CN105827137A - 具有死区时间变化以分散失真的功率变换器 - Google Patents

具有死区时间变化以分散失真的功率变换器 Download PDF

Info

Publication number
CN105827137A
CN105827137A CN201610028154.0A CN201610028154A CN105827137A CN 105827137 A CN105827137 A CN 105827137A CN 201610028154 A CN201610028154 A CN 201610028154A CN 105827137 A CN105827137 A CN 105827137A
Authority
CN
China
Prior art keywords
signal
dead time
pairing
pwm
pairing set
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201610028154.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105827137B (zh
Inventor
迈克尔·W·德格尼尔
陈清麒
菊池润
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ford Global Technologies LLC
Original Assignee
Ford Global Technologies LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ford Global Technologies LLC filed Critical Ford Global Technologies LLC
Publication of CN105827137A publication Critical patent/CN105827137A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105827137B publication Critical patent/CN105827137B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/5387—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/5387—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
    • H02M7/53871—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration with automatic control of output voltage or current
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/38—Means for preventing simultaneous conduction of switches
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/38—Means for preventing simultaneous conduction of switches
    • H02M1/385—Means for preventing simultaneous conduction of switches with means for correcting output voltage deviations introduced by the dead time

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

功率变换器接收相桥臂两端的直流电源电压。相桥臂包含与直流链路跨接的上部开关装置和下部开关装置，其中上部和下部开关装置之间的连接点配置为与负载连接。栅极驱动器与相桥臂连接，该栅极驱动器响应于PWM频率下的脉宽调制(PWM)控制信号而根据上部栅极信号启用各上部开关装置并且根据下部栅极信号启用各下部开关装置。栅极驱动器在死区时间插入信号的多个交替的配对集之间变换。死区时间插入信号的每个配对集对应于在负载中流动的电流的不同失真，以便分散总失真。

Description

具有死区时间变化以分散失真的功率变换器
背景技术
本发明总体涉及用于电动车辆的电力驱动系统的包括逆变器的功率变换器，以及更具体地涉及有选择地插入用于控制开关装置以避免直通的死区时间而在变换器的输出中没有引入任何明显的失真。
电动车辆，例如混合动力电动车辆(HEV)、插电式混合动力电动车辆(PHEV)以及纯电动车辆(BEV)，使用逆变器驱动的电机以提供牵引扭矩和再生制动扭矩。典型的电力驱动系统包括通过接触器开关与可变电压变换器(VVC)连接的直流(DC)电源(例如电池组或燃料电池)，该可变电压变换器用于调整主DC链路电容器两端的主总线电压。逆变器被连接在DC链路的主总线和牵引马达之间以便将直流电转换为与马达线圈耦合以驱动车辆的交流(AC)电。第二逆变器也可以被连接在主总线和发电机(如果存在的话)之间以提供从原动机(通常为内燃机)到直流链路的另一功率流路径。
逆变器包括具有多个相桥臂的桥接配置中连接的晶体管开关装置(例如绝缘栅双极型晶体管，或IGBT)。典型的配置包括由具有三个相桥臂的逆变器驱动的三相马达。电子控制器打开和关闭开关以便使总线的DC电压逆变为施加给马达的AC电压，或将发电机的AC电压整流为总线上的DC电压。在不同情况下，响应包括电机的旋转位置和每个相位中的电流的流动的不同感测状态来控制逆变器。
马达的逆变器优选地脉宽调制DC链路电压以便传输近似的正弦电流输出以在所需速度和扭矩驱动马达。施加给IGBT的栅极的脉宽调制(PWM)控制信号使其按需打开和关闭以便产生的电流符合所需的电流。
因为逆变器的每个相桥臂具有跨接DC链路的一对上部和下部开关装置，两个装置不能同时导电(也就是打开)是很重要的。否则，产生的相桥臂的“直通”可能导致损坏开关装置。典型地将被称为死区时间的短时间间隔——在该间隔过程中关闭相桥臂的上部和下部开关装置——与逆变器的PWM控制结合使用以便防止直通。在典型的PWM控制中，PWM占空比与PWM载波信号的比较识别过渡时间，相桥臂的输出连接点在该过渡时间从与直流链路的一侧(也就是正或负)连接转换为与另一侧连接。没有死区时间插入，相桥臂的一个栅极信号将从打开变为关闭，同时其它栅极信号将从关闭变为打开。死区时间插入最常见的形式将死区时间添加到过渡时间的两侧，例如使“打开”的栅极信号在过渡时间之前变为“关闭”以及短暂地延迟“关闭”栅极信号向“打开”状态的改变。然而，死区时间的插入已经导致传输给负载的输出波形失真和引入控制延迟。
通过修改死区时间插入来避免或减少失真的努力仍涉及其它困难。例如，补偿电路已经添加到相桥臂中的开关装置，这导致成本和制造复杂性的增加。其他努力涉及根据在特定的相桥臂内的电流流动的方向来修改插入的死区时间，这也已经导致额外的成本和复杂性。
发明内容
在本发明的一个方面，功率变换器包含配置为接收直流电源电压的直流链路。相桥臂包含跨接直流链路的上部开关装置和下部开关装置。上部和下部开关装置之间的连接点配置为与负载连接。栅极驱动器与相桥臂连接，该栅极驱动器响应于PWM频率下的脉宽调制(PWM)控制信号而根据上部栅极信号启用上部开关装置并且根据下部栅极信号启用下部开关装置。栅极驱动器在用于上部和下部栅极信号的死区时间插入信号的多个交替的配对集之间变换(shuffle)。死区时间插入信号的每个配对集对应于在负载中流动的电流的不同的失真。
附图说明
图1是示出了根据本发明的一个实施例的电动车辆的动力传动系统的原理框图；
图2是示出了产生原始栅极信号和具有插入的死区时间的栅极信号的波形图；
图3是示出了用于插入死区时间的可供替换的技术的波形图；
图4是示出了产生多个可供替换的死区时间插入栅极信号的配对集的框图，该多个可供替换的死区时间插入栅极信号的配对集被多路复用器变换以选择施加给相桥臂的栅极驱动器的栅极驱动信号；
图5是示出了本发明的一个优选方法的流程图；
图6是更详细地示出了用于选择可供替换的栅极信号对的电路的原理框图。
具体实施方式
图1示出了作为用于实施本发明的变换的死区时间插入的一种类型的车辆的混合动力电动车辆10。车轮11通过变速器14可以由内燃机12和/或牵引马达13驱动。为了提供电力推进，可以通过接收DC链路电容器16的DC链路电压的逆变器15驱动马达13。可以通过本领域已知的变换器18转换来自电池组17的直流电产生DC链路电压。
逆变器15包括与马达相线圈23、24和25连接的相桥臂20、21和22。相桥臂20具有串联地跨接DC链路16的上部开关装置26和下部开关装置27并且在装置26和27之间提供与马达13线圈23连接的连接点28。类似地，相桥臂21具有上部开关装置30和下部开关装置31，而相桥臂22具有上部开关装置32和下部开关装置33。连接点34和35分别与马达线圈24和25连接。
开关装置可以由IGBT、反并联二极管、宽带隙场效应晶体管或其它装置构成。每个上部和下部开关装置具有与控制器38中的驱动器37连接的各自的栅极端子。电流传感器40测量流过每个相线圈的电流。将测量的电流的大小从传感器40提供给控制器38中的逻辑电路41用于确定通过驱动器37待施加给开关装置的PWM开关信号。正如本领域已知的，可以将测量的电流与根据扭矩需求42所确定的所需的马达电流进行比较，扭矩需求42可以从驾驶员的输入(例如加速器踏板)得出以便驾驶员可以控制车辆的速度。因此，电流反馈确定逻辑电路41内的PWM占空比，然后使用PWM占空比产生用于相桥臂开关装置的PWM开关信号的时序。
图2示出了相比于马达的转动频率在高频下(例如大约5kHz)以三角波形产生的PWM载波信号45。使用根据电流控制产生栅极驱动开关信号的已知的PWM方法，响应于在检测到的电流和目标电流之间的任何误差而产生PWM占空比信号46。占空比46与PWM载波信号45相比较以产生图2下部示出的PWM信号。信号47是原始上部装置栅极信号GUO，当PWM载波信号45大于占空比信号46时GUO具有低的逻辑电平而当占空比信号46大于PWM载波信号45时GUO具有高的逻辑电平。信号48示出了为GUO信号47的逻辑反相的原始下部装置栅极信号GLO。
为了避免使用原始栅极信号47和48可能发生的直通，可以如下执行死区时间的插入。通过将固定的时间延迟引入到信号47获得波形50。固定的时间延迟表示避免由于上部和下部栅极信号之间的噪声或传播延迟差(典型地具有几微秒的持续时间)可能产生的上部和下部开关装置的同时启用的足够长的死区时间插入。通过形成所示的原始栅极信号47和延迟的栅极信号50的逻辑与来获得死区时间插入的上部开关装置栅极信号(GUDI)51。信号52显示了使用相同的固定延迟的下部栅极信号48的时间延迟版本。以原始下部装置栅极信号48和延迟的信号52的逻辑与产生死区时间插入的下部开关装置栅极信号(GLDI)53。在现有技术中，在各种情况下已经分别使用死区时间插入的上部和下部栅极信号51和53(GUDI和GLDI)来驱动相桥臂开关装置，也就是在每个开关事件中插入死区时间54。
图3说明了用于产生不需要图2所示的技术所需的信号延迟框的死区时间插入的信号的可供选择的方法。取代使用明确的信号延迟，通过从占空比信号46加上或减去固定的偏置(表示为Δ)来获得偏置占空比56和57，并且当产生栅极驱动信号时，偏置值被用于与PWM载波比较。因此，基于将占空比46与PWM载波45进行比较以通常的方式获得原始上部和下部栅极驱动信号GUO和GLO，这为原始信号提供了过渡58和59。为了产生死区时间插入信号，将PWM载波信号45与偏置占空比进行如下比较。为了产生下部栅极死区时间插入驱动信号，将PWM载波45与正偏置占空比56(也就是命令的占空比+Δ)进行比较并且逆变比较结果。因此，具有死区时间插入GLDI的下部栅极驱动信号等于使用正偏置占空比56获得的逆变的上部栅极驱动信号下部栅极信号具有与PWM载波45与正偏置占空比56相交相一致的过渡60和61。为了产生上部死区时间插入栅极驱动信号GUDI，使用负偏置占空比57。显示了该信号的过渡62和63，该信号也表示为GUO-因为该信号是使用负偏置产生的。因此，通过将偏置用于占空比，获得了设置死区时间间隔的栅极驱动信号的过渡时间的变化。
同本发明同时提交的共同待决的美国申请序列号14/601,282(归档号83482739)——此处通过引用将其整体纳入本文——公开了依赖于相桥臂中的电流流动的方向和大小的死区时间信号的选择插入。为了足够的正向相电流，上部开关装置使用原始的、未修改的栅极信号而下部开关装置使用死区时间插入栅极信号。为了足够的负向相电流，下部开关装置使用原始的、未修改的栅极信号而上部开关装置使用死区时间插入栅极信号。为了中间值电流，两个开关都使用死区时间插入栅极信号。本发明的一个目标是避免将测量的电流与必要的阈值进行比较来表征电流是否是足够正或负的需要。
由死区时间插入引起的电流失真依赖于用于驱动开关装置的最终的占空比从原始占空比偏移的特定量。用于限定死区时间的不同的过程在最终占空比中可能产生与原始占空比的不同的偏移。如果上部装置和下部装置分别使用图3的GUO和则从上部和下部装置之间的连接点流出的电流没有电流失真，因为上部装置控制了该电流的方向并且上部装置接收了原始栅极信号GUO。在此期间，栅极信号的该结合导致流入上部和下部装置之间的连接点的电流的电流失真，因为下部装置控制该电流的方向而下部装置没有接收原始栅极信号GLO。类似地，如果上部装置和下部装置分别使用图3的GUO-和GLO，则流入上部和下部装置之间的连接点的电流没有电流失真，但导致从该连接点流出的电流的电流失真。取代根据电流方向选择上部和下部栅极信号的组合，本发明选择(也就是变换)栅极信号组合的特定的模式以便由相对于电流方向的栅极信号组合的错误选择引起的失真可以被散开。因此，相比于使用图2的常规的死区时间插入和栅极信号组合的情况获得了较少的电流失真。
如图4所示，PWM控制器65将原始栅极驱动信号GUO和GLO提供给死区时间插入框66-68，死区时间插入框66-68将上部和下部栅极信号的死区时间插入信号的各配对集提供给多路复用器69的各输入。死区时间插入信号的每个配对集对应于在负载中流动的电流的不同的失真。例如，来自第一插入框66的栅极信号的第一配对集可以由偏移上部开关装置的占空比而在下部开关装置的占空比中没有任何偏移组成。来自第二插入框67的栅极信号的第二配对集可以由偏移下部开关装置的占空比而在上部开关装置的占空比中没有任何偏移组成。同时，来自第三插入框68的栅极信号的第三配对集可以由偏移上部和下部开关装置的占空比组成。可供选择地，通过使用图2的不同的延迟时间、图3的不同的占空比偏置或通过使用利用不同的PWM载波频率、不同的载波信号(例如锯齿波取代三角波)或图3的占空比偏置Δ的不同大小进行的死区时间插入时序的其它变化来产生死区时间插入栅极信号的配对集。多路复用器69根据分散失真的模式在上部和下部栅极信号的死区时间插入信号的配对集之间变换。
图5概括了优选的方法，其中在步骤75中对脉宽调制信号进行采样。通过将PWM载波信号与占空比命令、正偏置占空比命令(+Δ)，以及负偏置占空比命令(-Δ)进行比较，产生了上部和下部开关装置的死区时间插入栅极信号的两个或多个可供替换的配对集。在步骤77中通过获得栅极信号选择模式的当前值来进行配对集变换。选择模式可以是提供足够的失真分散的任何模式。优选的模式包括重复模式或随机模式。重复模式包括交替(例如“01010101…”)或重复框(例如“110100110100110100…”)。随机模式例如包括根据随机数发生器的拟随机模式。优选将选择模式在PWM载波频率下的死区时间插入信号的可用的配对集之间转换。在步骤78中将选择的配对集传递到栅极驱动器作为栅极信号GU和GL。在步骤79中进行核查以确定马达运行是否结束。如果没有结束，则返回至步骤75以继续对调制信号进行采样，否则该方法结束。
图6显示了根据本发明的一个优选实施例的用于变换死区时间插入的可替换的配对的逻辑电路80。逻辑电路80可以包括所示的专用电子电路部件或可以使用可编程的控制器(例如微控制器)来实施。比较器81具有接收占空比命令信号(例如图2的占空比信号46)的同相输入。比较器81具有接收PWM载波信号的反相输入。响应于比较，比较器81将原始上部栅极驱动信号GUO输出给多路复用器82的第一输入。第一输入是选择一的输入，当高逻辑电平(二进制数“1”)信号存在于多路复用器82的选择输入(SEL)时该选择一的输入穿过多路复用器82。此外，通过逆变器83逆变比较器81的输出以将原始下部栅极驱动信号GLO提供给多路复用器84的第一(选择一的)输入。
如下提供用于产生死区时间插入信号的另外一对比较器85和86。比较器85在它的同相输入接收负偏置占空比(占空比-Δ)而在它的反向输入接收PWM载波信号。比较器85的输出将上部死区时间插入栅极信号GUO-提供给多路复用器82的选择零的输入。比较器86在它的同相输入接收正偏置占空比(占空比+Δ)而在它的反向输入接收PWM载波信号。通过逆变器87逆变比较器86的输出以将下部死区时间插入栅极信号提供给多路复用器84的选择零的输入。
D-型的触发器88在它的D-输入接收变换模式。时钟输入接收时钟信号(例如以与PWM载波信号相等的频率)以便交替触发器88的Q和非Q输出以便变换模式和它的逆分别与多路复用器82和84的SEL输入连接。当变换模式具有高逻辑电平信号时，多路复用器82在用于连接驱动器电路90中的放大器91的输入的多路复用器82的第一输入处选择原始上部栅极驱动信号GUO。同时，触发器88提供至多路复用器84的逆变输出(非Q)在用于连接驱动器电路90中的放大器91的输入的多路复用器84的0输入处选择死区时间插入下部栅极驱动信号当变换模式具有低逻辑电平信号时，交替的死区时间信号对(也就是GLO和GUO-)被选择并且与开关装置92和94耦合。
在本发明中，死区时间插入信号的配对集对应于在负载(马达相线圈)中流动的电流的不同的失真。除了分散由交替用于形成死区时间插入栅极信号的选择模式造成的失真之外，每当栅极信号选择集刚好使用当时携带大电流的开关装置的原始(也就是未修改的)栅极信号，本发明进一步减少失真(正如共同待决的美国申请序列号14/601,282(归档号83482739)中进一步解释的)。

Claims (20)

1.一种功率变换器，包含：
直流链路，所述直流链路配置为接收直流电源电压；
相桥臂，所述相桥臂包含跨接所述直流链路的上部开关装置和下部开关装置，其中所述上部和下部开关装置之间的连接点配置为与负载连接；以及
与所述相桥臂连接的栅极驱动器，所述栅极驱动器响应于PWM频率下的脉宽调制(PWM)控制信号而根据上部栅极信号启用所述上部开关装置并且根据下部栅极信号启用所述下部开关装置；
其中所述栅极驱动器在所述上部和下部栅极信号的死区时间插入信号的多个交替的配对集之间变换，以及其中所述死区时间插入信号的每个配对集对应于在所述负载中流动的电流的不同失真。
2.根据权利要求1所述的功率变换器，其中所述栅极驱动器在死区时间插入信号的两个交替的配对集之间变换，以及其中所述变换由遵循预定的重复模式来选择所述配对集组成。
3.根据权利要求2所述的功率变换器，其中所述预定的重复模式以所述PWM频率从一个配对集转换到另一个配对集。
4.根据权利要求1所述的功率变换器，其中变换由随机选择所述配对集组成。
5.根据权利要求1所述的功率变换器，其中所述死区时间插入信号的第一配对集由以下组成：1)所述上部和下部栅极信号中的一个的原始PWM版本加上用于停用各开关装置的死区时间的修改，以及2)所述上部和下部栅极信号中的另一个的未修改的原始PWM版本。
6.根据权利要求5所述的功率变换器，其中所述死区时间插入信号的第二配对集由以下组成：1)所述上部和下部栅极信号中所述一个的未修改的原始PWM版本，以及2)所述上部和下部栅极信号中的所述另一个的原始PWM版本加上用于停用各开关装置的死区时间的修改。
7.根据权利要求1所述的功率变换器，进一步包含：
第二相桥臂，所述第二相桥臂包含跨接所述直流链路的第二上部开关装置和第二下部开关装置，其中所述第二上部和下部开关装置之间的第二连接点配置为与所述负载连接；以及
与所述第二相桥臂连接的第二栅极驱动器，所述第二栅极驱动器响应于所述PWM频率下的所述PWM控制信号而根据第二上部栅极信号启用所述第二上部开关装置并且根据第二下部栅极信号启用所述第二下部开关装置；
其中所述第二栅极驱动器在所述第二上部和下部栅极信号的死区时间插入信号的多个交替的配对集之间变换，以及其中所述死区时间插入信号的每个配对集对应于在所述负载中流动的各电流的不同失真。
8.根据权利要求7所述的功率变换器，进一步包含：
第三相桥臂，所述第三相桥臂包含跨接所述直流链路的第三上部开关装置和第三下部开关装置，其中所述第三上部和下部开关装置之间的第三连接点配置为与所述负载连接；以及
与所述第三相桥臂连接的第三栅极驱动器，所述第三栅极驱动器响应于所述PWM频率下的所述PWM控制信号而根据第三上部栅极信号启用所述第三上部开关装置并且根据第三下部栅极信号启用所述第三下部开关装置；
其中所述第三栅极驱动器在所述第三上部和下部栅极信号的死区时间插入信号的多个交替的配对集之间变换，以及其中所述死区时间插入信号的每个配对集对应于在所述负载中流动的各电流的不同失真。
9.根据权利要求1所述的功率变换器，其中所述负载由道路车辆的电动牵引马达组成，以及其中所述PWM控制信号对应于所述牵引马达所需的扭矩。
10.一种控制功率变换器的方法，包含：
以PWM频率产生彼此互补的原始上部和下部栅极信号，所述原始上部和下部栅极信号用于驱动相桥臂中的各开关装置；
产生死区时间插入信号的多个交替的配对集；以及
在所述配对集之间变换以启用所述开关装置，其中每个配对集对应于在所述相桥臂中流动的电流的不同失真。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述变换步骤是在所述死区时间插入信号的两个交替的配对集之间变换，以及其中所述变换由遵循预定的重复模式来选择所述配对集组成。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述预定的重复模式以所述PWM频率从一个配对集转换到另一个配对集。
13.根据权利要求10所述的方法，其中所述变换由随机选择所述配对集组成。
14.根据权利要求10所述的方法，其中所述死区时间插入信号的第一配对集由以下组成：1)所述上部和下部栅极信号中的一个的原始PWM版本加上用于停用各开关装置的死区时间的修改，以及2)所述上部和下部栅极信号中的另一个的未修改的原始PWM版本。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述死区时间插入信号的第二配对集由以下组成：1)所述上部和下部栅极信号中的所述一个的未修改的原始PWM版本，以及2)所述上部和下部栅极信号中的所述另一个的原始PWM版本加上用于停用各开关装置的死区时间的修改。
16.根据权利要求10所述的方法，其中所述功率变换器为用于电动道路车辆的电动牵引马达的逆变器。
17.一种功率变换器，包含：
直流链路，所述直流链路配置为接收直流电源电压；
相桥臂，所述相桥臂包含跨接所述直流链路的上部开关装置和下部开关装置，其中所述上部和下部开关装置之间的连接点配置为与负载连接；
与所述相桥臂连接的栅极驱动器，所述栅极驱动器根据上部栅极信号启用所述上部开关装置并且根据下部栅极信号启用所述下部开关装置；以及
控制器，所述控制器1)将PWM载波信号与命令的占空比进行比较以产生原始上部和下部栅极驱动信号；2)产生作为所述原始上部和下部栅极信号的修改的死区时间插入信号的第一配对集；3)产生作为所述原始上部和下部栅极信号的修改的死区时间插入信号的第二配对集，其中所述死区时间插入信号的所述第一和第二配对集对应于在所述负载中流动的电流的不同失真；以及4)在所述配对集之间变换以启用所述开关装置。
18.根据权利要求17所述的功率变换器，其中所述死区时间插入信号的所述第一配对集由以下组成：1)所述上部和下部栅极信号中的一个的原始值加上死区时间的修改，以及2)所述上部和下部栅极信号中的另一个的未修改的原始值。
19.根据权利要求18所述的功率变换器，其中所述死区时间插入信号的第二配对集由以下组成：1)所述上部和下部栅极信号中的所述一个的未修改的原始值，以及2)所述上部和下部栅极信号中的所述另一个的原始值加上死区时间的修改。
20.根据权利要求17所述的功率变换器，其中所述变换由遵循预定的重复模式来选择所述配对集组成。
CN201610028154.0A 2015-01-21 2016-01-15 具有死区时间变化以分散失真的功率变换器 Active CN105827137B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/601,293 US10270364B2 (en) 2015-01-21 2015-01-21 Power converter with dead-time variation to disperse distortion
US14/601,293 2015-01-21

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105827137A true CN105827137A (zh) 2016-08-03
CN105827137B CN105827137B (zh) 2020-01-14

Family

ID=56293241

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610028154.0A Active CN105827137B (zh) 2015-01-21 2016-01-15 具有死区时间变化以分散失真的功率变换器

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10270364B2 (zh)
CN (1) CN105827137B (zh)
DE (1) DE102016100440A1 (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9793890B2 (en) * 2015-05-07 2017-10-17 Infineon Technologies Austria Ag System and method for a switch transistor driver
US20180331682A1 (en) * 2016-06-22 2018-11-15 Sarda Technologies, Inc. Gate Driver for Depletion-Mode Transistors
US10576828B2 (en) * 2017-01-12 2020-03-03 Ford Global Technologies, Llc Variable voltage converter modulation obtaining lower minimum boost ratio
US11364811B1 (en) * 2017-11-15 2022-06-21 Motiv Power Systems, Inc. Powering electric vehicle accessory devices from back EMF generated by an electric motor
TWI764498B (zh) * 2021-01-08 2022-05-11 朋程科技股份有限公司 電動機裝置及其控制方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050174076A1 (en) * 2004-02-09 2005-08-11 Nippon Yusoki Co., Ltd. Inverter control apparatus and inverter control method
CN1783679A (zh) * 2004-11-30 2006-06-07 丰田自动车株式会社 电压变换设备及在其上记录有程序的计算机可读记录介质
US20090278621A1 (en) * 2008-05-07 2009-11-12 Microchip Technology Incorporated Pulse Width Modulation Dead Time Compensation Method and Apparatus
CN101895254A (zh) * 2010-07-09 2010-11-24 无锡友达电子有限公司 桥接马达驱动电路及其自适应死区控制方法
US20120112674A1 (en) * 2010-11-04 2012-05-10 GM Global Technology Operations LLC Control of a traction power inverter module in a vehicle having an electric traction motor
CN102739233A (zh) * 2011-04-11 2012-10-17 株式会社东芝 接收电路

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02179277A (ja) 1988-12-29 1990-07-12 Daikin Ind Ltd 電力変換器制御方法およびその装置
JPH0389868A (ja) 1989-08-31 1991-04-15 Meidensha Corp インバータのデッドタイム補償回路
JPH077967A (ja) 1993-06-15 1995-01-10 Hitachi Ltd 負荷電流の極性判別方法およびインバータ装置
JP3259626B2 (ja) 1996-02-29 2002-02-25 株式会社日立製作所 インバータ装置および電気車制御装置
US6535402B1 (en) 2002-07-12 2003-03-18 Delta Electronics Inc. Adaptive compensation of dead time for inverter and converter
US7391194B2 (en) 2004-02-20 2008-06-24 International Rectifier Corporation Apparatus and method for minimizing power loss associated with dead time
US7724054B2 (en) 2004-09-08 2010-05-25 International Rectifier Corporation Gate driver with programmable dead-time insertion
US7151406B2 (en) 2005-03-15 2006-12-19 Texas Instruments Incorporated Compensation of nonlinearity introduced by dead time in switching output stage
US7187149B1 (en) 2005-08-11 2007-03-06 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Commutation technique for an AC-to-AC converter based on state machine control
US7568117B1 (en) 2005-10-03 2009-07-28 Zilker Labs, Inc. Adaptive thresholding technique for power supplies during margining events
US7589506B2 (en) 2005-11-03 2009-09-15 International Rectifier Corporation Signal-to-noise improvement for power loss minimizing dead time
JP4784478B2 (ja) 2006-04-20 2011-10-05 株式会社デンソー 多相回転電機の制御装置
US7659679B2 (en) 2007-01-12 2010-02-09 Gm Global Technology Operations, Inc. System and method for adjusting a dead-time interval in a motor control circuit
US7615887B2 (en) 2007-03-09 2009-11-10 Gm Global Technology Operations, Inc. Method and system for operating a power converter
US8520420B2 (en) 2009-12-18 2013-08-27 Power Systems Technologies, Ltd. Controller for modifying dead time between switches in a power converter
US9190896B2 (en) 2011-09-16 2015-11-17 Ford Global Technologies, Llc PWM strategy for reduction of inverter hotspot temperature and overall losses
KR101268585B1 (ko) 2011-10-05 2013-06-04 주식회사 오토파워 Ｓｖｐｗｍ 방식의 3상 인버터에 대한 데드타임 보상 방법
US8907604B2 (en) 2012-02-07 2014-12-09 Ford Global Technologies, Llc PWM frequency pattern optimization for NVH
EP2883302B1 (en) 2012-08-10 2020-09-30 Emerson Climate Technologies, Inc. Motor drive control using pulse-width modulation pulse skipping
JP6272036B2 (ja) 2013-02-13 2018-01-31 株式会社Ｓｏｋｅｎ 電力変換装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050174076A1 (en) * 2004-02-09 2005-08-11 Nippon Yusoki Co., Ltd. Inverter control apparatus and inverter control method
CN1783679A (zh) * 2004-11-30 2006-06-07 丰田自动车株式会社 电压变换设备及在其上记录有程序的计算机可读记录介质
US20090278621A1 (en) * 2008-05-07 2009-11-12 Microchip Technology Incorporated Pulse Width Modulation Dead Time Compensation Method and Apparatus
CN101895254A (zh) * 2010-07-09 2010-11-24 无锡友达电子有限公司 桥接马达驱动电路及其自适应死区控制方法
US20120112674A1 (en) * 2010-11-04 2012-05-10 GM Global Technology Operations LLC Control of a traction power inverter module in a vehicle having an electric traction motor
CN102739233A (zh) * 2011-04-11 2012-10-17 株式会社东芝 接收电路

Also Published As

Publication number Publication date
CN105827137B (zh) 2020-01-14
DE102016100440A1 (de) 2016-07-21
US20160211773A1 (en) 2016-07-21
US10270364B2 (en) 2019-04-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105827136B (zh) 具有选择的死区时间插入的功率变换器
CN105827135B (zh) 死区时间插入预补偿的功率变换器
CN105827137A (zh) 具有死区时间变化以分散失真的功率变换器
US10320220B2 (en) Configurable hybrid drive systems
US8536818B2 (en) Control of a traction power inverter module in a vehicle having an electric traction motor
CN107222099B (zh) 具有降低的旁路二极管导通的可变电压转换系统
EP2773034B1 (en) Control device and control method for power converter
CN108306488B (zh) 获得较低的最小升压比的可变电压转换器
US10211827B2 (en) Resonant gate driver
US20180287601A1 (en) Single supply hybrid drive resonant gate driver
US10137790B2 (en) System and method for noise reduction in electrified vehicle powertrain with multi-three-phase electric drive
CN108964498A (zh) 低失真的死区时间插入的电驱动功率转换器
US10833669B2 (en) Semiconductor device, inverter, and automobile
CN106961213B (zh) 可变电压转换器的可变载波的开关频率控制
US20180219507A1 (en) Multiple inverter hybrid drive system
Kim et al. Impact of 1.2 kV SiC-MOSFET EV traction inverter on urban driving
CN107306077B (zh) 用于降低开关损耗的截止期间的igbt栅极驱动
CN105517836A (zh) 对电动车辆中dc/dc转换器的同步整流器的基于查找表的效率调谐控制
CN109905029A (zh) 用于电气化车辆的交错式dc-dc转换器
CN108306487A (zh) 车辆中的可变电压转换器控制
CN109698643B (zh) 电驱动系统
JP2015220968A (ja) 回転電機制御装置
KR102568431B1 (ko) 배터리 충전 방법 및 장치
CN115622166A (zh) 利用马达驱动系统的充电系统及方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant