用于确定调制方案的控制器和方法技术

一种为多相交变信号确定调制方案的方法，所述方法包括：在多个电角度处确定具有最小值的多相交变信号；在分别的所述多个电角度处从所述交变信号的每个减去各自的最小值，以为每个信号提供调制值，其中，对于在分别的所述多个电角度处具有小于第一预定值的非零调制值的信号，向所述调制值的每个增加第二预定值。

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于确定调制方案的控制器和方法，尤其涉及一种用于控制逆变器的调制方案以产生驱动电动马达的电压波形。
技术介绍
多相电动马达的工作通常使用逆变器来进行控制，其中逆变器被设置成将直流电压转换成多相电压波形。图I示出了三相桥式逆变器10，本领域技术人员熟知其含有六个开关11。该六个开关11被设置成三个并联的两个开关组，每组开关为串联以构成三相桥式电路的一个臂。该逆变器的每一个臂被耦合到三相电动马达12的一个相应的线圈组，以允许单个电压相 位施加到相应的电动马达线圈组。通常被耦合到直流电压的上面三个开关构成高侧驱动器。下面三个开关构成低侧驱动器。通过利用相应的脉宽调制PWM信号来驱动高侧驱动器开关，PWM信号的占空比根据所需的调制方案而随时间变化，可以施加大体上的正弦电压到电动马达的每个线圈绕组。为了避免短路的情况，高侧驱动器开关关断时，低侧驱动器开关导通，反之亦然。为了确保高侧驱动器和低侧驱动器开关不同时导通，在关断一侧并导通另一侧之间设置一个小的死区时间。在调制深度为I (即，开关占空比为100%)时，为线圈绕组施加全电池电压。在在调制深度为O时，为线圈绕组施加OV电压。图2中示出了生成PWM信号以表征正弦调制方案,任意两个线圈之间的最大电压差值为O. 866*电池电压或31/2XVbat/2参考图2，y轴表示调制深度，X轴表示电角度。为了增加任意两个电动马达线圈绕组之间的最大电压差，从而增大电动马达的最大速度，通常采用不连续PWM最小(DPWMMIN DiscontinuousPWM Minimum)或不连续PWM最大(DPWMMAX Discontinuous PWM Maximum)调制方案。对于DPWMMIN，多相交变信号的最小电压值被从每个交变信号中减去，由此允许交变调制方案的一个相位总是为零。对于DPWMMAX,多相交变信号的最大电压值之间的差值被加到每个交变信号中，由此允许交变调制方案的一个相位总是为最大调制值。图3示出了 DPWMMIN调制方案，其通过施加具有变化占空比的PWM信号而被施加到逆变器的高侧驱动器开关。如上所述，为了避免短路情况，施加反向调制方案到低侧驱动器开关。图4示出了被施加到逆变器的高侧驱动器开关的DPWMMAX调制方案。使用这些方案，任意两个电动马达线圈之间的最大电压差为电池电压，从而与正弦调制相比显著增加了马达的基础速度。额外的一个益处在于在三分之一的时间内，高侧或低侧驱动器中的一个开关关断，从而降低开关损耗。不幸的是，控制设计要求限制了 DPWMMIN和DPWMMAX调制方案的实施。尽管根据DPWMMIN和DPWMMAX调制方案驱动线圈的逆变器开关可以被关断，但如果它们导通，则理想地存在一个必须施加的最小脉宽。如果施加短于该期间的脉宽(这在DPWMMIN和DPWMMAX调制方案的调制信号的不连续点处将是必须的)，则相关逆变器开关在这样一个区域工作，在该区域中它们没有完全关断或导通并具有高阻抗。这导致了热损耗以及逆变器开关寿命降低。为了克服这一问题，通常的解决方案是确保在实施DPWMMIN和DPWMMAX调制方案时，逆变器开关绝不全部关断，这会限制最大调制深度，如图5所示。其后果是降低了任意两个线圈之间的最大电压。另外，这也没有能够在三分之一的时间内关断一个逆变器开关的益处。
技术实现思路
因此，期望改进该方案。根据本专利技术的一个方面，提供了一种根据所附权利要求的控制器和方法。该方案有益地允许任意两个电动马达线圈绕组之间的电压差保持为正弦，同时还允许每个电压相位在三分之一的时间内可以关断而不违反最小脉宽要求，从而使得调制深度得以最大化。附图说明下面将结合附图通过实施例描述本申请，其中图I示出了三相桥式逆变器；图2示出了正弦三相调制方案；图3示出了 DPWMMIN调制方案；图4示出了 DPWMMAX调制方案；图5示出了最小调制深度大于零的DPWMMIN调制方案；图6示出了本专利技术一个实施例所使用的电动马达的分解图；图7从另一个角度示出了图6所示的电动马达的分解图；图8示出了本专利技术一个实施例所使用的电动马达的线圈组的示例布置；图9示出了三相定子电流复数空间矢量；图10示出了根据本专利技术一个实施例的闭合环路控制系统；图11示出了具有d, q旋转参考巾贞的三相定子电流参考巾贞；图12示出了根据本专利技术一个实施例的调制方案。具体实施例方式所描述的本专利技术的实施例是用于车轮的永磁同步电动马达(即车轮电动马达)的控制器。然而，本领域技术人员能够明白，该控制器适用于其他类型的永磁同步电动马达或感应马达。该类型马达的线圈组为定子的一部分以接附到车辆，该定子被转子径向环绕，而转子承载磁铁组以接附到车轮。另外，本专利技术的一些方面适用于在径向环绕的线圈内居中安装转子的布置。结合图6、7可以最佳地理解体现本专利技术的组件的实体布置。该组件可以描述为具有内置电子器件和轴承的马达，或也可以因其被构造成适用于单个车轮而被描述为轮毂马达或轮毂驱动。然而，所描述的永磁同步电动马达配置仅用于示意性描述之目的。首先参考图6，该组件包括定子252，其包括构成组件壳体的第一部分的后部230、以及热沉和驱动布置231，驱动布置231包括多个线圈和电子器件以驱动线圈和热沉。线圈驱动布置231被固定于后部230以构成定子252，定子252随后被固定于车辆并在使用中不旋转。线圈本身形成于齿形叠层上，后者连同驱动布置231和后部230共同构成定子252。尽管图中未示出，多个电容电路板也安装在定子上以提供电动马达和电压源之间的电容以降低电压线路下降。 转子240包括构成盖的前部220和柱形部221，该盖基本上包围定子252。转子包括围绕柱形部221内侧设置的多个磁体242。由此这些磁体紧邻组件231上的线圈，从而由组件231中的线圈所产生的磁场产生作用于围绕转子240的柱形部221内侧设置的磁体242上的力，进而使得转子240旋转。转子240通过轴承块223连接到定子252。该轴承块223可以为标准轴承块，其将用于该马达组件所要安装的车辆内。该轴承块包括两部分，第一部分固定于定子，第二部分固定于转子。轴承块固定于定子252的壁230的中心部分233，还固定于转子240的壳体壁220的中心部分225。转子240由此通过轴承块223在转子240的中心部分225处可旋转地固定于其所要用于的车辆上。其显著优点在于，通过普通车轮螺栓，可以将轮缘和轮胎在中心部分225处固定至转子240，以将轮缘固定至转子的中心部分并由此牢固地固定至轴承块223的可旋转侧。车轮螺栓可以穿过转子的中心部分225穿入到轴承块本身。这样现有的轴承块可以被安装到组件内，整个布置可以在定子侧被安装到车辆，并且普通的轮缘和车轮可以被安装到转子，从而轮缘和车轮环绕整个马达组件。图7从另一侧示出了与图6相同的组件的分解图，其中定子252包括后定子壁230和线圈以及电子器件组件231。转子240包括外转子壁220和周壁221，在周壁221内磁体242沿圆周布置。如前所述，定子252通过轴承块223在转子和定子壁的中心部分处与转子240连接。图6中还示出了控制装置80，或者被称作马达驱动电路，其如下文所述，包括逆变器和控制电路，该控制电路作为控制器工作以根据本专利技术一个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种为一组多相交变信号确定调制方案的方法，所述方法包括：根据所述一组多相交变信号在多个电角度的每个处确定最小值；在分别的所述多个电角度处从每个所述交变信号减去相应的最小值，以为每个信号提供调制值，其中，对于在分别的所述多个电角度处具有小于第一预定值的非零调制值的信号，向每个所述调制值增加第二预定值。

【技术特征摘要】
2011.07.27 GB 1112809.71.一种为一组多相交变信号确定调制方案的方法，所述方法包括 根据所述一组多相交变信号在多个电角度的每个处确定最小值； 在分别的所述多个电角度处从每个所述交变信号减去相应的最小值，以为每个信号提供调制值，其中，对于在分别的所述多个电角度处具有小于第一预定值的非零调制值的信号，向每个所述调制值增加第二预定值。2.根据权利要求I所述的方法，还包括 对于三相交变信号，从多个调制值确定中间调制值，其中，如果所述中间调制值的调制值小于预定值，则向每个所述调制信号增加所述第二预定值。3.根据权利要求I或2所述的方法，还包括 使用所述调制值来生成用于控制逆变器的开关的占空比的控制信号，其中，所述逆变器配置来驱动电动马达。4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述第一预定值是基于所述逆变器的开关的开关特性的。5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述逆变器的开关的所述开关特性是开关导...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·伯克，
申请(专利权)人：普罗蒂恩电子有限公司，
类型：发明
国别省市：