CN104283481A - 用于修正用来检测逆变器中的输出电流的电压指令的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于修正用来检测逆变器中的输出电流的电压指令的装置，其通过以下过程来修正PWM电压指令：通过比较PWM电压指令而在电压六边形内确定其中具有所述PWM电压指令的扇区；通过将最小采样时间转换为最小采样PWM并利用所转换的最小采样PWM而在电流检测禁用区域内确定具有所述PWM电压指令的区域；以及基于所确定的区域并利用最小注入电压来确定调整电压和修复电压。

Description

用于修正用来检测逆变器中的输出电流的电压指令的装置

技术领域

本发明涉及用于修正用来检测逆变器中的输出电流的电压指令的装置。

背景技术

通常，三相逆变器用来以可变频率驱动三相AC电机，并由于高的功率效率和允许瞬时扭矩控制而被可变地使用。通过检测输出电流，三相逆变器一般用来控制或保护。近来，提出了用于家用电子逆变器和工业逆变器的低成本电流检测方法，其中之一是使用分流电阻。比起使用利用了霍尔效应的电流传感器的传统检测方式，使用分流电阻进行逆变器中输出电流的检测在价格上更合理且逆变器单元价格更低。

为了利用分流电阻准确检测逆变器的输出电流，逆变器开关模式必须满足特定的条件。

图1是说明使用分流电阻的逆变器输出电流检测的电路图。

参考图1，使用分流电阻检测逆变器的输出电流的原理是：DC侧电容110的DC电压通过开关单元120被转换为AC电压，以被供给到电机200，并且当开关单元120的下部开关导通时，逆变器输出电流流到分流电阻130，然后绝缘或非绝缘计算放大器140测量分流电阻130的电压，从而检测电流。

为了检测逆变器输出电流，必须对电流采样，当逆变器电压指令位于电流检测禁用区域时，必须修正逆变器电压指令。

如图1所示的三相逆变器中的开关单元120利用PWM(Pulse WidthModulation，脉宽调制)控制，总体上合成可变大小和可变频率的AC电压。下面说明PWM控制中的SVPWM(Space Vector PWM，空间矢量PWM)控制。

图2是SVPWM方法的示例图。

参考图2，如在(a)中所示，单相开关包括上部开关120a和下部开关120b，其可用(b)、(c)和(d)中的开关等价的表示，并定义2个状态，状态(c)定义为Sa＝1，状态(d)定义为Sa＝0。

一个开关期间的输出电压包括ON时序电压和OFF时序电压。ON时序是指一个相位内的上部开关120a的状态从断开变为导通的阶段，OFF时序是指状态从导通变为断开的阶段。当各个相的状态组合时，产生一个电压矢量，其对应于图3中的六边形的一个顶点。

图3是电压矢量的示例图。

参考图3，六边形内的电压可利用PWM控制而被合成。由于通过开关的最小化状态改变能够降低开关损耗，电压矢量一般通过组合各开关状态而被合成，其中各开关状态对应于包括电压指令的三角形的3个顶点。

这时，0矢量是所有相上的开关均导通或断开的电压矢量，由此，由于电机200的各相之间没有电位差而不传送电能。另外，有效的矢量为位于六边形的顶点的不为0的电压矢量。

图4是根据使用三角波的PWM方法合成各端子电压(Van、Vbn、Vcn)的示例图。

图4显示了开关状态的如下变化：0000(0矢量)→100(有效的矢量)→110(有效的矢量)→111(0矢量)→110(有效的矢量)→100(有效的矢量)→000，这里因为当应用每个矢量时只具有一个相的开关被改变所以开关频率最小化。

图5是说明图3和图4之间的关系的示例图，其中，可以注意到T1和T2的有效时间可以由图3的电压六边形说明。

图6是说明电流检测禁用区域的示例图，图7是说明分流电阻产生的开关波纹的示例图。图6的(a)和(b)中的阴影区域是电流检测禁用区域。

在(a)中，多边形中产生电流检测禁用的区域的原因是，如图7中的一个开关断开后，开关波纹在分流电阻上产生，并且只有在开关波纹消失后，才能通过测量电压而检测准确的电流，即下面的等式1

【等式1】

T_b＝T₀+T₁＝0.5(0.5T_sw-T₁-T₂)+T₁＝0.5(0.5T_sw+T₁-T₂)＜T_min

T₂-T₁＞0.5T_sw-2T_min

当使用间接计算方法时等式1生效，其中三相电流的和是0，这里两相电流被读取并剩余一相电流。为了获得用于全部三相的时间Tmin，需要附加条件：0矢量应用时间大于Tmin。

当增加附加条件时，电流可检测区域在六边形中减少。如图6(a)中所图示。但是，在获得用于仅两相的时间Tmin的情况下，仅仅三个小区域为检测禁用区域，如图6(b)中所图示，由此，可检测区域被扩大。因此可以说，读取两相的电流的方法是非常好的。

图8是可检测区域与检测禁用区域之间的边界的示例图，这里利用了几何性质，其中，等腰三角形的两个侧边相等。图9是电流采样时间的示例图，这里可被注意到的是，当全部相的开关状态是0时，可以采样电流。

分流电阻上的电流检测在OFF时序分流电压之后执行，所以，可以通过将OFF时序电压移到电流可检测区域而扩大电流可检测区域，并补偿大致与ON时序电压的差，因为电阻上的电流检测是在OFF时序电压之后执行的。

通过把电流检测禁用区域分成例如S1、S2和S3的三个区域，可以常规地调整电压。

图10是分成三个区域的电流检测禁用区域的概略图。

即，计算在各区域(S1，S2，S3)处的注入电压(Vdss_inj,Vqss_inj)，原始电压和注入电压的和(经调整的电压)用作为OFF时序处的电压指令，从原始电压中减去注入电压而得到的电压(补偿电压)用作为ON时序处的电压指令，并使ON时序电压和OFF时序电压的均值等于原始电压(Vdss_org，Vqss_org)。

在这个常规方法中，必须确定原始电压指令包括在哪个区域中，这里要求太多的计算量，当CPU速度较低时会产生负担。

下面将说明，通过确定常规区域来计算注入电压的过程。

图11是根据现有技术的确定注入电压的过程的示例图。

参考图11，确定注入电压的常规过程如下：确定一个扇区(S111)，将电压指令移到扇区1(S112)。通过将电压指令移到扇区1来进行计算的原因是，当对称地或旋转地移动时，其他扇区和扇区1在同一位置，以允许使用相同的注入电压等式。

S111步骤通过利用线性等式2来确定原始电压指令所存在的扇区。当使用定点运算，的计算可表示为以下的等式3，由此而需要除法计算。此时两个线性等式包含的的数量是2，从而S111步骤中需要最多2次除法计算。

【等式2】

$y=\sqrt{3}x,y=-\sqrt{3}x$

【等式3】

$\sqrt{3}=\frac{1732}{1000}$

S112步骤使用等式4至等式8。此步骤也包含需要除法计算。在等式4中扇区2移到扇区1，在等式5中扇区3移到扇区1，在等式6中扇区4移到扇区1，在等式7中扇区5移到扇区1，在等式8中扇区6移到扇区1。

【等式4】

$\left[\begin{array}{c}{V_{\mathrm{ds}}}^{\′}\\ {V_{\mathrm{qs}}}^{\′}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}-\frac{1}{2}& \frac{\sqrt{3}}{2}\\ \frac{\sqrt{3}}{2}& \frac{1}{2}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{V_{\mathrm{ds}}}^{\′}\\ {V_{\mathrm{qs}}}^{\′}\end{array}\right]$

【等式5】

$\left[\begin{array}{c}{V_{\mathrm{ds}}}^{\′}\\ {V_{\mathrm{qs}}}^{\′}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}-\frac{1}{2}& \frac{\sqrt{3}}{2}\\ -\frac{\sqrt{3}}{2}& -\frac{1}{2}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{V_{\mathrm{ds}}}^{\′}\\ {V_{\mathrm{qs}}}^{\′}\end{array}\right]$

【等式6】

$\left[\begin{array}{c}{V_{\mathrm{ds}}}^{\′}\\ {V_{\mathrm{qs}}}^{\′}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}-\frac{1}{2}& -\frac{\sqrt{3}}{2}\\ -\frac{\sqrt{3}}{2}& \frac{1}{2}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{V_{\mathrm{ds}}}^{\′}\\ {V_{\mathrm{qs}}}^{\′}\end{array}\right]$

【等式7】

$\left[\begin{array}{c}{V_{\mathrm{ds}}}^{\′}\\ {V_{\mathrm{qs}}}^{\′}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}-\frac{1}{2}& -\frac{\sqrt{3}}{2}\\ \frac{\sqrt{3}}{2}& \frac{1}{2}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{V_{\mathrm{ds}}}^{\′}\\ {V_{\mathrm{qs}}}^{\′}\end{array}\right]$

【等式8】

$\left[\begin{array}{c}{V_{\mathrm{ds}}}^{\′}\\ {V_{\mathrm{qs}}}^{\′}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}1& 0\\ 0& -1\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{V_{\mathrm{ds}}}^{\′}\\ {V_{\mathrm{qs}}}^{\′}\end{array}\right]$

在图11中，在将电压指令移到扇区1后，确定区域以计算注入电压(S113)，并再次移动到原始扇区(S114)。

S113步骤解释了用于划分区域的线性等式。用于划分至区域1(S1)的线性等式和电流可检测区域可以表示为等式9。

【等式9】

$y=\frac{1}{\sqrt{3}}x+\frac{2}{3}(1-\frac{4T_{\min }}{T_{\mathrm{sw}}})\frac{1}{\sqrt{3}}{V}_{\mathrm{dc}}$

图10中，划分区域1(S1)和区域2(S2)的线是直线FG，这里点F在内部将J和D划分为1：2的比率，点G在内部将A和C划分为2：3的比率。利用上述数据，获得线FB和线AC的等式可以表示为下面的等式10和11。

【等式10】

$y=\frac{\sqrt{3}}{7}x+\frac{2}{7}(3-\frac{4T_{\min }}{T_{\mathrm{sw}}})\frac{1}{\sqrt{3}}{V}_{\mathrm{dc}}$

【等式11】

$y=\frac{1}{\sqrt{3}}x+\frac{4}{3}(1-\frac{T_{\min }}{T_{\mathrm{sw}}})\frac{1}{\sqrt{3}}{V}_{\mathrm{dc}}$

各区域可以通过使用线性等式而确定，并且在确定之后，相关区域的注入电压可由下面的等式12确定。

【等式12】

$V_{\mathrm{dss}\_\mathrm{inj}}=-\frac{1}{4}{V}_{\mathrm{dss}\_\mathrm{org}}^{\mathrm{ref}}+\frac{\sqrt{3}}{4}{V}_{\mathrm{qss}\_\mathrm{org}}^{\mathrm{ref}}-\frac{V_{\mathrm{dc}}}{6}(1-\frac{4T_{\min }}{T_{\mathrm{sw}}}),---S1$

$V_{\mathrm{qss}\_\mathrm{inj}}=\frac{\sqrt{3}}{4}{V}_{\mathrm{dss}\_\mathrm{org}}^{\mathrm{ref}}-\frac{3}{4}{V}_{\mathrm{qss}\_\mathrm{org}}^{\mathrm{ref}}+\frac{\sqrt{3}{V}_{\mathrm{dc}}}{6}(1-\frac{4T_{\min }}{T_{\mathrm{sw}}}),---S1$

$V_{\mathrm{dss}\_\mathrm{inj}}=-\frac{1}{2}{V}_{\mathrm{dss}\_\mathrm{org}}^{\mathrm{ref}}+\frac{\sqrt{3}}{2}{V}_{\mathrm{qss}\_\mathrm{org}}^{\mathrm{ref}}+\frac{V_{\mathrm{dc}}}{3}(-1+\frac{4T_{\min }}{T_{\mathrm{sw}}}),---S2$

$V_{\mathrm{qss}\_\mathrm{inj}}=\frac{1}{2\sqrt{3}}{V}_{\mathrm{dss}\_\mathrm{org}}^{\mathrm{ref}}-\frac{1}{2}{V}_{\mathrm{qss}\_\mathrm{org}}^{\mathrm{ref}}-\frac{V_{\mathrm{dc}}}{3\sqrt{3}}(-1+\frac{4T_{\min }}{T_{\mathrm{sw}}}),---S2$

$V_{\mathrm{dss}\_\mathrm{inj}}=-V_{\mathrm{dss}\_\mathrm{org}}^{\mathrm{ref}}+\frac{V_{\mathrm{dc}}}{3}(1+\frac{2T_{\min }}{T_{\mathrm{sw}}}),---S3$

$V_{\mathrm{qss}\_\mathrm{inj}}=-V_{\mathrm{qss}\_\mathrm{org}}^{\mathrm{ref}}+\frac{V_{\mathrm{dc}}}{\sqrt{3}}(1-\frac{2T_{\min }}{T_{\mathrm{sw}}}),---S3$

如以上注意到的，注入电压的确定也需要除法计算。注入电压在S113步骤中确定，然后所确定的电压被转换为原始矢量，其中再次需要除法计算。因为将原始电压指令和注入电压相加而产生的电压是dq电压，该电压(将原始电压指令和注入电压相加)转换为ABC相电压，并利用SVPWM控制而转换为PWM指令。

定点运算处的除法计算通过使用几个指令字和例如TI公司的要求1.05us的TMS320F2809(运行时钟：60MHZ)来进行。用于根据现有技术的每个步骤的除法的频率可通过下表来表示。

【表1】

计算过程	除法的频率
		扇区确定	4
区域确定	11
		注入电压计算	5
调整/修复电压计算	4

从上面可以注意到，常规的电流检测方法需要过多的计算量。

发明内容

本发明提供了一种用于修正用来检测逆变器中的输出电流的电压指令的装置，其被配置为在较快的时间周期内计算所需的电压，同时计算量更少并且没有除法计算，并且最小化所注入的电压的大小。

在本公开的一个总的方案中，提供了一种用于修正用来检测逆变器的输出电流的电压指令的装置，该装置包括：

第一确定部，其被配置为通过比较PWM电压指令而在电压六边形内确定其中具有所述PWM电压指令的扇区；

第二确定部，其被配置为通过将最小采样时间转换为最小采样PWM并利用所转换的最小采样PWM而在电流检测禁用区域内确定具有所述PWM电压指令的区域；

指令修正单元，其被配置为基于所确定的区域并利用最小注入电压来确定调整电压和修复电压并修正PWM电压指令，其中调整电压是被移动到电流可检测区域的电压，修复电压是已补偿了调整电压的差的电压。

优选的但不是必要的，第一确定部可以利用扇区的确定而在三相PWM电压指令处确定最大电压、中间电压和最小电压。

优选的但不是必要的，当从PWM三角波的最小值中减去最小采样PWM后得到的电压大于等于中间电压时，第二确定部可以通过确定以所述PWM电压指令定位的区域是电流可检测区域而不修正PWM电压指令。

优选的但不是必要的，当修复电压小于等于最大电压时，第二确定部可以确定具有PWM电压指令的区域为第一区域。

更好的但不是必要的，用调整电压和修复电压的零矢量应用时间不变的区域来定义第一区域。

优选的但不是必要的，指令修正单元通过利用电压六边形的几何性质计算电压矢量的每个应用时间、将电压矢量的每个应用时间应用到PWM电压指令来确定调整电压和修复电压。

优选的但不是必要的，当修复电压的零矢量应用时间大于零时，第二确定部可以将具有所述PWM电压指令的区域确定为第二区域。

优选的但不是必要的，用修复电压的零矢量应用时间变得小于PWM电压指令的零矢量应用时间的区域来定义第二区域。

优选的但不是必要的，指令修正单元可以通过利用电压六边形的几何性质计算电压矢量的每个应用时间、将电压矢量的每个应用时间应用到PWM电压指令来确定调整电压和修复电压。

优选的但不是必要的，当所述中间电压与最小电压之间的差小于PWM三角波的最大值的两倍与所述最小值的一半之间的差时，第二确定部可以确定为第三区域。

优选的但不是必要的，用调整电压的零矢量应用时间也改变的区域来定义第三区域。

优选的但不是必要的，指令修正单元可以确定注入电压以允许最小电压被注入满足第一条件和第二条件的区域，并利用该确定来确定所述调整电压和所述修复电压，其中第一条件为PWM电压指令由于注入电压而离开电流不可测区域，第二条件为补偿电压必须存在于电压六边形内。

优选的但不是必要的，当所述中间电压与最小电压之间的差大于等于PWM三角波的最大值的两倍与最小值的一半之间的差时，第二确定部可以确定为第四区域。

优选的但不是必要的，指令修正单元考虑电压误差的数量而在电流可测区域内确定调整电压和修复电压。

优选的但不是必要的，PWM电压指令可以由逆变器控制部产生，其中逆变器控制部包括：逆变器，其被配置为将三相逆变器输出的两相电压指令转换为三相电压指令；应用单元，其被配置为利用空间矢量来将三相电压指令转换为端子电压指令；生成部，其被配置为利用端子电压指令来生成PWM电压指令；以及修正部，其被配置为当PWM电压指令位于电压六边形中的电流检测禁用区域时，修正PWM电压指令。

有益效果

根据本公开的用于修正用来检测逆变器中的输出电流的装置具有的有益效果在于，由于减少了计算量且所用的预定计算次数与扇区无关，从而减少了计算时间。

另一个有益效果在于可以最小化第三区域处的注入电压的大小，并且由于增加了第四区域而使得不再使用电流采样阻断区。

附图说明

图1是说明使用分流电阻的逆变器输出电流检测的电路图。

图2是SVPWM方法的示例图。

图3是电压矢量的示例图。

图4是根据使用三角波的PWM方法合成各端子电压(Van、Vbn、Vcn)的示例图。

图5是说明图3和图4之间的关系的示例图。

图6是说明电流不可检测区域的示例图。

图7是说明分流电阻产生的开关波纹的示例图。

图8是说明不可检测区域与可检测区域之间的边界的示例图。

图9是说明电流采样点时间的示例图。

图10是说明将电流不可检测区域划分成三个区域的示例概略图。

图11是说明根据现有技术的确定注入电压的过程的示例图。

图12是说明施以根据本发明的一个示例性实施例的电压指令修正单元的逆变器控制器的框图。

图13是说明图12中的电压指令修正单元的详细框图。

图14是说明扇区的定义的示例图。

图15是说明最小采样时间和最小采样PWM之间的关系的示例图。

图16是说明用图13的区域确定部来确定区域的方法的流程图。

图17是说明本公开定义的区域的示例图。

图18是说明图17的第一区域的示例图。

图19是说明零矢量应用时间变为一样处的电压矢量的移动的示例图。

图20是说明从第一区域观察时通过电压指令的修正而在开关点处产生的变化的示意图。

图21是说明图17的第二区域的示例图。

图22是说明从第二区域观察时通过电压指令的修正而在开关点处产生的变化的示例图。

图23是说明图17的第三区域的示例图。

图24是说明从第三区域观察时通过电压指令的修正而在开关点处产生的变化的示例图。

图25是说明确定在第三区域处的注入电压和补偿电压的方法的示例图。

图26是说明图17的第4区域的示例图。

图27是对比根据现有技术修正电压指令所消耗的时间与根据本发明所消耗的时间的示例图。

具体实施方式

以下对本公开的实施例的详细说明并不意在限制本公开所要求保护的范围，而是仅仅为本公开的可能的代表性实施例。因此，这里说明的实施例进一步意在解释施行本发明所知道的模式，并使得本领域其他技术人员以这些或其他实施例以及本公开的特定应用或使用所要求的多种修改来利用本公开。

以下将参照附图对本公开进行详细说明。

图12是说明施以根据本发明的一个实施例的电压指令修正单元的逆变器控制器的框图。

参考图12，根据本发明的逆变器控制器包括：转换部10，SVPWM应用单元20，电压指令生成部30，电压指令修正单元40。逆变器控制器可以进一步包括空载时间补偿部50。

转换部10用于使用下面的等式将三相逆变器的输出电压的两相dg电压指令转换为三相电压指令。

【等式13】

V_as＝V_ds

$V_{\mathrm{bs}}=-\frac{1}{2}{V}_{\mathrm{ds}}+\frac{\sqrt{3}}{2}{V}_{\mathrm{qs}}$

$V_{\mathrm{cs}}=-\frac{1}{2}{V}_{\mathrm{ds}}-\frac{\sqrt{3}}{2}{V}_{\mathrm{qs}}$

SVPWM应用单元20利用SVPWM将转换部10转换的三相电压转换为端子电压指令。这时，SVPWM实施单元20利用了下面的等式。

【等式14】

V_an＝Ｖ_as+V_sn

V_bn＝V_bs+V_sn

V_cn＝V_cs+V_sn

$V_{\mathrm{sn}}=-\frac{V_{\max }+V_{\min }}{2}$

V_max＝max(V_as，V_bs，V_cs)，V_min＝min(V_as，V_bs，V_cs)

其中，Vsn是偏移电压，并且是通过在对相电压的最大值和最小值进行平均后添加一个负号而计算出的。

指令电压生成部30利用等式15，从由SVPWM应用单元20计算出的端子电压生成PWM电压指令。这时，Npeak是三角波(载波)的最大值，其中三角波的范围是–Npeak到Npeak。

【等式15】

$N_a=\frac{V_{\mathrm{an}}}{\frac{V_{\mathrm{dc}}}{2}}{N}_{\mathrm{peak}}$

$N_b=\frac{V_{\mathrm{bn}}}{\frac{V_{\mathrm{dc}}}{2}}{N}_{\mathrm{peak}}$

$N_c=\frac{V_{\mathrm{cn}}}{\frac{V_{\mathrm{dc}}}{2}}{N}_{\mathrm{peak}}$

这时，图1中的逆变器的开关单元120的开关点依据由电压指令生成部30计算的电压指令，在该开关点处，当由电压指令生成部30生成的电压指令位于电压六边形内的电流检测禁用区域时，电压指令修正单元40修正由电压指令生成部30生成的电压指令，后文将详细说明。

当一个相位的上部开关120a和下部开关120b都是OFF状态时，空载时间补偿部50调整电压指令，以降低通过根据电流的大小和极性来确定输出电压而产生的输出电压的误差。

下面参考附图，详细说明本发明的应用例。

图13是说明图12中的电压指令修正单元40的详细框图。

参考图13，电压指令修正单元40包括扇区确定部41，区域确定部42和指令修正单元43。

扇区确定部41接收由电压指令生成部30生成的PWM电压指令，并比较所述电压指令以确定扇区。当SVPWM应用单元20将相电压变为端子电压时，为了在大小上没有变化，同样大小的偏移电压被增加为三相。而且，PWM电压指令是将预定的电压增加到端子电压上而得到的值，从而没有大小上的影响。

图14是说明扇区的定义的示例图。

参考图14，扇区被划分为六个，正如本发明的背景技术里说明的，并且可以用等式14来定义。所以，扇区确定部41可以通过如下表中那样比较PWM电压指令而确定扇区。

【表2】

大小	扇区	Nmax	Nmid	Nmin
					Na>Nb>Nc	1	Na	Nb	Nc
Nb>Na>Nc	2	Nb	Na	Nc
					Nb>Nc>Na	3	Nb	Nc	Na
Nc>Nb>Na	4	Nc	Nb	Na
					Nc>Na>Nb	5	Nc	Na	Nb
Na>Nc>Nb	6	Na	Nc	Nb

区域确定部42如图7中说明的那样转换最小采样时间(Tmin)为最小采样PWM，并且利用该转换来确定区域。区域的确定将在后文说明。

图15是说明最小采样时间和最小采样PWM之间的关系的示例图，最小采样时间和最小采样PWM可以用下面的等式16定义。这时，Nhigh可以由下面的等式17定义。

【等式16】

$M_{\min }=\frac{T_{\min }}{\frac{T_{\mathrm{sw}}}{2}}2N_{\mathrm{peak}}$

【等式17】

N_high＝N_peak-Ｍ_min

而且，指令修正单元43基于所确定的区域而确定调整PWM电压指令和修复PWM电压指令，以修正原始PWM电压指令。修正前的电压指令、调整电压指令和修复电压指令可以由等式18的矢量定义。

【等式18】

N_org＝(N_max，N_mid，N_min)

N_adj＝(N_{max_adj}，N_{mid_adj}，N_{min_adj})

N_res＝(N_{max_res}，N_{mid_res}，N_{min_res})

图16是说明用图13的区域确定部来确定区域的方法的流程图，图17是说明本发明定义的区域的示例图。

图17中，图6(b)的电流检测禁用区域(第一区域，第二区域，第三区域，第四区域)和电流检测可用区域(零区域)被放大。这时，用于区域确定的Nadj不同于等式18的矢量，而是通过对Nmid减去Nhigh得到的值。后文将参考附图详细地说明这些区域。

当通过对零区域Nmid减去Nhigh(等式17)后得到的值小于等于零(0)(S10)时，区域确定部42确定相关的电压指令是零区域。在该零区域内，可以进行电流检测，并且不需要对于电压指令的修正。

当Nmid+Nadj小于等于Nmax(S11)时，区域确定部42确定相关的电压指令是第一区域。这时，Nadj为Nmid-Nhigh。即，Nmid-Nadj是调整电压，并且Nmid+Nadj是修复电压，以使当扇区由于修复电压小于最大指令而被维持时，区域确定部42确定相关的电压指令是第一区域。

当修复电压的零矢量应用时间大于零(S12)，区域确定部42确定相关的电压指令是第二区域，其中修复电压的零矢量应用时间可以由等式19定义。

【等式19】

${N_0}^{\′}=N_{\mathrm{peak}}-\frac{N_{\mathrm{mid}}+N_{\mathrm{adj}}-N_{\min }}{2}$

而且，当满足下面的等式时，区域确定部42确定相关的电压指令是第三区域，并且当相关的电压指令不是第三区域时(S13)，区域确定部42确定相关的区域是第四区域(电流检测禁用区域)。

【等式20】

$N_{\mathrm{mid}}-N_{\min }<2N_{\mathrm{peak}}-\frac{M_{\min }}{2}$

当区域确定部42如上所指出地确定区域时，指令修正单元43可以根据下面的表3和表4来修正调整PWM电压指令和修复PWM电压指令。但是在相关的电压指令属于零区域的情况下，则不要求进行根据上述说明的指令修正。

【表3】

Nadj	第一和第二区域	第三区域	第四区域
				Nmax_adj	Nmax	2(Nmid-Nmin)+Mmin-3Npeak	Npeak
Nmid_adj	Nhigh	Nhigh	Nhigh
				Nmin_adj	Nmin	-2(Nmid-Nmin)-Mmin+3Npeak	-Npeak

【表4】

如以上指出的，除法计算仅仅包括除以2的除法，而不包括其他除法，所以，由于除以2的除法计算使用移位计算，因此实际上不存在除法计算。

下面说明本公开定义的区域和获得该区域里的调整电压和修复电压的过程。如现有技术一样，本公开描述了该区域被划分为三个区域以修正电压指令，但是本公开中的区域也可以被不同地定义。

图18为图17的第一区域的示例图，其中第一区域用其中调整电压和修复电压的零矢量应用时间(T0)不改变的区域来定义。

相对于现有技术，注入电压相同，但当计算注入电压的大小时，不计算dg轴电压，并且图18中的几何性质用于直接计算用于直接应用至每相的电压指令的每个电压矢量的应用时间，由此可以减少计算量。

下面的说明中使用的各种电压矢量由图18定义。原始电压是修正前的原始电压指令，由图12的电压指令生成器30生成；注入电压矢量是从OFF时序处的电压减去原始电压后得到的电压矢量，其被移动到电流可检测区域，以便使能电流检测。

补偿电压矢量是从ON时序处的电压减去原始电压后得到的电压矢量，其大小与注入电压矢量一样但方向相互相反。调整电压矢量是将原始电压矢量和注入电压矢量相加后得到的矢量。修复电压矢量是将原始电压与补偿电压相加后得到的矢量，并且其中调整电压矢量和修复电压矢量的平均值等于原始电压矢量。

图19为说明了零矢量应用时间变为一样处的电压矢量的移动的示例图。

如上面说明的，零矢量应用时间为从整个开关期间减去有效的矢量所应用的时间(T1+T2)后得到的时间。如图19说明的，当电压矢量在与连接和的线段相平行的线段上移动时，注意到T1+T2是不变的。第一区域的电压补偿利用因此而提到的几何性质。

图20为说明了从第一区域观察时通过电压指令的修正而在开关点处产生的变化的示意图。

当从中间电压的开关点到OFF时序的终点的时间(Tb)小于电流检测保证时间(Tmin)时，为了获得该时间，调整时间(Tadj)用来改变开关点，其中注意到的是最大电压的指令和最小电压的指令是不变的，只有中间电压变化。即使调整时间用来改变中间电压的开关电压，ON时序处与OFF时序处的有效的矢量应用时间是等同的。

图21是说明图17的第二区域的示例图，其中第二区域中修复电压的零矢量应用时间被减少。

图22说明了从第二区域观察时通过电压指令的修正而在开关点处产生的变化的示例图，其中中间电压在调整电压处被改变，并且零矢量应用时间在修复电压处被减少，其中最大电压和最小电压处的开关点也被改变。关系式T1+T2＝T1'+T2'应用在第一区域和第二区域，补偿电压存在于第二区域。

图23是说明图17的第三区域的示例图，图24是说明了从第三区域观察时通过电压指令的修正而在开关点处产生的变化，其中调整电压的零矢量应用时间也在第三区域改变。图24的第三区域是将图10(现有技术)的第二区域和第三区域相加得到的，并且电压通过将注入电压变为最小的方法计算。

计算调整电压(P8)和补偿电压(P4)的过程如下。P0是原始电压，从P0垂直于侧边而计算出点P1。P2为关于P0而与P1对称的点。P3为T2分量减少了2ΔT处的点,并且P4为T1分量延长了ΔT处的点。P5为T1分量减少为0处的点。P6为当通过画垂直线而移动到电流可检测区域的点。P7为T2分量被延长2ΔT处的点。P8为T1分量被延长2ΔT处的点。P0至P8由下表说明。

【表5】

P0	(T1，T2)
		P1	(T1+Tadj，T2-Tadj)
P2	(Tadj-T1，T1+T2)
		P3	P2-(0，2ΔT)＝(Tadj-T1，T1+T2-2ΔT)
P4	P3+(ΔT，0)＝(Tadj-T1+ΔT，T1+T2-2ΔT)
		P5	(0，T1+T2-2ΔT)＝(0，T2′)
P6	(Tmin-0.5(0.5Tsw-T2′)，T2′-(Tmin-0.5(0.5Tsw-T2′)))
		P7	P6+(0，2ΔT)
P8	P7+(2ΔT，0)＝(2(Tmin+T2)-Tsw，2T2-0.5Tsw)

本发明利用的是注入最小电压方法。

图25是说明确定在第三区域处的注入电压和补偿电压的方法的示例图。

显然，最小电压矢量被利用，因为一法线被用来确定在第一和第二区域处的调整电压矢量。在图(a)中，注入电压在第三区域处的原始电压必须来自不可测区域；在图(b)中，补偿电压必须存在于可合成的六边形内。在图(c)中，在满足(a)和(b)中的条件的区域内确定最接近原始电压的点。

因此，能够注入比根据现有技术的注入电压更小的电压，以使由高频注入分量在平均电压上产生的电流波纹更小。

图26是说明图17的第4区域的示例图。

在第4区域的电压六边形内不可能定位调整电压矢量和修复电压矢量。但是，牺牲了准确的电压合成是为了获得最小采样时间。正如根据本公开的图26中所示，考虑到电压误差的数量的话，可以确定在电流可检测区域处的调整电压和修复电压。

图27是对比根据现有技术修正电压指令所消耗的时间与根据本发明所消耗的时间的示例图。

尽管常规的计算时间由于确定扇区的处理而在每个扇区有所不同，但本公开可以具有相同的计算时间而与扇区无关，其中值得注意的是，计算时间可以在现有技术的基础上减少1/3到1/7。

综上所述，相对于现有技术，本公开的有益效果在于可使用更少的计算获得更好的结果，而且作为结果可实现在较慢的CPU上。这是因为，本发明能够利用加法、减法和位移运算而不用除法来执行必要的计算。此外，本公开的优点还在于，消耗恒定的计算时间而与扇区无关，第三区域处的注入电压可以最小化，并且由于增加了第四区域而不会中断电流取样。

虽然本说明书公开了数个应用例，但本领域的技术人员能够在随附的权利要求的范围内作出对这些特征或方案的可变的修改。本发明可以实施为多种形式，而不应被解释为限制于这里给出的实施例。所以本说明书的实施例还覆盖了落在随附的权利要求书及其等同方案的边界和范围内的各种修改和变形。

Claims (15)

1.用于修正用来检测逆变器中的输出电流的电压指令的装置，该装置包括：

第一确定部，其被配置为通过比较PWM电压指令而在电压六边形内确定其中具有所述PWM电压指令的扇区；

第二确定部，其被配置为通过将最小采样时间转换为最小采样PWM并利用所转换的最小采样PWM而在电流检测禁用区域内确定具有所述PWM电压指令的区域；

指令修正单元，其被配置为基于所确定的区域并利用最小注入电压来确定调整电压和修复电压并修正所述PWM电压指令，其中所述调整电压是被移动到电流可检测区域的电压，所述修复电压是已补偿了所述调整电压的差的电压。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一确定部利用所述扇区的确定而在三相PWM电压指令处确定最大电压、中间电压和最小电压。

3.根据权利要求2所述的装置，其中，当从PWM三角波的最小值中减去最小采样PWM后得到的电压大于等于所述中间电压时，所述第二确定部通过确定以所述PWM电压指令定位的区域是电流可检测区域而不修正所述PWM电压指令。

4.根据权利要求2装置，其中，当所述修复电压小于等于所述最大电压时，所述第二确定部确定具有所述PWM电压指令的区域为第一区域。

5.根据权利要求4所述的装置，其中，用所述调整电压和所述修复电压的零矢量应用时间不变的区域来定义所述第一区域。

6.根据权利要求4所述的装置，其中，所述指令修正单元通过利用电压六边形的几何性质计算电压矢量的每个应用时间、将所述电压矢量的每个应用时间应用到所述PWM电压指令来确定所述调整电压和所述修复电压。

7.根据权利要求2所述的装置，其中，当所述修复电压的零矢量应用时间大于零时，所述第二确定部将具有所述PWM电压指令的区域确定为第二区域。

8.根据权利要求7所述的装置，其中，用所述修复电压的零矢量应用时间变得小于PWM电压指令的零矢量应用时间的区域来定义所述第二区域。

9.根据权利要求7所述的装置，其中，所述指令修正单元通过利用电压六边形的几何性质计算电压矢量的每个应用时间、将所述电压矢量的每个应用时间应用到所述PWM电压指令来确定所述调整电压和所述修复电压。

10.根据权利要求2所述的装置，其中，当所述中间电压与所述最小电压之间的差小于所述PWM三角波的最大值的两倍与所述最小值的一半之间的差时，所述第二确定部确定为第三区域。

11.根据权利要求10所述的装置，其中，用所述调整电压的零矢量应用时间也改变的区域来定义所述第三区域。

12.根据权利要求10所述的装置，其中，所述指令修正单元确定注入电压以允许所述最小电压被注入满足第一条件和第二条件的区域，并利用该确定来确定所述调整电压和所述修复电压，其中所述第一条件为所述PWM电压指令由于所述注入电压而离开电流不可测区域，所述第二条件为补偿电压必须存在于电压六边形内。

13.根据权利要求10所述的装置，其中，当所述中间电压与所述最小电压之间的差大于等于所述PWM三角波的最大值的两倍与所述最小值的一半之间的差时，所述第二确定部确定为第四区域。

14.根据权利要求13所述的装置，其中，所述指令修正单元考虑电压误差的数量而在所述电流可测区域内确定所述调整电压和所述修复电压。

15.根据权利要求1至14中的任意一项所述的装置，其中，所述PWM电压指令由逆变器控制部产生，其中所述逆变器控制部包括：逆变器，其被配置为将三相逆变器输出的两相电压指令转换为三相电压指令；应用单元，其被配置为利用空间矢量来将所述三相电压指令转换为端子电压指令；生成部，其被配置为利用所述端子电压指令来生成PWM电压指令；以及修正部，其被配置为当所述PWM电压指令位于所述电压六边形中的所述电流检测禁用区域时，修正所述PWM电压指令。