特征矢量、例如由用于驱控Vienna整流器的调节装置输出的电压矢量，在用于Vienna整流器的开关空间矢量图中从多个区块、在此为六个区块中选出一个区块。按照选出的区块和其在开关空间矢量图中的位置，以相应于该区块在开关空间矢量图中的位置的偏移角来旋转矢量。已旋转的矢量的产生的角度作为标准化的相位角进一步使用并且将已旋转的矢量所落入的区块为了区分而称为第一区块。在另外的方法步骤中，根据标准化的相位角选出第一区块的上半部或者下半部。在进一步另外的方法步骤中，根据标准化的相位角的和已旋转的矢量的值，在第一区块中选出区块的三个平面区间中的一个。在进一步另外的方法步骤中，根据确定的平面区间实现对在总和上相应于已旋转的矢量的子矢量k0，k1，k2的确定。最后在进一步另外的方法步骤中，根据确定的子矢量k0，k1，k2实现对用于驱控Vienna整流器的可控的开关的开关时间t0，t1，t2的确定。在此和接下来描述的方法形成了用于对Vienna整流器进行驱控、即对其中所包括的三个可控的开关进行驱控的算法的基础。根据通常的专业技术术语，这样的算法或者该算法的以软件或者固件或者软件和固件方式的实施也称为控制程序段。在实施该方法时，尤其取决于快的执行时间。因此本专利技术的优点首先在于以这样快速的执行时间实现的简化，尤其是对驱控Vienna整流器所必要的计算的简化。通过使用标准化的相位角Θ和已旋转的矢量，代替例如是由调节装置输出的电压矢量的特征矢量可能落入的例如六个区块中的一个区块，产生一个为了区分而称为第一区块的区块，另外的计算可能涉及该区块。这已经是第一重要的简化。通过根据标准化的相位角Θ选出第一区块(B1)的上半部或者下半部的方式产生进一步的简化，因为然后能够另外相应地输出标准化的相位角Θ，而不需要区别取决于标准化的相位角Θ的符号。通过根据标准化的相位角Θ的和已旋转的矢量的值在第一区块中选出该第一区块的三个平面区间中的一个，对于三个平面区间中的每一个而言，能够实现关于尽量简单的、也就是少的计算时间成本地确定在总和上相应于已旋转的矢量的子矢量k0，k1，k2的情况区分。最后，根据确定的子矢量k0，k1，k2实现对用于驱控可控的开关的开关时间t0，t1，t3的确定。在该方法的一个实施方案中，为开关空间矢量图的每个区段定义一个旋转方向。为了选出用于驱控在特征矢量所落入的区块中的开关的旋转方向，相应于在第一区块中所选出的上半部或下半部地选出区块的上半部或下半部，并且相应于在第一区块中所选出的平面区间地选出相应于作为基础的开关空间矢量图的三个区段中的一个。这样定义的、预设的旋转方向的应用确保了每个开关活动相应地仅仅刚好改变三个可控的开关中的一个的状态。以这种方式实现了开关损失的最小化。在该方法的另外的实施方案中，将零矢量k0的开关时间t0平分，并且在每个节拍周期T的一方面开始时和另一方面结束时相应于所平分的开关时间t0地实现对可控的开关中的一个的驱控，从而以有利的方式和方法产生如下的情况，即每个节拍周期T刚好以节拍周期开始所使用的开关状态结束。在该方法的另外的实施方案中，将确定的开关时间t0，t1，t2平分并且将所平分的开关时间t0，t1，t2以第一顺序中分配到每个节拍周期T的第一半部上并且以相对于第一顺序相反的第二顺序分配到相应的节拍周期T的第二半部上，从而以有利的方式和方法减小在两个共同形成中间电路的中间电路电容器之间的电压差别。在该方法的一个特定的实施方案中，该实施方案在用于执行该方法的修改的算法中产生，不是由调节装置输出的电压矢量而是根据馈电给Vienna整流器的网络的电流矢量作为特征矢量使用。在使用由调节装置输出的电压矢量作为特征矢量使用时可以得出，即所输出的电压矢量将导致一个开关状态，该开关状态不能利用具有Vienna整流器的仅仅三个可控的开关的Vienna整流器实现。电流矢量的使用具有排出这种不允许的开关状态的优点。在将电流矢量作为特征矢量使用的该方法的设计方案中，以取决于已旋转的矢量所落入的外部的、中间的或者内部的区块段地将确定的子矢量k0，k1，k2限定到相应的区块段的平面上的方式，得出用于确定子矢量k0，k1，k2的特别简单的可行性。区块段是等边三角形的情况对子矢量k0，k1，k2的简单的确定有利。在将电流矢量作为特征矢量使用的该方法的变体方案的实施方案中，以为开关空间矢量图的每个区段定义一个旋转方向并且相应于预设的编号顺序(双螺旋的编号顺序)地给开关空间矢量图的区段进行编号的方式，得出对基于驱控开关的旋转方向的特别简单的确定。区段中的一个和在该区段处定义的旋转方向在此以如下的模式选出：首先确定为特征化矢量所落入的区块预设的数值。给所预设的数值取决于标准化的相位角Θ的符号地加上预设的第一或者第二加数。给这个和取决于相应的区块段地加上预设的第三、第四或者第五加数。确定相应旋转方向的区段的选出由此简化为简单的加法，此外为正整数的加法。在具体的方法的特定的实施方案中，为了对在输出侧能在两个串联的中间电路电容器上量取的Vienna整流器的中间电路电压进行平衡而有利地提出，确定在每个中间电路电容器上的电压，将确定的电压值输送给调节器，并且调节器为了平衡中间电路电压而影响开关时间t0，t1，t2，尤其是零矢量的开关时间t0。此外，用于平衡中间电压的该可行性有利地与将由调节装置输出的电压矢量或者电流矢量作为特征矢量的使用无关。上述的目的也利用调节装置、微控制或者类似物来实现，该调节装置、微控制或者类似物根据该方法如在此和接下来描述那样地工作并且为此包括用于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于驱控包括三个能控制的开关(S1‑S3)的Vienna整流器(10)的方法，具有以下步骤：根据特征矢量，在用于所述Vienna整流器(10)的开关空间矢量图中从多个区块(B1‑B6)中选出一个区块(B1‑B6)，按照选出的区块和所述选出的区块在所述开关空间矢量图中的位置，以相应于该区块在所述开关空间矢量图中的所述位置的偏移角来旋转所述矢量，其中已旋转的矢量的所产生的角度作为标准化的相位角(Θ)继续使用，并且所述已旋转的矢量所落入的所述区块(B1)称为第一区块(B1)，根据所述标准化的相位角(Θ)选出所述第一区块(B1)的上半部或者下半部，根据所述标准化的相位角(Θ)的和所述已旋转的矢量的值，在所述第一区块(B1)中选出所述第一区块(B1)的三个平面区间(F1‑F3)中的一个平面区间，根据求出的所述平面区间(F1‑F3)实现求出总和上等于所述已旋转的矢量的子矢量(k0，k1，k2)，根据求出的所述子矢量(k0，k1，k2)实现求出用于驱控所述开关(S1‑S3)的开关时间(t0，t1，t2)。

【技术特征摘要】
2015.03.09 EP 15158195.61.一种用于驱控包括三个能控制的开关(S1-S3)的Vienna整流器(10)的方法，具有以下步骤：根据特征矢量，在用于所述Vienna整流器(10)的开关空间矢量图中从多个区块(B1-B6)中选出一个区块(B1-B6)，按照选出的区块和所述选出的区块在所述开关空间矢量图中的位置，以相应于该区块在所述开关空间矢量图中的所述位置的偏移角来旋转所述矢量，其中已旋转的矢量的所产生的角度作为标准化的相位角(Θ)继续使用，并且所述已旋转的矢量所落入的所述区块(B1)称为第一区块(B1)，根据所述标准化的相位角(Θ)选出所述第一区块(B1)的上半部或者下半部，根据所述标准化的相位角(Θ)的和所述已旋转的矢量的值，在所述第一区块(B1)中选出所述第一区块(B1)的三个平面区间(F1-F3)中的一个平面区间，根据求出的所述平面区间(F1-F3)实现求出总和上等于所述已旋转的矢量的子矢量(k0，k1，k2)，根据求出的所述子矢量(k0，k1，k2)实现求出用于驱控所述开关(S1-S3)的开关时间(t0，t1，t2)。2.根据权利要求1所述的方法，其中，为所述开关空间矢量图的每个区段定义一个旋转方向，并且为了选出用于驱控在所述特征矢量所落入的区块(B1-B6)中的所述开关(S1-S3)的旋转方向，按照在所述第一区块(B1)中所选出的所述上半部或所述下半部，选出所述区块的上半部或下半部，并且按照在所述第一区块(B1)中所选出的平面区间(F1-F3)选出相应于所基于的开关空间矢量图的三个区段中的一个区段。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，将零矢量(k0)的开关时间(t0)平分，并且在每个节拍周期(T)开始和结束时按照所平分的该开关时间(t0)实现对所述开关(S1-S3)中的一个开关的驱控。4.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：卡劳斯·尼贝尔莱因，胡贝特·席尔林，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE