CN116317640A - 用于使逆变器能够在模式之间切换的装置及其控制方法 - Google Patents

用于使逆变器能够在模式之间切换的装置及其控制方法 Download PDF

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Abstract

一种用于使逆变器能够在模式之间切换的装置及其控制方法，包括：第一逆变器单元；第二逆变器单元；负载，连接在第一逆变器单元和第二逆变器单元之间；模式切换单元，连接在负载和第二逆变器单元之间；以及控制单元，被配置为通过执行控制以打开或关断模式切换单元，以一阶逆变器模式或二阶逆变器模式驱动负载，其中，当逆变器在模式之间切换时，控制单元根据用于PWM信号输出的正确模式切换定时同步来执行模式切换。

Description

用于使逆变器能够在模式之间切换的装置及其控制方法
技术领域
本公开涉及一种使逆变器能够在模式之间切换的装置和控制该装置的方法，更具体地，涉及一种使逆变器能够在模式之间切换的装置和控制该装置的方法，该装置和方法能够确保二阶逆变器在模式之间切换时的安全性。
背景技术
通常，与内部使用Y连接或Δ连接配置连接电压源的普通三相电机不同，开口端绕线机具有这样的结构，其中用于电压源的三条线可以连接在开口端绕线机外部，而不是连接在开口端绕线机内部。
通常，开口端绕线机使用两个逆变器驱动。在这种情况下，施加到开口端绕线机的电压可以增加，因为电压可以从两侧输出。此外，由于要施加到开口端绕线机的电压增加，可以获得与在最大4电平逆变器中相同的效果。
在使用二阶逆变器驱动开口端绕线机的情况下，通常将电源连接到两个逆变器中的每一个，并且将电力供应到开口端绕线机。然而，电源仅连接到一个逆变器，而另一个逆变器与电源分离。因此，无论电源如何，分离的逆变器侧的DC链路电压可以根据需要增加并且可以被使用。在这种情况下，分离的逆变器不能连续输出有效的电力，也不能接收它。由于这个原因，分离的逆变器可以作为无效的电源。
近年来，在下一代电动汽车的情况下，二阶逆变器在模式之间切换的研究一直在进行，以确保容量有限的电池中的高输出和高效率。然而，当执行模式切换时，可能会发生短路。由于这个原因，当前的情况是需要一种确保安全性的控制方法。
本公开的背景技术公开于韩国专利号10-1423054(2014年7月18日注册，标题为“用于控制双逆变器系统的装置和方法(Apparatus and Method for Controlling DualInverter System)”)。
发明内容
本发明旨在解决上述问题，其目的是提供一种使逆变器能够在模式之间切换的装置和控制该装置的方法，该装置和方法能够确保二阶逆变器在模式之间切换时的安全性。
根据本公开的一个方面，提供了一种用于使逆变器能够在模式之间切换的装置，装置包括：第一逆变器单元；第二逆变器单元；连接在第一逆变器单元和第二逆变器单元之间的负载；连接在负载和第二逆变器单元之间的模式切换单元；以及控制单元，其被配置为通过执行打开或关断模式切换单元的控制，以一阶逆变器模式或二阶逆变器模式驱动负载，其中，当逆变器在模式之间切换时，控制单元根据用于PWM信号输出的正确模式切换定时同步来执行模式切换。
在该装置中，控制单元可以通过关断模式切换单元来驱动二阶逆变器模式下的负载，并且可以通过打开模式切换单元来驱动一阶逆变器模式下的负载驱动。
在该装置中，模式切换单元可以包括分别连接用于相位U、V和W的三个开关S7、S8和S9，并且，三个开关S7、S8和S9的输入端子可以分别连接到用于相位U、V和W的线，并且其输出端子可以以共享方式彼此连接。
在该装置中，当执行模式切换时，控制单元可以以对应于用于驱动第二逆变器单元的模式切换信号Sbase和信号Scomp之间的死区时间间隔的方式引起时间延迟，以便实现定时同步。
在该装置中，死区时间可以以对应于根据紧接在模式切换之前流动的电流iu，v，w的大小，当电流量下降到0时的时间的方式设置，并且根据紧接在模式切换之前流动的电流iu，v，w的大小而变化的死区时间可以以查找表的形式被预设。
在该装置中，控制单元可以包括：第一核CORE0，其被配置为计算用于控制第一逆变器单元和第二逆变器单元的PWM信号，以计算模式切换信号Sbase，计算死区时间，并设置PWM信号、模式切换信号Sbase和死区时间；以及第二核CORE1，其被配置为根据指定的逆变器控制周期信号输出更新缓冲器的数据。
在该装置中，在逆变器控制期间模式切换是必要的情况下，当当前逆变器模式是一阶逆变器模式时，为了切换到二阶逆变器模式，控制单元可以将模式切换信号Sbase设置为0，并且可以基于紧接在模式切换之前流动的电流iu、v、w的大小来计算死区时间，在逆变器控制期间需要模式切换的情况下，当当前逆变器模式是二阶逆变器模式时，为了切换到一阶逆变器模式，控制单元可以将模式切换信号Sbase设置为1，并且可以基于紧接在模式切换之前流动的电流iu、v、w的大小来计算死区时间，以及控制单元可以设置包括所计算的死区时间、用于控制第一逆变器单元和第二逆变器单元的PWM信号以及模式切换信号Sbase的新数据，并且可以用得到的新数据更新缓冲器。
在该装置中，在逆变器控制期间模式切换不必要的情况下，控制单元可以保持先前存储在缓冲器中的数据而不作任何改变。
在该装置中，当当前逆变器控制模式是单采样模式，并且用于对控制周期的一半进行计数的变量的计数器变量ControlRateCnt是0(表示一个控制周期的前半部分)时，控制单元可以设置先前数据而不作任何改变，可以用得到的先前数据更新缓冲器，并且为了指定一个控制周期的后半部分，可以增加计数器变量ControlRateCnt。
在该装置中，当当前逆变器控制模式是单采样模式，计数器变量ControlRateCnt是1(表示一个控制周期的后半部分)而不是0，并且计算和设置新数据时，可以控制单元设置计算的新数据，可以用得到的计算的新数据更新缓冲器，且然后，为了指定一个控制周期的前半部分，可以将计数器变量ControlRateCnt设置为0。
在该装置中，当当前逆变器控制模式是单采样模式，计数器变量ControlRateCnt是1(表示一个控制周期的后半部分)而不是0，并且既不计算也不设置新数据时，控制单元可以确定数据计算在一个控制周期内没有完成并且被延迟到下一个控制周期，可以不加任何改变地设置先前数据，可以用得到的先前数据更新缓冲器，且然后，为了指定一个控制周期的前半部分，可以将计数器变量ControlRateCnt设置为0。
在该装置中，当当前逆变器控制模式是双采样模式而不是单采样模式并且计算和设置新数据时，控制单元可以设置计算的新数据并且可以用得到的计算的新数据更新缓冲器，然后，当计数器变量ControlRateCnt为0(表示一个控制周期的前半部分)时，控制单元可以增加计数器变量ControlRateCnt以指定一个控制周期的后半部分，以及当计数器变量ControlRateCnt为1(表示一个控制周期的后半部分)而不是0时，控制单元可以将计数器变量ControlRateCnt设置为0，以便指定一个控制周期的前半部分。
在该装置中，当当前逆变器控制模式是双采样模式而不是单采样模式并且既不计算也不设置新数据时，控制单元可以不加任何改变地设置先前数据，并且可以用得到的先前数据更新缓冲器，然后，当计数器变量ControlRateCnt为0(表示一个控制周期的前半部分)时，控制单元可以增加计数器变量ControlRateCnt以指定一个控制周期的后半部分，以及当计数器变量ControlRateCnt为1(表示一个控制周期的后半部分)而不是0时，控制单元可以将计数器变量ControlRateCnt设置为0，以便指定一个控制周期的前半部分。
根据本公开的另一方面，提供了一种控制用于使逆变器能够在模式之间切换的装置的方法，该方法包括：当当前逆变器模式是一阶逆变器模式时，在逆变器控制期间需要模式切换的情况下，通过控制单元将模式切换信号Sbase设置为0，并且通过控制单元基于紧接在模式切换之前流动的电流iu、v、w的大小来计算死区时间，以便切换到二阶逆变器模式；当当前逆变器模式是二阶逆变器模式时，在逆变器控制期间需要模式切换的情况下，通过控制单元将模式切换信号Sbase设置为1，并且通过控制单元基于紧接在模式切换之前流动的电流iu、v、w的大小来计算死区时间，以便切换到一阶逆变器模式；以及由控制单元设置包括死区时间、用于控制第一逆变器单元和第二逆变器单元的PWM信号和模式切换信号Sbase的新数据，并由控制单元用得到的新数据更新缓冲器。
在该方法中，在当前逆变器控制模式是单采样模式并且是用于对控制周期的一半进行计数的变量的计数器变量ControlRateCnt是0(表示一个控制周期的前半部分)的情况下，控制单元可以设置先前数据而不作任何改变，可以用得到的先前数据更新缓冲器，并且为了指定一个控制周期的后半部分，可以增加计数器变量ControlRateCnt。
在该方法中，在当前逆变器控制模式是单采样模式，计数器变量ControlRateCnt是1(表示一个控制周期的后半部分)而不是0，并且计算和设置新数据的情况下，控制单元可以设置计算的新数据，可以用得到的计算的新数据更新缓冲器，且然后，为了指定一个控制周期的前半部分，可以将计数器变量ControlRateCnt设置为0。
在该方法中，在当前逆变器控制模式是单采样模式，计数器变量ControlRateCnt是1(表示一个控制周期的后半部分)而不是0，并且既不计算也不设置新数据的情况下，控制单元可以确定数据计算在一个控制周期内没有完成并且被延迟到下一个控制周期，可以不加任何改变地设置先前数据，可以用得到的先前数据更新缓冲器，且然后，为了指定一个控制周期的前半部分，可以将计数器变量ControlRateCnt设置为0。
在该方法中，在当前逆变器控制模式是双采样模式而不是单采样模式并且计算和设置新数据的情况下，控制单元可以设置计算的新数据并且可以用得到的计算的新数据更新缓冲器，然后，当计数器变量ControlRateCnt为0(表示一个控制周期的前半部分)时，控制单元可以增加计数器变量ControlRateCnt以指定一个控制周期的后半部分，以及当计数器变量ControlRateCnt为1(表示一个控制周期的后半部分)而不是0时，控制单元可以将计数器变量ControlRateCnt设置为0，以便指定一个控制周期的前半部分。
在该方法中，在当前逆变器控制模式是双采样模式而不是单采样模式并且既不计算也不设置新数据的情况下，控制单元可以不加任何改变地设置先前数据，并且可以用得到的先前数据更新缓冲器，然后，当计数器变量ControlRateCnt为0(表示一个控制周期的前半部分)时，控制单元可以增加计数器变量ControlRateCnt以指定一个控制周期的后半部分，以及当计数器变量ControlRateCnt为1(表示一个控制周期的后半部分)而不是0时，控制单元可以将计数器变量ControlRateCnt设置为0，以便指定一个控制周期的前半部分。
根据本公开，用于使逆变器能够在模式之间切换的装置和控制该装置的方法可以确保二阶逆变器在模式之间切换时的安全性。
附图说明
图1是示出根据本公开的第一实施例的用于使逆变器能够在模式之间切换的装置的示意性配置的视图。
图2是示出图1中的控制单元的更详细配置的框图。
图3和图4是根据本公开的第二实施例的用于控制装置以使逆变器能够在模式之间切换的方法的描述的流程图。
图5是用于描述图4中的单采样模式操作的框图，在该单采样模式操作中，数据计算和逆变器模式切换可以在一个控制周期期间发生。
图6是用于描述图5中的单采样模式操作的框图，该单采样模式操作在数据计算在一个控制周期期间未完成并且被延迟到下一个控制周期的情况下执行。
图7是用于描述图4中的双采样模式操作的框图，在该双采样模式操作中，数据计算和逆变器模式切换可以在控制周期的一半期间发生。
具体实施方式
下面将参考附图分别描述根据本公开的第一和第二实施例的用于使逆变器能够在模式之间切换的装置和控制该装置的方法。
为了描述的清楚和方便，线的粗细和组成元件的尺寸可以在附图中以不精确的比例示出。此外，下面将使用通过考虑根据本公开的组成元件的功能而定义的术语，该术语被分配给该术语，并且该术语可以根据用户或管理者的意图或本领域的实践而变化。因此，术语应根据本说明书在上下文中定义。
图1是示出根据本公开的第一实施例的用于使逆变器能够在模式之间切换的装置的示意性配置的视图。
如图1所示，根据第一实施例的用于使逆变器能够在模式之间切换的装置包括第一逆变器单元10、第二逆变器单元20、形成在第一逆变器单元10和第二逆变器单元20之间的模式切换单元110以及控制单元120。
负载(例如，电机)连接在第一逆变器单元10和模式切换单元110之间。电源Vdc连接到第一逆变器单元10。
在控制单元120的控制下，第一逆变器单元10可以向负载施加阶跃电压(例如，六阶跃电压)。在控制单元120的控制下，模式切换单元110可以打开和关断。因此，可以以一阶逆变器模式或二阶逆变器模式驱动负载。
例如，在控制单元120的控制下，在模式切换单元110被关断的情况下，以二阶逆变器模式(即，以高输出模式)驱动负载，并且在模式切换单元110被打开的情况下，以一阶逆变器模式(即，以高效率模式)驱动负载。
模式切换单元110包括分别连接用于相位U、V和W的三个开关S7、S8和S9，并且三个开关S7、S8和S9的输入端子连接到分别用于相位U、V和W的线，并且该三个开关S7、S8和S9的输出端子以共享的方式彼此连接。
在控制单元120以一阶逆变器模式驱动负载的情况下，控制单元120可以根据预先指定的条件(例如，温度或调制指数M.I)选择多个逆变器驱动技术(空间矢量脉宽调制(SVPWM)和不连续脉宽调制(DPWM)技术)中的任一个，并且可以驱动负载。
此外，在控制单元120以二阶逆变器模式驱动负载的情况下，控制单元120可以根据预先指定的条件(例如，温度或调制指数M.I)选择多个逆变器驱动技术(SVPWM和DPWM技术)中的任一个，并且可以驱动负载。
作为参考，在SVPWM技术中，逆变器六相开关以脉冲宽度调制(PWM)载波频率执行，且逆变器四相开关以PWM载波频率执行。因此，在相同的载波频率下，DPWM技术中的开关相数比SVPWM技术中的少。因此，开关损耗相应地较低。开关损耗越低，开关元件的热损失越低。因此，开关元件较少受热。
在不需要高电机输出的情况下，控制单元120可以通过以一阶逆变器模式(即，高效率驱动)的控制来提高效率。即，可以通过仅驱动第一逆变器单元10的控制来执行高效率驱动。
此外，在需要高电机输出的情况下，控制单元120可以通过二阶逆变器模式(即，高输出驱动)的控制来增加输出。即，可以通过驱动第一逆变器单元10和第二逆变器单元20两者的控制来执行高输出驱动。
此时，通过控制单元120对模式切换单元110的关断控制以二阶逆变器模式驱动负载意味着控制单元120通过开口端绕组技术执行高输出驱动。此外，通过控制单元120对模式切换单元110的打开控制在一阶逆变器模式下驱动负载意味着控制单元120通过三相技术执行高效率驱动。
在第一逆变器单元10中使用的开关元件(SiC MOSFET)(其可在下文中描述为第一开关元件)的额定工作温度范围为-55至175度(℃)。在第二逆变器单元20中使用的开关元件(Si IGBT)(其在下文中可以被描述为第二开关元件)的额定工作温度范围为-40至175度(℃)。
在这种情况下，每个开关元件的温度可以使用其自身的内置温度传感器(未示出)来测量。不具有其内置温度传感器的开关元件的温度可以使用连接到其上的外部独立温度传感器(未示出)来测量。
作为参考，SiC MOSFET适用于低额定功率，并因此不能用于高输出。相比之下，SiIGBT适合高输出，但不能实现高效率。因此，第一逆变器单元10的每个开关元件可以实现为SiC MOSFET，第二逆变器单元20的每个开关元件可以实现为Si IGBT。
此外，在一阶逆变器模式中，电池电压不能被充分利用，并因此，通常仅使用至线性调制区域(调制指数M.I为1.15)。在二阶逆变器模式中，可以输出的相电压的最大大小是电源Vdc的电压的大小，并且可以充分利用电池电压。因此，二阶逆变器模式，而不是一阶逆变器模式，可用于高输出。然而，在二阶逆变器模式中比在一阶逆变器模式中使用更多数量的开关。因此，二阶逆变器模式具有由于开关损耗和导电损耗的增加而降低其功率转换效率的特征。
控制单元120可以是车辆的电子控制单元(ECU)或微控制器单元(MCU)。
图2是示出图1中的控制单元120的更详细配置的框图。如所示出的，控制单元120包括多个核，即核CORE0 121和CORE1122、PWM模块123、死区时间计算单元124和死区时间模块125。
第一核CORE0 121执行用于控制第一逆变器单元10和第二逆变器单元20的信号(PWM信号)的计算、模式切换信号Sbase的计算以及死区时间(dead time)的计算。第一核CORE0 121设置用于控制第一逆变器单元10和第二逆变器单元20的PWM信号、模式切换信号Sbase和死区时间，并用得到的PWM信号、模式切换信号Sbase和死区时间更新缓冲器(未示出)。
第二核心CORE1 122根据指定的逆变器控制周期信号(未示出)输出用于更新缓冲器(未示)的数据(例如，用于控制第一逆变器单元10和第二逆变器单元20的PWM信号、模式切换信号Sbase和死区时间)。
PWM模块123根据模式选择信号输出用于切换到一阶逆变器模式或二阶逆变器模式的信号(基本信号)。
死区时间计算单元124基于紧接在模式切换之前流动的电流iu、v、w来计算死区时间。
此时，使死区时间减小到0所用的时间根据紧接在模式切换之前流动的电流iu、v、w的大小而变化。因此，可以以查找表的形式设置与电流量下降到0所花费的时间相对应的死区时间。例如，紧接在模式切换之前流动的电流iu，v，w的大小越大，死区时间越长，紧接在模式切换之前流动的电流iu，v，w的大小越小，死区时间越短。
死区时间模块125将用于执行控制以打开/关断模式切换单元110的信号Sbase和用于驱动第二逆变器单元20的信号Scomp之间的延迟时间，提供作为死区时间。
参照图2描述的组成元件121至125用于帮助理解控制单元120的操作，并且控制单元120不限于组成元件121至125。
当二阶逆变器在模式之间切换时，在同时施加模式切换信号Sbase和用于驱动第二逆变器单元20的信号Scomp的区段的情况下，负载(例如电机)瞬时同时具有Y连接和开路绕组结构，从而短路。因此，当二阶逆变器在模式之间切换时，存在无法确保安全性的问题。
因此，为了防止上述问题(当二阶逆变器在模式之间切换时，在同时施加模式切换信号Sbase和用于驱动第二逆变器单元20的信号Scomp的部分的情况下负载可能短路的问题)，必须提供足够的延迟时间以确保逆变器在模式之间切换时的安全性。然而，在当逆变器在模式之间切换时发生中断(例如，软件中断，例如计算PWM信号所用时间的意外增加)的情况下，延迟时间增加。因此，在对应于增加的延迟时间的时间内不能控制负载(例如，电机)。因此，可能会出现安全性降低的问题。即，可能出现难以实现电机控制PWM输出的正确模式切换定时同步的问题。
为了解决这个问题，提供了根据本公开的第一实施例的模式切换方法。该方法能够实现电机控制PWM输出的正确模式切换定时同步，尽管当二阶逆变器在模式之间切换时会出现意外中断(软件中断，例如计算PWM信号的延迟)。
图3和图4是根据本公开的第二实施例的用于控制使逆变器能够在模式之间切换的装置的方法的描述的流程图。
参照图3，在逆变器控制(S101)期间，需要模式切换(S102中的“是”)的情况下，当当前逆变器模式是一阶模式(即，一阶逆变器模式)(S103中的“是”)时，为了切换到二阶逆变器模式，控制单元120将模式切换信号Sbase设置为0(S105)，并且基于紧接在模式切换之前流动的电流iu、v、w的大小来计算死区时间(S106)。
当当前逆变器模式不是一阶模式(即，一阶逆变器模式)时(S103中的“否”)(即，当当前逆变器模式是二阶模式)时，为了切换到一阶逆变器模式，控制单元120将模式切换信号Sbase设置为1(S104)，并且基于紧接在模式切换之前流动的电流iu、v、w的大小来计算死区时间(S106)。
在这一点上，根据紧接在模式切换之前流动的电流iu、v、w的大小而变化的死区时间可以以查找表的形式预置。
当计算出模式切换信号Sbase和死区时间时，控制单元120设置计算出的数据(例如，用于控制第一逆变器单元10和第二逆变器单元20的PWM信号、模式切换信号Sbase和死区时间)(即，新数据)，并用所得计算出的数据更新缓冲器(未示出)(S107)。
在逆变器控制(S101)期间，在不需要模式切换的情况下(S102中的“否”)，控制单元120设置先前数据(例如，用于控制第一逆变器单元10和第二逆变器单元20的PWM信号、模式切换信号Sbase和死区时间)而不作任何改变，并且用所得到的先前数据更新缓冲器(或者不加任何改变地保持先前存储在缓冲器中的数据)(S107)。
参照图4，当当前逆变器控制模式是单采样模式(S201中的“是”)并且作为用于对控制周期的一半进行计数的变量的计数器变量ControlRateCnt是0(即，一个控制周期的前半部分)(在S202中的“是”)时，控制单元120设置先前数据(例如，用于控制第一逆变器单元10和第二逆变器单元20的PWM信号、模式切换信号Sbase和死区时间)而不作任何改变，并且用得到的先前数据更新缓冲器(S203)。此外，控制单元120增加计数器变量ControlRateCnt，以便指定一个控制周期的后半部分(S204)。
当当前逆变器控制模式是单采样模式(S201中的“是”)并且计数器变量ControlRateCnt不是0(即，计数器变量ControlRateCnt是1，该1表示一个控制周期的后半部分)(S202中的“否”)，如果新数据(例如，用于控制第一逆变器单元10和第二逆变器单元20的PWM信号、模式切换信号Sbase和死区时间)(在S205中的“是”)被计算并设置，则控制单元120设置计算出的新数据并用得到的所计算的新数据更新缓冲器(S206)，且然后将计数器变量ControlRateCnt设置为0，以便指定一个控制周期的前半部分(S207)。
当当前逆变器控制模式是单采样模式(S201中的“是”)并且计数器变量ControlRateCnt不是0(即，计数器变量ControlRateCnt是1，该1表示一个控制周期的后半部分)(S202中的“否”)，如果新数据(例如，用于控制第一逆变器单元10和第二逆变器单元20的PWM信号、模式切换信号Sbase、和死区时间)既未计算也未设置(S205中的“否”)(即，如果数据计算在一个控制周期内未完成并且延迟到下一个控制周期)，则控制单元120设置先前数据(例如，用于控制第一逆变器单元10和第二逆变器单元20的PWM信号、模式切换信号Sbase和死区时间)而不作任何改变，并且用得到的先前数据更新缓冲器(S208)，并且然后将计数器变量ControlRateCnt设置为0，以便指定一个控制周期的前半部分(S207)。
当当前逆变器控制模式不是单采样模式(S201中的“否”)(即，当前逆变器控制模式是双采样模式)时，如果新数据(例如，用于控制第一逆变器单元10和第二逆变器单元20的PWM信号、模式切换信号Sbase和死区时间)(在S209中的“是”)被计算并设置，则控制单元120设置计算出的新数据并用得到的新数据更新缓冲器(S210)。然后，当计数器变量ControlRateCnt为是(S211中的“是”)(即，0表示一个控制周期的前半部分)时，控制单元120增加计数器变量ControlRateCnt，以便指定一个控制周期的后半部分(S204)。此外，当计数器变量ControlRateCnt不是0(S211中的“否”)(即，计数器变量ControlRateCnt是1，该1表示一个控制周期的后半部分)时，控制单元120将计数器变量ControlRateCnt设置为0，以便指定一个控制周期的前半部分(S207)。
当当前逆变器控制模式不是单采样模式(S201中的“否”)(即，当前逆变器控制模式是双采样模式)时，如果新数据既未计算也未设置(S209中的“否”)，则控制单元120设置先前数据(例如，用于控制第一逆变器单元10和第二逆变器单元20的PWM信号、模式切换信号Sbase和死区时间)而不作任何改变，并用得到的先前数据更新缓冲器(S212)。然后，当计数器变量ControlRateCnt是0(S211中的“是”)(即，0表示一个控制周期的前半部分)时，控制单元120增加计数器变量ControlRateCnt，以便指定一个控制周期的后半部分(S204)。此外，当计数器变量ControlRateCnt不是0(S211中的“否”)(即，计数器变量ControlRateCnt是1，该1表示一个控制周期的后半部分)时，控制单元120将计数器变量ControlRateCnt设置为0，以便指定一个控制周期的前半部分(S207)。
图5是用于描述图4中的单采样模式操作的框图，其中，数据计算和逆变器模式切换可以在一个控制周期期间发生。参照图5，第一核CORE0在一个控制周期期间计算和设置新数据(例如，用于控制第一逆变器单元10和第二逆变器单元20的PWM信号、模式切换信号Sbase和死区时间)，并用得到的新数据更新缓冲器(未示出)。此外，当用新数据更新缓冲器时，第二核CORE1根据指定的逆变器控制周期信号(未示出)输出用于更新缓冲器(未示出)的新数据(例如，用于控制第一逆变器单元10和第二逆变器单元20的PWM信号、模式切换信号Sbase和死区时间)。
此时，在模式切换信号Sbase的状态改变(例如1→0)之后，当死区时间过去时，控制单元120输出用于驱动第二逆变器单元20的信号Scomp。
在单采样模式中，尽管第一核CORE0在半个控制周期内计算新数据(例如，用于控制第一逆变器单元10和第二逆变器单元20的PWM信号、模式切换信号Sbase和死区时间)，但是第一核CORE0在下半个控制周期内用计算出的新数据更新缓冲器(未示出)。因此，第二核CORE1根据指定的逆变器控制周期信号(未示出)输出更新缓冲器(未示出)的新数据。
图6是用于描述图5中的单采样模式操作的框图，其在数据计算在一个控制周期期间未完成并且被延迟到下一个控制周期的情况下执行。如所示出的，在单采样模式中，在第一核CORE0在一个控制周期内未完成新数据的计算并且在延迟之后在下一个控制周期内完成计算的情况下，第一核CORE0在下一个控制周期内用计算出的新数据更新缓冲器(未示出)。因此，第二核CORE1根据指定的逆变器控制周期信号(未示出)输出更新缓冲器(未示出)的新数据。
即，根据第二实施例，尽管在信号采样模式下的数据计算中出现延迟，但是可以实现用于电机控制PWM输出的正确模式切换定时同步。
图7是用于描述图4中的双采样模式操作的框图，其中数据计算和逆变器模式切换可以在控制周期的一半期间发生。第一核CORE0在控制周期的一半期间计算和设置新数据(例如，用于控制第一逆变器单元10和第二逆变器单元20的PWM信号、模式切换信号Sbase和死区时间)，并用得到的新数据更新缓冲器(未示出)。当用所得的新数据更新缓冲器时，第二核CORE1根据指定的逆变器控制周期信号(未示出)输出用于更新缓冲器(未示出)的新数据(例如，用于控制第一逆变器单元10和第二逆变器单元20的PWM信号、模式切换信号Sbase和死区时间)。
此时，在模式切换信号Sbase的状态改变(例如：1→0)之后，当死区时间过去时，控制单元120输出用于驱动第二逆变器单元20的信号Scomp。
在双采样模式中，在第一核(CORE0)在半个控制周期内未完成新数据(例如，用于控制第一逆变器单元10和第二逆变器单元20的PWM信号、模式切换信号Sbase和死区时间)的计算，并且在延迟之后在下半个控制周期内完成计算的情况下，第一核CORE0在下半个控制周期内用计算出的新数据更新缓冲器(未示出)。因此，第二核CORE1根据指定的逆变器控制周期信号(未示出)输出更新缓冲器(未示出)的新数据。
即，根据本实施例，尽管在双采样模式下的数据计算中出现延迟，但是可以实现用于电机控制PWM输出的正确模式切换定时同步。
如上所述提供了根据第二实施例的模式切换方法。该方法能够实现电机控制PWM输出的正确模式切换定时同步，尽管当二阶逆变器在模式之间切换时出现意外中断(软件中断，例如计算PWM信号的延迟)。
参考附图，仅以示例性方式描述本公开的实施例。对于本公开所属领域的普通技术人员来说，可以理解的是，根据本描述，各种其他修改和等同物是可能的。因此，本公开的技术范围应由以下权利要求限定。此外，例如，本说明书中描述的特征可以以方法、过程、装置、软件程序、数据流或信号的形式来实现。尽管在单一形式的上下文中描述了这些特征(例如，仅以方法的形式描述)，但这些特征也可以以不同的形式(例如，以装置或程序的形式)实现。该装置可以以适当的硬件、软件、固件等形式实现。例如，该方法可以在计算机、微处理器或诸如处理器之类的装置中实现，该装置通常指的是诸如集成电路或可编程逻辑装置之类的处理装置。

Claims (19)

1.一种用于使逆变器能够在模式之间切换的装置，所述装置包括：
第一逆变器单元；
第二逆变器单元；
负载，连接在所述第一逆变器单元和所述第二逆变器单元之间的；
模式切换单元，连接在所述负载和所述第二逆变器单元之间；以及
控制单元，被配置为通过执行用于打开或关断所述模式切换单元的控制，来以一阶逆变器模式或二阶逆变器模式驱动所述负载，
其中，当逆变器在模式之间切换时，所述控制单元根据正确模式切换定时同步来执行模式切换，以用于脉冲宽度调制PWM信号输出。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述控制单元通过关断所述模式切换单元来以所述二阶逆变器模式驱动所述负载，并且通过打开所述模式切换单元来以所述一阶逆变器模式驱动所述负载。
3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述模式切换单元包括分别连接用于三个相位的三个开关，并且其中，所述三个开关的输入端子连接到分别用于所述三个相位的线，并且所述三个开关输出端子以共享方式彼此连接。
4.根据权利要求1所述的装置，其中，当执行所述模式切换时，所述控制单元以与用于驱动模式切换信号和所述第二逆变器单元的信号之间的死区时间的间隔相对应的方式引起时间延迟，以便实现定时同步。
5.根据权利要求4所述的装置，其中，所述死区时间以对应于电流量根据紧接在所述模式切换之前流动的电流的大小而下降到0的时间的方式设置，并且根据紧接在所述模式切换之前流动的电流的大小而变化的所述死区时间以查找表的形式被预设。
6.根据权利要求1所述的装置，其中，所述控制单元包括：
第一核，被配置为计算用于控制所述第一逆变器单元和所述第二逆变器单元的PWM信号；计算模式切换信号；计算死区时间；以及设置所述PWM信号、所述模式切换信号和所述死区时间；以及
第二核，被配置为根据指定的逆变器控制周期信号，输出用于更新缓冲器的数据。
7.根据权利要求1所述的装置，其中，在逆变器控制期间需要所述模式切换的情况下，当当前逆变器模式是所述一阶逆变器模式时，为了切换到所述二阶逆变器模式，所述控制单元将模式切换信号设置为0，并且基于紧接在所述模式切换之前流动的电流的大小来计算死区时间，
其中，在所述逆变器控制期间需要所述模式切换的情况下，当所述当前逆变器模式是所述二阶逆变器模式时，为了切换到所述一阶逆变器模式，所述控制单元将所述模式切换信号设置为1，并且基于紧接在所述模式切换之前流动的电流的大小来计算所述死区时间，并且
其中，所述控制单元设置包括以下项的新数据：所计算的死区时间、用于控制所述第一逆变器单元和所述第二逆变器单元的PWM信号、以及所述模式切换信号，并且用所得到的新数据更新缓冲器。
8.根据权利要求7所述的装置，其中，在所述逆变器控制期间不需要所述模式切换的情况下，所述控制单元保持先前存储在所述缓冲器中的数据而不作任何改变。
9.根据权利要求1所述的装置，其中，当当前逆变器控制模式是单采样模式并且作为用于对一控制周期的一半进行计数的变量的计数器变量是0，所述0表示一个控制周期的前半部分时，所述控制单元设置先前数据而不作任何改变，用所得到的先前数据更新缓冲器，并且为了指定所述一个控制周期的后半部分，增加所述计数器变量。
10.根据权利要求1所述的装置，其中，当当前逆变器控制模式是单采样模式、计数器变量是1而不是0并且新数据被计算和设置，所述1表示一个控制周期的后半部分时，所述控制单元设置所计算的新数据，用得到的所计算的新数据更新缓冲器，并且然后，为了指定所述一个控制周期的前半部分，将所述计数器变量设置为0。
11.根据权利要求1所述的装置，其中，当当前逆变器控制模式是单采样模式、计数器变量是1而不是0并且新数据既未计算也未设置，所述1表示一个控制周期的后半部分时，所述控制单元确定出数据计算在所述一个控制周期内未完成并且被延迟到下一个控制周期，设置先前数据而不作任何改变，用所得到的先前数据更新缓冲器，并且然后，为了指定所述一个控制周期的前半部分，将所述计数器变量设置为0。
12.根据权利要求1所述的装置，其中，当当前逆变器控制模式是双采样模式而不是单采样模式并且新数据被计算和设置时，所述控制单元设置所计算的新数据，并且用得到的所计算的新数据更新缓冲器，
然后其中，当计数器变量是0，所述0表示一个控制周期的前半部分时，所述控制单元增加所述计数器变量以指定所述一个控制周期的后半部分，并且
其中，当所述计数器变量是1而不是0，所述1表示所述一个控制周期的所述后半部分时，所述控制单元将所述计数器变量设置为0，以便指定所述一个控制周期的所述前半部分。
13.根据权利要求1所述的装置，其中，当当前逆变器控制模式是双采样模式而不是单采样模式并且新数据既未计算也未设置时，所述控制单元设置先前数据而不作任何改变，并且用所得到的先前数据更新缓冲器，
然后其中，当计数器变量是0，所述0表示一个控制周期的前半部分时，所述控制单元增加所述计数器变量以指定所述一个控制周期的后半部分，并且
其中，当所述计数器变量是1而不是0，所述1表示所述一个控制周期的所述后半部分时，所述控制单元将所述计数器变量设置为0，以便指定所述一个控制周期的所述前半部分。
14.一种控制用于使逆变器能够在模式之间切换的装置的方法，所述方法包括：
当当前逆变器模式是一阶逆变器模式时，在逆变器控制期间需要模式切换的情况下，由控制单元将模式切换信号设置为0，并且由所述控制单元基于紧接在所述模式切换之前流动的电流的大小来计算死区时间，以便切换到二阶逆变器模式；
当所述当前逆变器模式是所述二阶逆变器模式时，在所述逆变器控制期间需要所述模式切换的情况下，由所述控制单元将所述模式切换信号设置为1，并且由所述控制单元基于紧接在所述模式切换之前流动的电流的大小来计算所述死区时间，以便切换到所述一阶逆变器模式；并且
由所述控制单元设置包括以下项的新数据：所述死区时间、用于控制第一逆变器单元和第二逆变器单元的PWM信号、以及所述模式切换信号，并且由所述控制单元用所得到的新数据更新缓冲器。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，在当前逆变器控制模式是单采样模式并且作为用于对一控制周期的一半进行计数的变量的计数器变量是0，所述0表示一个控制周期的前半部分的情况下，所述控制单元设置先前数据而不作任何改变，用所得到的先前数据更新缓冲器，并且为了指定所述一个控制周期的后半部分，增加所述计数器变量。
16.根据权利要求14所述的方法，其中，在当前逆变器控制模式是单采样模式、计数器变量是1而不是0并且新数据被计算和设置，所述1表示一个控制周期的后半部分的情况下，所述控制单元设置所计算的新数据，用得到的所计算的新数据更新缓冲器，并且然后，为了指定所述一个控制周期的前半部分，将所述计数器变量设置为0。
17.根据权利要求14所述的方法，其中，在当前逆变器控制模式是单采样模式、计数器变量是1而不是0并且新数据既未计算也未设置、所述1表示一个控制周期的后半部分的情况下，所述控制单元确定出数据计算在所述一个控制周期内未完成并且被延迟到下一个控制周期，设置先前数据而不作任何改变，用所得到的先前数据更新缓冲器，并且然后，为了指定所述一个控制周期的前半部分，将所述计数器变量设置为0。
18.根据权利要求14所述的方法，其中，在当前逆变器控制模式是双采样模式而不是单采样模式并且新数据被计算和设置的情况下，所述控制单元设置所计算的新数据，并且用得到的所计算的新数据更新缓冲器，
然后其中，当计数器变量是0，所述0表示一个控制周期的前半部分时，所述控制单元增加所述计数器变量以指定所述一个控制周期的后半部分，并且
其中，当所述计数器变量是1而不是0，所述1表示所述一个控制周期的所述后半部分时，所述控制单元将所述计数器变量设置为0，以便指定所述一个控制周期的所述前半部分。
19.根据权利要求14所述的方法，其中，在当前逆变器控制模式是双采样模式而不是单采样模式并且新数据既未计算也未设置的情况下，所述控制单元设置先前数据而不作任何改变，并且用所得到的先前数据更新缓冲器，
然后其中，当计数器变量是0，所述0表示一个控制周期的前半部分时，所述控制单元增加所述计数器变量以指定所述一个控制周期的后半部分，并且
其中，当所述计数器变量是1而不是0，所述1表示所述一个控制周期的所述后半部分时，所述控制单元将所述计数器变量设置为0，以便指定所述一个控制周期的所述前半部分。
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