CN110382286B - 用于减少dc链路电流纹波的驱动系统及其操作方法 - Google Patents

用于减少dc链路电流纹波的驱动系统及其操作方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110382286B
CN110382286B CN201880015264.0A CN201880015264A CN110382286B CN 110382286 B CN110382286 B CN 110382286B CN 201880015264 A CN201880015264 A CN 201880015264A CN 110382286 B CN110382286 B CN 110382286B
Authority
CN
China
Prior art keywords
converter
carrier signal
duty cycle
inverter
phase
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.)
Active
Application number
CN201880015264.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110382286A (zh
Inventor
尼德希什里·塔帕迪娅
许金刚
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.)
General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
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 General Electric Co filed Critical General Electric Co
Publication of CN110382286A publication Critical patent/CN110382286A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110382286B publication Critical patent/CN110382286B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters
    • H02P27/08—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters with pulse width modulation
    • 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
    • H02M1/14—Arrangements for reducing ripples from dc input or output
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/51—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells characterised by AC-motors
    • 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
    • H02M1/08—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
    • 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
    • H02M1/12—Arrangements for reducing harmonics from ac input or output
    • 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
    • H02M1/14—Arrangements for reducing ripples from dc input or output
    • H02M1/15—Arrangements for reducing ripples from dc input or output using active elements
    • 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
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac 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
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac 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
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac 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 with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac 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 with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
    • 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
    • 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
    • H02M7/539—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 with automatic control of output wave form or frequency
    • H02M7/5395—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 with automatic control of output wave form or frequency by pulse-width modulation
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P5/00—Arrangements specially adapted for regulating or controlling the speed or torque of two or more electric motors
    • H02P5/74—Arrangements specially adapted for regulating or controlling the speed or torque of two or more electric motors controlling two or more ac dynamo-electric motors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2210/00—Converter types
    • B60L2210/10—DC to DC converters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2210/00—Converter types
    • B60L2210/20—AC to AC converters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2210/00—Converter types
    • B60L2210/40—DC to AC converters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00—Type of vehicle
    • B60Y2200/90—Vehicles comprising electric prime movers
    • B60Y2200/91—Electric vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00—Type of vehicle
    • B60Y2200/90—Vehicles comprising electric prime movers
    • B60Y2200/92—Hybrid vehicles
    • 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
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac 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
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac 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
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac 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 with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac 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 with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
    • H02M3/1584—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac 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 with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load with a plurality of power processing stages connected in parallel
    • H02M3/1586—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac 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 with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load with a plurality of power processing stages connected in parallel switched with a phase shift, i.e. interleaved
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P2201/00—Indexing scheme relating to controlling arrangements characterised by the converter used
    • H02P2201/07—DC-DC step-up or step-down converter inserted between the power supply and the inverter supplying the motor, e.g. to control voltage source fluctuations, to vary the motor speed
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/62—Hybrid vehicles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72—Electric energy management in electromobility

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

公开了一种用于操作可耦接到一个或多个DC和AC电端口的驱动系统的系统和方法。该驱动系统包括DC链路、至少一个DC‑DC转换器、至少一个DC‑AC转换器、DC链路电容器以及控制系统，该控制系统被配置为基于其操作参数控制相对于彼此的至少一个DC‑DC转换器和至少一个DC‑AC转换器中的一个或多个的操作。在控制至少一个DC‑DC转换器和至少一个DC‑AC转换器中的一个或多个的操作中，控制系统控制以下中的至少一个：至少一个DC‑DC转换器的切换频率、至少一个DC‑AC转换器的切换频率、DC‑DC转换器载波信号相位、DC‑AC转换器载波信号相位以及至少一个DC‑DC转换器的工作周期。

Description

用于减少DC链路电流纹波的驱动系统及其操作方法
技术领域
本发明一般涉及AC驱动系统中的DC-DC和DC-AC功率转换，并且更具体地，涉及用于减少这种驱动系统中的DC链路电流纹波的系统和方法。
背景技术
纯电动车辆使用存储的电能为电动机提供动力，该电动机推动车辆并且还可操作辅助驱动器。纯电动车辆可使用一个或多个存储的电能源。例如，第一储存电能源可用于提供更持久的能量，而第二储存电能源可用于提供更高功率的能量，例如用于加速。
混合动力电动车辆可组合内燃发动机和由诸如牵引电池的能量存储装置提供动力的电动机来推进车辆。这种组合可通过使内燃机和电动机各自在增加的效率的相应范围内操作来提高整体燃料效率。例如，电动机可有效地从静态发车加速，而内燃机在恒定发动机运行的持续时期(例如在高速公路行驶中)可以是高效的。使用电动机来提高初始加速度可允许混合动力车辆中的内燃机更小且更燃烧效率更高。
在混合动力和电动车辆的能量系统中，能量从能量存储装置传递到DC链路，其中DC链路电耦接到DC-AC逆变器和电动机。通常，双向升压转换器耦接到DC链路以将来自能量系统的低压侧上的能量存储装置的电压升压到能量系统的高压侧上的较高电平电压以供应给DC-AC逆变器。涉及电池、DC-DC转换器、DC-AC逆变器和电机的典型系统在图1中示出。从中看出，需要DC链路电容器来吸收在从DC到AC的逆变期间产生的电流纹波。DC链路电容器是系统中一个关键且笨重的组件，并且DC链路电容器的大小通常适合其所看到的最大纹波电流——其中电容器的寿命取决于随时间流过的电流。在环境温度较高的汽车应用中，电容器纹波电流的降低至关重要。
然而，虽然认识到在低成本、紧凑的功率转换应用中减小电容器尺寸和增加其寿命是至关重要的，但是在使用DC-DC-AC功率转换方案的电容器最小化方面没有做太多工作。在迄今为止对这种电容器最小化所做的工作中，现有技术的进步已经仅在非常窄的占空比带中获得了纹波减小，使用了一个强有力的(bang-bang)控制器来减小纹波电流并减小电容器尺寸，代价是具有更大的DC电压纹波，和/或通过使用两个逆变器来消除电流纹波，从而需要具有分段绕组的电机或两个单独的电机。
因此，期望提供一种用于减少包括DC-DC转换器和DC-AC逆变器的驱动系统中的DC链路电流纹波的系统和方法。减小DC链路电流纹波将允许减小DC链路电容器尺寸并增加电容器的寿命。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种驱动系统，该驱动系统可耦接到一个或多个DC电端口，以调节从一个或多个DC电端口接收或提供给一个或多个DC电端口的电力，并且可耦接到一个或多个AC电端口以调节提供给一个或多个AC电端口或从一个或多个AC电端口接收的电力。该驱动系统包括DC链路；至少一个DC-DC转换器，电耦接到DC链路和一个或多个DC电端口以执行DC-DC功率转换；至少一个DC-AC转换器，电耦接到DC链路和一个或多个AC电端口以执行DC-AC电力转换并且可选地执行AC-DC电力转换；DC链路电容器，电耦接到DC-DC转换器和DC-AC转换器之间的DC链路，以吸收电流纹波；以及控制系统，可操作地连接到DC-DC转换器和DC-AC转换器，该控制系统被配置为基于至少一个DC-DC转换器和至少一个DC-AC转换器中的每一个的操作参数，控制相对于彼此的至少一个DC-DC转换器和至少一个DC-AC转换器中的一个或多个的操作，以便减小DC链路电容器上的电流纹波，其中至少一个DC-DC转换器和至少一个DC-AC转换器中的每一个的操作参数包括以下参数中的一个或多个：至少一个DC-AC转换器的调制方法、至少一个DC-AC转换器的多个相位、一个或多个AC电端口的功率因数、至少一个DC-DC转换器的工作周期、至少一个DC-DC转换器的切换频率、一个或多个AC电端口的基频、至少一个DC-AC转换器的调制指数以及至少一个DC-AC转换器的切换频率。在控制至少一个DC-DC转换器和至少一个DC到AC转换器中的一个或多个的操作中，控制系统控制以下中的至少一个：至少一个DC-DC转换器的切换频率、至少一个DC-AC转换器的切换频率、DC-DC转换器载波信号相位、DC-AC转换器载波信号相位以及至少一个DC-DC转换器的工作周期。
根据本发明的另一方面，一种操作驱动系统以在减小DC链路电流纹波的同时驱动一个或多个AC电端口的方法包括操作至少一个DC-DC转换器，该至少一个DC-DC转换器电耦接到DC链路以修改从能量源或能量存储装置接收的第一DC电力，以便输出第二DC电力。该方法还包括操作至少一个DC到AC逆变器，该至少一个DC到AC逆变器电耦接到DC链路以将第二DC电力逆变为提供给一个或多个AC电端口的AC电力以及基于至少一个DC-DC转换器和至少一个DC到AC逆变器中的每一个的操作参数修改至少一个DC-DC转换器和至少一个DC到AC逆变器中一个或多个的操作，以便最小化DC链路上的电流纹波和跨耦接到DC链路的DC链路电容器的电流纹波，其中，修改至少一个DC-DC转换器和至少一个DC到AC逆变器中的一个或多个的操作包括实现以下中的一个或多个：DC-DC转换器载波信号和AC-DC逆变器载波信号之间的相移，修改至少一个DC-DC转换器的切换频率，以及修改至少一个DC-DC转换器的工作周期。
根据以下详细描述和附图，本发明的各种其他特征和优点将变得显而易见。
附图说明
附图示出了目前预期用于实施本发明的优选实施方式。
在附图中：
图1是根据本发明的实施方式的驱动系统的示意图。
图2是根据本发明的实施方式的牵引驱动系统的示意图，例如用于电动车辆的牵引驱动系统。
图3是用于图2的牵引驱动系统的DC-AC逆变器的示意图。
图4是用于图2的牵引驱动系统的单相DC-DC转换器的示意图。
图5是用于图2的牵引驱动系统的双相交错DC-DC转换器的示意图。
图6是用于图2的牵引驱动系统的三相交错DC-DC转换器的示意图。
图7是示出根据本发明的实施方式的用于图2的牵引驱动系统的控制方案的示意框图，利用基于载波的DC-AC逆变器的切换，用于最小化其中的跨DC链路电容器的电流纹波。
图8是示出在具有和不具有不同的转换器切换频率和载波信号相移的实现的情况下，具有单相、双相和三相DC-DC转换器的SVPWM操作的DC-AC逆变器的DC电容器纹波电流的曲线图。
图9是示出根据本发明的实施方式的DC-DC转换器载波在DC-DC转换器的预定占空比下的相移的曲线图，其中DC-DC转换器载波相对于逆变器载波相移。
图10是示出根据发明的实施方式的DC-AC逆变器载波在DC-DC转换器的预定占空比下的相移的曲线图，其中DC-AC逆变器载波相对于转换器载波相移。
图11是示出根据本发明实施方式的经由引入不同频率载波周期实现逆变器和转换器载波之间的相移的曲线图。
图12和图13是在具有和不具有载波信号相移的实现的情况下，示出根据本发明的实施方式的具有单相和双相DC-DC转换器的不连续PWM操作的DC-AC逆变器的DC电容器纹波电流的曲线图。
图14是示出根据本发明的实施方式的用于图2的牵引驱动系统的控制方案的示意框图，利用基于非载波的DC-AC逆变器的切换，用于最小化其中的跨DC链路电容器的电流纹波。
图15是示出根据本发明的实施方式的用于六步逆变器的基于非载波的切换方法的六步DC-AC逆变器和DC-DC转换器波形的曲线图。
图16和图17是示出根据本发明的实施方式的由这种切换模式产生的60°周期的选择性谐波消除(SHE)逆变器切换模式和相应的逆变器和电流波形的曲线图。
图18是根据本发明的另一个实施方式的牵引驱动系统的示意图，例如用于电动车辆的牵引驱动系统。
具体实施方式
本文阐述的本发明的实施方式涉及一种驱动系统及其操作方法，其减少了驱动系统中的跨DC链路电容器的DC链路电流纹波。控制驱动系统中的DC-DC转换器和DC-AC逆变器中的一个或多个的操作以提供电流纹波的这种减小，其中DC-DC转换器的切换频率、DC-DC转换器载波信号相位、AC-DC逆变器载波信号相位和/或DC-DC转换器的工作周期脉冲模式被改变或更改，以便实现DC链路电容器电流纹波的减小。
尽管下面主要在用于汽车环境中的牵引驱动系统(即，车辆推进系统)中的驱动系统的背景下描述本发明的实施方式，但应认识到本发明的实施方式可用于并且可用在各种类型的驱动系统中。即，本发明的实施方式涉及任何类型的变频驱动系统，其需要使用逆变器来产生具有来自DC电源的可变电压和频率的AC波形，其中这种AC波形被提供给AC电端口以可连接AC电机器、电网或其他负载。本发明的实施方式还涉及使用相同DC链路驱动多个AC电端口的多个驱动系统的任何组合。此外，本发明的实施方式涉及从AC电端口接收电力的任何类型的变频驱动系统。作为一个示例，变频驱动系统可从与牵引驱动系统一起使用的再生模式操作的AC电机器接收AC电力，其中变频驱动系统调节这种AC电力以提供给与其耦接的能量存储装置，用于给能量存储装置再充电。作为另一示例，变频驱动系统可从AC发电机接收AC电力，其中变频驱动系统调节这种AC电力以提供给与其耦接的DC负载。因此，本发明的实施方式并不仅限于在牵引驱动系统中的使用，而是应该理解，本发明的实施方式包括各种类型的驱动系统。
图1示出了根据本发明的实施方式的驱动系统10。驱动系统10通常包括一个或多个DC-DC转换器14和一个或多个DC-AC转换器16。根据本发明的实施方式，DC-DC转换器14和DC-AC转换器16可仅在单个方向中执行功率转换或可执行双向功率转换(即，DC-DC转换器14可执行双向DC-DC转换，并且DC-AC转换器可执行DC-AC和AC-DC转换)。DC-DC转换器14和DC-AC转换器16调节从电耦接到驱动系统10的一个或多个DC电端口17和一个或多个AC电端口19接收并且提供给电耦接到驱动系统10的一个或多个DC电端口17和一个或多个AC电端口19的电力，其中电力经由DC链路20在驱动系统中传输并传输到电端口17、19。一个或多个DC负载、DC电源或DC能量存储装置，包括但不限于可再生电源、电池和/或辅助负载，并且通常以12表示，可耦接到一个或多个DC电端口17以向其提供DC电力或从其接收DC电力。一个或多个AC负载或AC电源，包括但不限于AC电机器/电机和/或AC发电机，并且通常以18表示，可耦接到一个或多个AC电端口19以从其接收AC电力或向其提供AC电力。DC-DC转换器14和DC-AC转换器16的操作可由控制系统26(由一个或多个控制器组成)控制，以在驱动系统10的操作期间根据需要提供功率转换和逆变。
关于系统10中的DC电端口17和AC电端口19，应当理解，本申请中术语“端口”的使用意味着简单地指代提供给系统的电连接，例如在DC-AC转换器16和AC电机器/电机和/或AC发电机18之间以及DC-DC转换器14和DC负载、DC电源或DC能量存储装置12之间。因此，DC电端口17和AC电端口19并不意味着限于物理端口或插座，而是被认为是包括提供系统10中的组件之间的电连接的所有类型的连接和布线。
现在参考图2，示出了根据本发明的一个实施方式的车辆推进系统10，其中这样的实施方式用于进一步解释变速驱动系统的操作，该变速驱动系统在这种系统中的DC链路电容器上提供减小的DC链路电流纹波。车辆推进系统10可用在电动或混合动力车辆应用中，并且通常包括连接到相应DC电端口17的一个或多个能量源或能量存储装置12、一个或多个DC-DC转换器14、一个或多个DC-AC逆变器16和连接到系统10的相应AC电端口19的一个或多个负载18。在图1的实施方式中，以电池形式的能量存储装置12在推进系统10中提供DC电力。然而，应当认识到另一种类型的能量存储装置12，诸如超级电容器、燃料电池、飞轮等也可考虑。能量存储装置12经由DC链路20耦接到DC-DC转换器14、DC-AC逆变器16和负载18。负载18优选地是AC电机，但不限于此。尽管未示出，但应理解的是，多个电机18中的每一个可耦接到相应的车轮或其他负载，或者每个电机18可耦接到差速器，用于将旋转电力分配到车轮或其他负载，并且附加的DC-DC转换器14和DC-AC逆变器16可包括在推进系统10中，用于与这种电机一起操作。
在推进系统10处于加速模式的操作中，DC-DC转换器14用于将由推进系统10的低压侧(通常以22表示)提供的电压升压到推进系统10的高压侧(通常以24表示)。即，经由推进系统10的低压侧22上的DC链路20提供的电压由DC-DC转换器14升压，使得在推进系统10的高压侧24提供给DC链路20的电压升压到电机18的操作水平。然后经由DC链路20将DC-DC转换器14输出的升压DC电力提供给DC-AC逆变器16，以驱动电机18。可通过控制系统26(由一个或多个控制器组成)控制DC-DC转换器14和DC-AC逆变器16的操作，以根据操作需要提供功率转换和逆变，用于电机18的操作。
关于图1中所示的DC-DC转换器14和DC-AC逆变器16，可认识到，这些组件的结构和操作可根据本发明的实施方式而变化。因此，图2示出了DC-AC逆变器16的示例性实施方式，图3至图5示出了可包括在推进系统10中并且其操作可由控制系统26控制的DC-DC转换器14的各种实施方式。
参考图3，DC-AC逆变器16可作为变速驱动器(VSD)或变频驱动器(VFD)操作，如本领域中已知的，并且由一系列绝缘栅双极晶体管开关30(IGBT)和反并联二极管32组成，例如六个IGBT 30和二极管32的布置，它们共同地将AC电压波形合成到所需的频率和幅度，以便输送到负载，例如电机。虽然DC-AC逆变器被示为包括IGBT 30与反并联二极管32的组合，但应认识到本发明的其他实施方式考虑了本领域已知的其他功率切换装置，诸如例如具有或不具有反并联二极管32的MOSFET。DC-AC逆变器的操作是经由控制系统26进行的，控制系统26执行高速操作，诸如例如空间矢量调制、DC链路电压去耦和保护。控制系统26经由栅极驱动信号并感测DC链路电压和极电流与DC-AC逆变器16接口，使得可感测DC链路电压的变化。这些电压变化可被解释为瞬态负载条件并且用于控制开关30的切换，使得保持接近稳态负载条件。为了经由栅极驱动信号将控制系统26接口到DC-AC逆变器16，将栅极驱动器(未示出)安装在逆变器中的每个相电力结构上。每个栅极驱动器从控制系统26中的信号发生器接收低功率输入信号，并为其相应的IGBT 30的栅极产生放大的高电流驱动输入，以便于其有效切换。根据本发明的实施方式，控制系统26可根据包括基于载波的切换技术的多种不同控制或调制方案来操作DC-AC逆变器，该技术包括正弦脉宽调制(PWM)、空间矢量PWM和不连续PWM，以及基于非载波的切换技术，诸如六步逆变器和选择性谐波消除(SHE)逆变器操作。
参考图4至图6，示出了各种DC-DC转换器结构。在图4中，示出了单相DC-DC转换器14，其包括耦接到单相支路的电感器34，单相支路包括一对开关36、38和一对二极管40、42。每个开关36、38耦接到相应的二极管40、42并且每个开关/二极管对形成相应的半相模块44、46。为了说明的目的，示出了开关36、38作为绝缘栅极双极晶体管(IGBT)。然而，本发明的实施方式不限于IGBT。可使用任何适当的电子开关，例如金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、双极接点晶体管(BJT)和金属氧化物半导体控制晶闸管(MCT)。转换器电流由脉冲组成，并且其基频等于开关36、38的转换器切换频率(fconv)。
在图5中，示出了双相交错DC-DC转换器14，其包括耦接到一对相支路中的每一个的电感器34，每个相支路包括一对开关36、38和一对二极管40、42。两个相支路可以是非磁耦接的或磁耦接的。转换器电流的有效频率是转换器开关36、38的切换频率的两倍，使得DC-DC转换器14和DC-AC逆变器16的切换频率可相同，以便获得与逆变器主导谐波相同频率的DC电流。
在图6中，示出了三相交错DC-DC转换器14，其包括耦接到三个相支路中的每一个的电感器34，每个相支路包括一对开关36、38和一对二极管40、42。三相支路可以是非耦接的或耦接的。转换器电流的有效频率是转换器开关36、38的切换频率的三倍，使得DC-DC转换器14的切换频率是DC-AC逆变器切换频率的三分之二，以获得与逆变器主导谐波相同频率的DC电流。
现在回头参考图2(和图1)，示出了推进系统还包括耦接到DC链路20的DC链路电容器48。电容器48用于吸收在从DC电力到DC电力的转换期间和从DC电力到AC电力的逆变期间产生的DC链路20上的电流纹波。当没有电流流入DC-AC逆变器16时，电容器48被充电，因为电流从能量存储装置12流入电容器48，并且当电流从电容器48流入DC-AC逆变器16时，电容器48被放电。在DC-AC逆变器16的操作中，例如逆变器的PWM控制，电容器48在一个操作循环期间在充电和放电之间交替，使得电容器电流是脉冲的。电容器电流的这种脉冲被称为电流纹波，并且认识到电流纹波可在电容器48中产生热量并且引起施加到DC-AC逆变器16的电压的波动。DC链路电容器48的大小通常适合其所看到的纹波电流——其中电容器的寿命取决于随时间流过的电流。在环境温度较高的应用中，电容器纹波电流的降低至关重要。
根据本发明的实施方式，控制系统26被编程和配置为以减小通过DC链路电容器48的电流纹波的方式操作DC-DC转换器14和DC-AC逆变器16。控制系统26可操作地连接到DC-DC转换器14和DC到AC逆变器16，使得控制系统26能够接收DC-DC转换器14和DC到AC逆变器16上的操作和结构数据——即，DC-DC转换器14和DC到AC逆变器16的“操作参数”——然后控制系统26用于基于这些操作参数修改DC-DC转换器14和/或DC到AC逆变器16的操作。如在下面更详细地解释的，由控制系统26监测的操作参数可以是以下中的一个或多个：至少一个DC-AC逆变器16的调制方法、至少一个DC-DC转换器14的多个相位、AC电机器18的功率因数、至少一个DC-DC转换器14的工作周期、至少一个DC-DC转换器14的切换频率、AC电机器18的基频和/或DC-AC逆变器16的调制指数，并且修改DC-DC转换器14和/或DC到AC逆变器16的操作可包括修改以下中的一个或多个：DC-DC转换器14的切换频率、DC-DC转换器载波信号相位、AC-DC逆变器载波信号相位和/或DC-DC转换器14的变化工作周期脉冲模式。本发明的各种实施方式在下文中相对于由控制系统26具体控制DC-DC转换器14和DC-AC逆变器16阐述。
现在参考图7，并继续参考图2，提供了示出用于最小化DC链路电容器48上的电流纹波的控制方案50的方框示意图，用于当DC-AC逆变器16根据基于载波的控制方法操作时使用，其中该实施方式被描述用于空间矢量脉宽调制(SVPWM)方案。如本文所示，提供给控制系统26的操作参数是DC-AC逆变器16的调制方法的形式，即SVPWM，以及逆变器切换频率finv和DC-DC转换器14的占空比。基于这些操作参数输入，控制系统26确定DC-DC转换器切换模式，该DC-DC转换器切换模式与DC-AC逆变器16的操作相结合，将用于最小化DC链路电容器48上的电流纹波。如图7所示，由控制系统26执行的DC-DC转换器14的控制设置DC-DC转换器频率fconv和提供给DC-DC转换器14的载波信号的相位。
如下面的表1和表2所示，DC-DC转换器14的切换频率和所实现的载波信号相移将取决于DC-DC转换器14的相位数量，并且所实现的相移也将取决于DC-DC转换器15的占空比，其中在转换器和逆变器载波之间以预设的占空比值实现相移，使得通过电流消除获得纹波减小。占空比被定义为：
d＝1-源电压/输出电压。
获得最低电流纹波的切换频率之间的关系为：
逆变器切换频率＝finv
逆变器电流频率＝2finv。
因此，切换频率和转换器电流频率在表1中示出为：
转换器相位的数量 转换器的切换频率 转换器电流频率
1 2f<sub>inv</sub> 2f<sub>inv</sub>
2 f<sub>inv</sub> 2f<sub>inv</sub>
3 (2/3)f<sub>inv</sub> 2f<sub>inv</sub>
m (2/m)f<sub>inv</sub> 2f<sub>inv</sub>
表1
逆变器和转换器载波之间的相移以及不同DC-DC转换器拓扑的过渡占空比在表2中列出如下：
转换器相位的数量 移位(度) 过渡占空比
2 90 1/2
3 60 1/3，2/3
m 360/(2m) 1/m，2/m，3/m，……
表2
现在参考图8，提供了曲线图，示出了在具有和不具有不同的转换器开关频率和载波信号相移的实现的情况下，具有单相、双相和三相DC-DC转换器的SVPWM操作的DC-AC逆变器的DC电容器纹波电流。
对于具有单相支路的DC-DC转换器14，如果转换器的切换频率是逆变器的切换频率的两倍，则获得相同频率的脉冲并且实现一些纹波减小，如比较线52、54所示。
对于双相交错DC-DC转换器14，转换器电流的有效频率现在是转换器的切换频率的两倍，并且因此转换器和逆变器的切换频率可以是相同的，两个转换器支路之间的相位差是π弧度。当DC-DC转换器14的占空比在0和0.5之间时，来自转换器的纹波是低的，其中转换器相位载波和逆变器载波中的一个是同相的并且具有相同的频率。当DC-DC转换器14的占空比高于0.5时，转换器和逆变器电流的零状态不重叠。为了解决这个问题，如果在逆变器载波和转换器载波之间引入π/2弧度的相移，则纹波电流显著减小，如比较线56、58所示。
对于三相交错DC-DC转换器14，转换器电流的有效频率现在是转换器切换频率的三倍，三个转换器支路之间的相位差是2π/3弧度。用于转换器的切换频率是逆变器切换频率的2/3倍，以获得与逆变器相同频率的DC电流。当DC-DC转换器14的占空比在1/3和2/3之间时，纹波电流处于高电平，使得在逆变器和转换器载波之间实现π/3弧度的相移是期望的，以减小纹波电流，如比较线60、62所示。然而，对于小于1/3且大于2/3的占空比，纹波电流使得不需要相移，因为相移的实现将增加纹波电流，再次如比较线60、62所示。
关于逆变器和转换器载波之间的相移的实现，认识到这种移位可以以多种方式实现——即，通过相移DC-DC转换器载波、相移DC-AC逆变器载波，或引入不同的频率载波，直到达到所需的相移，并且然后恢复转换器或逆变器的常规切换频率载波。
图9示出了DC-DC转换器载波在DC-DC转换器的预定占空比下的相移，其中DC-DC转换器载波相对于逆变器载波相移。移位的载波仅在限定的占空比范围内施加，否则移除相移以恢复到原始载波。载波的移位可在一个步骤中实现，或者可在多个载波周期上添加移位。如在图9中可看到的，相移的实现导致Iinv和Iconv被对准，以便减小DC链路电容器上的电流纹波。
图10示出了DC-AC逆变器载波的相移，其中逆变器载波相对于转换器载波相移。移位的载波仅在限定的占空比范围内施加，否则移除相移以恢复到原始载波。载波的移位可在一个步骤中实现，或者可在多个载波周期上添加移位，并且还可改变用于调制的切换模式以对准电流脉冲以获得纹波消除。如在图10中可看到的，相移的实现导致Iinv和Iconv被对准，以便引入纹波消除，并且从而减小DC链路电容器上的电流纹波。
图11示出了经由引入不同频率载波实现逆变器和转换器载波之间的相移。即，在该技术中，转换器载波信号频率与占空比没有变化，但是可在它们之间引入低频载波周期以引入相移。可继续引入低频载波，直到实现期望的相移，此时恢复常规载波频率。当占空比再次过渡临界点时，引入高频载波周期以消除相对于逆变器载波的相移。可在任何数量的修改的载波频率周期中实现低或高频载波周期的应用以及所产生的相移。还可通过在逆变器载波中引入高频载波周期来实现相移，直到实现期望的相移，此时恢复常规载波频率。为了移除相移，可引入逆变器载波中的低频载波或转换器中的高频载波。使用高频载波来避免电感器饱和可以是有益的。
因此从图7至图11可看出，对于诸如SVPWM的基于载波的逆变器PWM方法，DC-DC转换器载波与逆变器载波相位锁定，其关系取决于占空比和转换器相位的数量。由控制系统26实现的用于改变DC-DC转换器中的切换频率并在DC-DC转换器和DC-AC逆变器载波信号之间引入相移的技术在发生脉冲下降的过调制区域中也起作用。
根据另外的实施方式，DC链路电流纹波减小也可在其他调制策略中实现，对DC-DC转换器14和DC-AC逆变器16的控制进行一些修改。例如，不连续PWM方法可用于DA-AC逆变器16的操作。在广义的不连续PWM控制方案中，定义了调制器相位角Ψm，其产生不同的三次谐波波形并且可用于基于功率因数来减少切换损耗。角度Ψm用于定义夹在DC轨上的参考电压部分。对于不连续PWM控制方案，DC-AC逆变器电流模式每隔60°基本电机电流周期间隔交替。通过使用电压角θ和调制器相位角Ψm的差，可定义从1到6的六个60°扇区。与SVPWM情况不同，不连续PWM控制方案中的逆变器电流处于逆变器切换频率(即逆变器电流频率和逆变器切换频率＝finv)。
如下表3和表4所示，DC-DC转换器14的切换频率将取决于DC-DC转换器14的相位数量，并且所实现的相移将取决于DC-DC转换器14的相位数量、AC电机器18的操作扇区，以及DC-DC转换器14的占空比，在转换器和逆变器载波之间以预设的占空比值和特定的扇区实现相移，使得通过电流消除获得纹波减少。
如表3所示，获得最低电流纹波的切换频率之间的关系为：
转换器相位的数量 转换器的切换频率 转换器电流频率
1 f<sub>inv</sub> f<sub>inv</sub>
2 (1/2)f<sub>inv</sub> f<sub>inv</sub>
3 (1/3)f<sub>inv</sub> f<sub>inv</sub>
m (1/m)f<sub>inv</sub> f<sub>inv</sub>
表3
关于不同转换器拓扑和不同操作扇区的过渡占空比，逆变器和转换器载波之间的相移在表4中列出如下：
Figure BDA0002187566660000141
表4
从表4中可看出，对于具有单相支路的DC-DC升压转换器14，转换器和逆变器载波信号之间的载波信号移位仅取决于AC电机器18的工作扇区，对于奇数扇区，载波信号移位为π，并且对于偶数扇区，移位信号移位为0。对于双相交错DC-DC转换器14，转换器和逆变器载波信号之间的载波信号移位取决于工作扇区和占空比，当占空比小于0.5时，对于奇数扇区，载波信号移位为π/2，并且对于偶数扇区，载波信号移位为0，当占空比大于0.5时，偶数扇区为移位π/2，奇数扇区移位为0。
现在参考图12和图13，提供了曲线图，示出了在具有和不具有载波信号相移的实现的情况下，具有单相和双相DC-DC转换器14的不连续PWM操作的DC-AC逆变器16的DC电容器纹波电流。在图12中，示出了DC链路电容器48上的电流纹波，用于根据操作扇区在具有和不具有载波信号相移的情况下的基本电机电流周期。实线表示没有实现减轻纹波电流的方案时的纹波电流。虚线表示当实施表4中的相移时获得的减小的纹波电流。在图13中，示出了DC链路电容器上的电流纹波，用于其中调制器相位角Ψm为π/3的基本周期，对于奇数扇区载波信号相移63，偶数扇区载波信号相移65，和零载波信号相移67。它表示，为了减小电流纹波，载波信号的相移随扇区和占空比而变化。
根据另外的实施方式，还可针对可以不同的导通间隔操作的六步逆变器实现DC链路电流纹波减小。在具有180°导通间隔的六步逆变器中，每个开关导通180°。使用六步逆变器，逆变器电流是基本电机频率的六(6)倍。因此，为了提供一定程度的纹波电流减小，控制系统26可操作DC-DC转换器14，使得转换器电流频率是基本频率的6倍，6ffund或6ffund的整数倍n。通过将DC-DC转换器电流脉冲与DC-AC逆变器电流的相位过渡或最大电流幅度对准，可获得纹波电流的进一步减小。如果在转换器载波信号中实现取决于占空比d的移位，则实现了实质上的纹波减小，因为脉冲与相位过渡对齐而不是居中。这减少了DC链路电流的过渡次数以及低功率因数的纹波电流的RMS。根据功率因数，移位应该是滞后或超前。对于滞后功率因数期望转换器载波滞后dπ，并且对于超前功率因数期望转换器载波超前dπ。如果基于占空比连续改变移位是不可行的，则可实现固定移位，这仍然会提供纹波减小。对于接近1的功率因数，最大振幅出现在60°扇区的中心附近，因此移位转换器电流可能不会增加太多值。然而，利用较低的功率因数，可看到相移实现的益处。
在具有120°导通间隔的六步逆变器中，每个开关导通120°并且在剩余时间内关断。每个开关的触发角
Figure BDA0002187566660000161
是接通发生的瞬间，并且这决定了电流波形的形状。大多数纹波消除可通过将转换器载波相对于电机相位电压移动
Figure BDA0002187566660000162
来实现。如果功率因数滞后，则转换器相位移位
Figure BDA0002187566660000163
并且如果功率因数超前，则转换器相位移位
Figure BDA0002187566660000164
根据另外的实施方式，还可针对各种基于非载波的切换方法实现DC链路电流纹波减小，包括利用六步逆变器和选择性谐波消除(SHE)逆变器的实现。现在参考图14，并继续参考图2，提供了方框示意图，示出了用于最小化DC链路电容器48上的电流纹波的控制方案64，以便在根据基于非载波的切换方法操作DC-AC逆变器16时使用，其中该方法可通过单相或多相DC-DC转换器14实现。如其中所示，提供给控制系统26的操作参数是DC-AC逆变器16的调制指数以及基频ffund的形式，由此可确定DC-AC逆变器16的切换角度αn和第一谐波fh1。提供给控制系统26的操作参数还包括AC电机器18的功率因数和DC-DC转换器14的占空比。基于这些操作参数输入，控制系统26确定与DC-AC逆变器16的操作相结合的DC-DC转换器切换模式将用于最小化DC链路电容器48上的电流纹波。如图14所示，由控制系统26执行的DC-DC转换器14的控制为DC-DC转换器开关36、38(图4至图6)设置切换角度β1…βm，以及为多个切换循环中的每一个设置占空比d1…dm，其中60°的转换器切换周期数为m＝fconv/6ffund。
在六步或预编程PWM方法的情况下，基于调制指数已知切换角度。基于DC-DC转换器14的功率因数和占空比，可开发最佳转换器电流波形以最小化DC链路纹波电流。在三相平衡系统中，由于系统的性质，基本周期的1/6波形重复。因此，在60°周期中，可通过改变DC-DC转换器14的切换频率和占空比来实现最小化，同时保持该周期中的平均占空比。
取决于切换方法，逆变器电流中的第一有效谐波fh1可变化。根据可行性，转换器频率fconv应等于fh1或fh1的整数倍。对于转换器电流，假设切换角度由β1,β2…βπ表示，其中d是所考虑的扇区中的平均占空比。每个切换循环可具有不同的占空比d1,d2…dm，使得它们的平均值为d。现在，基于DC-DC转换器14的调制指数(逆变器切换角度)、功率因数和切换频率(由m表示)，可确定β1,β2…βπ和d1,d2…dm将最小化纹波电流。根据一个实施方式，可在查找表中编程这些值。
作为上述控制方案的示例，如图14所示，下面描述60°间隔的功率因数0.8的六步逆变器波形。波形每60°周期一次。假设m＝3，我们发现β1,β2,β3和d1,d2,d3使得纹波电流RMS最小化，取决于：
Minimum duty≤d1,d2,d3≤Maximum duty
d3＝3d-d1-d2
β1<β2<β3
T1+T1+T1＝Tfund/6
这里，d1,d2和d3可在0和0.62之间变化。如果需要维持频率范围，可对β施加额外的限制。如果m可随功率因数或占空比而变化，则增加了另一个自由度。
图15示出了六步DC-AC逆变器和DC-DC转换器波形，分别表示为66和68。使用这种控制方案，与未实现控制方案相比，减小了电流纹波。
在其中某些谐波从电流波形减小的选择性谐波消除方法的情况下，可认识到，如果N是90°的切换角度的数量，则消除N-1个较低阶谐波。逆变器电流的第一显著谐波由下式给出：
用于奇数N的fhl＝3N+3
用于偶数N的fhl＝3N
转换器电流频率应该等于逆变器电流中的第一有效谐波频率。逆变器电流波形每60°重复一次，因此考虑到一个60°的间隔，其中的转换器电流循环数为：
Nc＝fhl/6
如果Nc在可接受的转换器频率范围之外，则应使用Nc的整数倍，m。这意味着在60°基本周期内将会有m个切换事件。
单相的斩波角由α1,α2,…αN给出。通过向相位A角增加120°和240°可获得其他相位的斩波角。由于所有斩波角的累积效应，逆变器电流将具有相位过渡或零状态。通过确定β1,β2…βπ和d1,d2…dm可获得SHE操作的最佳波形(类似于六步实现中的波形)，这将最小化纹波电流。
作为SHE操作的示例，考虑SHE波形，其中：
N＝2
斩波角，α1＝15.42°；α2＝87.39°
fhl＝3*2＝6
Nc＝1；
24
假设m＝3并且具有与上述相同的约束，则可确定最小化纹波的最佳DC-DC转换器波形。SHE切换模式如图16所示，而图17示出了60°周期的逆变器电流波形和相应的优化转换器电流，分别表示为70和72。
虽然以上相对于包括单个DC-DC转换器、DC-AC逆变器和负载的牵引或推进系统示出和描述了本发明的实施方式，但是应认识到牵引/推进系统可包括多个DC-DC转换器和/或DC-AC逆变器(即，具有多个驱动系统)。也就是说，如图18所示，在存在多于一个DC-DC转换器14的系统74中，每个转换器14可具有不同的切换频率和不同的占空比以及不同的功率流方向。一个或多个逆变器16可存在于系统74中，其中每个逆变器16以其自己的调制方案操作。净DC链路纹波电流将由来自所有这些源的纹波贡献组成。来自所有逆变器16的逆变器电流可被认为是转换器14需要匹配的电流，以最小化DC链路电流。使用最佳信号/模式发生器(经由控制系统26)为在每个转换器14的约束内存在的每个转换器14产生占空比模式，可产生最佳的净转换器电流波形，这减少了整个DC链路电流。取决于所使用的调制方案和转换器14的占空比，实现DC-DC转换器载波之间的相移和/或DC-DC转换器载波与逆变器载波之间的相移和/或修改DC-DC转换器14的切换频率可足以减少纹波。
有益地，本发明的实施方式因此提供了一种控制器实现的技术，用于减少驱动系统中的DC链路电容器上的DC链路电流纹波。控制驱动系统中的DC-DC转换器和DC-AC逆变器中的一个或多个的操作以提供电流纹波的这种减小，其中DC-DC转换器的切换频率、DC-DC转换器载波信号相位、AC-DC逆变器载波信号相位和/或DC-DC转换器的工作周期脉冲模式被改变或更改，以便实现DC链路电容器电流纹波的减小。
因此，根据本发明的一个实施方式，提供一种驱动系统，该驱动系统可耦接到一个或多个DC电端口，以调节从一个或多个DC电端口接收或提供给一个或多个DC电端口的电力并且可耦接到一个或多个AC电端口以调节提供给一个或多个AC电端口或从一个或多个AC电端口接收的电力。该驱动系统包括DC链路；至少一个DC-DC转换器，其电耦接到DC链路和一个或多个DC电端口以执行DC-DC功率转换；至少一个DC-AC转换器，电耦接到DC链路和一个或多个AC电端口以执行DC-AC功率转换并且可选地执行AC-DC功率转换；DC链路电容器，电耦接到DC-DC转换器和DC-AC转换器之间的DC链路，以吸收电流纹波；以及控制系统，可操作地连接到DC-DC转换器和DC-AC转换器，该控制系统被配置为基于至少一个DC-DC转换器和至少一个DC-AC转换器中的每一个的操作参数，控制相对于彼此的至少一个DC-DC转换器和至少一个DC-AC转换器中的一个或多个的操作，以便减小DC链路电容器上的电流纹波；其中，至少一个DC-DC转换器和至少一个DC-AC转换器中的每一个的操作参数包括以下参数中的一个或多个：至少一个DC-AC转换器的调制方法、至少一个DC-AC转换器的多个相位、一个或多个AC电端口的功率因数、至少一个DC-DC转换器的工作周期、至少一个DC-DC转换器的切换频率、一个或多个AC电端口的基频、至少一个DC-AC转换器的调制指数以及至少一个DC-AC转换器的切换频率。在控制至少一个DC-DC转换器和至少一个DC到AC转换器中的一个或多个的操作中，控制系统控制以下中的至少一个：至少一个DC-DC转换器的切换频率、至少一个DC-AC转换器的切换频率、DC-DC转换器载波信号相位、DC-AC转换器载波信号相位以及至少一个DC-DC转换器的工作周期。
根据本发明的另一个实施方式，一种操作用于驱动一个或多个AC电端口同时减小DC链路电流纹波的驱动系统的方法包括操作至少一个DC-DC转换器，至少一个DC-DC转换器电耦接到DC链路以修改从能量源或能量存储装置接收的第一DC电力，以便输出第二DC电力。该方法还包括操作至少一个DC到AC逆变器，DC到AC逆变器电耦接到DC链路，以将第二DC电力逆变为提供给一个或多个AC电端口的AC电力，并基于至少一个DC-DC转换器和至少一个DC到AC逆变器中的每一个的操作参数来修改至少一个DC-DC转换器和至少一个DC到AC逆变器中的一个或多个的操作，以便最小化DC链路上的电流纹波和耦接到DC链路的DC链路电容器上的电流纹波，其中，修改至少一个DC-DC转换器和至少一个DC到AC逆变器中的一个或多个的操作包括实施以下中的一个或多个：DC-DC转换器载波信号和AC-DC逆变器载波信号之间的相移、修改至少一个DC-DC转换器的切换频率以及修改至少一个DC-DC转换器的工作周期。
虽然仅结合有限数量的实施方式详细描述了本发明，但应容易理解，本发明不限于这些公开的实施方式。相反，可修改本发明以结合此前未描述但与本发明的精神和范围相当的任何数量的变化、改变、替换或等同布置。另外，虽然已经描述了本发明的各种实施方式，但是应该理解，本发明的各方面可仅包括所描述的实施方式中的一些。因此，本发明不应被视为受前述描述的限制，而是仅受所附权利要求的范围限制。

Claims (20)

1.一种驱动系统，能够耦接到一个或多个DC电端口，以调节从所述一个或多个DC电端口接收或提供给所述一个或多个DC电端口的电力，并且能够耦接到一个或多个AC电端口以调节提供给所述一个或多个AC电端口或从所述一个或多个AC电端口接收的电力，所述驱动系统包括：
直流DC链路；
至少一个DC到DC转换器，电耦接到DC链路和所述一个或多个DC电端口，以在从所述一个或多个DC电端口接收电力或向所述一个或多个DC电端口提供电力时执行DC到DC电力转换；
至少一个DC到AC转换器，电耦接到所述DC链路和所述一个或多个AC电端口，以执行DC到AC电力转换并可选地执行AC-DC电力转换；
DC链路电容器，电耦接到所述DC到DC转换器和所述DC到AC转换器之间的所述DC链路，以吸收电流纹波；以及
控制系统，能够操作地连接到所述DC到DC转换器和所述DC到AC转换器，所述控制系统被配置为基于所述至少一个DC到DC转换器和所述至少一个DC到AC转换器中的每一个的操作参数，控制相对于彼此的所述至少一个DC到DC转换器和所述至少一个DC到AC转换器中的一个或多个的操作，以便减小所述DC链路电容器上的所述电流纹波；
其中，所述至少一个DC到DC转换器和所述至少一个DC到AC转换器中的每一个的操作参数包括以下参数中的一个或多个：所述至少一个DC到AC转换器的调制方法、所述至少一个DC到AC转换器的多个相位、所述一个或多个AC电端口的功率因数、所述至少一个DC到DC转换器的工作周期、所述至少一个DC到DC转换器的切换频率、所述一个或多个AC电端口的基频、所述至少一个DC到AC转换器的调制指数以及所述至少一个DC到AC转换器的切换频率；并且
其中，在控制所述至少一个DC到DC转换器和所述至少一个DC到AC转换器中的一个或多个的操作中，所述控制系统控制以下中的至少一个：所述至少一个DC到DC转换器的切换频率、所述至少一个DC到AC转换器的切换频率、DC到DC转换器载波信号相位、DC到AC转换器载波信号相位以及所述至少一个DC到DC转换器的工作周期。
2.根据权利要求1所述的驱动系统，其中，当根据基于载波的空间矢量脉宽调制方案操作至少一个DC到AC转换器时，所述控制系统被配置为控制所述至少一个DC到DC转换器的切换频率和所述DC到DC转换器或DC到AC转换器的载波信号相位，其中所述至少一个DC到DC转换器的切换频率基于所述至少一个DC到DC转换器的相位的数量来控制并且所述载波信号相位基于所述至少一个DC到DC转换器的工作周期来控制。
3.根据权利要求1所述的驱动系统，其中，当根据不连续脉宽调制方案操作所述至少一个DC到AC转换器并且所述至少一个DC到DC转换器包括单相DC到DC转换器时，所述控制系统被配置为基于所述一个或多个AC电端口的基本电流周期的间隔来控制所述DC到DC转换器或DC到AC转换器的载波信号相位，其中所述基本电流周期包括由电压角和调制器相位角之差定义的六个六十度(60°)扇区。
4.根据权利要求3所述的驱动系统，其中，所述DC到DC转换器或所述DC到AC转换器的载波信号相位对于所述基本电流周期的第一扇区、第三扇区和第五扇区相对于彼此移位π弧度，并且对于所述基本电流周期的第二扇区、第四扇区和第六扇区相对于彼此移位0弧度。
5.根据权利要求1所述的驱动系统，其中，当根据不连续脉宽调制方案操作至少一个DC到AC转换器并且所述至少一个DC到DC转换器包括多相DC到DC转换器时，所述控制系统被配置为基于所述至少一个DC到DC转换器的工作周期并基于所述一个或多个AC电端口的基本电流周期的间隔来控制所述DC到DC转换器或DC到AC转换器的载波信号相位，其中所述基本电流周期包括由电压角和调制器相位角之差定义的六个六十度(60°)扇区。
6.根据权利要求5所述的驱动系统，其中，当所述工作周期小于0.5时，所述DC到DC转换器或所述DC到AC转换器的载波信号相位对于所述基本电流周期的第一扇区、第三扇区和第五扇区移位π/2弧度，并且对于所述基本电流周期的第二扇区、第四扇区和第六扇区移位0弧度；并且
其中，当所述工作周期大于0.5时，所述DC到DC转换器或所述DC到AC转换器的载波信号相位对于所述基本电流周期的第二扇区、第四扇区和第六扇区移位π/2弧度，并且对于所述基本电流周期的第一扇区、第三扇区和第五扇区移位0弧度。
7.根据权利要求5所述的驱动系统，其中，当所述工作周期小于0.333时，所述DC到DC转换器或所述DC到AC转换器的载波信号相位对于所述基本电流周期的第一扇区、第三扇区和第五扇区移位π/3 弧度，并且对于所述基本电流周期的第二扇区、第四扇区和第六扇区移位0弧度；
其中，当所述工作周期在0.333和0.666之间时，所述DC到DC转换器或所述DC到AC转换器的载波信号相位对于所述基本电流周期的第二扇区、第四扇区和第六扇区移位π/3弧度，并且对于所述基本电流周期的第一扇区、第三扇区和第五扇区移位0弧度；并且
其中，当所述工作周期大于0.666时，所述DC到DC转换器或所述DC到AC转换器的载波信号相位对于所述基本电流周期的第一扇区、第三扇区和第五扇区移位π/3弧度，并且对于所述基本电流周期的第二扇区、第四扇区和第六扇区移位0弧度。
8.根据权利要求1所述的驱动系统，其中，当所述至少一个DC到AC转换器作为六步逆变器操作时，所述控制系统被配置为基于所述至少一个DC到DC转换器的工作周期并且基于所述一个或多个AC电端口的功率因数相对于AC电压控制所述DC到DC转换器载波信号相位。
9.根据权利要求8所述的驱动系统，其中，在控制所述DC到DC转换器载波信号相位时，所述控制系统被配置为当所述功率因数超前时实施超前相移并且当所述功率因数滞后时实施滞后相移。
10.根据权利要求9所述的驱动系统，其中，当所述六步逆变器具有180°导通间隔时，对于超前和滞后功率因数，所述相移分别超前或滞后dπ，其中，d表示所述DC到DC转换器的占空比。
11.根据权利要求9所述的驱动系统，其中，当所述六步逆变器具有120°导通间隔时，所述控制系统被配置为分别对超前和滞后功率因数实施+/-( dπ+6nφ) 的相移，其中，d表示所述DC到DC转换器的占空比，φ表示每个开关的触发角，且n表示大于等于1的正整数。
12.根据权利要求1所述的驱动系统，其中，当根据具有已知调制指数和基频的调制方案操作至少一个DC到AC转换器时，所述控制系统被配置为基于调制方法、调制指数、所述基频、所述一个或多个AC电端口的功率因数以及所述至少一个DC到DC转换器的平均工作周期中的一个或多个控制在60°基本周期内的至少一个DC到DC转换器的多个占空比和所述至少一个DC到DC转换器中的开关的切换角度。
13.根据权利要求12所述的驱动系统，其中，所述调制方案包括六步逆变器操作和选择性谐波消除逆变器操作之一。
14.一种操作驱动系统以在减小DC链路电流纹波的同时驱动一个或多个AC电端口的方法，所述方法包括：
操作至少一个DC到DC转换器，所述至少一个DC到DC转换器电耦接到DC链路以修改从能量源或能量存储装置接收的第一DC电力，以便输出第二DC电力；
操作至少一个DC到AC转换器，所述DC到AC转换器电耦接到所述DC链路，以将所述第二DC电力逆变为提供给所述一个或多个AC电端口的AC电力；以及
基于所述至少一个DC到DC转换器和所述至少一个DC到AC转换器中的每一个的操作参数修改所述至少一个DC到DC转换器和所述至少一个DC到AC转换器中的一个或多个的操作，以便最小化所述DC链路上的电流纹波和跨耦接到所述DC链路的DC链路电容器的电流纹波；
其中，修改所述至少一个DC到DC转换器和所述至少一个DC到AC转换器中的一个或多个的操作包括实现以下中的一个或多个：DC到DC转换器载波信号和AC-DC转换器载波信号之间的相移、修改所述至少一个DC到DC转换器的切换频率以及修改所述至少一个DC到DC转换器的工作周期。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述至少一个DC到DC转换器和所述至少一个DC到AC转换器中的每一个的操作参数包括以下参数中的一个或多个：所述至少一个DC到AC转换器的调制方法、所述至少一个DC到DC转换器的多个相位、所述一个或多个AC电端口的功率因数、所述至少一个DC到DC转换器的工作周期、所述至少一个DC到DC转换器的切换频率、所述一个或多个AC电端口的基频、所述至少一个DC到AC转换器的调制指数以及所述至少一个DC到AC转换器的切换频率。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，当根据空间矢量脉宽调制方案操作所述至少一个DC到AC转换器时，修改所述操作包括修改所述至少一个DC到DC转换器的切换频率和所述DC到DC转换器或所述DC到AC转换器的载波信号相位，其中所述至少一个DC到DC转换器的切换频率基于所述至少一个DC到DC转换器的相位的数量来控制并且所述载波信号相位基于所述至少一个DC到DC转换器的工作周期来控制。
17.根据权利要求15所述的方法，其中，当根据不连续脉宽调制方案操作所述至少一个DC到AC转换器时，修改所述操作包括基于所述至少一个DC到DC转换器的工作周期并且基于所述一个或多个AC电端口的基本电流周期的间隔修改所述DC到DC转换器或所述DC 到AC转换器的载波信号相位，其中所述基本电流周期包括由电压角和调制器相位角之差定义的六个六十度(60°)扇区。
18.根据权利要求15所述的方法，其中，当所述至少一个DC到AC转换器作为六步逆变器操作时，修改所述操作包括基于所述至少一个DC到DC转换器的工作周期并且基于所述一个或多个AC电端口的功率因数，相对于AC电压控制所述DC到DC转换器载波信号相位。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，修改所述DC到DC转换器载波信号相位包括当所述功率因数超前时实施超前相移并且当所述功率因数滞后时实施滞后相移，其中移位的大小取决于所述六步逆变器的导通间隔。
20.根据权利要求15所述的方法，其中，当根据具有已知调制指数和基频的调制方案操作所述至少一个DC到AC转换器时，修改所述操作包括基于所述调制方法、调制指数、所述基频、所述一个或多个AC电端口的功率因数以及所述至少一个DC到DC转换器的平均工作周期，控制在60°基本周期内的至少一个DC到DC转换器的多个占空比和所述至少一个DC到DC转换器中的开关的切换角度。
CN201880015264.0A 2017-03-03 2018-02-06 用于减少dc链路电流纹波的驱动系统及其操作方法 Active CN110382286B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/449,609 2017-03-03
US15/449,609 US10425032B2 (en) 2017-03-03 2017-03-03 Drive system and method of operation thereof for reducing DC link current ripple
PCT/US2018/016964 WO2018160324A1 (en) 2017-03-03 2018-02-06 Drive system and method of operation thereof for reducing dc link current ripple

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110382286A CN110382286A (zh) 2019-10-25
CN110382286B true CN110382286B (zh) 2020-07-03

Family

ID=63357518

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201880015264.0A Active CN110382286B (zh) 2017-03-03 2018-02-06 用于减少dc链路电流纹波的驱动系统及其操作方法

Country Status (6)

Country Link
US (2) US10425032B2 (zh)
EP (1) EP3589514A4 (zh)
JP (1) JP7051886B2 (zh)
KR (1) KR102485836B1 (zh)
CN (1) CN110382286B (zh)
WO (1) WO2018160324A1 (zh)

Families Citing this family (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019075104A1 (en) * 2017-10-10 2019-04-18 Johnson Controls Technology Company SYSTEMS AND METHODS FOR DUAL POWER SUPPLY SPEED VARIATOR
US20190140569A1 (en) * 2017-11-09 2019-05-09 General Electric Company DFIG Converter Overmodulation
JP7068893B2 (ja) * 2018-03-30 2022-05-17 本田技研工業株式会社 車両電源システム
KR102542948B1 (ko) * 2018-04-13 2023-06-14 현대자동차주식회사 차량용 급속충전 시스템 및 방법
KR102162748B1 (ko) * 2018-12-10 2020-10-07 현대트랜시스 주식회사 차량 모터의 제어 방법 및 이를 이용한 인버터 장치
JP7412909B2 (ja) * 2019-07-03 2024-01-15 株式会社Subaru 車両制御装置
CN114929511A (zh) * 2019-08-16 2022-08-19 麦格纳国际公司 用于插入式电动车辆的充电器
CN110661406B (zh) * 2019-10-29 2021-06-08 中车长春轨道客车股份有限公司 一种基于定子磁链的最小电流谐波脉宽调制系统
DE102019131085A1 (de) * 2019-11-18 2021-05-20 Audi Ag Verfahren zum Betrieb einer elektrischen Schaltung, elektrische Schaltung und Kraftfahrzeug
JP7234913B2 (ja) * 2019-12-09 2023-03-08 トヨタ自動車株式会社 車両の制御装置
JP7367519B2 (ja) * 2019-12-24 2023-10-24 トヨタ自動車株式会社 多相コンバータの制御装置、多相コンバータシステム、及び電源システム
JP2021180572A (ja) * 2020-05-14 2021-11-18 シンフォニアテクノロジー株式会社 電力変換装置
US11958622B2 (en) 2020-05-15 2024-04-16 Pratt & Whitney Canada Corp. Protection functions
US11827372B2 (en) 2020-05-15 2023-11-28 Pratt & Whitney Canada Corp. Engine characteristics matching
US11794917B2 (en) 2020-05-15 2023-10-24 Pratt & Whitney Canada Corp. Parallel control loops for hybrid electric aircraft
TWI759774B (zh) * 2020-06-20 2022-04-01 國立成功大學 應用於馬達驅動之電路系統與控制方法
JP7260602B2 (ja) * 2020-09-24 2023-04-18 トランスポーテーション アイピー ホールディングス，エルエルシー 共通バスに接続されたコンバータのための高調波歪低下システム
CN112564516B (zh) * 2020-11-03 2022-03-22 深圳市禾望电气股份有限公司 一种变流器控制方法
EP4020734B1 (en) * 2020-12-22 2023-02-01 Volvo Car Corporation Converter system for transferring power
US12030651B2 (en) 2021-01-05 2024-07-09 Pratt & Whitney Canada Corp. Parallel hybrid power plant with hollow motor
JP7548044B2 (ja) * 2021-02-10 2024-09-10 トヨタ自動車株式会社 燃料電池車両の空調装置
US20220289033A1 (en) * 2021-03-09 2022-09-15 Shanghai XPT Technology Limited Vehicle control method and vehicle drive system
US20220385163A1 (en) * 2021-05-10 2022-12-01 Marvin Bishop Infinity Electrical Reactor (IER) Device
KR102563557B1 (ko) * 2021-05-10 2023-08-04 건국대학교 산학협력단 소나 시스템에서의 펄스 폭 변조 기법 선택 방법 및 이를 수행하는 장치들
CN113315376A (zh) * 2021-06-21 2021-08-27 哈尔滨工业大学 基于电流纹波优化的可变重数dcdc变换器
DE112021007968T5 (de) * 2021-07-14 2024-04-25 Mitsubishi Electric Corporation Stromrichtereinrichtung
US11575330B1 (en) * 2021-07-29 2023-02-07 Rivian Ip Holdings, Llc Dual inverter with common control
US11533013B1 (en) * 2021-07-29 2022-12-20 Rivian Ip Holdings, Llc Pulse width modulation clock synchronization
JP2023051597A (ja) * 2021-09-30 2023-04-11 日立Astemo株式会社 インバータ制御装置、ハイブリッドシステム、機電一体ユニット、電動車両システム、インバータ制御方法
KR102679435B1 (ko) * 2023-01-12 2024-06-28 에이치엘만도 주식회사 차량 배터리 출력 시스템 및 구동 방법

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5706186A (en) * 1996-09-23 1998-01-06 Allen-Bradley Company, Inc. Hybrid pulse width modulation method and apparatus
CN105531922A (zh) * 2013-06-28 2016-04-27 伊顿公司 用于在可调速驱动中控制再生能量的系统以及方法
CN106169860A (zh) * 2016-08-24 2016-11-30 上海交通大学 电流源型变流器最优直流纹波混合型调制方法

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005076460A1 (ja) 2004-02-06 2005-08-18 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha モータ駆動装置
EP1805880A2 (en) 2004-10-20 2007-07-11 Ballard Power Systems Corporation Power system method and apparatus
US7675192B2 (en) 2005-06-15 2010-03-09 Gm Global Technology Operations, Inc. Active DC bus filter for fuel cell applications
US7408794B2 (en) 2006-02-21 2008-08-05 Ut-Battele Llc Triple voltage dc-to-dc converter and method
US7746024B2 (en) * 2006-03-07 2010-06-29 Hamilton Sundstrand Corporation Electric engine start system with active rectifier
WO2008086329A2 (en) 2007-01-08 2008-07-17 Continental Automotive Systems Us, Inc. Dc/dc converter
US8100799B2 (en) * 2007-09-12 2012-01-24 GM Global Technology Operations LLC Method and system for controlling power inverters in electric drives of vehicles with two-mode transmissions
CN102460931B (zh) * 2009-06-09 2014-08-27 本田技研工业株式会社 负载驱动系统的控制装置
WO2011016214A1 (ja) * 2009-08-04 2011-02-10 パナソニック株式会社 電力変換装置及び誘導加熱装置
WO2011027300A2 (en) * 2009-09-07 2011-03-10 Koninklijke Philips Electronics N.V. Electrical energy conversion circuit device
JP4941686B2 (ja) 2010-03-10 2012-05-30 株式会社デンソー 電力変換装置
JP5521914B2 (ja) 2010-09-02 2014-06-18 株式会社デンソー 電力変換装置、及び、これを用いた電動パワーステアリング装置
US9071141B2 (en) 2011-04-08 2015-06-30 Virginia Tech Intellectual Properties, Inc. Two-stage single phase bi-directional PWM power converter with DC link capacitor reduction
CN103858333B (zh) * 2011-09-30 2016-06-15 大金工业株式会社 电力转换装置
JP5880420B2 (ja) 2012-12-20 2016-03-09 株式会社豊田自動織機 インバータ装置
JP2014197945A (ja) * 2013-03-29 2014-10-16 シャープ株式会社 電力変換装置およびそれを備えたモータ駆動装置
JP6406877B2 (ja) * 2014-05-16 2018-10-17 田淵電機株式会社 分散型電源の制御装置及び分散型電源の制御方法
KR102227848B1 (ko) 2014-10-23 2021-03-15 현대모비스 주식회사 하이브리드 전기 차량의 구동 시스템 및 이 시스템의 pwm 캐리어 신호의 위상 제어 방법
JP6439482B2 (ja) 2015-02-13 2018-12-19 住友電気工業株式会社 コンバータ及び制御回路

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5706186A (en) * 1996-09-23 1998-01-06 Allen-Bradley Company, Inc. Hybrid pulse width modulation method and apparatus
CN105531922A (zh) * 2013-06-28 2016-04-27 伊顿公司 用于在可调速驱动中控制再生能量的系统以及方法
CN106169860A (zh) * 2016-08-24 2016-11-30 上海交通大学 电流源型变流器最优直流纹波混合型调制方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20190116545A (ko) 2019-10-14
US10425032B2 (en) 2019-09-24
JP2020509730A (ja) 2020-03-26
KR102485836B1 (ko) 2023-01-05
JP7051886B2 (ja) 2022-04-11
US20180251036A1 (en) 2018-09-06
US11342876B2 (en) 2022-05-24
WO2018160324A1 (en) 2018-09-07
EP3589514A1 (en) 2020-01-08
EP3589514A4 (en) 2020-12-16
CN110382286A (zh) 2019-10-25
US20190363661A1 (en) 2019-11-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110382286B (zh) 用于减少dc链路电流纹波的驱动系统及其操作方法
JP4196867B2 (ja) 双方向昇降圧型チョッパ回路及びそれを用いたインバータ回路並びにｄｃ−ｄｃコンバータ回路
US7417393B2 (en) Load driver capable of suppressing overcurrent
JP4619954B2 (ja) モータ駆動装置及び電源変換装置
US7881081B1 (en) Systems and methods for reducing AC drive common-mode currents
CN111434028A (zh) 旋转电机控制装置
CN102570967B (zh) 低电感、高效率的感应电机及其制造方法
US20120206076A1 (en) Motor-driving apparatus for variable-speed motor
JP2014171362A (ja) 電力変換装置
Tang et al. Boost mode test of a current-source-inverter-fed permanent magnet synchronous motor drive for automotive applications
JP6636905B2 (ja) 電力変換装置
WO2018055792A1 (ja) 電力変換装置
CN112534709A (zh) 旋转电机控制装置
Ohto et al. Space vector modulation of dual inverter with battery and capacitor across DC buses
CN114228516B (zh) 蓄电系统
US10491122B2 (en) Power supply system for controlling DC voltage between power lines
Mizukoshi et al. Improvement of output voltage waveform in dual inverter fed open-winding induction motor at low speed area
Tang et al. A novel current angle control scheme in a current source inverter fed surface-mounted permanent magnet synchronous motor drive
von Zimmermann et al. Z-source drive inverter using modified SVPWM for low output voltage and regenerating operation
JP3177085B2 (ja) 電力変換装置
JP5558057B2 (ja) 電力変換装置
US20240162819A1 (en) Voltage transformer
Oto et al. Compensation for Multilevel Voltage Waveform Generated by Dual Inverter System
JP2006174653A (ja) チョッパ型インバータ回路
Yoshimoto et al. A Novel Multiple DC-Inputs Direct Electric-Power Converter

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 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