变频器的脉宽调制方法和装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种变频器的脉宽调制方法和装置，该方法包括：对于用于变频器的脉宽调制的空间矢量图的每个扇区，判定该扇区中的矢量之间切换时的至少两个可能的箝位相；在至少一个脉宽调制周期中，比较多个相中的电流；在对应于该脉宽调制周期的空间矢量图的扇区中，确定所述至少两个可能的箝位相中具有最大电流的可能的箝位相；以及对所确定的具有最大电流的可能的箝位相进行箝位。
【专利说明】变频器的脉宽调制方法和装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及变频器，例如在电动液压泵系统中使用的变频器，具体涉及一种变频 器的脉宽调制方法和装置。
【背景技术】
[0002] 目前对包含变频器（VFD)、电机和液压泵的液压系统的能量效率存在着越来越大 的需求。人们提出了双(或多）排量泵以在压力保持条件下减少电机的尺寸，因为较小的排 量将导致对电机的较低的转矩需求。这样，可以选择具有较低额定功率的电机来减少系统 成本。
[0003] 在流速控制模式和压力控制模式之间的排量切换时的瞬间会存在问题。如果排量 切换过早，输出流量会减少，而这无法在没有附加的流量传感器的情况下得到补偿。因此， 本行业中倾向于保守地较迟地切换排量以确保恒定的流速输出。然而，这将进一步增加电 机转矩需求，从而甚至会由于过电流而击穿VFD逆变器。
[0004] 在高流速和高压力情况下也会存在问题。此时，VFD在其峰值功率能力下工作。如 果意外地发生了机械堵塞，将需要更大的转矩来克服这种控制扰动，这也可能由于过电流 而击穿VFD逆变器。
[0005] 因此，能够以较小的增加成本来提高变频器的最大额定电流的方案对于诸如具有 双(或多）排量泵的低成本系统的可靠性来说是重要的。
[0006] 此外，在电机一液压泵系统中，广泛采用了使用脉宽调制（PWM)技术的变频器。然 而，传统的脉宽调制方法会带来开关损耗，这对于变频器的可靠性是有害的。随着变频器的 切换频率和额定系统功率的增加，开关损耗的问题越来越严重，这导致了效率降低，并危及 了切换器件的安全运行。因此，这个问题也需要克服以实现更高的效率和可靠性。
【发明内容】
[0007] 为了增加诸如电动液压泵系统中的变频器的最大额定电流并减少开关损耗，提出 了本发明的技术方案。
[0008] 在本发明的一个方面，提供了一种变频器的脉宽调制方法，该方法包括：对于用于 变频器的脉宽调制的空间矢量图的每个扇区，判定该扇区中的矢量之间切换时的至少两个 可能的箝位相（clamping phase);在脉宽调制周期中，比较多个相中的电流；在对应于该脉 宽调制周期的空间矢量图的扇区中，确定至少两个可能的箝位相中具有最大电流的可能的 箝位相；以及
[0009] 对所确定的具有最大电流的可能的箝位相进行箝位。
[0010] 在本发明的另一个方面，提供了一种变频器的脉宽调制装置，该装置包括：判定模 块，被配置为对于用于变频器的脉宽调制的空间矢量图的每个扇区，判定该扇区中的矢量 之间切换时的至少两个可能的箝位相；比较模块，被配置为在脉宽调制周期中，比较多个相 中的电流；确定模块，被配置为在对应于该脉宽调制周期的空间矢量图的扇区中，确定至少 两个可能的箝位相中具有最大电流的可能的箝位相；以及箝位模块，被配置为对所确定的 具有最大电流的可能的箝位相进行箝位。
[0011] 根据本发明的实施例的解决方案具有以下优点中的至少一个：降低了变频器的脉 宽调制过程中的开关损耗；提高了变频器的最大额定电流；只需要很少的计算，是一种低 成本的解决方案。
【专利附图】
【附图说明】
[0012] 图1示出了一个示例性三相逆变器的拓扑示意图；
[0013] 图2示出了一个示例性空间矢量图；
[0014] 图3示出了根据本发明的实施例的一种变频器的脉宽调制方法；以及
[0015] 图4示出了根据本发明的实施例的一种变频器的脉宽调制装置。
【具体实施方式】
[0016] 下面参照附图描述本发明的实施例。在下面的描述中，阐述了许多具体细节以便 使所属【技术领域】的技术人员更全面地了解和实现本发明。但是，对所属【技术领域】的技术人 员明显的是，本发明的实现可不具有这些具体细节中的一些。此外，应当理解的是，本发明 并不局限于所介绍的特定实施例。相反，可以考虑用下面所述的特征和要素的任意组合来 实施本发明，而无论它们是否涉及不同的实施例。因此，下面的方面、特征、实施例和优点仅 作说明之用，而不应看作是权利要求的要素或限定，除非在权利要求中明确提出。
[0017] 如本领域的技术人员可知的，变频器的脉宽调制是指通过控制变频器中的逆变器 的各开关元件的通断顺序和时间来以可变功率驱动交流电机的旋转。图1示出了一个示例 性三相逆变器的拓扑示意图。该逆变器必须被控制为在任何时候其同一桥臂（leg)上的两 个开关不能同时为开，否则直流电源将会短路。这一要求是通过同一桥臂上的两个开关的 互补操作来满足的，即如果A+为开，为关，反之亦然。这样就会产生逆变器的八个可能的 开关矢量，％到V 7，其中包括6个有效的开关矢量和两个0矢量，如下表一所示。
[0018] 表一逆变器的开关矢量
[0019]
【权利要求】
1. 一种变频器的脉宽调制方法，该方法包括： 对于用于变频器的脉宽调制的空间矢量图的每个扇区，判定该扇区中的矢量之间切换 时的至少两个可能的箝位相； 在至少一个脉宽调制周期中，比较多个相中的电流； 在对应于该脉宽调制周期的空间矢量图的扇区中，确定所述至少两个可能的箝位相中 具有最大电流的可能的箱位相；以及 对所确定的具有最大电流的可能的箝位相进行箝位。
2. 根据权利要求1的方法，其中，所述至少两个可能的箝位相是两个可能的箝位相，所 述多个相是三个相，且所述在对应于该脉宽调制周期的空间矢量图的扇区中，确定至少两 个可能的箝位相中具有最大电流的可能的箝位相包括： 确定所述二个相中具有最大电流的相和具有第-大电流的相； 确定所述具有最大电流的相是否属于对应于该脉宽调制周期的空间矢量图的扇区中 的可能的箝位相； 响应于所述确定为是，确定所述具有最大电流的相是将进行箝位的所述具有最大电流 的可能的箝位相；以及 响应于所述确定为否，确定所述具有第二大电流的相是将进行箝位的所述具有最大电 流的可能的箝位相。
3. 根据权利要求1的方法，还包括： 获取实时电流幅度， 其中，该方法中的比较、确定和箝位步骤仅在实时电流幅度大于阈值时执行。
4. 根据权利要求1的方法，其中，所述变频器用于电动液压泵系统。
5. 根据权利要求1的方法，其中，所述空间矢量图为空间电压矢量图，且所述矢量为电 压矢量。
6. 根据权利要求1的方法，还包括： 在脉宽调制周期中，在对应于该脉宽调制周期的空间矢量图的扇区的具有最大电流的 可能的箝位相被箝位的情况下，在各矢量之间进行切换。
7. -种变频器的脉宽调制装置，该装置包括： 判定模块，被配置为对于用于变频器的脉宽调制的空间矢量图的每个扇区，判定该扇 区中的矢量之间切换时的至少两个可能的箝位相； 比较模块，被配置为在至少一个脉宽调制周期中，比较多个相中的电流； 确定模块，被配置为在对应于该脉宽调制周期的空间矢量图的扇区中，确定所述至少 两个可能的箝位相中具有最大电流的可能的箝位相；以及 箝位模块，被配置为对所确定的具有最大电流的可能的箝位相进行箝位。
8. 根据权利要求7的装置，其中，所述至少两个可能的箝位相是两个可能的箝位相，所 述多个相是三个相，且所述在对应于该脉宽调制周期的空间矢量图的扇区中，所述确定模 块包括： 第一确定子模块，被配置为确定所述三个相中具有最大电流的相和具有第二大电流的 相； 第二确定子模块，被配置为确定所述具有最大电流的相是否属于对应于该脉宽调制周 期的空间矢量图的扇区中的可能的箝位相； 第三确定子模块，被配置为响应于所述确定为是，确定所述具有最大电流的相是将进 行箝位的所述具有最大电流的可能的箝位相；以及 第四确定子模块，被配置为响应于所述确定为否，确定所述具有第二大电流的相是将 进行箝位的所述具有最大电流的可能的箝位相。
9. 根据权利要求7的装置，还包括： 获得模块，被配置为获得实时电流幅度， 其中，该装置中的比较、确定和箝位模块仅在实时电流幅度大于阈值时执行操作。
10. 根据权利要求7的装置，其中，所述变频器用于电动液压泵系统。
11. 根据权利要求7的装置，其中，所述空间矢量图为空间电压矢量图，且所述矢量为 电压矢量。
12. 根据权利要求7的装置，还包括： 切换模块，被配置为在脉宽调制周期中，在对应于该脉宽调制周期的空间矢量图的扇 区的具有最大电流的可能的箝位相被箝位的情况下，在各矢量之间进行切换。
【文档编号】H02M7/48GK104253552SQ201310265563
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2013年6月28日 优先权日:2013年6月28日
【发明者】程小猛, 陈亦伦 申请人:伊顿公司