控制装置、逆变器、具有逆变器和电机的组件、用于操作逆变器的方法和计算机程序制造方法及图纸

一种用于为电机(3)供电的逆变器(2)的控制装置(8)，其中，所述控制装置(8)被配置为提供脉宽调制的开关信号(15)以驱动逆变器(2)的开关元件(12)，其中，所述控制装置(8)被配置为根据描述由至少一个操作参数定义的操作点的操作点信息来确定调制类型，通过该调制类型产生脉宽调制的开关信号(15)，并且在至少一个第一操作区域(21，28，30，31)中使用第一调制类型，在另一个操作区域(32，32a，32b)中使用第二调制类型。调制类型。调制类型。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】控制装置、逆变器、具有逆变器和电机的组件、用于操作逆变器的方法和计算机程序


[0001]本专利技术涉及一种用于为电机供电的逆变器的控制装置，其中该控制装置被配置为提供脉宽调制的开关信号，用于驱动逆变器的开关元件。
[0002]本专利技术还涉及逆变器、具有逆变器和电机的组件、用于操作逆变器的方法和计算机程序。

技术介绍

[0003]电驱动车辆的日益增长的重要性已经将用于这种应用领域的逆变器和相关控制装置带入工业发展努力的焦点。已知一种类型的控制装置，其提供用于驱动逆变器的开关元件的预定义调制类型的脉宽调制的开关信号。
[0004]在这种开关操作过程中，开关损耗不可避免地出现，并且对逆变器和电机组件的整体效率有显著影响。特别是在部分负载下操作时，开关损耗可能构成逆变器总损耗的很大一部分。
[0005]同时，逆变器的DC链路电压的峰
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峰值(peak
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to
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peak value)代表了必须严格遵守的限制，特别是在电驱动车辆的情况下。最大允许峰
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峰值越低，逆变器的DC链路电容必须越大。这里增加DC链路电容导致对中间电路电容器的空间需求增加，而这又是不希望的。

技术实现思路

[0006]因此，本专利技术的目的是提供一种减少操作期间的开关损耗和/或减少所需的DC链路电容的方法。
[0007]根据本专利技术，该目的在开头所述类型的控制装置中实现，因为该控制装置被配置为根据描述由至少一个操作参数定义的操作点的操作点信息来确定产生脉宽调制的开关信号的调制类型，并且在至少一个第一操作区域中使用第一调制类型，在另一个操作区域中使用第二调制类型。
[0008]本专利技术基于这样的认识，即不同的调制类型一方面导致不同水平的开关损耗，但是另一方面，取决于由至少一个操作参数定义的操作点，在DC链路电压中需要不同幅度的峰
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峰值。因此，本专利技术提出在至少一个第一操作区域中使用第一调制类型，其中通常导致较低开关损耗的第二调制类型在DC链路电压中产生过高的峰
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峰值。因此，本专利技术有利地允许降低开关损耗，同时逆变器在所有操作点上出现的DC链路电压的最大峰
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峰值基本不变的情况下操作。
[0009]优选地，在根据本专利技术的控制装置中，第一调制类型是连续脉宽调制类型，特别是SVM(空间矢量调制)。替代地或附加地，第二调制类型可以是不连续的脉宽调制类型，特别是GDPWM(广义不连续脉宽调制)。
[0010]在根据本专利技术的控制装置中，进一步优选的是，操作参数是电机的扭矩或电机的机器电流的电流大小。
[0011]这里可以规定，第一操作区域或多个第一操作区域位于由下操作参数边界和上操作参数边界限定的操作参数区间内。通过实验和仿真已经确定，在典型的操作条件下，从电机电流的扭矩或电流幅度的特定值开始，第二调制类型可以被第一调制类型替代，以降低DC链路电压的峰
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峰值。典型地，操作参数下边界的值等于操作参数最大值的至少10％，优选至少25％，特别优选至少40％。各个第一操作区域的操作参数边界通常具有相同的算术符号。可以为正的和/或负的操作参数提供多个第一操作区域，每个第一操作区域具有操作参数区间。
[0012]在一个特别容易实现的实施例中，一个或多个第一操作区域由一个或多个操作参数区间限制。
[0013]还可以为根据本专利技术的控制装置提供的操作参数是电机的转速。
[0014]这里可以规定，至少一个第一操作区域位于由转速下限和转速上限限定的转速区间内。这里，再次，通过实验和仿真已经可以确定，在典型的操作条件下，对于特定的转速值，第二调制类型可以被第一调制类型代替，以降低DC链路电压的峰
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峰值。典型地，转速下限的值为最大转速的至少5％，优选至少10％，特别优选至少15％。
[0015]根据一个特别容易实施的实施例，所述或相应的操作区域由转速区间和/或与扭矩或电流大小相关的操作参数区间限制。
[0016]还可以有利地提供的是，操作参数是逆变器的DC链路电压。因此，调制类型可以被更精确地设置，此外还取决于测量的DC链路电压。
[0017]利用根据本专利技术的控制装置，优选的是，操作区域被确定为使得逆变器的DC链路电压的峰
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峰值不超过预定值。
[0018]根据一个特别优选的实施例，以使得DC链路电压的峰
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峰值不超过小于第一值的预定第二值的方式确定处于连续负载操作中的操作区域。因此，对于电机的连续负载操作和高负载操作或满负载操作，可以实现DC链路电压的不同的允许峰
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峰值。优选的是，第一值是第二值的至少1.5倍，优选至少1.8倍，和/或最多3倍，特别是最多2.5倍。还可能的是，第一值和/或第二值是操作参数的函数，例如扭矩或机器电流的函数。
[0019]除此之外，对于每个另外的操作区域，预先确定DC链路电压的峰
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峰值的另一个不被超过的值是可能的。
[0020]根据一个变型实施例，可以提供的是，根据本专利技术的控制装置被配置为当两种调制类型都在使用时以相同的载波频率提供开关信号。
[0021]然而，根据优选的变型实施例，根据本专利技术的控制装置被配置为当使用第一调制类型时，与当使用第二调制类型时相比，以不同的、特别是更低的载波频率提供开关信号。通过对第二调制类型使用较高的载波频率，在连续负载操作期间和高负载操作中，DC链路电压的峰
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峰值的最大值可以在所有操作点上显著减小，这也使得与在所有操作点使用较低载波频率的第一调制类型的操作相比，可以减小DC链路电容器的电容。同时，开关损耗的最大值在所有操作点上都降低了，尤其是在整个高负载操作期间使用不连续调制类型时。第二调制类型的载波频率优选至少比当使用第一调制类型时的载波频率大10％。
[0022]附加地或替代地，可以规定，第一调制类型和/或第二调制类型的载波频率可以根据操作点来指定。
[0023]为了能够以特别小的努力实现根据本专利技术的控制装置，其优选地被配置为借助于
特征图来确定要使用的调制类型，该特征图将调制类型中的相应一个分配给至少一个操作参数。例如，可以通过查找表来实现特征图。控制装置通常包括存储单元，特征图存储在该存储单元中。
[0024]作为使用特征图的替代方案，根据本专利技术的控制装置可以被配置为基于评估至少一个操作参数的函数来确定要使用的调制类型。
[0025]例如，可以通过对逆变器和电机的特定配置的测量或模拟来确定特征图或计算规范。
[0026]根据本专利技术的控制装置还可以被配置为在接收到更新的操作点信息时和/或在经过了指定的或可指定的时间段之后和/或在电机的电周期结束之后，确定要在每种情况下使用的调制类型。因此，在每种情况下，调制类型可以在合适的时间点上适应瞬时操作点。
[0027]还可能的是，根据本专利技术的控制装置被配置为根据本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于为电机(3)供电的逆变器(2)的控制装置(8)，其中，所述控制装置(8)被配置为提供脉宽调制的开关信号(15)以驱动所述逆变器(2)的开关元件(12)，其特征在于，所述控制装置(8)被配置为根据描述由至少一个操作参数定义的操作点的操作点信息来确定调制类型，通过所述调制类型产生所述脉宽调制的开关信号(15)，并且在至少一个第一操作区域(21，28，30，31)中使用第一调制类型，在另一个操作区域(32，32a，32b)中使用第二调制类型。2.根据权利要求1所述的控制装置，其中，所述第一调制类型是连续脉冲宽度调制类型，特别是SVM，和/或所述第二调制类型是不连续脉冲宽度调制类型，特别是GDPWM。3.根据权利要求1或2所述的控制装置，其中，操作参数为所述电机(3)的扭矩或所述电机(3)的电机电流的电流大小。4.根据权利要求3所述的控制装置，其中，第一操作区域或多个第一操作区域(21，28，30，31)位于由下操作参数边界(22，22a)和上操作参数边界(23，23a)限定的操作参数区间内。5.根据前述权利要求中的任一项所述的控制装置，其中，操作参数是所述电机(3)的转速。6.根据权利要求5所述的控制装置，其中，至少一个第一操作区域(21，28，30，31)位于由下转速边界(24，24a)和上转速边界(25，25a)限定的转速区间内。7.根据前述权利要求中的任一项所述的控制装置，其中，操作参数是所述逆变器(2)的DC链路电压。8.根据前述权利要求中的任一项所述的控制装置，其中，操作区域(21，28，30，31，32，32a，32b)被确定为使得所述逆变器(2)的DC链路电压的峰
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峰值不...

【专利技术属性】
技术研发人员：P曼茨阿纳斯，D库布里奇，T迪鲍姆，A布赫，A帕韦尔莱克，C哈塞诺尔，H霍夫曼，
申请(专利权)人：法雷奥西门子新能源汽车德国有限责任公司，
类型：发明
国别省市：