專利名稱：多相直/交流轉換器的驅動裝置及驅動方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種轉換器的驅動方法，特別是涉及一種多相直/交流轉換器的驅動 方法。
背景技術：
參閱

圖1，為現有一種三相直/交流轉換器(Three-phase Inverter) 900，其中是 利用六個電晶體開關Ml M6相互交替開關而產生適當的驅動電流，使得三相直/交流轉 換器 900 的線電壓(line-to-line voltage)Vab, Vbc 及 Vca(其中 Vab = Va-Vb, Vbc = Vb-Vc, Vca = Vc-Va)輸出振幅相同且彼此相位互差120度的正弦交流電。然而，三相直/交流轉換器900需要與一驅動裝置950配合使用，驅動裝置950用 以輸出控制電晶體開關Ml M6動作的驅動信號Sl S6，而判斷驅動裝置950的優(yōu)劣主要 有幾項指標電源使用率、諧波失真(Harmonic Distortion)以及電晶體開關Ml M6的開 關切換的次數?，F有的驅動裝置950主要有正弦脈波寬度調變器(Sinusoidal Pulse-Width Modulator,以下簡稱SPWM)及空間向量脈波調變器(Space Vector Pulse-Width Modulator,以下簡稱SVPWM)兩種，但是SPWM的電源使用效率較低且會產生較大的諧波，因 此，SVPWM為現今常用的三相直/交流轉換器900的驅動裝置950。但是，SPWM及SVPWM所產生的開關切換次數一旦在其載波頻率(carrier frequency)確定之后，即無法變更，使得電晶體開關Ml M6在切換時所產生的能量消耗無 法降低，也造成三相直/交流轉換器900的效能無法提高。由此可見，上述現有的SPWM及SVPWM在設備、方法的結構及使用上，顯然仍存在有 不便與缺陷，而亟待加以進一步改進。因此如何能創(chuàng)設一種新的多相直/交流轉換器的驅 動裝置及驅動方法，實屬當前重要研發(fā)課題之一，亦成為當前業(yè)界極需改進的目標。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于，克服現有的SPWM及SVPWM存在的缺陷，而提供一種新的多相 直/交流轉換器的驅動裝置及驅動方法，所要解決的技術問題是使其可以降低開關切換次 數及諧波失真，以節(jié)省多相直/交流轉換器運作時的功率消耗。本發(fā)明的另一目的在于提供一種新的多相直/交流轉換器的驅動裝置，所要解決 的技術問題是使其可以產生降低開關切換次數及諧波失真的驅動信號。本發(fā)明的目的及解決其技術問題是采用以下技術方案來實現的。依據本發(fā)明提出 的一種多相直/交流轉換器的驅動方法，應用在一驅動裝置中，用以驅動一多相直/交流 轉換器，該驅動裝置接收一參考輸入信號，并根據該參考輸入信號產生一回授信號，該回授 信號中具有復數個頻率成分；其中該驅動方法包含以下步驟步驟(A)，接收該參考輸入信 號及該回授信號，并將兩者相減以產生一誤差信號；步驟(B)，將該誤差信號中不屬于該參 考輸入信號的頻率范圍的頻率成分衰減至最小，并產生一最佳化信號；步驟(C)，對該最佳化信號進行量化以產生一驅動信號；及步驟(D)，輸出該驅動信號驅動該多相直/交流轉換器。本發(fā)明的目的及解決其技術問題還可采用以下技術措施進一步實現。較佳地，前述的多相直/交流轉換器的驅動方法，其中該步驟(B)包括步驟 (B-I)，根據一頻率權重函數，將該誤差信號中一特定頻率范圍外的頻率成分衰減至最??； 及步驟(B-2)，根據一最佳化函數，將該誤差信號中該特定頻率范圍內的頻率成分衰減至最 小，并產生該最佳化信號。較佳地，前述的多相直/交流轉換器的驅動方法，其中該步驟(C)包括步驟 (C-I)，將該最佳化信號量化成一控制信號；及步驟(C-2)，根據一對照表，將該控制信號轉 換成該驅動信號。較佳地，前述的多相直/交流轉換器的驅動方法，其中該驅動方法還包含一介于 步驟(B)與步驟(C)之間的步驟(E)，對該最佳化信號進行降階。較佳地，前述的多相直/交流轉換器的驅動方法，其中該最佳化信號的維度為N， N ≥ 3，且該步驟(E)是將該最佳化信號的維度從N維降階為N-I維。較佳地，前述的多相直/交流轉換器的驅動方法，其中該步驟(C)包括步驟 (C-I)，將該降階后的最佳化信號量化成一控制信號；及步驟(C-2)，根據一對照表，將該控 制信號轉換成該驅動信號。較佳地，前述的多相直/交流轉換器的驅動方法，其中該頻率權重函數符合以下 公式:x(k+l) = Ax(k)+Be(k)y(k) = Cx(k)+De(k)其中，χ e RNn為一該驅動裝置中執(zhí)行步 驟(B-I)的一權重濾波電路的狀態(tài)參數，A、B、C及D為一權重參數且A e RNnXN\B e RNnX\ C e RNXNn及D e Rnxn，N為該多相直/交流轉換器的相位個數。較佳地，前述的多相直/交流轉換器的驅動方法，其中該最佳化函數符合以下公 式V = y(k)TPy(k)其中P為一可規(guī)劃的設計參數，且Pt = P > 0，T為轉置運算，該 最佳化信號可使該最佳化函數的值為最小。較佳地，前述的多相直/交流轉換器的驅動方法，其中該多相直/交流轉換器為 一三相直/交流轉換器，該最佳化信號的維度為三，該步驟(E)中是將該最佳化信號的維度 從三維降階為二維，該步驟(C-I)中是將該二維的最佳化信號進行二維量化后而產生該控 制信號。較佳地，前述的多相直/交流轉換器的驅動方法，其中該步驟(E)中是利用以下 方程式進行降階Vu' =Q-1Q-tRtDtPVu其中，\為三維的最佳化信號，Vu'為二維的最佳化 信號，QtQ = RtDtPDR, Q e R2x2, P為一可規(guī)劃的設計參數，且Pt = P > 0，T為轉置運算，
D GR3x3為一權重參數
權利要求
一種多相直/交流轉換器的驅動方法，應用在一驅動裝置中，用以驅動一多相直/交流轉換器，該驅動裝置接收一參考輸入信號，并根據該參考輸入信號產生一回授信號，該回授信號中具有復數個頻率成分；其特征在于該驅動方法包含以下步驟步驟(A)，接收該參考輸入信號及該回授信號，并將兩者相減以產生一誤差信號；步驟(B)，將該誤差信號中不屬于該參考輸入信號的頻率范圍的頻率成分衰減至最小，并產生一最佳化信號；步驟(C)，對該最佳化信號進行量化以產生一驅動信號；及步驟(D)，輸出該驅動信號驅動該多相直/交流轉換器。
2.如權利要求1所述的多相直/交流轉換器的驅動方法，其特征在于該步驟(B)包括 步驟(B-I)，根據一頻率權重函數，將該誤差信號中一特定頻率范圍外的頻率成分衰減至最??；及步驟(B-2)，根據一最佳化函數，將該誤差信號中該特定頻率范圍內的頻率成分衰減至 最小，并產生該最佳化信號。
3.如權利要求1所述的多相直/交流轉換器的驅動方法，其特征在于該步驟(C)包括 步驟(C-I)，將該最佳化信號量化成一控制信號；及步驟(C-2)，根據一對照表，將該控制信號轉換成該驅動信號。
4.如權利要求1所述的多相直/交流轉換器的驅動方法，其特征在于該驅動方法還包 含一介于步驟(B)與步驟(C)之間的步驟(E)，對該最佳化信號進行降階。
5.如權利要求4所述的多相直/交流轉換器的驅動方法，其特征在于該最佳化信號的 維度為N，N > 3，且該步驟(E)是將該最佳化信號的維度從N維降階為N-I維。
6.如權利要求5所述的多相直/交流轉換器的驅動方法，其特征在于該步驟(C)包括 步驟(C-I)，將該降階后的最佳化信號量化成一控制信號；及步驟(c-2)，根據一對照表，將該控制信號轉換成該驅動信號。
7.如權利要求2所述的多相直/交流轉換器的驅動方法，其特征在于該頻率權重函數 符合以下公式x(k+l) = Ax (k) +Be (k) y(k) = Cx(k)+De(k)其中，χ e RNn為一該驅動裝置中執(zhí)行步驟(B-I)的一權重濾波電路的狀態(tài)參數，A、B、 C 及 D 為一權重參數且 A e RNnXN\B e RNnXN、C e RNXNn R D e RnxnjD e Rnxn，N 為該多相直 /交流轉換器的相位個數。
8.如權利要求2所述的多相直/交流轉換器的驅動方法，其特征在于該最佳化函數符 合以下公式V = y(k)TPy(k)其中P為一可規(guī)劃的設計參數，且Pt = P > 0，T為轉置運算，該最佳化信號可使該最 佳化函數的值為最小。
9.如權利要求6所述的多相直/交流轉換器的驅動方法，其特征在于該多相直/交流 轉換器為一三相直/交流轉換器，該最佳化信號的維度為三，該步驟(E)中是將該最佳化信 號的維度從三維降階為二維，該步驟(C-I)中是將該二維的最佳化信號進行二維量化后而產生該控制信號。
10.如權利要求9所述的多相直/交流轉換器的驅動方法，其特征在于該步驟(E)中是 利用以下方程式進行降階 vu' =Q-1Q-tRtDtPvu其中，Vu為三維的最佳化信號，Vu'為二維的最佳化信號，QtQ = RtDtPDR, Q e R2x2, P為一可規(guī)劃的設計參數，且Pt = P > 0，T為轉置運算，D e R3x2為一權重參數，為一可規(guī)劃的設計參數。
11.如權利要求9所述的多相直/交流轉換器的驅動方法，其特征在于該步驟(C-I)中 二維量化后所產生的控制信號為[1 0]τ、
τ、[1 -ι]τ、
12.如權利要求1所述的多相直/交流轉換器的驅動方法，其特征在于該步驟(C)包括步驟(C-I)，將該最佳化信號轉換成該回授信號；及 步驟(C-2)，根據一對照表，將該回授信號轉換成該驅動信號。
13.如權利要求12所述的多相直/交流轉換器的驅動方法，其特征在于該步驟(C-I) 包括步驟(C-Ia)，將該最佳化信號進行排序并產生一第一排序參數； 步驟(C-Ib)，將排序后的最佳化信號進行減法運算產生一差量信號； 步驟(C-Ic)，將該差量信號進行排序并產生一第二排序參數； 步驟(C-Id)，根據該第一排序參數、該第二排序參數及一參考矩陣產生一參考回授信 號；及步驟(C-Ie)，將該參考回授信號轉換為該回授信號。
14.如權利要求13所述的多相直/交流轉換器的驅動方法，其特征在于該步驟(C-Ia) 是將該最佳化信號中的向量以大到小進行排序。
15.如權利要求13所述的多相直/交流轉換器的驅動方法，其特征在于該步驟(C-Ic) 是將該差量信號中的向量以大到小進行排序。
16.如權利要求13所述的多相直/交流轉換器的驅動方法，其特征在于該步驟(C-Ib) 中的減法運算是符合以下公式其中，《為排序后的最佳化信號。
17.如權利要求13所述的多相直/交流轉換器的驅動方法，其特征在于該步驟(C-Id) 是根據以下方程式產生該參考回授信號
18.如權利要求13所述的多相直/交流轉換器的驅動方法，其特征在于該參考矩陣
19.如權利要求13所述的多相直/交流轉換器的驅動方法，其特征在于該步驟(C-Ie) 中該參考回授信號是根據以下公式進行轉換
20.一種多相直/交流轉換器的驅動裝置，用以驅動一多相直/交流轉換器，且接收一 參考輸入信號，并根據該參考輸入信號產生一回授信號，該回授信號中具有復數個頻率成 分；其特征在于該驅動裝置包含一減法電路，將該參考輸入信號及該回授信號相減以產生一誤差信號；一濾波模組，耦接在該減法電路，用以將該誤差信號中不同于該參考輸入信號的頻率 范圍的頻率成分衰減至最小，并產生一最佳化信號；及一量化模組，耦接在該濾波模組，用以對該最佳化信號進行量化以產生一驅動信號，并 輸出該驅動信號驅動該多相直/交流轉換器。
21.如權利要求20所述的多相直/交流轉換器的驅動裝置，其特征在于該濾波模組包 括一權重濾波電路及一最佳化電路，該權重濾波電路耦接在該減法電路，用以根據一頻率 權重函數，將該誤差信號中一特定頻率范圍外的頻率成分衰減至最小，該最佳化電路耦接 在該權重濾波電路與該量化模組，用以根據一最佳化函數，將該誤差信號中該特定頻率范 圍內的頻率成分衰減至最小。
22.如權利要求21所述的多相直/交流轉換器的驅動裝置，其特征在于該頻率權重函 數符合以下公式x(k+l) = Ax (k) +Be (k)y(k) = Cx(k)+De(k)其中，χ e RNn為一該驅動裝置中執(zhí)行步驟(B-I)的一權重濾波電路的狀態(tài)參數，A、B、 C及D為一權重參數且A e RNnXNn、B e RNnX\c e RNXNn^D e Rnxn，N為該多相直/交流轉 換器的相位個數。
23.如權利要求21所述的多相直/交流轉換器的驅動裝置，其特征在于該最佳化函數符合以下公式 V = y(k)TPy(k)其中，P為一可規(guī)劃的設計參數，且Pt = P > 0，T為轉置運算，該最佳化信號可使該最 佳化函數的值為最小。
24.如權利要求20所述的多相直/交流轉換器的驅動裝置，其特征在于該量化模組包 括一映射降階電路及一量化單元，該映射降階電路耦接在該濾波模組，用以對該最佳化信 號進行降階，該量化單元耦接在該映射降階電路，用以對該降階后的最佳化信號進行量化 以產生該驅動信號。
25.如權利要求24所述的多相直/交流轉換器的驅動裝置，其特征在于該最佳化信號 的維度為N，N > 3，該映射降階電路是將該最佳化信號的維度從N維降階為N-I維。
26.如權利要求25所述的多相直/交流轉換器的驅動裝置，其特征在于該量化單元具 有一量化電路及一驅動信號產生電路，該量化電路耦接在該映射降階電路，用以將該降階 后的最佳化信號量化成一控制信號，該驅動信號產生電路耦接在該量化電路，用以根據一 對照表，將該控制信號轉換成一驅動信號。
27.如權利要求26所述的多相直/交流轉換器的驅動裝置，其特征在于該多相直/交 流轉換器為一三相直/交流轉換器，該量化電路為一二維量化器，該最佳化信號的維度為__ ο
28.如權利要求26所述的多相直/交流轉換器的驅動裝置，其特征在于該映射降階電 路利用以下方程式進行vu' =Q-1Q-TRTDTPvU其中，Vu為三維的最佳化信號，Vu'為二維的最佳化信號，QtQ = RTDTPDR, Q e R2x2, P為一可規(guī)劃的設計參數，且Pt = P > 0，T為轉置運算，D e R3x3為一權重參數， R= Λ , 1為一可規(guī)劃的設計參數。 O 1 — 1
29.如權利要求26所述的多相直/交流轉換器的驅動裝置，其特征在于該步驟(C-I) 中二維量化后所產生的控制信號為[1 ο]τ、[ο 1]τ、[1 -ι]τ、[ο 0]τ、[-1 1]τ、
τ其中之一。
30.如權利要求26所述的多相直/交流轉換器的驅動裝置，其特征在于該驅動裝置還 包含一耦接在該減法電路及該量化模組的還原電路，用以對該控制信號升階以產生該回授信號。
31.如權利要求30所述的多相直/交流轉換器的驅動裝置，其特征在于該控制信號的 維度為Ν-1，該回授信號的維度為N，N > 3，該還原電路是將該N-I維的控制信號升階為該 N維的回授信號。
32.如權利要求31所述的多相直/交流轉換器的驅動裝置，其特征在于該驅動裝置還 包含一取樣開關，該取樣開關的一端接收該參考輸入信號，另一端耦接該減法電路，該取樣 開關對該參考輸入信號進行取樣。
33.如權利要求20所述的多相直/交流轉換器的驅動裝置，其特征在于該量化模組包 括一量化電路及一驅動信號產生電路，該量化電路耦接在該濾波模組，用以將該最佳化信 號量化成該回授 號，該驅動信號產生電路耦接在該量化電路，用以根據一對照表，將該回授信號轉換成一驅動信號。
34.如權利要求33所述的多相直/交流轉換器的驅動裝置，其特征在于該量化電路具 有一第一排序電路、一向量減法器及一第二排序電路、一重組電路及一轉換器，該第一排序 電路用以將該最佳化信號進行排序并產生一第一排序參數；該向量減法器用以將排序后的 最佳化信號進行減法運算以產生一差量信號；該第二排序電路用以將該差量信號進行排序 以產生一第二排序參數；該重組電路根據該第一排序參數、該第二排序參數及一參考矩陣 產生一參考回授信號；該轉換器用以將該參考回授信號轉換為該回授信號。
35.如權利要求33所述的多相直/交流轉換器的驅動裝置，其特征在于該第一排序電 路是將該最佳化信號中的向量以大到小進行排序。
36.如權利要求33所述的多相直/交流轉換器的驅動裝置，其特征在于該第二排序電 路是將該差量信號中的向量以大到小進行排序。
37.如權利要求33所述的多相直/交流轉換器的驅動裝置，其特征在于該向量減法器 的減法運算是符合以下公式
38.如權利要求33所述的多相直/交流轉換器的驅動裝置，其特征在于該重組電路是 根據以下方程式產生該參考回授信號u = PLdpL其中， 為該參考回授信號、Pml為該第一排序參數、Pm2為該第二排序參數，及力為該參考 矩陣。
39.如權利要求33所述的多相直/交流轉換器的驅動裝置，其特征在于該參考矩陣 0 1 1 ··· 1" O O '·. ‘
40.如權利要求33所述的多相直/ 據以下公式進行轉換 交流轉換器的驅動裝置，其特征在于該轉換器是根 其中， 為該參考回授信號，
全文摘要
一種多相直/交流轉換器的驅動方法，用于一驅動裝置中執(zhí)行，該驅動裝置接收一參考輸入信號，并根據參考輸入信號產生一回授信號，該回授信號中具有復數個頻率成分，該驅動方法包含(A)接收參考輸入信號及回授信號，并將兩者相減以產生一誤差信號；(B)將誤差信號中不屬于參考輸入信號的頻率范圍的頻率成分衰減至最小，并產生一最佳化信號；(C)對最佳化信號進行量化以產生一驅動信號；(D)輸出驅動信號驅動多相直/交流轉換器，藉此所產生的驅動信號可降低多相直/交流轉換器中開關切換次數及諧波失真，以節(jié)省多相直/交流轉換器運作時的功率消耗。
文檔編號H02M7/217GK101938221SQ20091015152
公開日2011年1月5日 申請日期2009年6月30日 優(yōu)先權日2009年6月30日
發(fā)明者胡竹生, 陳鏗元 申請人:財團法人交大思源基金會