驱动电力变频器的方法及相关装置制造方法及图纸

提出一种按照周期性换向模型驱动变频器（４）的方法。在该换向模型的范围内，在方法上在正弦换向区域（２１）和方波换向区域之间设置一个过渡区域（２５），其中由变频器（４）输出的相电压（（ＵＬ１））对于每半周期（Ｐ１，Ｐ２）的第一部分区段（ｔ１）按照方波换向方法进行时间上恒定的调节，而对于该半周期（Ｐ１，Ｐ２）的第二部分区段（ｔ２，ｔ３）按照正弦换向方法进行时间上可变的调节。一种适宜于执行该方法的装置（５）包括控制单元（６），控制单元（６）被构造用以按照上述方法产生变频器（４）用的开关信号（ＰＷＭ）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及电力变频器的驱动方法，如特别是该变频器用来向电动机的电动机相提供驱动电流。本专利技术还涉及为实施该方法而构造的装置。
技术介绍
—般把向电动机的电动机相通以驱动电流称为换向。现代的所谓无刷电动机一 般都以电子方法借助变频器电路(在下文中简称为变频器)进行换向。这样的变频器 具有其数目对应于电动机相的数目的、连接成中间电路中的半桥。每个半桥都有两个串 联的电功率开关，例如，采取MosFet或IGBT的形式，所属电动机相相应地接在两个功率 开关之间。功率开关(通常由软件控制)由电子开关信号驱动，其由此确定换向的类型 和方法。在这方面人们区分不同的常用换向模型，特别是所谓正弦换向和所谓方波换向 (Block-Kommutierung)。正弦换向时变频器的功率开关被驱动，使得在电动机旋转时从变 频器向电动机相馈入的相电压随时间的变化过程基本上遵循正弦波形。与此相反，在方波 换向情况下，变频器的功率开关被这样驱动，使得变频器输出基本上呈矩形变化的相电压。 因此，在方波换向的情况下，相电压基本上在离散的电压值之间跳跃地变换。 纯正弦换向时，当相电压的振幅达到中间电路电压的量值时，要传输到电动机的 驱动功率则达到最大值。在这种情况下，为能进一步提高功率，亦即，为了使电动机以大于 100%纯正弦功率运行，现代变频器有时可以从正弦换向切换到方波换向。但是在正弦换向 和方波换向之间切换时，通常会发生由电动机产生的驱动转矩的转矩跳跃，所述转矩跳跃 伴随产生相电流的突然变化。转矩跳跃通常会导致电动机所驱动的运动过程发生急剧改 变，这(视电动机的应用范围而定)可能造成干扰或者甚至破坏性作用。由于相电流中的相 应的跳跃，在变频器内部会短期出现过电流峰，在不利的环境下这可能导致变频器的关断。
技术实现思路
本专利技术的任务在于，提出 一种面对此背景加以改善的变频器驱动方法。本专利技术的 任务还在于，提出一种特别适宜于执行该方法的装置。 在方法方面，按照本专利技术，该任务用权利要求1的特征解决。据此规定，在该周期 性换向模型的范围内，在正弦换向区域和方波换向区域之间设置一个过渡区域，在该过渡 区域中，对于换向模型的每个半周期的第一部分区段按照方波换向类型恒定地调节由变频 器输出的相电压，而对于该半周期的第二部分按照正弦换向类型变化地调节由变频器输出 的相电压。换向模型(Kommutierungsmuster)这一概念一般地理解为变频器的确定驱动 类型，就是说向变频器输出的开关信号的确定的形态，基于此，变频器所输出的相电压取确 定的随时间而变化的曲线。换向模型是周期性的，因此包括多个彼此相继的时间区段(周 期)，在这些时间区段中该换向模型以相同或相似的方式重复。在这里换向模型的周期对应 于由变频器在电动机中产生的旋转磁场的一转。正弦换向区域，方波换向区域和过渡区域的概念与换向模型的时间区段相联系，在这些时间区段中换向模型具有统一的表 现特征的特性。这样，在正弦换向区域内相电压在时间上呈正弦波形，在方波换向区域内按 矩形脉冲模式变化。在正弦换向情况下，按常规该周期从正弦波形相电压正半波的起点开 始，亦即，在相电压在正方向上超过振幅平均值的点上开始。在方波换向情况下，按常规该 周期同样在起动正半波、亦即起动换向模型的正驱动相位时开始。相应地，对于过渡区域， 周期的开始确定在过渡换向模型的正半波的开始上。在这个意义上，相应换向模型的正或 负半波称为半周期。 采用该方法，由于避免了电动机所产生的驱动转矩和相关相电流的急剧变化，使 正弦换向和方波换向之间得以基本上连续的过渡。相应地也避免了由电动机驱动的运动过 程或变频器上这样的急剧变化的负面作用。 在该方法的第一变型方案中，第一部分区段的持续时间按照一个调节量被改变， 该调节量对于由变频器所驱动的电动机的要调节的电动机功率是特征性的。这个调节量尤 其标准化在100%的纯正弦功率上。 在该方法的一个替代变型方案中，按照电动机功率，离散地进行在正弦换向和方 波换向之间的切换。但是，这两个换向形式之间的过渡在时间上不是突然进行的，而是各自 通过中间接入的过渡区域，在实现该方法时始终在时间上短暂地采用过渡区域。这时，第一 部分区段的持续时间(与该半周期持续时间的关系)按照一个预先给定的时间相关性或者 根据所谓的换向角而改变。 这样在从正弦换向区域向紧随的方波换向区域过渡的情况下，第一部分区段的持 续时间与第二部分区段有关地逐渐延长。附加地或者可替换地，在从方波换向区域向紧随 的正弦换向区域过渡情况下，第一部分区段的持续时间逐渐縮短。 在该方法的一个有利的实施方式中，第一部分区段相对于第二部分区段在时间上 居中地被设置。其结果是，在过渡区域中具有方波形恒定的相电压的时间区段总是被安排 在纯正弦换向情况下相电压处于最小值或最大值的换向模型位置上。由此实现该过渡换 向模型特别是在过渡区域的与正弦换向区域相邻接的边沿上，尽可能与纯正弦换向相应的 换向模型相平衡。从纯正弦换向到过渡区域的切换用这样的方法特别连续地进行。 为了驱动变频器而向它提供的开关信号最好是脉宽调制的，因此包含按照固定的 周期持续时间被提供时钟的一系列脉冲和设置在其间的脉冲空缺，其中该信号通过可变 地调节脉冲(在时间上的)脉宽来被调制。在该方法的这种实施中，该开关信号被称为 P丽-信号。若变频器基于脉宽调制地被驱动，则上述相电压通过瞬间相电压在P丽-信号的 周期持续时间上形成的平均值来给出。该有效相电压总是与脉宽成比例。 在本方法的一个可以特别简单地实现的设计方案中，第一部分区段的延长或縮短 是通过改变预先给定的脉冲锁定/脉冲丢弃(pulse-locking/pulse-dropping，PLPD)时间 进行的。由此，本身主要也在传统驱动方法的范围内设置的脉冲锁定/脉冲丢弃(PLPD)函 数(与这样的函数的实际的使用目的相反)可以被用于在过渡区域形成换向模型。由此， 按照本专利技术的方法，只需稍微改变已知的驱动算法(因此无需较大的开发费用)即可实现。 附加地或者作为可替换方案，PLPD-函数还适宜于产生方波换向区域中的开关信 号，即可以利用来实现纯方波换向。为了产生方波换向，这里简单地把预先给定的PLPD-时 间设置为P丽信号的周期持续时间。5 在本方法的一个特别节省资源、亦即在计算消耗上要求特别低的实施方案中，第 一部分区段的持续时间不是连续地变化的，而是以量化的方式根据一个预先给定的等级来 变化的。由此，特别是省去了在该方法的迭代执行时总是必须重新算出第一部分区段的持 续时间的必要性。 在装置方面，按照本专利技术，上述任务通过权利要求10的特征解决。按此该装置包 括一个在电路和/或编程技术上按照上述方法为产生开关信号而构造的控制单元。该控制 单元特别是微控制器，其中以软件形式实现执行该方法的控制逻辑。附图说明 现将参照附图更详细地描述本专利技术的实施例。附图中 图1在粗略地示意的简化电路图中示出前面接有变频器的电动机以及用于驱动 该变频器的装置； 图2在示意图中示例性示出该电动机一个相，其相对于时间或相对于所谓的换向角绘出在正弦换向情况下在P丽周期持续时间上取平均的相电压； 图3以更详细的表示形式示出按照图2的示图的时间区段III 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于按照周期性的换向模型来驱动变频器（４）的方法，其中在换向模型的范围内在正弦换向区域（２１）和方波换向区域（２２）之间设置过渡区域（２５），在该过渡区域（２５）中，对于每个半周期（Ｐ１，Ｐ２）的第一部分区段（ｔ１）按照方波换向方式在时间上恒定地调节由该变频器（４）输出的相电压（〈Ｕ↓［Ｌ１］〉），而对于该半周期（Ｐ１，Ｐ２）的第二部分区段（ｔ２，ｔ３）按照正弦换向方式在时间上可变地调节由该变频器（４）输出的相电压（〈Ｕ↓［Ｌ１］〉）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】DE 2007-8-28 102007040560.1一种用于按照周期性的换向模型来驱动变频器(4)的方法，其中在换向模型的范围内在正弦换向区域(21)和方波换向区域(22)之间设置过渡区域(25)，在该过渡区域(25)中，对于每个半周期(P1，P2)的第一部分区段(t1)按照方波换向方式在时间上恒定地调节由该变频器(4)输出的相电压(<UL1>)，而对于该半周期(P1，P2)的第二部分区段(t2，t3)按照正弦换向方式在时间上可变地调节由该变频器(4)输出的相电压(<UL1>)。2. 按照权利要求1的方法，其中根据表现电动机功率的特性的调节量(S)相对于该半 周期(P1，P2)的持续时间来调节所述第一部分区段(tl)的持续时间。3. 按照权利要求1的方法，其中在正弦换向区域(21)和在时间上紧随的方波换向区域 (22)之间的过渡区域(25)的变化过程中，第一部分区段(tl)的持续时间按照预先给定的 与时间(t)或与换向角((p)的关系被逐渐增大。4. 按照权利要求1的方法，其中在方波换向区域(22)和在时间上紧随的正弦换向区 域(21)之间的过渡区域的变化过程中，该第一部分区段(tl)的持续时间按照预先给定的 与时间(t)或与换向角((p)的关系被逐渐縮短。5. 按照权利要求1至4中一项的方法，其中在每个半周期(P1，P2)内该第一部分区段 (tl)相对于第二部分区段(t2， t3)居中地被设置。6. 按照权利要求1至5中一项的方法，其中该变频器(4)的驱动用至少一个P丽-信号 (P丽)的设定值来进行。7. 按照权利要求6的方法，其中该第一部分区段(tl)的延长或縮短通过改变预先给定 的脉冲锁定/脉冲丢弃时间(tP，)来进行。8. 按照权利要求6或7的方法，其中该方波换向区域(22)以如下方式被调节即将预 先给定的脉冲锁定/脉冲丢弃时间(T，D)设置在P丽-信号(P丽)的P丽-周期的周期持续 时间(T)上。9. 按照权利要求1至8中一项的方法，其中根据预先给定的等级以量化的方式来改变 该第一部分区段(tl)的持续时间。10. —种用于驱动变频器(3)的装置(5)，带有控制单元(6)用于给定变频器(4)的至 少一个开关信号(P丽)，其中该控制单元(...

【专利技术属性】
技术研发人员：D乔基姆斯迈耶，
申请(专利权)人：欧陆汽车有限责任公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]