用于产生三相逆变器的偏移电压的方法及偏移电压生成器技术

本发明专利技术公开了一种偏移电压生成器，其包括：第一限制器，其配置为将第一相电压信号与最大限制值和最小限制值进行比较以输出第一限制电压信号；第二限制器，其配置为将第二相电压信号与所述最大限制值和所述最小限制值进行比较以输出第二限制电压信号；第三限制器，其配置为将第三相电压信号与所述最大限制值和所述最小限制值进行比较以输出第三限制电压信号；以及加法器，其配置为将所述第一相电压信号与所述第一限制电压信号之间的差值、所述第二相电压信号与所述第二限制电压信号之间的差值以及所述第三相电压信号与所述第三限制电压信号之间的差值进行累加，以输出偏移电压。

【技术实现步骤摘要】

本公开涉及一种用于产生偏移电压以控制三相逆变器的连续调制和不连续调制的方法以及偏移电压生成器。
技术介绍
随着功率半导体技术的发展，通过使用可以在高速被切换的电力装置来实现变压变频(VVVF)驱动器已经变得更加容易。典型地接收直流(DC)电压源以产生交流(AC)可变电压源的电压源逆变器通常地用作用于产生变压变频的电路。这样的电压源逆变器通常地由储能系统(ESS)、光伏(PV)逆变器、电机驱动技术使用。在调制由这样的电压源逆变器所产生的电压中，可以采用多种类型的调制方案。最常用的调制方案之一是脉宽调制(PWM)方案。PWM方案可以分为连续调制方案和不连续调制方案。连续调制方案的示例可以包括正弦脉宽调制(SPWM)、空间矢量脉宽调制(SVPWM)，等等。不连续调制方案的示例可以包括用于减少功率半导体的开关损耗的60°断续脉宽调制(DPWM)。在这样的连续或不连续调制模式中，将偏移电压与载波(例如三角波)进行比较以调制电压。在这样做时，不同的偏移电压被用在连续和不连续调制模式中。在相关技术中，存在一个问题：当三相逆变器从连续调制模式切换至不连续调制模式时，不连续调制模式的偏移电压务必根据调制指数MI来计算。此外，根据现有的使用偏移电压的电压调制方案，即使在偏移电压不是必要的时间段中，偏移电压也被连续地引入，并且因此零序电压总是存在于逆变器中。
技术实现思路
本公开的一个方面是提供用于产生三相逆变器的偏移电压的方法及偏移电压生成器，其允许三相逆变器的电压调制模式在没有任何额外计算过程的情况下从连续调制模式容易地切换至不连续调制模式。本公开的另一个方面是提供产生三相逆变器的偏移电压的方法以及偏移电压生成器，其调整不连续调制时间段，使得与相关技术中的不连续调制方案相比，总谐波失真(THD)可以在调制指数为低的时间段中减少；并且与相关技术中的连续调制方案相比，开关损耗可以在调制指数为高的时间段中减少。本公开的另一个方面是提供产生三相逆变器的偏移电压的方法以及偏移电压生成器，其产生具有最小(均方根)RMS的偏移电压以使得不必要的零序电压可以被减少。本公开的其他对象不限于上面描述的对象以及其他对象，并且优点可以由参考本公开的实施例所描述的以下描述所理解。此外，其将容易理解，本专利技术的目的和优点可以由所附权利要求中引用的方法及其组合被实现。根据本公开的一个方面，偏移电压生成器包括：第一限制器，其配置为将第一相电压信号与最大限制值和最小限制值进行比较以输出第一限制电压信号；第二限制器，其配置为将第二相电压信号与所述最大限制值和所述最小限制值进行比较以输出第二限制电压信号；第三限制器，其配置为将第三相电压信号与所述最大限制值和所述最小限制值进行比较以输出第三限制电压信号；以及加法器，其配置为将所述第一相电压信号与所述第一限制电压信号之间的差值、所述第二相电压信号与所述第二限制电压信号之间的差值以及所述第三相电压信号与所述第三限制电压信号之间的差值进行累加，以输出偏移电压。最大限制值和最小限制值由三相逆变器的DC链路电压所确定。根据本公开的另一个方面，用于控制在三相逆变器中的多个开关元件的开关操作的三相逆变器控制装置包括：极电压信号生成器，其配置为将第一相电压信号、第二相电压信号以及第三相电压信号分别与最大限制值和最小限制值进行比较，以产生偏移电压，并且将所述偏移电压增加至所述第一相电压信号、
所述第二相电压信号以及所述第三相电压信号以分别产生第一极电压信号、第二极电压信号以及第三极电压信号；以及控制信号生成器，其配置为将所述第一极电压信号、所述第二极电压信号以及所述第三极电压信号与载波进行比较，以产生用于所述多个开关元件的控制信号，其中，最大限制值和最小限制值由三相逆变器的DC链路电压所确定。如上所述，根据本公开的示例性实施例，三相逆变器的电压调制模式可以从连续调制模式容易地切换至不连续调制模式而没有任何额外计算过程。此外，根据本公开的示例性实施例，不连续调制时间段被调整，使得与相关技术中的不连续调制模式相比总谐波失真(THD)可以在调制指数为低的时间段中减少，并且与相关技术中的连续调制模式相比开关损耗可以在调制指数为高的时间段中减少。此外，根据本公开的示例性实施例，具有最小RMS的偏移电压被产生，使得不必要的零序电压可以被减少。附图说明图1示出了三相逆变器的示例，根据本公开的示例性实施例的用于产生三相逆变器的偏移电压的方法被应用于该三相逆变器；图2示出了由相关技术中的PWM控制单元中的极电压信号生成器产生三相极电压信号的过程；图3示出了在PWM控制单元中的控制信号生成器通过使用相关技术中的三相极电压信号来产生开关元件的控制信号的过程；图4是根据本公开的示例性实施例的包括在PWM控制单元中的极电压信号生成器的框图；图5根据本公开的示例性实施例的偏移电压生成器的框图；图6至图8是用于通过改变调制指数MI来将根据本公开的PWM控制模式、相关技术中的SPWM控制模式、相关技术中的SVPWM控制模式以及相关技术
中的60°DPWM的极电压和偏移电压的波形进行相互比较的图；图9是示出了根据功率因数的每个调制模式中的开关损耗相对于连续调制模式中的开关损耗的比率的图；以及图10是用于将相关技术中的不连续调制模式和连续调制模式中的加权总谐波失真(WTHD)与根据本公开的示例性实施例的用于产生偏移电压的方法中的WTHD进行比较的图。具体实施方式从使用参考附图的详细描述，上面的对象、特征和优点将变得明显。实施例以足够细节的描述以使能那些本领域技术人员容易地实践本公开的技术思想。已知的功能或配置的详细公开可以被省略以免不必要地掩盖本公开的要点。在下文中，本专利技术的实施例将使用参考附图被详细地描述。贯穿附图，类似参考数字指的是类似元件。图1示出了三相逆变器的示例，根据本公开示例性实施例的用于产生三相逆变器的偏移电压的方法被应用于该三相逆变器。在图1中示出的三相逆变器是用于驱动ESS或电机驱动的典型的二级三相电压源逆变器。参考图1，三相逆变器包括平滑部分101和开关部分102。三相逆变器通过整流器(未示出)将来自外部装置的三相交流电压整流为直流电压。经由在图1中示出的平滑部分101使被整流的直流电压平滑为在两个DC链路处的Vdc/2的DC链路电压。在图1中的符号n表示虚拟DC链路中心点。被平滑的DC链路电压Vdc/2经由在开关部分102中的一些开关元件a1、a2、b1、b2、c1和c2被转换为三相交流电压。开关元件a1与开关元件a2以互补的方式被闭合/断开。同样地，开关元件b1与开关元件b2以互补的方式被闭合/断开，并且开关元件c1与开关元件c2以互补的方式被闭合/断开。经由开关单元102的开关操作所产生的三相交流电压被输入至负载103(例如电动机)。在开关部分102中的开关元件a1、a2、b1、b2、c1和c2分别地以互补的方式被闭合/断开，以产生三相交流电压。根据来自如图1所示的PWM控制单元104的控制信号输出，开关元件a1、a2、b1、b2、c1和c2的开关操作(闭合/断开操作)被执行。PWM控制单元104产生控制信号以使用来自外部设备的三相电压信号来控制a1、a2、b1、b2、c1和c2的开关操作。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在三相逆变器中的偏移电压生成器，所述三相逆变器运行在连续调制模式或不连续调制模式，所述偏移电压生成器包括：第一限制器，其配置为将第一相电压信号与最大限制值和最小限制值进行比较以输出第一限制电压信号；第二限制器，其配置为将第二相电压信号与所述最大限制值和所述最小限制值进行比较以输出第二限制电压信号；第三限制器，其配置为将第三相电压信号与所述最大限制值和所述最小限制值进行比较以输出第三限制电压信号；以及加法器，其配置为将所述第一相电压信号与所述第一限制电压信号之间的差值、所述第二相电压信号与所述第二限制电压信号之间的差值以及所述第三相电压信号与所述第三限制电压信号之间的差值进行累加，以输出偏移电压，其中，所述加法器取决于由所述三相逆变器的DC链路电压确定的调制指数而输出不同的偏移电压，以在所述三相逆变器的调制模式之间进行切换。

【技术特征摘要】
2015.04.14 KR 10-2015-00525981.一种在三相逆变器中的偏移电压生成器，所述三相逆变器运行在连续调制模式或不连续调制模式，所述偏移电压生成器包括：第一限制器，其配置为将第一相电压信号与最大限制值和最小限制值进行比较以输出第一限制电压信号；第二限制器，其配置为将第二相电压信号与所述最大限制值和所述最小限制值进行比较以输出第二限制电压信号；第三限制器，其配置为将第三相电压信号与所述最大限制值和所述最小限制值进行比较以输出第三限制电压信号；以及加法器，其配置为将所述第一相电压信号与所述第一限制电压信号之间的差值、所述第二相电压信号与所述第二限制电压信号之间的差值以及所述第三相电压信号与所述第三限制电压信号之间的差值进行累加，以输出偏移电压，其中，所述加法器取决于由所述三相逆变器的DC链路电压确定的调制指数而输出不同的偏移电压，以在所述三相逆变器的调制模式之间进行切换。2.根据权利要求1所述的偏移电压生成器，其中所述第一限制器、所述第二限制器以及所述第三限制器配置为：如果所述第一相电压信号、所述第二相电压信号以及所述第三相电压信号在所述最小限制值和所述最大限制值之间，则分别地输出所述第一相电压信号作为所述第一限制电压信号、输出所述第二相电压信号作为所述第二限制电压信号以及输出所述第三相电压信号作为所述第三限制电压信号；如果所述第一相电压信号、所述第二相电压信号以及所述第三相电压信号小于所述最小限制值，则分别地输出所述最小限制值作为所述第一限制电压信号、作为所述第二限制电压信号以及作为所述第三限制电压信号；并且如果所述第一相电压信号、所述第二相电压信号以及所述第三相电压信号大于所述最大限制值，则分别地输出所述最大限制值作为所述第一限制电压信号、作为所述第二限制电压信号以及作为所述第三限制电压信号。3.根据权利要求1所述的偏移电压生成器，其中，如果所述第一相电压信号、所述第二相电压信号以及所述第三相电压信号在所述最小限制值和所述最大限制值之间，则所述三相逆变器运行在连续调制模式，并且如果所述第一相电压信号、所述第二相电压信号和所述第三相电压信号小于所述最小限制值或大于所述最大限制值，则所述三相逆变器运行在不连续调制模式。4.根据权利要求1所述的偏移电压生成器，其中，如果所述三相逆变器的所述调制指...

【专利技术属性】
技术研发人员：李学俊，
申请(专利权)人：LS产电株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR