变流器脉冲图案的切换边沿的随机移位制造技术

本发明专利技术涉及一种用于控制变流器(14)的方法，方法包括：确定用于变流器(14)的脉冲图案(46)，其中，脉冲图案(46)包含切换边沿(60)，在切换边沿处，输出电压(22)在两个水平之间转换；对脉冲图案(46)的切换边沿(60)进行移位，其中，在切换边沿(60)移位时，在输出电压(22)转换时的时间点添加了随机值(62)；将具有经移位的切换边沿(66)的脉冲图案(18)应用到变流器(14)的开关元件(54a、54b)上，以便产生输出电压(22)。电压(22)。电压(22)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】变流器脉冲图案的切换边沿的随机移位


[0001]本专利技术涉及用于控制变流器的方法和控制部。本专利技术还涉及马达系统。

技术介绍

[0002]在现代的电驱动系统中，声学和电磁学特性发挥着越来越重要的作用。因此，在由变流器供电的驱动器中必须始终遵循更严格的电磁兼容性和声学的要求。为了实现这一点，提出了一些有助于改善上述特性的措施。
[0003]例如，可以对马达的电磁设计进行优化而使得用更少的电流可以产生相同的力矩。通过适当地调整调制方法，可以减少典型地在多倍开关频率处最大的频谱成分。通过这种减少优化了声学和电磁学行为。线路引起的干扰可以通过硬件过滤器组件来减少。合适的壳体材料和壳体设计可以实现对干扰辐射的屏蔽或减少声学异常。通过积极影响谐波成分可以减少噪声。
[0004]为了控制变流器而使用到预先给定的调制方法。调制方法确定了脉冲图案，这些脉冲图案通过变流器中的半导体的转换来调设。该转换依赖于所限定的开关频率地产生了造成负面的声学和电磁特性的频谱分量。

技术实现思路

[0005]本专利技术的任务是更好地满足马达系统的声学和电磁学要求。本专利技术的另外的任务是减少马达系统中的谐波或其能量。
[0006]该任务通过独立权利要求的主题来解决。本专利技术的另外的实施方式由从属权利要求和以下描述中得出。
[0007]本专利技术的一个方面涉及一种用于控制变流器的方法。变流器可以被实施成用于将例如来自直流中间回路的输入电压转换成输出电压、例如交流电压。例如，电池的电压可以被转换成用于驱动电马达的交流电压。此外有可能的是，将发电机(电马达可以作为发电机起作用)的交流电压转换成用于对电池充电的直流电压。为此，变流器可以具有一个或多个半桥，半桥分别包括多个半导体开关，如IGBT。利用每个半桥可以将直流电压转换成交流电压并且反之亦然。该方法可以由变流器的控制部来自动执行，该控制部驱控半导体开关并根据脉冲图案打开和关闭。
[0008]根据本专利技术的一个实施方式，该方法包括：确定用于变流器的脉冲图案，其中，脉冲图案包含切换边沿，在切换边沿处，输出电压在两个水平之间转换；对脉冲图案的切换边沿进行移位，其中，在切换边沿移位时，在输出电压被转换的时间点添加随机值；并且将具有经移位的切换边沿的脉冲图案应用到变流器的开关元件上，以便产生输出电压。
[0009]可以是单相或多相的脉冲图案包括多个切换边沿，这些切换边沿分别说明了变流器的输出电压、例如相电压，从第一电压水平转换到第二电压水平时的时间点。脉冲图案可以借助调制方法产生，在调制方法中，切换边沿基于参考参量，如参考电压、参考电流和/或参考力矩来确定。可能的调制方法例如是脉冲宽度调制。变流器可以是只具有两个电压水
平的两点式变流器，或者也可以是具有两个以上电压水平的多电平变流器。
[0010]在产生脉冲图案后对脉冲图案的切换边沿或这些切换边沿的仅一部分进行随机移位。有可能的是，对所有的切换边沿都进行随机移位。也有可能的是，对仅其中一部分切换边沿进行随机移位。例如，仅一半的切换边沿。
[0011]在此，切换边沿可以在时间上向后移位或在时间上向前移位。初始的切换边沿和经移位的切换边沿的时间点之差值，即移位差，在此随机选择。例如，随机值可以用随机数发生器产生。随机值可以是负的或正的。
[0012]从具有经移位的切换边沿的脉冲图案可以产生用于变流器的半导体开关的切换信号，然后相应地对半导体开关进行切换，以便产生输出电压。在某些情况下，切换信号也可以被理解为脉冲图案，和/或可以在时间上对切换信号进行随机移位。
[0013]通过对切换边沿进行随意的随机移位，可以减少输出电压的突出的频谱成分和/或使其分布在整个频谱上。
[0014]总的来说，利用该方法可以通过对由变流器供电的电驱动系统的切换边沿进行随机移位来实现对声学和电磁学特性的改善。该方法可以容易地实现，并且当作为计算机程序实施时几乎不需要CPU资源。在没有大的财政和开发密集型耗费的情况下使用是有可能的。对例如在产生脉冲图案时的调节进行改变是没有必要或几乎没有必要的。
[0015]根据本专利技术的一个实施方式，随机值位于预先限定的区间内。随机值或移位差可以从上和/或下进行限制。谐波的减少通常直接依赖于切换边沿可以在其中随机移位的范围或区间。更大的区间，即更长的区间，可以导致更强烈的减少，但也可能会导致对调节的负面影响。
[0016]根据本专利技术的一个实施方式，预先限定的区间是相对零值对称的。换句话说，区间的下边缘值可以是上边缘值的负值。因此，切换边沿在两个方向上可以均等地移位。
[0017]然而也有可能的是，切换边沿只向后移位或只向前移位。区间的下边缘值或上边缘值可以是零值。
[0018]根据本专利技术的一个实施方式，在区间内产生的随机值是平均分布的。在该情况下，如果产生了多个随机值，则随机值落在区间内任意两点的概率是相等的。其他随机分布，如高斯分布，或区间内的特定的离散值也是可能的。利用所选择的随机分布，也可以将对谐波的分布调设到整个频谱中。
[0019]根据本专利技术的一个实施方式，在遵循脉冲图案的边界条件的情况下对切换边沿进行移位。这些边界条件可以包括在一个相中切换边沿的顺序、在多个相中切换边沿的顺序、切换边沿彼此间的最小和最大间距等。
[0020]当经移位的切换边沿离开满足边界条件的范围时，则要么可以将移位逆转，要么可以将切换边沿放置在使得它仍然恰好满足边界条件的时间点。
[0021]根据本专利技术的一个实施方式，变流器具有半桥，半桥具有上部开关和下部开关，针对这些开关分别产生脉冲图案。其中每个开关例如可以是具有反并联式二极管的IGBT。这两种脉冲图案可以确定在何时接通上部开关并且关断下部开关，或者反之亦然。这两个脉冲图案可以相互颠倒。以该方式，从用于变流器相的一个切换边沿产生了用于开关的两个相反的切换边沿。
[0022]根据本专利技术的一个实施方式，借助死区时间偏移量使用于下部开关的脉冲图案的
切换边沿相对于上部开关的脉冲图案的所属的切换边沿进行移位，其中，可以将随机值添加到死区时间偏移量中。以例如大约1～2μs的死区时间偏移量可以防止将导致短路的两个开关同时打开。因此，切换边沿的移位也可以针对两个开关的脉冲图案来执行，并且尤其是通过改变死区时间偏移量来执行。应理解，针对随机值的区间应被选择为使得不低于针对死区时间偏移量的最小值。
[0023]根据本专利技术的一个实施方式，脉冲图案借助脉冲宽度调制来产生，例如借助空间矢量调制(SV PWM)来产生。
[0024]根据本专利技术的一个实施方式，变流器的输出电压包括多个相，为每个相分别产生相脉冲图案。来自相脉冲图案的不同相的切换边沿可以彼此无关地借助随机值移位。
[0025]本专利技术的另外的方面涉及一种用于变流器的控制部，该控制部被实施成用于执行本文所述的方法。控制部可以包括用于产生脉冲图案的调节器和用于移位切换边沿的移位组件。所有这些模块也可以是在控制部中实施的软件的软件模块。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.用于控制变流器(14)的方法，所述方法包括：确定用于所述变流器(14)的脉冲图案(46)，其中，所述脉冲图案(46)包含切换边沿(60)，在所述切换边沿处，输出电压(22)在两个水平之间转换；对所述脉冲图案(46)的切换边沿(60)进行移位，其中，在切换边沿(60)移位时，在所述输出电压(22)转换时的时间点添加随机值(62)；将具有经移位的切换边沿(66)的脉冲图案(18)应用到所述变流器(14)的开关元件(54a、54b)上，以便产生所述输出电压(22)。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述随机值(62)位于预先限定的区间(64)内。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述预先限定的区间(64)是相对零值对称的。4.根据权利要求2或3中任一项所述的方法，其中，在所述区间(64)内产生的随机值(62)是均匀分布的。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在遵循所述脉冲图案(46)的边界条件的情况下对所述切换边沿(66)进行移位。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述变流器(14)具...

【专利技术属性】
技术研发人员：马库斯，
申请(专利权)人：ZF腓德烈斯哈芬股份公司，
类型：发明
国别省市：