CN110907695A - 测量三相电力电子系统功耗的方法及用于此目的的电路 - Google Patents

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Abstract

公开了一种测量三相电力电子系统的功耗的方法，其中生成第一相的第一测量电流信号(Curr_A)、第二相的第二测量电流信号(Curr_B)以及第三相的第三测量电流信号(Curr_C)，通过将经由第一电阻(Ra1)的第一测量电流信号(Curr_A)、经由第二电阻(Rb1)的第二测量电流信号(Curr_B)和经由第三电阻(Rc1)的第三测量电流信号(Curr_C)在节点处汇集一起生成总电流信号(CurrDC)，其中第一电阻(Ra1)、第二电阻(Rb1)和第三电阻(Rc1)大小相同，并且由此形成的总电流信号(CurrDC)通过滤波器从节点馈送至传感器。此外，还公开了一种用于测量三相电力电子系统的功耗的电路。

Description

测量三相电力电子系统功耗的方法及用于此目的的电路
技术领域
本发明涉及一种用于测量三相电力电子系统的功耗的方法，以及用于此目的的电路。
背景技术
电池供电的汽车以及混合动力汽车具有由车辆用蓄电池供电的电力驱动装置。这些汽车的电动机通常是三相直流电机，例如永久励磁直流电机。电动机也越来越多的被用于传统的内燃机车辆中，例如用于鼓风机以辅助涡轮增压器(e-Turbo)。
这种电动机的磁场定向调节需要对电力电子系统中的分支电流进行高频测量，其中通过电力电子系统为电动机供电。这导致需要非常小的滤波，从而仍然可以以足够的精度测量电流的快速变化。然后通过对各个分支电流的测量值求和来确定传统系统的总功耗。如果不是在完全相同的时间测量各个分支电流，则可能削弱由此确定的总电流的精度，尤其是在负载快速变化的情况下。
发明内容
因此，本发明的目的在于展示一种方法，通过该方法可以更准确并且更省力地确定三相电力电子系统的功耗。
该目的通过具有权利要求1中表明的特征的方法来实现。本发明有利的改进是从属权利要求的主题。
在本发明的方法中，首先确定电力电子系统的各个相的测量电流信号。例如，可以使用半桥获得针对每个相的这些测量的电流信号。合适的半桥通常包括在传统的输出级中，从而可以针对馈送入电力电子系统的每个相获得测量的电流信号。然而，对于本发明的方法，还可以将由电力电子系统提供的相的测量电流信号用于负载，特别是电动机。
根据本发明，各个相的测量电流信号通过电阻在节点处汇集在一起，从而形成总电流信号。各个电流信号通过其输出到节点的电阻具有相同的大小，即它们在其制造公差范围内匹配。由此形成的总电流信号是各相的测量电流信号的算术平均值；可能存在的任何无功分量(reactive component)被平均掉。
然后通过滤波器将总电流信号馈送到传感器，然后传感器测量总电流。为此，传感器可以是测量其两端电压的电压传感器。滤波器优选地是低通滤波器，但是例如，也可以是带通滤波器。
选择滤波器使其去除截止频率以上的干扰信号。例如，干扰信号可以通过脉冲宽度调制的频率、电动机的旋转频率或其他干扰来产生。滤波器的截止频率优选地是50Hz或更高。
附图说明
参考附图，在本发明的实施例的示例中解释了本发明的进一步细节和优点。其中：
图1示出了用于确定电力电子系统的各个相的测量电流信号的桥接电路；以及
图2示出了用于测量由电力电子系统的各个相的测量电流信号形成的总电流信号的电路。
具体实施方式
图1示意性地示出了用于电动机的电源的输出级的基本元件。输出级将相A、B、C传输至连接的电动机。在所示的实施例的示例中，提供三个半桥用于激活电动机。每个半桥中的电流是通过相应的电阻R1、R2、R3来测量，其中相应的电压信号由测量电路来记录。
在半桥中获得的电压信号由测量电路M记录，并且从这些电压信号产生测量信号，其指示通过相应半桥的电流。因此，由测量电路产生的测量信号被称为测量电流信号，并且在图1中标记为Curr_A，Curr_B和Curr_C。
图2示意性地示出了如何从针对各个相A、B和C的测量电流信号Curr_A、Curr_B和Curr_C获得总电流信号，即通过在节点处组合测量的电流信号Curr_A、Curr_B和Curr_C，然后通过低通滤波器或其他滤波器将它们馈送到检测总电流信号CurrDC的传感器。在所示的实施例的示例中，测量的电流信号Curr_A、Curr_B和Curr_C分别通过电阻Ra1、Rb1和Rc1汇集在一起，电阻Ra1、Rb1和Rc1是滤波器的一部分。
如图2所示，第一相A的测量电流信号Curr_A经由电阻Ra1传输到节点，第二相B的测量电流信号Curr_B经由电阻Rb1传输到节点，并且第三相C的测量电流信号Curr_C通过电阻Rc1传输到节点。这里，电阻Ra1、Rb1和Rc1在其制造公差范围内具有相同的尺寸。因此，在节点处，各个相的测量电流信号被叠加。因此，可能存在的各相的电流测量信号的任何无功分量有利地在节点处被平均。
系统中出现的与有用信号不对应的频率以及任何干扰信号可以在测量之前从节点处存在的总电流信号中滤除。在所示实施例的示例中，使用低通滤波器，其由与电流传感器并联连接的电容C2形成。选择低通滤波器的截止频率，使得基于电力电子系统馈送的脉冲宽度调制频率、电动机的转速、以及系统中发生的任何其他干扰频率的干扰信号都被过滤掉了。例如，低通滤波器可以衰减高于50Hz或更高截止频率的信号。对于许多应用，如果低通滤波器具有50Hz或更高的截止频率，则是有利的。
利用上述电路，可以非常好地调节电力电子系统的性能，进而可以很好地调节由其供电的电动机的性能。为此，当电力电子系统处于非活动状态时，首先测量总电流信号CurrDC。以这种方式获得的值被存储，然后用作零点偏移，以用于随后测量总电流信号CurrDC，以便校正后者。然后，当电力电子系统处于活动状态时，定期测量总电流信号，通过零点偏移进行校正，从而计算电力电子系统的总电流，同时考虑所测量的电流电路的任何增益系数和电阻R1、R2、R3的大小。然后，电力电子系统消耗的功率可以通过将总电流乘以相关电压计算得出。

Claims (7)

1.一种用于测量三相电力电子系统的功耗的方法，其中
生成第一相的第一测量电流信号(Curr_A)、第二相的第二测量电流信号(Curr_B)以及第三相的第三测量电流信号(Curr_A)，
通过将经由第一电阻(Ra1)的第一测量电流信号(Curr_A)、经由第二电阻(Rb1)的第二测量电流信号(Curr_B)和经由第三电阻(Rc1)的第三测量电流信号(Curr_C)在节点处汇集一起生成总电流信号(CurrDC)，其中第一电阻(Ra1)、第二电阻(Rb1)和第三电阻(Rc1)大小相同，
由此形成的总电流信号(CurrDC)被滤波，然后馈送给传感器。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，滤波器是低通滤波器。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，滤波器具有电容(C2)，其与测量装置并联连接。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，滤波器衰减高于50Hz或更高截止频率的信号。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，电力电子系统为电动机供电，该电动机优选为永久励磁的直流电动机。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，当电力电子系统处于非活动状态时测量总电流信号，并且由此获得的值用于校正当电力电子系统处于活动状态时获得的总电流信号的值。
7.一种用于测量三相电力电子系统的功耗的电路，其具有
用于第一相的测量电流信号的第一输入，
用于第二相的测量电流信号的第二输入，
用于第三相的测量电流信号的第三输入，其中
第一输入通过第一电阻(Ra1)连接至节点，第二输入通过第二电阻(Rb1)连接至节点，以及第三输入通过第三电阻(Rc1)连接至节点，其中
第一电阻(Ra1)、第二电阻(Rb1)和第三电阻(Rc1)大小相同，
并且具有传感器，其通过低通滤波器连接至节点。
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