[发明专利]使用充电电路进行空间向量脉宽调制开关的系统和方法

说明书

实施方案涉及用于使用自举充电电路进行空间向量脉宽调制开关的系统和方法。提供了用于使用空间向量脉宽调制(PWM)操作来控制功率变换器的平台和技术。所述变换器(122)通过控制一组三相开关(104)，将直流电压(DC)电源(102)转换为交流电压(AC)输出(106)。自举电容器(108)耦接到每个开关。当该组三相开关(104)中的每个开关处于零状态时，能够从对应的脉宽调制(PWM)信号中所传递的电流对所述耦接的自举电容器进行充电。当进入一(高)开关状态时，所述自举电容器能够传递所存储的功率。在PWM周期的至少两个连续段期间，每个开关能够保持在零状态，因此对所述自举电容器进行充电。在需要功率传递之前，保证所述自举电容器的预充电。

技术领域

本教导涉及用于使用自举充电电路进行空间向量脉宽调制开关的系统和方法，更具体地，涉及用于对基于空间向量脉宽调制的功率变换器中的一组相位开关的开关次序进行排序的平台和技术，以保证对自举栅极电容充分充电，从而驱动期望的三相输出。

背景技术

在电力电子与控制的领域，已经知道了用于控制从直流电压(DC) 电源输出的三相电压的生成和传递的空间向量脉宽调制(PWM)技术的用户。在这种系统中，输出信号可为具有分隔120度的三个独立相位的交流电压和/或交流电流(AC)信号，或可近似为具有分隔120度的三个独立相位的交流电压和/或交流电流(AC)信号。由这种已知空间向量PWM平台产生的三个信号可用于驱动电机或其它输出负载的电感器或其它元件。使用空间向量PWM技术允许使用相对灵活和低成本的编程电子控制模块对电机和其它负载的三相电压进行控制。在空间向量PWM平台中，编码为三比特值的一组空间向量可用于驱动或控制一组三相开关，其中该三相开关的开关动作能够产生近似为处于三分量相位的交流电压输出的电压电平。对于某些商用系统，使用空间向量PWM控制器来实现在大的家庭中的电源或其他硬件(例如用于加热泵、空调和其他加热和冷却系统的电机)的管理的电压调节。除了降低成本，这种系统还能够允许电源平台和其输出的电压、净功率和/或其他参数的可编程性的增强程度。

在电力电子和其他应用的领域中，同样地，已知使用一种被称为“自举”(bootstrap)电容器或充电电路的发电电路。在自举电容电路中，一组电容器可跨过供电电路中的不同信号路径进行耦接，以寄生地分接在其它操作期间流动的那些电路中的电流。结果是，一个或多个自举电容器积蓄电荷，并且该存储的电荷可在之后用于对其他电路供电，和/或用于其它目的。在这种情况下，根据负载需求，一组自举电容器所传递的功率能够用作传统变压器或其它电源器件的替代品。当自举电容器电路成功用作变压器或其它电源器件的替代品时，能够实现显著节约成本。

在空间向量PWM平台的情况下，自举电容器功率电路可以潜在地形成常常使用大量和昂贵的线圈绕组和其他部件的基于变压器的交流电压和/或交流电流(AC)电源的有用的替代。在这种方案中，一组自举电容器可以潜在地插入三相开关电路中，并且当产生逆向AC 电压输出来驱动负载时，从用于存储和使用的该电路引出电流。

实现将自举电容器电路并入五段空间向量PWM系统，其中，驱动一组相位开关的PWM信号从每段总共六个时钟周期(对应于每个开关一个周期)减少到每段五个时钟周期，以降低PWM状态变换和开关损失具有的数量，然而，未能具体化或在现存平台中变得已知。这可能部分是由于对自举电容器电路的需求是：每个自举电容器从中引出电流的信号保持在“打开”或流动状态足够长的时间以对该电容器充电，直到要求放电和传递电力时为止。在已知五段空间向量PWM 系统中，在基于传统空间向量序列的周期的一组(三)相开关中的关闭状态和打开状态之间快速切换防止任何自举电容器实现全部预充电状态，直到接着会要求电容器放电和传递电力时为止。

可能需要提供使用自举充电电路进行空间向量脉宽调制开关的方法和系统，其中空间向量PWM系统能够配置有自举电容器功率电路，然而仍然向构成的电容器提供足够的时间来实现必要水平的充电以产生全部三相输出。

附图说明