專利名稱：控制電驅(qū)動器內(nèi)的功率逆變器的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及功率逆變器，并且更具體地涉及用于控制電驅(qū)動系 統(tǒng)內(nèi)的功率逆變器的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
近年來，技術(shù)上的發(fā)展以及款式品位方面的不斷進步導(dǎo)致了汽車設(shè) 計的明顯變化。其中 一種變化包括汽車內(nèi)特別是可選燃料汽車?yán)缁旌?動力，電動和燃料電池汽車內(nèi)的電子系統(tǒng)的復(fù)雜性。這樣的可選燃料汽 車通常使用電機，可能與另一致動器相結(jié)合，以驅(qū)動車輪。
非連續(xù)的脈寬調(diào)制(DPWM)方法經(jīng)常被用于控制三相電壓源逆變器 的開關(guān)動作，該三相電壓源逆變器被用于控制三相交流(AC)電機的相 電流。DPWM方法與連續(xù)PWM方法例如正弦或空間矢量調(diào)制相比的一個明 顯優(yōu)勢是降低了逆變器的開關(guān)損耗，這有助于提高混合動力電動車的效 率，特別是在只使用電機時。DPWM方法與連續(xù)P額方法的不同點在于在 一個給定的開關(guān)周期內(nèi)只使用一個零矢量。因此，三相逆變器內(nèi)的每個 開關(guān)通常在一個電氣周期的60°區(qū)間內(nèi)都不會被開關(guān)。相對于逆變器輸 出電壓和負栽功率因數(shù)的60°箝位部分的位置決定了 DPWM方法的類型 和形成的PWM屬性。
理想地，三相電壓源逆變器的每個相腳內(nèi)的開關(guān)對都以互補方式工 作以使得一個開關(guān)總是"打開，，而另一個開關(guān)總是"關(guān)閉"。但是，在 實踐中，在電壓源逆變器開關(guān)狀態(tài)的每次轉(zhuǎn)換期間通常都會插入消隱時 間或死區(qū)時間。死區(qū)時間是一段短時間間隔，在此期間兩個開關(guān)都被置 為"關(guān)閉"。這防止了電壓源逆變器相腳內(nèi)的兩個開關(guān)同時處于"打開" 狀態(tài)，這有可能會短路電壓源逆變器。
另外，門驅(qū)動電路可以具有能夠被命令(例如由控制模塊，處理器 等引導(dǎo))向電壓源逆變器內(nèi)的開關(guān)施加最短"打開，，時長限制的限制部件或開關(guān)。最小脈寬和死區(qū)時間限制導(dǎo)致了能夠由控制器(例如DP麗 調(diào)制器)控制的占空比的有限最小值(例如非零的)和最大值(例如非 一致的)。
這些由DPWM控制產(chǎn)生的非線性作用，死區(qū)時間和最小脈寬，在理 想逆變器輸出電壓上引起失真。由于DPWM控制與連續(xù)PWM方法相比提 供了降低的損耗，因此希望在使用DPWM控制方法的同時最小化由非線 性逆變器作用導(dǎo)致的失真。將失真最小化(可能會增加轉(zhuǎn)矩波動)對于 能夠在車輛僅通過電力驅(qū)動的模式下運行的混合動力車特別重要。近來 已經(jīng)提出了多種補償方法用于降低DPWM控制中的逆變器非線性的失真 影響。但是，尚未在單獨的整體控制方法中使用上述多種補償方法。
因此，希望提供一種使用了最適用于當(dāng)前系統(tǒng)工作條件的DPWM補 償方法的控制方法。而且，本發(fā)明的其他期望特征和性質(zhì)將通過隨后的 詳細說明和所附權(quán)利要求，并結(jié)合附圖和前述的技術(shù)領(lǐng)域與背景技術(shù)而 變得顯而易見。

發(fā)明內(nèi)容
在一個實施例中，提供了 一種用于控制汽車的電驅(qū)動系統(tǒng)內(nèi)的功率 逆變器的方法。如果控制功率逆變器的信號的調(diào)制指數(shù)小于第一調(diào)制指 數(shù)值，那么就利用第一電壓失真補償方法來修正該信號。如果調(diào)制指數(shù) 至少等于第一調(diào)制指數(shù)值，那么就利用第二電壓失真補償方法來修正該 信號。
在另 一個實施例中，提供了 一種用于對控制具有最小脈寬和最大脈 寬的汽車的電驅(qū)動系統(tǒng)內(nèi)的功率逆變器的信號進行修正的方法。如果信 號的調(diào)制指數(shù)小于第一調(diào)制指數(shù)值，那么就利用第一電壓失真補償方法 來修正該信號，而如果調(diào)制指數(shù)至少等于第一調(diào)制指數(shù)值，那么就利用 笫二電壓失真補償方法來修正該信號。
在第一電壓失真補償方法中，接收信號且信號的占空比(duty cycle)具有從最小可實現(xiàn)占空比到最大可實現(xiàn)占空比的范圍。如果信 號的占空比處于最小和最大脈寬之外的輸出電壓失真范圍內(nèi)且小于第 一限幅值，那么就生成笫二信號。第二信號具有最小可實現(xiàn)占空比。如 果信號的占空比處于輸出電壓失真范圍內(nèi)且信號的某一占空比至少等 于笫一限幅值(first clipping value)或信號的占空比不大于第二限幅值，那么就生成第三信號。第三信號具有最小和最大脈寬中更接近信 號占空比的一種，且第二限幅值大于第一限幅值。如果信號的占空比處 于輸出電壓失真范圍內(nèi)且大于第二限幅值，那么就生成第四信號。第四 信號具有最大可實現(xiàn)占空比。將第二，第三和第四信號中的一個提供給 功率逆變器。
在第二電壓失真補償方法中，監(jiān)測功率逆變器的輸出電壓矢量。功 率逆變器具有含多個相腳和一個零矢量的開關(guān)周期。輸出電壓矢量以功 率逆變器的開關(guān)周期為基礎(chǔ)。當(dāng)輸出電壓矢量處于失真區(qū)域內(nèi)時，通過
將多個相腳(phase legs)中每一個的占空比用零矢量的占空比進行修正 而生成修正的開關(guān)周期。將具有修正開關(guān)周期的輸出信號提供給功率逆 變器。
在進一步的實施例中，提供了一種汽車電驅(qū)動系統(tǒng)。該汽車電驅(qū)動 系統(tǒng)包括電機，連接至電機的功率逆變器，和連接至電機和逆變器的至 少一個處理器。至少一個處理器被設(shè)置成如果控制功率逆變器的信號 的調(diào)制指數(shù)小于第一調(diào)制指數(shù)值，那么就利用第一電壓失真補償方法來 修正該信號；而如果調(diào)制指數(shù)至少等于第一調(diào)制指數(shù)值，那么就利用第 二電壓失真補償方法來修正該信號。


下面將結(jié)合隨后的附圖對本發(fā)明進行介紹，其中相同的附圖標(biāo)記表 示相同的部件，并且
圖l是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的示范性汽車的示意圖； 圖2是圖1中汽車內(nèi)的電壓源逆變器系統(tǒng)的方塊圖； 圖3是圖1中汽車內(nèi)的逆變器的示意圖4是圖2中所示電壓源逆變器系統(tǒng)的調(diào)制指數(shù)和開關(guān)頻率的對比 曲線圖，示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的用于在第一，第二和第三補 償方法之間切換的方法；
圖5是示出了相位占空比和脈寬之間關(guān)系的波形圖，有助于理解圖 2中的電壓源逆變器系統(tǒng)；
圖6是根據(jù)本發(fā)明的 一 個示范性實施例的第 一 補償方法的流程圖7是根據(jù)本發(fā)明的另一個示范性實施例的笫一補償方法的流程
9圖8-10是具有失真區(qū)域的逆變器輸出電壓的圖形，有助于進一步 理解圖2中的電壓源逆變器系統(tǒng)；
圖11是多個失真跨度的曲線圖，有助于進一步理解圖2中的電壓 源逆變器系統(tǒng)；
圖12-15是相位占空比，有助于進一步理解圖2中的電壓源逆變器 系統(tǒng)；
圖16是根據(jù)本發(fā)明的一個示范性實施例的第二補償方法的流程圖； 圖17是一種輸入調(diào)制波形，有助于進一步理解圖2中的電壓源逆 變器系統(tǒng)；
圖18是一種輸入調(diào)制波形，有助于進一步理解圖2中的電壓源逆 變器系統(tǒng)；和
圖19是根據(jù)本發(fā)明的一個示范性實施例的第三補償方法的流程圖。
具體實施例方式
發(fā)明或本發(fā)明的應(yīng)用及用途。而且，不應(yīng)理解為受到在先前的技術(shù)領(lǐng)域， 背景技術(shù)，發(fā)明內(nèi)容或以下的詳細說明中提出的任何表述的或隱含的理 論的限制。
以下說明提到了部件或元件被"連接"或"聯(lián)接"在一起。如本文 中所用，除非另有特別說明，否則"連接"就是指一個部件/元件被直 接連接至另 一個部件/元件(或者與其直接通信)，而不是必須要機械連 接。類似地，除非另有特別說明，否則"聯(lián)接，，就是指一個部件/元件 被直接或間接地連接至另一個部件/元件(或者與其直接或間接地通 信)，而不是必須要機械連接。但是，應(yīng)該理解盡管兩個部件可以如下 所述在一個實施例中被"連接"，然而在可選實施例中類似部件也可以 被"聯(lián)接"，反之亦然。因此，盡管本文中所示的示意圖示出了設(shè)置部 件的示例，但是在實際的實施例中也可能會存在附加的中間部件，設(shè)備， 元件或零件。還應(yīng)該理解圖1-6僅僅是說明性的并且可能并不是按比例 繪制的。
圖l到圖19示出了一種用于控制汽車的電驅(qū)動系統(tǒng)內(nèi)的功率逆變 器的方法和系統(tǒng)。如果控制功率逆變器的信號的調(diào)制指數(shù)小于第一調(diào)制 指數(shù)值，那么就將第一電壓失真補償方法應(yīng)用至該信號。如果調(diào)制指數(shù)
10大于或等于第一調(diào)制指數(shù)值，那么就將第二電壓失真補償方法應(yīng)用至該 信號。
圖1根據(jù)本發(fā)明的一個實施例示出了車輛或"汽車"30。汽車30 包括底盤32，車體34，四個車輪36和電子控制系統(tǒng)38。車體34被設(shè) 置在底盤32上并基本上封裝汽車30的其他部件。車體34和底盤32可 以共同構(gòu)成主框架。每個車輪36都在車體34的對應(yīng)角部附近被旋轉(zhuǎn)連 接至底盤32。
汽車30可以是多種不同類型汽車中的任意一種，例如轎車，貨車， 卡車，或運動型多用途車(SUV)，并且可以是兩輪驅(qū)動(2WD)(例如后 輪驅(qū)動或前輪驅(qū)動)，四輪驅(qū)動(4WD)或全車輪驅(qū)動(AWD)。汽車30 還可以裝入多種不同類型發(fā)動機(或致動器)中的任意一種或其組合， 例如汽油或柴油燃料的燃燒式發(fā)動機，"靈活燃料汽車"(FFV)的發(fā)動 機(也就是使用了汽油和酒精的混合物)，氣體化合物(例如氫氣和/或 天然氣)燃料發(fā)動機或燃料電池能源，燃燒/電動混合動力發(fā)動機，和 電機等。
在圖1所示的示范性實施例中，汽車30是混合動力車，并還包括 致動器裝置40，電池(或其他電能存儲器)42，功率逆變器(或逆變器) 44和水箱46。致動器裝置40包括燃燒式發(fā)動機48和電機/發(fā)電機(或 電動機)50。電機50在一個實施例中是正弦繞組的交流(AC)電機(例 如永磁式或感應(yīng)式)例如在機動車輛中普遍使用的(例如牽引驅(qū)動控制 系統(tǒng)等)。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該理解，電機50包括其中的傳輸機構(gòu)， 并且盡管未示出但是仍然包括定子裝置(包括傳導(dǎo)線圏)，轉(zhuǎn)子裝置(包 括鐵磁芯)和冷卻流體(也就是冷卻液)。如公知的那樣，電機50內(nèi)的 定子裝置和/或轉(zhuǎn)子裝置可包括多個(例如16個)電磁極。
還是參照圖1,在一個實施例中，燃燒式發(fā)動機48和電機50被集 成以使兩者都通過一根或多根驅(qū)動軸52被機械連接至至少部分車輪 36。水箱46在主框架的外部被連接至主框架并且盡管未詳細示出，但 是仍包括多條從中穿過的包含冷卻流體(也就是冷卻液)例如水和/或 乙二醇(也就是"防凍劑")的并被連接至發(fā)動機48和逆變器44的冷 卻通道。再次參照圖1，在圖示的實施例中，逆變器44接收并與電機 50分享冷卻液。水箱46可以被類似地連接至逆變器44和/或電機50。
電子控制系統(tǒng)38可操作的與致動器裝置40,電池42和逆變器44通信。盡管沒有詳細示出，但是電子控制系統(tǒng)38包括各種傳感器和汽 車控制模塊或電子控制單元(ECU)，例如逆變器控制模塊和車輛控制器， 以及至少一個處理器和/或存儲器，存儲器包括在其中(或者在另一種 計算機可讀介質(zhì)中)存儲的用于實現(xiàn)如下所述的過程和方法的指令。 參照圖2，示出了根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的電壓源逆變器系統(tǒng) (或電驅(qū)動系統(tǒng))54。電壓源逆變器系統(tǒng)54包括控制器56，連接至控 制器56的輸出端的逆變器44,連接至逆變器44的第一輸出端的電機 50，和具有連接至逆變器44笫二輸出端的輸入端且具有連接至控制器 56輸入端的輸出端的調(diào)制器58。控制器56和調(diào)制器58可以與圖1中 所示的電子控制系統(tǒng)38集成在一起。
圖3更詳細地示出了圖1和圖2中的逆變器44。逆變器44包括連 接至電機50的三相電路。更具體地，逆變器44包括具有連接至電壓源 Vd(;(例如電池42 )的第一輸入端和連接至電機50的輸出端的開關(guān)網(wǎng)絡(luò)。 盡管示出的是單個電壓源，但是也可以使用分布式直流(DC)連接的兩 個串聯(lián)電源。
開關(guān)網(wǎng)絡(luò)包括具有對應(yīng)于每一相的反并聯(lián)二極管(也就是和每個開 關(guān)反并聯(lián))的三對串聯(lián)開關(guān)。每對串聯(lián)開關(guān)都包括具有連接至電壓源42 正電極的第一端子的第一開關(guān)(或晶體管)60， 62和64以及具有連接 至電壓源42負電極的第二端子且具有連接至對應(yīng)的第一開關(guān)60， 62和 64的第二端子的第一端子的第二開關(guān)66， 68和70。為了監(jiān)測逆變器" 的開關(guān)周期和輸出電壓矢量，調(diào)制器58被連接至逆變器44的輸出端。
在運行期間，仍然參照圖1，通過用燃燒式發(fā)動機48和電機50以 交替方式和/或用燃燒式發(fā)動機48和電機50同時向車輪36提供動力來 使車輛30運行。為了給電機50供電，DC功率被從電池"送至逆變器 44，逆變器44在將功率送至電機50之前先將DC功率轉(zhuǎn)化為AC功率。 本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該理解，DC功率到AC功率的轉(zhuǎn)化基本上是在一 定的"開關(guān)頻率"下，例如12千赫(kHz),通過操作(也就是重復(fù)地 開關(guān))逆變器44內(nèi)的晶體管實現(xiàn)的。
通常，控制器56生成用于控制逆變器開關(guān)動作的脈寬調(diào)制(PWM) 信號。在優(yōu)選實施例中，控制器56優(yōu)選地生成具有和逆變器44的每個 開關(guān)周期相關(guān)聯(lián)的單個零矢量的非連續(xù)PWM (DPWM)信號。逆變器44 隨后將PWM信號轉(zhuǎn)化為用于操作電機50的調(diào)制電壓波形。為了優(yōu)化電機50的操作，調(diào)制器58監(jiān)測由逆變器44生成的調(diào)制 電壓波形并確定逆變器44的開關(guān)何時處在基于和逆變器44相關(guān)聯(lián)的非 線性限制(例如最小脈寬和死區(qū)時間)的失真區(qū)域內(nèi)操作。當(dāng)逆變器44 是處在失真區(qū)域內(nèi)操作時，調(diào)制器58通知控制器56傳輸修正的DPWM 信號以對失真區(qū)域進行補償(例如通過改變開關(guān)循環(huán)的每一相腳的占空 比)。
DPWM控制方法由于死區(qū)時間和最小脈寬限制的逆變器非線性而在 施加的輸出電壓內(nèi)引起失真。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，提供了一種對 DPWM控制施加各種補償方法的方法，其允許將跨越整個系統(tǒng)工作范圍的 失真量最小化。
特定DPWM控制周期的最小非零時段可以被定義為t"而特定DP西 控制周期的最大非連續(xù)時段可以被定義為Uax。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng) 該理解，由t^和Ua,界定的物理時間間隔可以由所使用的硬件(逆變 器開關(guān)和門驅(qū)動器)以及用于實現(xiàn)所需DPWM方法的可用硬件的靈活性 來確定。例如，控制器的某些硬件實現(xiàn)可以在某些或全部情況下使該時 間間隔的限制性更大或更小。根據(jù)該物理時間間隔，對于占空比的非箝 位限制(non-clamped limits on duty cycle)可以被表示為
= —Z
1 (1)
1 (2)
其中ts表示DPWM控制周期的時間間隔。控制周期的倒數(shù)表示逆變 器開關(guān)頻率或載波頻率(fs)。數(shù)學(xué)上，載波頻率可以被表示為
/=丄 (3)
《
而且，能夠理解可以使用的可變栽波頻率被限制為使得
f < f < / ( 4 )
/ a' — mm — / 'y 一 / ,s' — max
應(yīng)該注意由于可變的栽波頻率，在特定工作點處能夠達到的最大和 最小非箝位占空比也會根據(jù)上述的公式1-4而隨栽波頻率改變。
PWM信號的調(diào)制指數(shù)確定了輸出電壓的基波分量的振幅。這經(jīng)常根據(jù)能夠由逆變器在下面介紹的六步操作中生成的最大基波輸出電壓確
定。調(diào)制指數(shù)隨即被表示為
其中^是基波分量的指令振幅而L是電池42的最大輸出電壓。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，提供了一種控制方法，其基于電驅(qū)動系統(tǒng)的工作狀態(tài)選擇最優(yōu)的DPWM補償方法。特別地，適當(dāng)補償方法的選擇可以至少部分地以電驅(qū)動系統(tǒng)內(nèi)的當(dāng)前調(diào)制指數(shù)為基礎(chǔ)。在一個實施例中，該控制方法在三種補償方法(也就是第一，第二和第三方法)之間進行選擇。
這三種補償方法可以被概括為"低調(diào)制(LowMod)指數(shù)補償方法"，"中調(diào)制(MidMod)指數(shù)補償方法"和"高調(diào)制(HighMod)指數(shù)補償方法"。如所提供的通用標(biāo)記所表明的那樣，LowMod (或第一)補償方法在調(diào)制指數(shù)相對較低的情況中使用，MidMod (或第二)補償方法在調(diào)制指數(shù)中間范圍的情況中使用，而HighMod (或第三)補償方法在調(diào)制指數(shù)相對較高的情況中使用。下面詳細介紹這三種補償方法的實例。
圖4是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的控制方法在使用的每一種補償方法中涉及的電驅(qū)動系統(tǒng)的調(diào)制指數(shù)和載波頻率(fs)的曲線圖。如圖所示，曲線包括針對每種補償方法的區(qū)域LowMod區(qū)域72， MidMod區(qū)域74和HighMod區(qū)域76。如圖4所示，在系統(tǒng)將低調(diào)制指數(shù)(也就是處于LowMod區(qū)域72內(nèi))用于電機的時段期間4吏用LowMod補償方法。在中調(diào)制指數(shù)(也就是處于MidMod區(qū)域74內(nèi))的時段期間，該方法4吏用MidMod補償方法。在LowMod區(qū)域72和MidMod區(qū)域74之間的邊界附近，該方法在兩種對應(yīng)的補償方法之間選擇^f吏用滯后帶(hysteresis band) 78的期望補償方法(或其他合成方法)。
在一個實施例中，LowMod區(qū)域72上的滯后帶下界根據(jù)下式近似確
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而MidMod區(qū)域74和HighMod區(qū)域76之間的邊界則根據(jù)下式近似確定
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控制方法可以利用幾種可能的方法以在補償區(qū)域72， 74和76之間進行轉(zhuǎn)換。在一個優(yōu)選實施例中，如果載波頻率處于其最大值(fuM)且控制器56確定通過公式7計算出的調(diào)制指數(shù)處于HighMod區(qū)域76內(nèi)，那么系統(tǒng)就使用HighMod補償方法。如果兩個條件都滿足，那么控制器56使用具有附加滯后帶80的HighMod補償方法(或其他合成方法)以使得如果被請求的調(diào)制指數(shù)減小則系統(tǒng)重新進入MidMod補償方法。在控制器56確定通過公式7計算出的調(diào)制指數(shù)處于HighMod區(qū)域內(nèi)，但是開關(guān)頻率未處于其最大值的情況下，控制器56使用LowMod補償方法。
在第二優(yōu)選實施例中，控制器56獨立于載波頻率而使用HighMod補償方法。在這樣的實施例中也在MidMod區(qū)域74和HighMod區(qū)域76之間的邊界附近提供附加滯后帶80，且MidMod補償滯后帶的上界由公式7提供。
在第三優(yōu)選實施例中，無論是否使用了附加補償方法(也就是MidMod或HighMod補償)，控制器56在所有調(diào)制指數(shù)下均使用LowMod補償方法。在這樣的實施例中，應(yīng)該理解補償限制(也就是d^和drain)與用于應(yīng)用任何附加補償方法的那些補償限制相比限制性更小以使LowMod補償方法不會干擾其他潛在補償方法的操作。
由此，如果信號的調(diào)制指數(shù)小于第一調(diào)制指數(shù)值，那么就利用第一電壓失真補償方法來修正該信號。如果調(diào)制指數(shù)至少等于(也就是大于或等于)第一調(diào)制指數(shù)值，那么就利用第二電壓失真補償方法來修正該信號。
在一個實施例中，如果調(diào)制指數(shù)至少等于比第一調(diào)制指數(shù)值大的第二調(diào)制指數(shù)值且功率逆變器的開關(guān)頻率處于最大值，那么就利用第三電壓失真補償方法來修正該信號。如果調(diào)制指數(shù)至少等于第二調(diào)制指數(shù)值且功率逆變器的開關(guān)頻率未處于最大值，那么就利用第一電壓失真補償方法來修正該信號。在另一個實施例中，如果調(diào)制指數(shù)至少等于比第一調(diào)制指數(shù)值大的第二調(diào)制指數(shù)值，那么就利用第三電壓失真補償方法來l奮正該j言號。
LowMod補償方法在一個實施例的LowMod補償方法中，通過在失真區(qū)域內(nèi)保持平均輸出電壓來降低失真的影響。為了保持較低輸出電壓失真范圍內(nèi)(例如在最小可實現(xiàn)占空比和最小脈寬之間)的平均輸出電壓，可以修正占空比以使得與最小脈寬相關(guān)聯(lián)的輸出電壓在較低的一半輸出電壓失真范圍期間被降低。類似地，為了保持較高輸出電壓失真范圍內(nèi)(例如在最大脈寬和最大可實現(xiàn)占空比之間)的平均輸出電壓，可以修正占空比以使得與最大脈寬相關(guān)聯(lián)的輸出電壓在較高的一半輸出電壓失真范圍期間凈皮降低。
較高和較低的限幅值可以被用于指示何時修正占空比和占空比在何時處于輸出電壓失真范圍內(nèi)。例如，在一個實施例中，如果占空比小于較低限幅值，那么就將占空比修正為最小可實現(xiàn)占空比(離散的零)。如果占空比大于或等于較低限幅值，那么就將占空比修正為最小脈寬。如果占空比大于最大脈寬，那么就將占空比修正為最大脈寬。如果占空比大于較高限幅值，那么就將占空比修正為最大可實現(xiàn)占空比。
在另 一個實施例中，盡管限幅值可以被選擇在各自失真范圍之間的任意點處，還是將較低和較高的限幅值選擇為各自失真范圍(例如較低和較高的輸出電壓失真范圍)的中點。例如，較低限幅值被選擇為最小可實現(xiàn)占空比和最小脈寬之間的中點，而較高限幅值被選擇為最大脈寬和最大可實現(xiàn)占空比之間的中點。如果占空比在失真范圍之外，那么就不修正占空比以降低失真影響并將其保持在提供給逆變器44的信號中。
圖5是相位占空比和脈寬之間關(guān)系的曲線圖并有助于理解圖2中所示的電壓源逆變器系統(tǒng)54，特別是關(guān)于LowMod補償方法。示出了理想占空比100和根據(jù)LowMod補償方法的一個實施例進行修正的占空比102。最小和最大脈寬(d小，draai)界定了輸出電壓失真范圍的邊界。例如，輸出電壓失真范圍低于最小脈寬(draln)和高于最大脈寬(draax)并分別由最小可實現(xiàn)占空比(例如離散的零)和最大可實現(xiàn)占空比(例如離散的一)限定。在本實施例中，較低的限幅值(de^。wer)是最小可實現(xiàn)占空比(離散的零(O))和最小脈寬(drain)之間的中點，而較高的限幅值(d￡lipUpper )是最大脈寬(draax )和最大可實現(xiàn)占空比(離散的一(1 ))
之間的中點。第二限幅值(例如d。，pper)大于第一限幅值(例如delipL。wer)。
最小和最大脈寬以防止開關(guān)電路短路為基礎(chǔ)。
圖6是根據(jù)LowMod補償方法的一個示范性實施例的用于控制電壓源逆變器的方法104的流程圖。參照圖2和圖6,逆變器44具有輸出電壓失真范圍。例如，在圖6中，輸出電壓失真范圍位于最小可實現(xiàn)占空比(例如離散的零)和最小脈寬(例如drain)之間，以及位于最大脈寬
(例如U和最大可實現(xiàn)占空比(例如離散的一)之間。方法104在步驟106處開始，并在步驟108處接收具有占空比的第一信號。例如，調(diào)制器58從控制器56接收P麗信號。占空比具有從最小可實現(xiàn)占空比
(例如離散的零)到最大可實現(xiàn)占空比(例如離散的一)的范圍。
如步驟110所示，如果占空比位于輸出電壓失真范圍內(nèi)且小于第一限幅值(例如deliPL。wer)，那么就將占空比修正為最小可實現(xiàn)占空比(例如離散的零)。如步驟112所示，如果占空比位于輸出電壓失真范圍內(nèi)，占空比大于或等于第一限幅值，且占空比小于或等于(或不大于)第二限幅值，那么就將占空比修正為最小和最大脈寬中更接近的一種。在一個實施例中，如果占空比位于輸出電壓失真范圍內(nèi)且大于或等于第一限幅值，那么就將占空比修正為最小脈寬，而如果占空比位于輸出電壓失真范圍內(nèi)且小于或等于第二限幅值，那么就將占空比修正為最大脈寬。第一限幅值可以被選擇在最小可實現(xiàn)占空比和最小脈寬之間的中點附近，而第二限幅值可以被選擇在最大可實現(xiàn)占空比和最大脈寬之間的中點附近。
在步驟114，如果占空比位于輸出電壓失真范圍內(nèi)且大于第二限幅值，那么就將占空比修正為最大可實現(xiàn)占空比。第二信號(例如通過調(diào)制器58)被傳輸至逆變器44，如步驟116所示。第二信號包括占空比(例如基于先前步驟修正或未修正的占空比)。例如，如果占空比在輸出電壓失真范圍之外，那么第一信號的占空比被保留在第二信號內(nèi)。在一個實施例中，第一和第二信號是用于控制逆變器44的開關(guān)網(wǎng)絡(luò)的DP額信號。方法104在步驟118結(jié)束。
逆變器44具有和輸出電壓失真范圍相關(guān)聯(lián)的第一平均輸出電壓(例如在最小可實現(xiàn)占空比和最小脈寬之間)。另外，逆變器44具有和輸出電壓失真范圍相關(guān)聯(lián)的第二平均輸出電壓(例如在最大脈寬和最大可實現(xiàn)占空比之間)。在本實施例中，如果占空比大于或等于最小可實現(xiàn)占空比且占空比小于最小脈寬，那么就保持第一平均輸出電壓。另外，如
果占空比大于最大脈寬且占空比小于或等于最大可實現(xiàn)占空比，那么就保持第二平均輸出電壓。圖7是根據(jù)LowMod補償方法的另一個示范性實施例的用于控制電 壓源逆變器的方法120的流程圖。參照圖2和圖7，方法120在步驟122 處開始，并在步驟124處接收(例如通過調(diào)制器58)具有占空比的第一 信號。占空比具有從最小可實現(xiàn)占空比(例如離散的零)到最大可實現(xiàn) 占空比(例如離散的一)的范圍。如步驟126所示，如果占空比位于第 一失真范圍內(nèi)，那么就修正占空比以保持第一失真范圍內(nèi)的第一平均輸 出電壓。在一個實施例中，如果占空比位于第一失真范圍內(nèi)且小于第一 失真范圍內(nèi)的限幅值(例如delipL。wer)，那么就將占空比修正為最小可實 現(xiàn)占空比，而如果占空比位于第一失真范圍內(nèi)且大于或等于限幅值，那 么就將占空比修正為最小占空比。限幅值(例如delipL。wer)可以被選擇在 最小可實現(xiàn)占空比和最小脈寬之間的中點附近。在另一個實施例中，如 果占空比大于或等于最小可實現(xiàn)占空比且占空比小于限幅值，那么就將 占空比修正為最小可實現(xiàn)占空比，而如果占空比大于或等于限幅值且占 空比小于最小脈寬，那么就將占空比修正為最小脈寬。
如步驟128所示，如果占空比位于第二失真范圍內(nèi)，那么就修正占 空比以保持第二失真范圍內(nèi)的第二平均輸出電壓。在一個實施例中，如 果占空比位于第二失真范圍內(nèi)且小于或等于第二失真范圍內(nèi)的限幅值 (例如delipUpper)，那么就將占空比修正為最大脈寬，而如果占空比位于 第二失真范圍內(nèi)且大于限幅值，那么就將占空比修正為最大可實現(xiàn)占空 比。在另一個實施例中，如果占空比大于最大脈寬且占空比小于限幅值， 那么就將占空比修正為最大脈寬，而如果占空比大于限幅值且占空比小 于或等于最大可實現(xiàn)占空比，那就將占空比修正為最大可實現(xiàn)占空比。
第二信號被送至逆變器44，如步驟130所示。第二信號包括占空比。 例如，如果占空比在第一失真范圍之外并且在第二失真范圍之外(例如 在drain和draax之間)，那么第 一信號的占空比被保留在第二信號內(nèi)。
MidMod補償方法
圖8-圖IO是具有失真區(qū)域的逆變器輸出電壓的圖形，有助于理解 圖2中所示的電壓源逆變器系統(tǒng)54，特別是關(guān)于MidMod補償方法。逆 變器輸出電壓用矢量V" V2， V3， V4， Vs和V6表示，對應(yīng)于針對開關(guān)周 期的每個相(例如，三相中的每個相)的開關(guān)。每個相具有兩個狀態(tài)(例 如，對應(yīng)于離散的一和零)。例如，參照圖3和圖8-圖10, V,是對應(yīng)于第一對開關(guān)60和66的離散的一狀態(tài)以及第二和第三對開關(guān)62和68與 64和70中每一個的離散的零狀態(tài)的電壓矢量。V2是對應(yīng)于第一和第二 對開關(guān)60和66與62和68中每一個的離散的一狀態(tài)以及第三對開關(guān)64 和70的離散的零狀態(tài)的電壓矢量。V3是對應(yīng)于第一和第三對開關(guān)60和 66與64和70中每一個的離散的零狀態(tài)以及第二對開關(guān)62和68的離散 的一狀態(tài)的電壓矢量。V,是對應(yīng)于第一對開關(guān)60和66的離散的零狀態(tài) 以及第二和第三對開關(guān)62和68與64和70中每一個的離散的一狀態(tài)的 電壓矢量。V5是對應(yīng)于第一和第二對開關(guān)60和66與62和68中每一個 的離散的零狀態(tài)以及第三對開關(guān)64和70的離散的一狀態(tài)的電壓矢量。 V6是對應(yīng)于第一和第三對開關(guān)60和66與64和70中每一個的離散的一 狀態(tài)以及第二對開關(guān)62和68的離散的零狀態(tài)的電壓矢量。零矢量(例 如，在圖形的中心處)或者對應(yīng)于開關(guān)對60和66， 62和68，以及64 和70中每一對的離散的一狀態(tài)，或者對應(yīng)于開關(guān)對60和66， 62和68， 以及64和70中每一對的離散的零狀態(tài)。
在圖8中示出了與DPWM0的30度(30° )超前功率因數(shù)負栽相關(guān) 的失真區(qū)域200，在圖9中示出了與DPWM1的單位功率因數(shù)負栽相關(guān)的 失真區(qū)域202，和在圖10中示出了與DPWM2的30度(30° )滯后功率 因數(shù)負載相關(guān)的失真區(qū)域204。在所有工作條件下，開關(guān)網(wǎng)絡(luò)易受最小
脈寬限制和死區(qū)時間限制的影響，這些限制是用失真區(qū)域表示的非線性 限制。因為最小脈寬和死區(qū)時間的逆變器限制是固定的時間值，所以如 圖11中所示的失真區(qū)域的角寬度(6 )或跨度隨著輸出電壓的調(diào)制深 度和開關(guān)網(wǎng)絡(luò)的開關(guān)頻率而變化。
開關(guān)60-70可以基于修改的廣義DP西(GDPWM)方法被激活(例如 關(guān)閉)以根據(jù)功率因數(shù)或其它條件調(diào)節(jié)箝位部分(clamped segment )。 通常，GDP西方法對于混合動力車應(yīng)用是優(yōu)選的，因為與連續(xù)的PWM方 法相比能夠降低逆變器損耗。由于易于調(diào)制零矢量，因此GDPWM能夠被 設(shè)置用于任何工況。然而，采用GDPWM時，失真區(qū)域是從扇形過渡區(qū)以 角偏移量旋轉(zhuǎn)，并因此使GDPWM的失真區(qū)域連續(xù)改變。通過對由調(diào)制器 58修正的來自控制器56的DPWM信號的輸出脈沖的適當(dāng)控制，這些非線 性的影響(由失真區(qū)域表示)得到補償。采用GDPWM時，調(diào)制器58基 于其角度隨著負荷功率因數(shù)變化的最大相電流來選擇適當(dāng)?shù)牧闶噶俊?br> 圖ll是多個失真跨度的曲線圖，有助于進一步理解圖2中所示的
19電壓源逆變器系統(tǒng)54。失真跨度基于開關(guān)頻率(例如，2kHz， 4kHz, 6kHz， 8kHz， 10kHz和12kHz)以及調(diào)制指數(shù)進行變化。因為失真跨度隨開關(guān) 頻率而變化，所以只根據(jù)指令電壓矢量的空間位置(例如，在圖8-20 中示出的空間矢量圖內(nèi))切換零矢量可能并不實際，因為在使用GDPWM 時失真區(qū)域會連續(xù)改變。修改的GDPWM方法在輸出電壓矢量處于失真區(qū) 域內(nèi)時通過直接按相位占空比指令運行而選擇零矢量。
圖12-15是相位占空比，有助于進一步理解圖2中所示的電壓源逆 變器系統(tǒng)54。圖12示出了用于開關(guān)周期的相位占空比(da, db和dj。 相位占空比da在最小占空比(drain)和離散的零之間的失真區(qū)域中，而 相位占空比d。在離散的零處。相位占空比db在d^和最大占空比d,之 間。圖13示出了在零矢量的占空比被加至圖12中所示的開關(guān)周期的每 個相腳的占空比之后的相位占空比(da， db和dj。在圖13中，相位占 空比4和dc現(xiàn)在是在d^和d目之間而db現(xiàn)在是在離散的一處。當(dāng)輸出 電壓矢量在d^和離散的零0之間的失真區(qū)域內(nèi)時，通過將零矢量的占 空比加至開關(guān)周期內(nèi)每個相腳的占空比中，該失真區(qū)域即可通過電壓源 逆變器系統(tǒng)54得到補償。
圖14示出了用于另一個開關(guān)周期的相位占空比(da， db和dc)。相 位占空比da在(Ux和離散的一之間的失真區(qū)域中，相位占空比d。在離散 的一處，而相位占空比db在d小和d咖之間。圖15示出了從圖14中所
示開關(guān)周期的每個相腳的占空比中減去零矢量的占空比之后的相位占 空比(da， db和de)。在圖15中，相位占空比da和夂現(xiàn)在是在d^和draax 之間，而相位占空比db現(xiàn)在是在離散的零處。當(dāng)輸出電壓矢量在d^和 離散的零之間的失真區(qū)域中時，通過從開關(guān)周期內(nèi)每個相腳的占空比中 減去零矢量的占空比，該失真區(qū)域即可通過電壓源逆變器系統(tǒng)54得到 補償。
返回參照圖2，在示范性實施例中，當(dāng)輸出電壓矢量處于失真區(qū)域 內(nèi)時，調(diào)制器58傳送控制信號或調(diào)制信號到控制器56。通過用零矢量 的占空比來改變開關(guān)周期內(nèi)每個相腳的占空比，該控制信號或調(diào)制信號 即可改變DPWM信號。例如，當(dāng)開關(guān)周期的相腳小于d^ (并且不是離散 的零)時，調(diào)制器58將零矢量的占空比加至開關(guān)周期內(nèi)的每個相腳上。 當(dāng)開關(guān)周期的相腳大于draax (并且不是離散的一)時，調(diào)制器58從開關(guān) 周期內(nèi)的每個相腳中減去零矢量的占空比?？刂破?6將修正的DPWM信號傳輸至逆變器44。
圖16是根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例用于控制電壓源逆變器的方法 206的流程圖。該方法在步驟208處開始。在步驟210處基于開關(guān)周期 和輸出電壓矢量給電機50提供電壓。開關(guān)周期具有多個相腳并具有一 個零矢量。當(dāng)輸出電壓矢量處于失真區(qū)域內(nèi)時，用零矢量的占空比修正 多個相腳中每一個的占空比。在步驟212處，當(dāng)開關(guān)周期第一相腳的占 空比小于指示失真區(qū)域的最小占空比時，將零矢量的占空比加至多個相 腳中的每一個。在步驟214處，當(dāng)開關(guān)周期第二相腳的占空比大于指示 失真區(qū)域的最大占空比時，從多個相腳的每一個中減去零矢量的占空 比。方法206在步驟216處結(jié)束。
HighMod補償方法
圖17是一種輸入調(diào)制波形，有助于解釋圖2中所示的電壓源逆變 器系統(tǒng)54的操作。特別是關(guān)于HighMod補償方法。為了說明的簡化， 參照與提供給逆變器44的輸入調(diào)制信號(例如PWM信號)的正半部分 波形相關(guān)聯(lián)的占空比示出并介紹輸入調(diào)制波形。對于輸入調(diào)制信號的每 一個基波周期，輸入調(diào)制波形也包括完全對稱的負半部分波形。另外， 輸入調(diào)制信號的正半部分波形對應(yīng)于逆變器44的單個相腳。 一旦調(diào)制 指數(shù)(Mi)增加到某數(shù)值以上，此時指令占空比(d)大于最大占空比限 制(draaI)或小于最小占空比限制(drain),那么電壓源逆變器的輸入-輸 出電壓關(guān)系就會變?yōu)榉蔷€性。
圖18是一種輸出調(diào)制波形，有助于進一步解釋圖2中所示的電壓 源逆變器系統(tǒng)54的操作。為了說明的簡化，參照與提供給電壓源逆變 器的修正調(diào)制信號(例如修正PWM信號)的正半部分波形相關(guān)聯(lián)的占空 比示出并介紹輸出調(diào)制波形。為了充分保持電壓源逆變器基波分量的輸 入-輸出電壓的線性特性，圖17中所示的輸入調(diào)制波形被限制到在輸入 調(diào)制波形的笫一正半部分(例如在大約0。和大約90°之間)的第一和 第二相角(例如a,和ct2)之間的最大占空比限制(draax)。 一旦輸入調(diào) 制波形的電相角達到第二相角(a2)，占空比即被限制為參考電勢，例 如較高的干線電壓。對于第二正半部分(例如在大約90°和大約180° 之間)，圖17中所示的輸入調(diào)制波形類似地在與輸入調(diào)制波形的第一正 半部分的第一和第二相角(od， oc2)約90。對稱的第二正半部分的第一和第二相角處被限制到dmax。該過程的結(jié)果就是圖18中所示的輸出調(diào) 制波形。另外，限制輸入調(diào)制信號正半部分波形的笫一和第二半部分內(nèi) 的占空比的這個過程在輸入調(diào)制信號負半部分波形的第一和第二半部 分內(nèi)重復(fù)進4亍。
在該補償發(fā)生處(例如修正輸入調(diào)制波形的占空比)的最小調(diào)制指 數(shù)(Mi_rain)優(yōu)選地根據(jù)下式獲得
d+ 0.5 f o )
'-匪 V^t
其中(L,以±0. 5為參照，如圖17和圖18所示，而系數(shù)k由下式 給出
對應(yīng)于最大調(diào)制指數(shù)(Mi_raax)的過調(diào)制范圍發(fā)生在
碼薩=/ /2V^ 0.907 ( 10 )
最小調(diào)制指數(shù)(Mi-rain)和最大調(diào)制指數(shù)(Mi—raax)對電壓源逆變器輸 入-輸出電壓關(guān)系可能的失真建立了補償范圍(例如Mi』iZMi〈Min )。
當(dāng)調(diào)制指數(shù)(NO處于失真范圍(例如Mi』in〈M八Mi，)內(nèi)時，第一 相角(oc,)是調(diào)制指數(shù)(Mi)和最大脈寬的函數(shù)并可通過求解下式獲得
t/臓二A^sin(a,)-)^-M,"in(a, -2;r/V^) ( H )
一旦第一相角(已知，那么第二相角(0C2)也是調(diào)制指數(shù)(Mi) 和最大脈寬的函數(shù)，可通過求解下式獲得
ddip的值隨第一和第二相角(a,, a2)變化并依次隨指令調(diào)制指數(shù) (Mi)和最大脈寬變化。在示范性實施例中，d。lip的值可以被預(yù)先確定 并存儲(例如存儲在查詢表內(nèi))用于通過控制器56 (圖2)訪問以確定 正常提供給逆變器44 (圖1)的占空比。將d。,ip的該預(yù)定值用于指令調(diào) 制指數(shù)(Mi)，即可通過控制器56修正傳送給開關(guān)網(wǎng)絡(luò)的實際脈沖。
1/;z"2[2;rcos(a,)-M,.A7Tsin(2a,)-2M, sin(2c^ +;r/3)]+
(12)
22當(dāng)指令調(diào)制指數(shù)(Mi)大于最大調(diào)制指數(shù)(Mi』ax)時，d^p的值可以 被近似為
參照圖2和圖19，示出了一種根據(jù)示范性實施例的HighMod補償方 法的控制用于逆變器44的調(diào)制信號的方法300。方法300在步驟302 處開始，且控制器56在步驟304處確定指令調(diào)制指數(shù)(Mi)是否大于最 小調(diào)制指數(shù)(Mi^)。如前所述，最小調(diào)制指數(shù)(M^n)指示對應(yīng)于最大 占空比限制(draax)的失真范圍。在指令調(diào)制指數(shù)(Mi)小于最小調(diào)制指 數(shù)(Mi_rain)的情況下，控制器56在步驟306處確定用于輸入調(diào)制信號 的每一個相腳的占空比。例如，對于三相電壓源逆變器，控制器56確 定用于三相中每一相的相腳的占空比。在步驟306處確定了占空比之后， 控制器56在步驟308處將輸出占空比傳送至逆變器44。
在指令調(diào)制指數(shù)(Mi)大于最小調(diào)制指數(shù)(Mi—rain)的情況下，控制 器56在步驟310處確定用于輸入調(diào)制信號的每一個相腳的占空比。在 步驟310處確定了占空比之后，控制器56在步驟312處確定指令調(diào)制 指數(shù)(Mi)是否大于最大調(diào)制指數(shù)(Mi，)。在指令調(diào)制指數(shù)(Mi)小于 最大調(diào)制指數(shù)(Mi，)的情況下，控制器56在步驟314處當(dāng)MiiZM,Mi， 時將占空比限制為具有第一組相角(od， oc2)的最大占空比限制draax。
在示范性實施例中，控制器56在占空比達到指示最大占空比限制 (d_)的第一相角(ct)時將輸入調(diào)制信號箝位在第一電勢，并在占 空比達到第二相角(oc2)時將信號箝位在第二電勢。
根據(jù)前面的公式9和10，在示范性實施例中，對應(yīng)于最大調(diào)制指數(shù) (Mi—J的過調(diào)制范圍發(fā)生在
風(fēng)—鵬=W2V^* 0.907
控制器56在步驟316處當(dāng)M々Mi-陋時將占空比限制為具有不同于第 一組相角的第二組相角(od， ct2)的最大占空比限制draai。例如，當(dāng) M々Mi』M時，控制器56在占空比達到指示最大占空比限制(draax)的第一 相角(oc,)時將輸入調(diào)制信號箝位在第一電勢，并在占空比達到第二相 角(a2)時將信號箝位在第二電勢。
23在示范性實施例中，第二占空比限制d。,ip由下式確定:
在步驟316處將占空比限制在第二占空比限制之后，控制器56在 步驟314處傳送與修正信號相關(guān)聯(lián)的輸出占空比。該方法在步驟318處 結(jié)束。
盡管參照DP西信號方法即一種對單位功率因數(shù)負載(例如DPWM1 ) 進行了開關(guān)損耗優(yōu)化的方法示出并介紹了該方法的示范性實施例，但是 表示各種占空比的公式也可以被修正用于其他的DPWM信號方法。
盡管在前面的詳細說明中已經(jīng)給出了至少一個示范性實施例，但是 應(yīng)該理解還存在大量的變形。還應(yīng)該理解一個或多個示范性實施例僅僅 是示例，而不是為了以任何方式限制本發(fā)明的保護范圍，應(yīng)用性或結(jié)構(gòu)。 而且，前面的詳細說明將給本領(lǐng)域普通技術(shù)人員提供方便的參考圖用于 實現(xiàn)一個或多個示范性實施例。應(yīng)該理解可以對部件的功能和設(shè)置進行 各種改變而不會背離由所附的權(quán)利要求及其法律等同物所闡明的本發(fā) 明的保護范圍。
權(quán)利要求
1、一種用于控制汽車的電驅(qū)動系統(tǒng)內(nèi)的功率逆變器的方法，包括如果控制功率逆變器的信號的調(diào)制指數(shù)小于第一調(diào)制指數(shù)值，那么就利用第一電壓失真補償方法來修正所述信號；和如果所述調(diào)制指數(shù)至少等于第一調(diào)制指數(shù)值，那么就利用第二電壓失真補償方法來修正所述信號。
2、 如權(quán)利要求1的方法，還包括如果所述調(diào)制指數(shù)至少等于第二調(diào)制指數(shù)值且所述功率逆變器的 開關(guān)頻率處于最大值，那么就利用第三電壓失真補償方法來修正所述信 號，其中第二調(diào)制指數(shù)值大于第一調(diào)制指數(shù)值；和如果所述調(diào)制指數(shù)至少等于第二調(diào)制指數(shù)值且所述功率逆變器的 所迷開關(guān)頻率未處于最大值，那么就利用第一電壓失真補償方法來修正 所述信號。
3、 如權(quán)利要求1的方法，還包括如果所述調(diào)制指數(shù)至少等于第 二調(diào)制指數(shù)值，那么就利用第三電壓失真補償方法來修正所述信號，第 二調(diào)制指數(shù)值大于第一調(diào)制指數(shù)值。
4、 如權(quán)利要求3的方法，還包括如果所述調(diào)制指數(shù)至少等于第 一調(diào)制指數(shù)值，那么就利用第一電壓失真補償方法來修正所述信號。
5、 如權(quán)利要求2的方法，其中第一調(diào)制指數(shù)值至少部分地以所述 電驅(qū)動系統(tǒng)的控制周期的最小非零時段為基礎(chǔ)而第二調(diào)制指數(shù)值至少 部分地以所迷電驅(qū)動系統(tǒng)的所述控制周期的最大非連續(xù)時段為基礎(chǔ)。
6、 如權(quán)利要求5的方法，其中第一和第二調(diào)制指數(shù)值至少部分地 以所述功率逆變器的所述開關(guān)頻率為基礎(chǔ)。
7、 如權(quán)利要求6的方法，其中所述電驅(qū)動系統(tǒng)具有至少部分地以 所述電驅(qū)動系統(tǒng)的所述控制周期的所述最小非零時段和所述功率逆變 器的所述開關(guān)頻率為基礎(chǔ)的最小脈寬，至少部分地以所述電驅(qū)動系統(tǒng)的 所述控制周期的所述最大非連續(xù)時段和所述功率逆變器的所述開關(guān)頻 率為基礎(chǔ)的最大脈寬，和在所述最小和最大脈寬之外的輸出電壓失真范 圍。
8、 如權(quán)利要求7的方法，其中所述信號是具有占空比的第一信號且笫一電壓失真補償方法包括接收笫一信號，第一信號的占空比具有從最小可實現(xiàn)占空比到最大 可實現(xiàn)占空比的范圍；如果第一信號的所述占空比處于所述輸出電壓失真范圍內(nèi)且小于 第一限幅值，那么就生成笫二信號，第二信號具有所述最小可實現(xiàn)占空 比；如果第一信號的所述占空比處于所述輸出電壓失真范圍內(nèi)且第一 信號的某一占空比至少等于第一限幅值或第一信號的所述占空比不大 于第二限幅值，那么就生成第三信號，第三信號具有所述最小和最大脈 寬中更接近第一信號的所述占空比的一種，第二限幅值大于第一限幅 值；如果第一信號的所述占空比處于所述輸出電壓失真范圍內(nèi)且大于 第二限幅值，那么就生成第四信號，第四信號具有所述最大可實現(xiàn)占空 比；和將第二，第三和第四信號中的一個傳送至所述功率逆變器。
9、 如權(quán)利要求8的方法，其中所述功率逆變器具有含多個相腳和 一個零矢量的開關(guān)周期且第二電壓失真補償方法包括監(jiān)測所述功率逆變器的輸出電壓矢量，所述輸出電壓矢量以所述功 率逆變器的所述開關(guān)周期為基礎(chǔ)；當(dāng)所述輸出電壓矢量處于失真區(qū)域內(nèi)時，通過將所述多個相腳中每 一個的占空比用所述零矢量的占空比進行修正而生成修正的開關(guān)周期； 和向所述功率逆變器提供信號，所述信號具有所述修正的開關(guān)周期。
10、 如權(quán)利要求9的方法，其中第三電壓失真補償方法包括 基于第一信號確定占空比限制；當(dāng)所述調(diào)制指數(shù)大于最小調(diào)制指數(shù)值時將第一信號限定至所述占空比限制以生成輸出信號；和將所述輸出信號傳送至所述功率逆變器。
11、 一種用于對控制汽車的電驅(qū)動系統(tǒng)內(nèi)的功率逆變器的具有最小脈寬和最大脈寬的信號進行修正的方法，所述方法包括如果所述信號的調(diào)制指數(shù)小于第一調(diào)制指數(shù)值，那么就利用第一電 壓失真補償方法來修正所述信號；第一電壓失真補償方法包括接收所述信號，所述信號的占空比具有從最小可實現(xiàn)占空比到最大可實現(xiàn)占空比的范圍；如果所述信號的所述占空比處于在所述最小和最大脈寬之外的 輸出電壓失真范圍內(nèi)且小于第一限幅值，那么就生成第二信號，第二信 號具有所述最小可實現(xiàn)占空比；如果所述信號的所述占空比處于所述輸出電壓失真范圍內(nèi)且所述信號的某一占空比至少等于第一限幅值或所述信號的所述占空比不 大于第二限幅值，那么就生成笫三信號，第三信號具有所述最小和最大 脈寬中更接近所述信號的所述占空比的一種，第二限幅值大于第一限幅 值；如果所述信號的所述占空比處于所述輸出電壓失真范圍內(nèi)且大于 第二限幅值，那么就生成第四信號，第四信號具有所述最大可實現(xiàn)占空 比；和將第二，第三和第四信號中的一個傳送至所述功率逆變器；和 如果所述調(diào)制指數(shù)至少等于第一調(diào)制指數(shù)值，那么就利用第二電壓 失真補償方法來修正所述信號，第二電壓失真補償方法包括監(jiān)測所述功率逆變器的輸出電壓矢量，所述功率逆變器具有含多 個相腳和一個零矢量的開關(guān)周期，所述輸出電壓矢量以所述功率逆變器的所述開關(guān)周期為基礎(chǔ)；當(dāng)所述輸出電壓矢量處于失真區(qū)域內(nèi)時，通過將所述多個相腳中 每一個的占空比用所述零矢量的占空比進行修正而生成修正的開關(guān)周 期；和向所述功率逆變器提供輸出信號，所述輸出信號具有所述修正的 開關(guān)周期。
12、 如權(quán)利要求ll的方法，還包括如果所述調(diào)制指數(shù)至少等于第二調(diào)制指數(shù)值，第二調(diào)制指數(shù)值大于 第一調(diào)制指數(shù)值且所述功率逆變器的開關(guān)頻率處于最大值，那么就利用 第三電壓失真補償方法來修正所述信號；和如果所述調(diào)制指數(shù)至少等于第二調(diào)制指數(shù)值且所述功率逆變器的 所述開關(guān)頻率未處于最大值，那么就利用第一電壓失真補償方法來修正 所述信號。
13、 如權(quán)利要求12的方法，其中第三電壓失真補償方法包括基于所述信號確定占空比限制；當(dāng)所述調(diào)制指數(shù)大于最小調(diào)制指數(shù)值時將所述信號限定至所述占 空比限制以生成輸出信號；和將所述輸出信號傳送至所述功率逆變器。
14、 如權(quán)利要求13的方法，還包括如果所述調(diào)制指數(shù)至少等于 第一調(diào)制指數(shù)值，那么就利用第一電壓失真補償方法來修正所述信號。
15、 如權(quán)利要求14的方法，其中第一，第二，第三，第四以及輸 出信號是非連續(xù)的脈寬調(diào)制(DPWM)信號。
16、 一種汽車電驅(qū)動系統(tǒng)，包括 電機；連接至所述電機的功率逆變器；和連接至所述電機和所述逆變器的至少一個處理器，所述至少一個處 理器被設(shè)置成如果控制所述功率逆變器的信號的調(diào)制指數(shù)小于第一調(diào)制指數(shù) 值，那么就利用第一電壓失真補償方法來修正所述信號；和如果所述調(diào)制指數(shù)至少等于第一調(diào)制指數(shù)值，那么就利用第二電 壓失真補償方法來修正所述信號。
17、 如權(quán)利要求16的汽車電驅(qū)動系統(tǒng)，其中所述至少一個處理器 被進一步設(shè)置成如果所述調(diào)制指數(shù)至少等于第二調(diào)制指數(shù)值，第二調(diào)制指數(shù)值大于 第一調(diào)制指數(shù)值且所述功率逆變器的開關(guān)頻率處于最大值，那么就利用 第三電壓失真補償方法來修正所述信號；和如果所述調(diào)制指數(shù)至少等于第二調(diào)制指數(shù)值且所迷功率逆變器的 所述開關(guān)頻率未處于最大值，那么就利用第一電壓失真補償方法來修正 所述信號。
18、 如權(quán)利要求16的汽車電驅(qū)動系統(tǒng)，其中所述至少一個處理器 被進一步設(shè)置成如果所述調(diào)制指數(shù)至少等于第二調(diào)制指數(shù)值，第二調(diào) 制指數(shù)值大于第一調(diào)制指數(shù)值，那么就利用第三電壓失真補償方法來修 正所述信號。
19、 如權(quán)利要求18的汽車電驅(qū)動系統(tǒng)，其中所述至少一個處理器 被進一步設(shè)置成如果所述調(diào)制指數(shù)至少等于第一調(diào)制指數(shù)值，那么就 利用第一電壓失真補償方法來修正所述信號。
20、如權(quán)利要求17的汽車電驅(qū)動系統(tǒng)，其中所述信號是具有占空比的第一信號且第一電壓失真補償方法包括 接收第一信號，第一信號的所述占空比具有從最小可實現(xiàn)占空比到最大可實現(xiàn)占空比的范圍；如果第一信號的所述占空比處于所述輸出電壓失真范圍內(nèi)且小于第一限幅值，那么就生成第二信號，第二信號具有所迷最小可實現(xiàn)占空比；如果第一信號的所述占空比處于所述輸出電壓失真范圍內(nèi)且第一信號的某一占空比至少等于第一限幅值或第一信號的所述占空比不 大于第二限幅值，那么就生成第三信號，第三信號具有所述最小和最大脈寬中更接近第一信號的所述占空比的一種，第二限幅值大于第一限幅值；如果第一信號的所述占空比處于所述輸出電壓失真范圍內(nèi)且大 于第二限幅值，那么就生成第四信號，笫四信號具有所迷最大可實現(xiàn)占 空比；和將第二，第三和第四信號中的一個傳送至所述功率逆變器； 所述功率逆變器具有含多個相腳和一個零矢量的開關(guān)周期且第二 電壓失真補償方法包括監(jiān)測所述功率逆變器的輸出電壓矢量，所述輸出電壓矢量以所述 功率逆變器的所述開關(guān)周期為基礎(chǔ)；當(dāng)所述輸出電壓矢量處于失真區(qū)域內(nèi)時，通過將所述多個相腳中 每一個的占空比用所述零矢量的占空比進行修正而生成修正的開關(guān)周 期；和向所述功率逆變器提供信號，所迷信號具有所迷修正的開關(guān)周期；和第三電壓失真補償方法包括 基于第一信號確定占空比限制；當(dāng)所述調(diào)制指數(shù)大于最小調(diào)制指數(shù)值時將第一信號限定至所述 占空比限制以生成輸出信號；和將所述輸出信號傳送至所述功率逆變器。
全文摘要
提供了用于汽車的控制電驅(qū)動系統(tǒng)內(nèi)的功率逆變器的方法和系統(tǒng)。如果控制功率逆變器的信號的調(diào)制指數(shù)小于第一調(diào)制指數(shù)值，那么就利用第一電壓失真補償方法來修正該信號。如果調(diào)制指數(shù)至少等于第一調(diào)制指數(shù)值，那么就利用第二電壓失真補償方法來修正該信號。
文檔編號H02M7/48GK101483396SQ20091000262
公開日2009年7月15日 申請日期2009年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月11日
發(fā)明者B·A·韋爾奇科, S·E·舒爾茨, S·希蒂 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作公司