[发明专利]在变速驱动器中实现的控制方法

说明书

技术领域

本发明属于在变速驱动器中实现的用于减少共模电压和电流的控制方法以及对应的变速驱动器。

背景技术

变速驱动器包括连接至网络的几个输入相，例如如果它连接至三相网络则为三个输入相。连接到它的输入相，传统的变速驱动器包括整流器级，使得可以将网络提供的AC(交流)电压变换为DC(直流)电压。变速驱动器也包括DC电源总线，其装备有处于正电势的第一电源线和处于负电势的第二电源线以及在其间施加DC电压，以及连接在第一电源线和第二电源线之间并且意在维持总线上的DC电压恒定的总线电容器。总线电容器的下游，变速驱动器类型的电力转换器也包括逆变器级，其装备有几个开关臂，作为一般规则的三开关臂，每个连接到连线到电气负载的输出相。每个开关臂连接在总线的第一电源线和第二电源线之间，并且，例如在具有两个等级的转换器的情况下，每个开关臂包括用于将DC电压变换为用于电气负载的可变电压的两个受控功率晶体管。

安置在转换器的输入处的整流器级通过也包括几个开关臂(每个装备有例如至少两个功率晶体管)而能够是有源类型。这些晶体管每个由栅控制设备控制从而能够将网络的AC电压变换为施加到电源总线的DC电压。通常将在输入处具有有源整流器级的这种类型的转换器叫做“有源前端”。

在传统的方式中，逆变器级和整流器级的功率晶体管的命令是通过脉宽调制(以下，PWM)控制。交集(intersective)类型的PWM在于比较对称或不对称的三角载波与一个或多个模(modulant)。对于逆变器级或整流器级的功率晶体管，在载波和一个或多个模之间的交集定义晶体管的接通和切断的时刻。

已知提高施加到逆变器级的斩波频率导致共模电流的增加。所产生的共模电流可以沿着在变速驱动器和电气负载之间的不同路径。这些路径由在将变速驱动器链接到电气负载的线缆的导体之间，在发动机的绕组和定子之间或在功率半导体和接地消散器之间等产生的电容耦合创建。当变速驱动器包括逆变器级和有源整流器级时，变速驱动器的总的共模电压是由整流器级和逆变器级提供的干扰的总和。

已经开发出各种解决方案用于降低共模电流。这些解决方案可以包括增加无源滤波器和/或对整流器级和逆变器级的控制的动作。

例如，文献JP2003018853提出一种过程，用于通过同步整流器级的三个功率晶体管的接通(或切断)(高或低)与逆变器级的对应的三个晶体管的接通(或切断)(各自高或低)来降低变速驱动器中的共模电流。这种解决方案可以减小用于对共模电流滤波的滤波器的尺寸，因此减小了转换器的成本。然而，它不可能充分地降低共模电流。

专利US6,185,115也描述了一种可以同步整流器级的开关动作与逆变器级的开关动作从而减小共模电压的过程。正如关于上面引用的文献，这个过程不能令人满意，因为它不可以充分地减小在变速驱动器中的共模电压。事实上，所提出的方法在于：在上升和下降沿处，同步逆变器级的单个开关臂的开关动作与整流器级的单个开关臂的开关动作，从而在斩波周期上，可以在全部开关臂上只变为从十二个电压沿到八个电压沿。

专利申请EP2442436A2也描述了用于同步在整流器级和逆变器级之间的开关动作的过程。该过程可以同步整流器级的晶体管的每个开关动作和逆变器级的开关动作，从而可以减小产生的总的共模电压。

然而，在早先的这些专利中描述的解决方案是不够的。仅通过开关动作的同步，在整流器侧产生的共模电压和在逆变器侧产生的共模电压没有消除彼此。

本发明的目的是提出一种具有有源整流器的变速驱动器，其装备有用于以更显著的方式减少在整流器级的层级和逆变器级的层级产生的共模电压的解决方案。

发明内容

此目的通过在变速驱动器中实现的控制方法来完成，该变速驱动器包括：

●整流器级，连接到接收输入电流的若干输入相，以及逆变器级，连接到若干输出相，在输出相上流动有去往电气负载的输出电流，

●DC电源总线，将整流器级链接到逆变器级，并且包括第一电源线和第二电源线，

●整流器级和逆变器级每个包括连接到第一电源线和第二电源线的至少两个开关臂，每个开关臂包括至少两个晶体管，

该控制方法包括如下步骤：

●对于整流器级的晶体管的开关动作，确定与第一栅极电流对应的第一控制信号，该第一栅极电流要施加到将进行开关动作的晶体管的栅极，从而作用于由开关动作产生的第一电压的变化的速率，