在六步模式中用于控制电机的方法和设备的制造方法
【技术领域】
[0001] 本公开总体涉及控制交流（AC)电动机/发电机，并且更特别地涉及用于控制AC 电动机/发电机的设备、系统和方法。
【背景技术】
[0002] AC电动机/发电机，比如三相永磁同步电动机（电机），的控制通过使用三相脉冲 宽度调制（PWM)的逆变器来完成。PWM逆变器能够在几个不同运行模式中被控制，包括例如 空间矢量PffM(SVPffM)模式和六步模式。逆变器在其基本频率输出的电压的大小仅在逆变 器以六步模式运行时达到最大。由于这种电压大小特征，在电压大小是转矩性能的主要限 制因素的磁场削弱区域，在六步模式中的运行相比于在已知的SVPffM中运行或在不连续的 空间矢量PffM(DPffM)中的运行能够增加电机的转矩性能。然而，电压大小在六步模式中是 不能够被控制的。此外，以六步模式运行的逆变器的频率同步控制的已知的方法需要更新 并且潜在地改变控制器的采样频率每个样本周期以最小化次谐波，次谐波能够是控制器在 计算上的负担。
【发明内容】
[0003] -种逆变器（inverter)，其操作性地电连接到多相电机，并且控制逆变器的方 法包括执行六步模式以控制逆变器并且监测在预设样本频率的电机的电压相角。当电 压相角接近与六步模式中的逆变器的多个开关中的一个的控制相关的阶梯跃变（step transition)时，基于开关中的一个的当前的状态，开关中的一个的中间工作命令被确定并 且载波信号被对齐。开关中的一个通过使用中间工作命令和对齐的载波而被控制。
[0004] 本文公开了一种用于控制逆变器的方法，所述逆变器操作性地电连接到多相AC 电机，所述方法包括：执行六步模式以控制所述逆变器；以预设采样频率监测电机的电压 角；以及当所述电压角接近与在所述六步模式中控制逆变器的多个开关中的一个相关联的 阶梯跃变时：生成用于所述开关中的一个的中间任务命令；基于所述开关的一个的当前控 制状态而对齐载波信号；以及采用所述中间任务命令和对齐的载波信号来控制所述开关中 的一个。
[0005] 优选地，其中生成用于所述开关中的一个的中间任务命令包括：确定在单个开关 周期过程中的矢量角增量；确定与所述电机的电压角相关联的矢量角；以及基于在单个开 关周期过程中的所述矢量角增量以及所述矢量角而确定所述开关中的一个的中间任务命 令。
[0006] 优选地，其中基于所述开关中的一个的当前控制状态对齐载波包括在用于命令所 述逆变器的相关联的开关的PWM波形转变成OFF状态之前选择响应于所述中间任务命令的 左对齐的载波波形。
[0007] 优选地，其中基于所述开关中的一个的当前控制状态对齐载波包括在用于命令所 述逆变器的相关联的开关的PWM波形转变成ON状态之前选择响应于所述中间任务命令的 右对齐的载波波形。
[0008] 优选地，还包括当所述电压角不接近与在所述六步模式中控制逆变器的多个开关 中的一个相关联的阶梯跃变时，选择中心对齐的载波波形。
[0009] 优选地，其中采用所述中间任务命令和对齐的载波信号控制所述开关中的一个包 括采用所述中间任务命令和对齐的载波信号而控制所述开关中的一个，从而将所述六步模 式的执行与所述电机的旋转同步。
[0010] 本文还公开了一种用于控制电压源逆变器的方法，所述电压源逆变器包括操作性 地电连接到永磁同步多相AC电机的相的多个臂，所述方法包括：执行六步模式以响应转矩 命令来控制所述逆变器；以预设采样频率监测所述电机的旋转角；以及当所述电压角接近 与在所述六步模式中控制逆变器的臂中的一个相关联的阶梯跃变时：生成用于所述臂中的 一个的中间任务命令；基于所述臂中的一个的当前控制状态而对齐载波信号；以及采用所 述中间任务命令和对齐的载波信号而控制所述臂中的一个。
[0011] 优选地，其中生成用于所述开关中的一个的中间任务命令包括：确定在单个开关 周期过程中的矢量角增量；确定与所述电机的电压角相关联的矢量角；以及基于在单个开 关周期过程中的所述矢量角增量和所述矢量角确定所述中间任务命令。
[0012] 优选地，其中基于所述开关中的一个的当前控制状态对齐载波包括在用于命令与 所述逆变器的相关联的臂的PWM波形转变成为0的控制状态之前选择响应于所述中间任务 命令的左对齐载波波形。
[0013] 优选地，其中基于所述开关中的一个的当前控制状态对齐载波包括在用于命令与 所述逆变器的相关联的臂的PWM波形转变成为1的控制状态之前选择响应于所述中间任务 命令的右对齐载波波形。
[0014] 优选地，所述方法还包括当所述电压相角没有接近与控制与在所述六步模式中的 逆变器的支路中的一个相关的阶梯跃变时选择中心对齐的载波波形。
[0015] 优选地，其中利用所述中间工作命令和所述对齐的载波信号控制所述支路中的一 个包括利用所述中间工作命令和所述对齐的载波信号以同步所述六步模式的执行和所述 电机的旋转以控制所述支路中的一个。
[0016] 当结合附图和所附的权利要求时，本发明的上述特征和优势，以及其他特征和优 势从下面对用于实现如在所附的权利要求中限定的本发明的其他实施例和最佳模式的详 细描述中变得显见。
【附图说明】
[0017] 现在将通过示例的方式参见附图描述一个或多个实施例，其中：
[0018] 图1示例性地图示了控制器，其包括电流调节器和用于控制电连接到根据本公开 处于六步模式中的多相AC电动机/发电机（电机）的逆变器的六步通量控制器；
[0019] 图2图示了根据本公开，当在六步模式中运行时，逆变器关于电压角（度）的实施 例的第一、第二和第三臂的开关状态；
[0020] 图3图示了多个命令和数据信号，其与逆变器的一个相在电机的电动旋转的单个 循环的一部分上的运行相关并且根据本公开包括与行为第二载波信号、中间任务命令和对 齐的PWM波形的中间控制方案的执行相关的运行；
[0021] 图4根据本公开图示了用于分析包括确定中间任务命令的运行扇区的三相逆变 器的运行的静止正交（静止dq或α β )参照系；以及
[0022] 图5根据本公开示意性地示出了逆变器控制例行程序，其用于在六步模式中频率 同步地控制逆变器以同步六步模式的执行和电压命令的基本频率。
【具体实施方式】
[0023] 现参照附图，其中的表示仅用于图示某些示例性实施例并且不用于限制这些示例 性实施例。图1示例性地图示了电压源逆变器（VSI)控制器105,其用于根据本公开控制电 操作性地连接到多相AC电动机/发电机（电机）140的多相PffM逆变器电路（逆变器）100。 电机140优选地为永磁同步装置，其包括以星形构造布置的定子和转子，虽然本文所描述 的概念并非如此具有限制性。电机140的转子的旋转位置和速度由旋转位置传感器141监 测，所述旋转位置传感器能够为任何适合的装置，例如求解仪或霍尔效应传感器。
[0024] 逆变器100经由正高压DC电源总线（HV+) 102和负高压DC电源总线（HV-) 104电 连接至高压DC电源。高压DC电源能够包括高压电能存储装置，例如高压电池或电容器，高 压电源发电机或另一相关的装置或系统。逆变器100包括在HV+102和HV-104之间串联电 连接的多个开关对112和114、122和124、以及132和134。每个所述开关对对应电机140 的相，其中每个第一开关在节点串联连接对应的第二开关。具体地，开关对112和114在节 点116串联连接以形成逆变器100的第一臂，开关对122和124在节点126串联连接以形 成逆变器100的第二臂并且开关对132和134在节点136串联连接以形成逆变器100的第 三臂。节点116、126和136电连接到电机140的名义第一、第二和第三相以将电力传递到 该处。第一栅极驱动电路106控制第一、上侧开关112、122和132的生效和失效，并且第二 栅极驱动电路108控制第二、下侧开关114、124和134的生效和失效。第一和第二栅极驱 动电路106、108包括任何适合的电子装置，这些装置能够使开关112和114、122和124以 及132和134生效或失效以引起HV+102和HV-104中的一个以及电机140的一个相之间的 电力传递以响应控制器105发出的控制信号。控制器105产生控制信号，它们被传至第一 和第二栅极驱动电路106、108以使开关112和114、122和124以及132和134生效或失效 以响应逆变器开关控制模式，这些模式包括空间矢量PWM(SVPffM)模式以及六步模式、或另 一适合的控制模式。逆变器100包括其他电气部件，它们包括电容器（例如DC总线电容器 142)、电阻器（例如总线电阻器144)以及其他电路部件以实现抑制点噪声、平衡负荷等功 能。
[0025] 第一开关112、122和132以及第二开关114、1