用于三相交流电机的驱动控制器制造技术

提出一种用于三相交流电机的驱动控制器，所述驱动控制器包括：逆变器，其包括多个开关，以用于在三相交流电机的线圈上产生三相交流电压；以及控制装置，用于基于脉宽调制控制所述逆变器的各开关，其中，所述控制装置设置为用于在一个开关周期内在使用开关模式的情况下控制所述各开关，其中，所述开关模式由两个主动的电压空间矢量和多个零矢量组成，其中，所述多个零矢量在所述开关模式内变化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于三相交流电机的驱动控制器
本专利技术涉及一种用于三相交流电机的驱动控制器。此外，本专利技术涉及一种特别是用于机动车的包括这样的驱动控制器的三相交流电机。
技术介绍
在三相交流电机的领域中应用驱控器，所述驱控器负责使在三相交流电机中存在磁通密度分布的限定的方向。在此通常采用输入信号的脉宽调制。为了可以使三相交流电机(也称为交流电动机)连续地(正弦形地)换向，特别是在一个逆变器中进行电压空间矢量调制。这样的逆变器可以对于三相交流电机的三相中的每个相都具有半桥。由此使得三相的输出电压不仅置于正的中间电路电位而并且置于负的中间电路电位。中间电路是由输入电压源至逆变器的过渡。每个半桥可以采用两个不同的开关位置。因为三个半桥对于三相交流系统是必要的，所以由此产生23个可能的开关位置和因此8个开关状态。每个主动的开关位置相应于在所述相与因此另一电压空间矢量之间的另一电压状况。电压空间矢量在此通过两个参量、亦即电压空间矢量的角及其数值限定在电机中的磁通密度分布。所述两个开关位置——其中要么闭合所有三个上开关要么闭合所有三个下开关——称为零电压空间矢量、零矢量或被动的电压空间矢量。由这些开关位置因此可以实现六个主动和两个被动的电压空间矢量。为了可以使三相交流电机连续地换向，这六个主动的基本电压空间矢量是不足够的，因为必须将具有任意角和数值的电压空间矢量接通到电机上。为了实现这一点，可以应用脉宽调制。为了输出任意的电压空间矢量，可以交替输出两个电压空间矢量。施加每个电压空间矢量的持续时间与调制的开关频率和电压空间矢量的角位置有关。引起的电压空间矢量通过两个时间的比例来限定。在三相交流电机中通过电压空间矢量的该输出产生平均的电流并且继而期望的电压空间矢量、亦即磁通密度的期望的定向。为了可以任意选择输出电压的幅度、亦即电压空间矢量的数值，不仅交替输出两个电压空间矢量，而并且还为其补充零矢量。通过该零矢量可以减小引起的电压空间矢量的数值。引起的电压空间矢量的数值与主动的电压空间矢量的接通时间和零矢量的接通时间的比例有关。因此脉宽调制三个或四个参与的电压空间矢量(和因此开关位置)。在过去的系统中，任意电压空间矢量的输出对于每个开关周期分为三个或四个时间间隔。在这些时间间隔中的两个时间间隔中输出所述两个主动的电压空间矢量，而在第三或第四时间间隔中输出零矢量。在该已知的调制方法中根据运行点进行选择，其中，一个运行点相应于包括两个电压空间矢量的组合。这表示，对于一个相角π/3总是存在包括两个电压空间矢量和一个或两个零矢量的确定的组合。在产生用于三相交流电机的各相的情况下，附加于电流的期望的振荡也出现电流谐波。这可能在整个运行特性曲线簇内导致损耗，所述损耗无法通过对三相交流电机的所述调制和驱控来避免。
技术实现思路
在该背景下，本专利技术的目的在于，改善三相交流电机的驱控，其中特别是应减少电流谐波。该目的通过一种用于三相交流电机的驱动控制器解决，如其在下文中所提出的那样。驱动控制器具有逆变器，其包括多个开关，以用于在三相交流电机的线圈上产生三相交流电压；以及控制装置，用于基于脉宽调制控制逆变器的开关。所述逆变器可以特别是六脉冲式桥电路，其三个由分别带有一个上开关和一个下开关的半桥组成。为了相比于已知的驱控器改善三相交流电机的驱控，按照本驱动控制器的控制装置设置为用于在一个开关周期内在使用开关模式的情况下控制开关，其中，所述开关模式由两个主动的电压空间矢量和多个零矢量组成，其中，所述多个零矢量在所述开关模式内变化。一个开关周期在此相应于一个运行状态，该运行状态通过包括两个主动的电压空间矢量的确定的组合来限定。对于每个运行状态，因此确定三相交流电机的转速和扭矩，因为这些转速和扭矩通过所述两个主动的电压空间矢量和所述多个零矢量确定。一个开关周期在此相应于三相交流信号的π/3的角。按照提出的驱动控制器，应用包括两个主动的电压空间矢量和多个零矢量的组合，其中，所述零矢量的类型和数量在一个基波周期内可变。相比之下，在已知的系统中，在一个基波周期中仅仅应用包括两个主动的电压空间矢量和一个或多个零矢量的组合，其中，它们在一个基波周期中不改变。按照在此提出的驱动控制器，所述多个零矢量可以在一个电压周期内变化。在此可以应用包括两个主动的电压空间矢量和一个零矢量的组合，其中，该零矢量在所述电压周期内变化。备选地可以应用包括两个主动的电压空间矢量和多个零矢量的组合，其中，这些零矢量同样在所述电压周期内变化。这两种可能性也可以组合在一起。通过在一个电压周期中应用多个和/或不同的零矢量，可以在其谐波方面优化产生的三相交流信号。在一个开关周期期间，通过相应地选择零矢量可以如此匹配电压空间矢量的值，使得这些电压空间矢量相应于真实的电压空间矢量，亦即通过简单切换开关而实现的电压空间矢量。因为在这些情况下由于谐波的损耗非常小，因此可以通过适合地应用零矢量而降低在损耗和谐波方面产生的三相交流信号。因为电流谐波不提供可用的扭矩，所以三相交流电机的利用由于谐波的百分比份额而降低。此外谐波产生提高的热负荷并且因此降低最大的可能的持续功率。这可以通过提出的驱动控制器得到改善，因为能够降低谐波。按照一个实施形式，所述开关模式在一个开关周期期间是逆转的。逆转在该情况下表示：包含主动的电压空间矢量，并且使得所述一个或多个零矢量逆转。在此，所述开关模式可以至少一次地在所述开关周期期间逆转。优选地，在所述开关周期的各半部中逆转。在三相交流电机上存在的信号因此周期地逆转。在此确认：在零矢量逆转的情况下可以降低损耗。优选地可以实现在π/6时零矢量的逆转，因为这引起损耗的优化的降低。按照另一实施形式，开关模式限定所述零矢量的分配和/或数量。通过所述开关模式因此限定：在一个开关周期内应用多少个零矢量，并且这些零矢量如何分配。例如可以在一个开关周期内首先应用包括两个主动的电压空间矢量和一个第一零矢量的组合，而在相同的开关周期内接着应用包括两个主动的电压空间矢量和另一第二零矢量的组合。按照另一实施形式，所述驱动控制器具有计算单元，以用于计算对于三相交流电机的每个运行状态的零矢量以及用于存储所述零矢量。通过该计算单元已经可以与三相交流电机无关地提前地对于每个运行状态进行可能的开关状态的计算。运行状态具有确定的转速和确定的扭矩，其通过主动的电压空间矢量以及零矢量的和来限定。因为对于每个运行状态存储开关状态或零矢量，所以在三相交流电机的运行期间快速访问该信息是可能的，而不会受所述计算限制。特别是，所述计算单元可以设置为用于离线计算所述多个零矢量。通过离线计算，零矢量的计算也可以要求更长的时间，而这不会导致在三相交流电机的运行中的影响。此外，所述离线计算可以一次性地已经在工厂中或者在交付驱动控制器之前实现。在一个实施形式中，所述计算单元设置为用于在查找表中存储所述一个或多个零矢量。查找表提供存储零矢量的特别简单的方式，因为在此在运行期间不需要用于选择零矢量的另外的处理过程，而是仅仅必须为相应的运行状态或开关周期选本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于三相交流电机的驱动控制器，包括：/n逆变器，其包括多个开关，以用于在三相交流电机的线圈上产生三相交流电压；以及/n控制装置，用于基于脉宽调制控制所述逆变器的各开关，/n其特征在于，所述控制装置设置为用于在一个开关周期内在使用开关模式的情况下控制所述各开关，其中，所述开关模式由两个主动的电压空间矢量和多个零矢量组成，其中，所述多个零矢量在所述开关模式内变化。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180403 DE 102018204975.01.用于三相交流电机的驱动控制器，包括：
逆变器，其包括多个开关，以用于在三相交流电机的线圈上产生三相交流电压；以及
控制装置，用于基于脉宽调制控制所述逆变器的各开关，
其特征在于，所述控制装置设置为用于在一个开关周期内在使用开关模式的情况下控制所述各开关，其中，所述开关模式由两个主动的电压空间矢量和多个零矢量组成，其中，所述多个零矢量在所述开关模式内变化。


2.根据权利要求1所述的驱动控制器，其中，所述开关模式在一个开关周期期间是逆转的。


3.根据上述权利要求之一所述的驱动控制器，其中，开关模式限定零矢量的分配和/或零矢量的数量。


4.根据上述权利要求之一所述的驱动控制器，包括计算单元，所述计算单元用于对于所述三相交流电机...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·席尔默，D·格罗泽，
申请(专利权)人：宝马股份公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE