CN1209867C - 用单个传感器测量逆变器控制装置的相电流的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

一种用来使用电流传感器测量三相交流电流的方法及其装置，它能够通过在逆变器的开关切换周期内改变用于调制脉宽的参考电压以及在相同的开关切换周期内补偿变化的参考电压使得开关切换周期内平均电压不变化。这样可以防止电流失真，在所有开关切换周期中检测三相输出电流，并通过在逆变器的一个开关切换周期中改变任意两相的参考电压、使用电流传感器测量该开关切换周期内每相的电流、以及在该开关切换周期内补偿两相变化的参考电压的变化量来快速控制瞬时电流。

Description

用单个传感器测量逆变器控制装置的相电流的方法及装置
                         技术领域
本发明涉及一种测量逆变器控制装置的相电流的方法以及应用该方法的逆变器控制装置，并更详细地说，涉及一种使用单个电流传感器测量逆变器控制装置的相电流的方法及其装置，它能够在三角波的一个周期内改变参考电压用以调制脉宽，并在相同的周期内补偿变化的参考电压，从而在三角波的每个周期内测量电流，同时可以无误地测量电流。
                         背景技术
通常，当三相交流电动机(三相感应电动机)使用逆变器来控制时，电流传感器被用来控制电流或保护电动机和电气负载以避免过电流。三个电流传感器被安装从而相应于在逆变器和三相交流电动机之间的各个相，并且测量流经三相交流电动机的电流。此外，在三相电流平衡的情况下，使用两个传感器来测量两相的电流，而其余的电流计算得出。因此，可得到三相输出电流。
最近，出现了一种测量逆变器的每个开关状态的相电流的方法，该方法通过在DC(直流)输出电路和逆变器之间安装单个电流传感器并且根据每个测量的开关状态的相电流估计逆变器的三相输出电流。相应地，这样可以减少制造用于测量三相交流电流的装置的花费。
图1是表示逆变器控制装置的组成结构的框图，该装置包含一器件，它用于根据已有技术使用单个电流传感器来测量三相交流的每相的电流。
如图1所示，逆变器控制装置包含整流器11，用来将来自三相AC(交流电流)电源10的交流电流转换为直流电流；逆变器14，它在各个相具有一对开关器件Q1和Q4、一对开关器件Q3和Q6、以及一对开关器件Q5和Q2；逆变器14，用来将来自整流器的直流电流转换为交流电流，并且提供交流电流到三相感应电动机16；电流传感器12，用来测量流经整流器11和逆变器14之间线路的电流；模拟数字转换器13，用来将电流传感器12测量的模拟直流电流流值转换为数字电流值；逆变器控制器15，用来使用每相的参考电压和三角波在A/D转换器13的数字测量值基础上生成脉宽调制(PWM)信号，从而控制各个相上开关器件Q1和Q4、Q3和Q6、以及Q5和Q2的开关切换。
现在将描述根据上述组成的现有技术的使用电流传感器的逆变器控制装置的操作。
整流器11接收来自三相电流源10的三相交流电流，并且在整流和平滑后输出直流电流到逆变器14。逆变器14将直流电流转换为交流电流，并且将交流电流输出到三相感应电动机16。流经整流器11和逆变器14之间(通过所谓的直流链路)的直流电流值使用电流传感器12来测量。使用A/D转换器13将这样测量的模拟直流电流值转换为数字数据并且输出到逆变器控制器15。逆变器控制器15将来自A/D转换器13的数字电流值与指令电流值比较，计算出通过补偿两值间的差值获得的新的指令电流值，生成对应于新的指令电流值的PWM信号，输出PWM信号到逆变器14。
PWM信号是一矩形波，它用来将各个相U，V，W的直流参考电压与三角波电压信号比较，并且导通或关断相应相的开关器件。也就是，如图2中表示的，逆变器控制器15将三角波电压信号和各个相的参考电压信号Vu、Vv和Vw比较。当各个相的参考电压信号Vu、Vv和Vw大于三角波信号时，逆变器控制器15输出高电平的方波信号(参看图2的Q1、Q3和Q5的波形)来导通相应相的正极侧开关器件Q1、Q3、和Q5，并且输出低电平的方波信号(波形通过将图2的Q1、Q3、和Q5的波形反相获得，图中没有表示)来关断相应相的负极侧开关器件Q4、Q6、和Q2。当各个相的参考电压信号Vu、Vv和Vw小于三角波电压信号时，逆变器控制器15输出低电平的方波信号(参看图2的Q1、Q3、和Q5的波形)来关断相应相的正极侧开关器件Q1、Q3、和Q5，并且输出高电平的方波信号(波形通过将图2的Q1、Q3、和Q5的波形反相获得，图中没有表示)来导通相应相的负极侧开关器件Q4、Q6、和Q2。在正极侧和负极侧开关器件中，电流从逆变器14流到三相感应电动机16的方向被认为是正方向，而电流从三相感应电动机16流到逆变器14的方向被认为是负方向，此时当正极侧开关器件Q1、Q3和Q5导通时，电流流出到三相感应电动机16。当负极侧开关器件Q4、Q6和Q2导通时，电流经逆变器14从三相感应电动机16流入。
因此，逆变器14的开关器件Q1到Q6当脉宽调制方波信号在高电平时导通，当脉宽调制方波信号在低电平时关断。从而，开关器件处在图3的24个状态中某一状态。当任意相的正极侧和负极侧开关器件同时导通，相电路短路。于是，逆变器14和电动机16烧坏。因此，逆变器控制器15有必要控制各个相的正极侧和负极侧开关器件不同时导通。因此，设想正极侧和负极侧开关器件不被同时导通。由电流传感器12测量的电流Idc流经三相感应电动机16并且该电流是图3最右列8个值中的一个。
上述将参考图1和图3更加详细地描述。
参考图3，在第一和最后一行的开关器件Q1到Q6的状态中，正极侧开关器件Q1、Q3和Q5导通，而负极侧开关器件Q4、Q6和Q2关断，或者正极侧开关器件Q1、Q3和Q5关断，而负极侧开关器件Q4、Q6和Q2导通。本例中，参考图1，只有一条由其电流Idc经逆变器14流出的通路，而没有电流Idc从感应电动机16流入的通路，或者没有电流Idc经逆变器14流出的通路，而只有一条电流Idc经感应电动机16流入的通路。从而，形不成闭合的电路。因此，不流动电流Idc。因此，由电流传感器12测量的电流值为零。
参考图3，在第二行开关器件Q1到Q6的状态中，正极侧开关器件Q1、Q3、Q5分别是通、通和断，负极侧开关器件Q4、Q6和Q2分别是断、断和通。在这种情况下，参考图1，形成了一闭合的环路，从而相U的电流Iu和相V的电流Iv经正极侧开关器件Q1和Q3流出到电动机16，电流Iw经负极侧开关器件Q2从电动机16流进。因此，当认为流出到电动机16的电流量等于从电动机16流进的电流量时，电流Idc的量等于电流Iw的量，并且电流Idc的方向与电流Iw的方向相反。因此，电流Idc是-Iw。
参考图3，在第三行开关器件Q1到Q6的状态中，正极侧开关器件Q1、Q3和Q5分别是通、断和通，负极侧开关器件Q4、Q6和Q2分别是断、通和断。在这种情况下，参考图1，形成一闭合环路从而相U的电流Iu和相W的电流Iw通过正极侧开关器件Q1和Q5流出到电动机16，并且电流Iv通过负极侧开关器件Q6从电动机16流进。因此，当假定流入电动机16的电流量与从电动机16流出的电流量相等时，电流Id的量与电流Iv的量相等，并且电流Idc的方向和电流Iv的方向相反。从而，电流Idc是-Iv。
参考图3，第四行的开关器件Q1到Q6的状态中，正极侧开关器件Q1、Q3和Q5分别是通、断和断，而负极侧开关器件Q4、Q6和Q2分别是断、通和通。在这种情况下，参考图1，形成了一闭合环路从而相U的电流Iu通过正极侧开关器件Q1流出到电动机16，电流Iv和Iw从电动机16经负极侧开关器件Q2，Q6流进。因此，流入电动机16的电流Idc是Iu。
参考图3，在第五行的开关器件Q1到Q6的状态中，正极侧开关器件Q1、Q3和Q5分别是断、通和通，而负极侧开关器件Q4、Q6和Q2分别是通、断和关。在这种情况下，参考图1，形成了一闭合环路从而相V的电流Iv和相W的电流Iw通过正极侧开关器件Q3和Q5流出到电动机16，电流Iu通过负极侧开关器件Q4从电动机16流进。因此，当假定流到电动机16的电流量等于自电动机16流出的电流量时，电流Idc的量等于电流Iu的量并且电流Idc的方向与电流Iu的方向相反。因此，电流Idc是-Iu。
第六和第七行的开关器件状态以及电流Idc的值是Iv和Iw的实际情况可通过上述描述来理解。因此，其描述将被省略。
正如上面提到的，在第一和最后一行的开关器件的状态中，在正极侧开关器件Q1、Q3和Q5是同时导通，或者开关器件Q4、Q6和Q2是同时导通的情况下，不流动电流Idc。然而，在其余6行的开关器件的状态中，电流Idc与逆变器14的三相输出电流中一相的电流相同。
因此，电流传感器12测量电流Idc并且输出作为模拟值的测量值到A/D转换器13。逆变器控制器15在来自A/D转换器13的数字电流值基础上确定各个相的电流Iu、Iv和Iw的值以及开关器件Q1到Q6的预存状态中电流Idc的诸如-Iw和-Iv的值，如图3表中表示的。因此，完成了流经电动机16的各个相电流的测量。
只有当开关器件Q1到Q6的开关切换控制信号，也就是来自逆变器控制器15的PWM信号在一个转换时间内保持不变，才可以正确地测量电流Idc，该转换时间内A/D转换器13将由电流传感器12测量的电流Idc的模拟值转换为数字值。也就是说，只有当开关器件Q1到Q6的开关切换状态以图3中8个状态中的一个保持预定的最小时间或更长时间时，才可以正确地测量电流Idc。转换时间通常需要2到9微秒或更长的开关切换保持时间。
然而，当最小的开关切换保持时间短于花费在通过A/D转换器13转换由电流传感器12检测的模拟电流值到数字值上的时间时，不能正确测量出电流。例如，图2中，正极侧开关器件Q1、Q3、和Q5在时间Tp内分别是通、断和通(图3第三行的状态)。只有当时间Tp大于A/D转换器的最小转换时间Tp_min时，才可以正确测量出相U的电流Iu。
因此，为了保证逆变器14的最小开关切换保持时间，通过将原参考电压Vu改变(失真)dV来增加一时间段，在该段时间内流过相电流。因此，流经电动机16的每相的电流值通过电流传感器12在变化的参考电压Vu_c的三角波的一个周期内测量出。然而，因为为了保证开关切换时间参考电压的变化(失真)了dV，测量的电流值是错误的。因而当电流波形通过诸如示波器的仪器测量时，相的失真电流波形是图4中所示的一失真的交流电流波形。
因此，当原参考电压发生了变化，为了保证上述的在三角波的一个周期内的最小开关切换时间，逆变器控制器15必须输出PWM信号到逆变器14，用于通过在其后产生的不同三角波周期期间逐步补偿参考电压，以补偿电流，从而校正失真的电流。然而因为不可能在这样一补偿周期内保证最小开关切换时间，所以也不可能测量出电流值。
因此，根据传统的逆变器控制装置，当需要瞬时电流控制时不可能得到快速电流控制特性。
                         发明内容
因此，本发明的目的是提供一种逆变器控制装置，其中测量的电流不失真，并且它能够使用单个的电流传感器来测量每相的电流时进行瞬时控制电流，以及提供一种测量逆变器控制装置的相电流的方法。
为达到这些和其它优点，根据本发明的目的在这里具体化并且概括地描述，本发明提供了一种逆变器控制装置，包括：整流器，用来将来自三相交流电源的交流电流转换为直流电流；逆变器，它在三相的每相都具有一对开关器件，该逆变器用来将来自整流器的直流电流转换为交流电流，并且提供交流电流到三相感应电动机；电流传感器，用来测量流经电动机的相电流；A/D转换器，用来将由电流传感器测量的每相的电流模拟测量值转换为数字测量值；以及逆变器控制器，用来在来自模拟数字转换器的数字测量值基础上使用三角波生成每相的参考电压和脉宽调制信号，控制每相开关器件的开关切换，在三角波的一个周期中改变任意两相的参考电压，以及补偿在三角波的一个周期内的两相的变化的参考电压的变化量。
本发明提供了一种方法，用来测量逆变器控制装置的每相的电流，该逆变器控制装置包括整流器，用来将来自三相交流电源的交流电流转换为直流电流；逆变器，它在每相具有一对开关器件，该逆变器用来将来自整流器的直流电流转换为交流电流并且提供交流电流到三相感应电动机；一个电流传感器，用来测量流经电动机的每相电流；模拟数字(A/D)转换器，用来将由电流传感器测量的每相的电流模拟测量值转换为数字测量值；逆变器控制器，用来在来自模拟数字转换器的数字测量值的基础上使用三角波生成每相的参考电压和脉宽调制信号(PWM)，从而控制每相的开关器件的开关切换，该方法包括步骤：(a)在三角波的一个周期内改变任意两相的参考电压；(b)使用电流传感器测量在三角波一周期内的每相的电流；以及(c)在三角波的一个周期内补偿两相的参考电压的变化量。
上述以及本发明的其它目的，特征，方面以及优点将通过下面的结合所附图例的本发明的详细描述变得更加清楚。
                         附图说明
用来提供对发明的进一步的理解的并且被包括进来成为本说明书一部分的附图与描述一起用来解释本发明原理。
在附图中：
图1是一框图，它表示了逆变器控制装置的组成，该装置包含一器件，它根据已有技术使用单个电流传感器来测量每相的交流电流；
图2表示了根据已有技术表示相U，V，和W参考电压的波形，开关器件的状态，以及在三角波的一个周期内测量的电流；
图3是一张表，它表示了根据基于已有技术和本发明的开关器件的开关切换状态的流经电动机的电流。
图4表示了按照已有技术检测到的电流波形；
图5是一框图，表示了逆变器控制装置的组成，该装置包括一器件，根据本发明使用电流传感器来测量每相的交流电流；
图6表示了根据本发明的波形，表示相U、V和W的参考电压，开关器件的状态，以及在三角波的一个周期内测量的电流；
图7是一流程图，表示了根据本发明使用单个电流传感器来测量每相的三相交流电流的方法；以及
图8表示通过根据本发明的设备和方法检测到的电流波形。
                       具体实施方式
图5是一框图，表示了根据本发明的逆变器控制装置的组成，该装置包括一器件，它使用电流传感器来测量每相的交流电流。
如图5所示，根据本发明的逆变器控制装置包括整流器30，用来将来自三相交流电源20的交流电流转换为直流电流；逆变器40，它在各个相包含一对开关器件Q1和Q4、一对开关器件Q3和Q6、一对开关器件Q5和Q2，该逆变器40用来将来自整流器30的直流电流转换为交流电流并且将交流电流提供给三相感应电动机70；电流传感器50，用来测量流经电动机70的每相的电流；模拟数字(A/D)转换器62，用来将由电流传感器50测量的每相的电流的模拟测量值转换为数字测量值；以及逆变器控制器61，用来使用每相的参考电压和三角波在从A/D转换器62得到的数字测量值的基础上生成脉宽调制(PWM)信号，控制各个相开关器件Q1和Q4、Q3和Q6、Q5和Q2的开关切换，在三角波的一个周期内改变任意两相的参考电压，以及补偿一个周期内两相的变化的参考电压的变化量。
整流器30包括整流电路31，用来将交流电流整流到直流电流；以及平滑电路32，用来平滑来自整流电路31的直流电流。
现在将描述根据上述结构本发明的包括使用电流传感器测量每相的交流电流的器件的逆变器控制装置的操作。
整流器30接收来自三相交流电源20的三相交流电流，通过整流电路31整流三相交流电流，通过平滑电路32平滑三相交流电流，并输出直流电流到逆变器40。逆变器40将直流电流转换为交流电流并且输出交流电流到三相感应电动机70。流经整流器11和逆变器14之间(流经所谓的直流电流链路)的直流电流值使用电流传感器50来测量。这样测量的模拟直流电流值使用A/D转换器62转换为数字数据并且输出到逆变器控制器61。逆变器控制器61比较来自A/D转换器62的数字电流值和指令电流值，计算出通过补偿两值之间的差值获得的指令电流值，产生对应于计算的指令电流值的PWM信号，并且输出PWM信号到逆变器40。为了生成PWM信号，各个相U、V和W的直流电流参考电压与一三角波的电压信号比较，并且生成用来导通或关断相应相的开关器件的矩形波信号。也就是，逆变器控制器61比较三角波电压信号与各个相的参考电压信号Vu、Vv和Vw，如图6所示。当各个相的参考电压信号Vu、Vv和Vw大于三角电压信号时，逆变器控制器61输出一高电平的方波信号(参考图6中Q1、Q3和Q5的波形)来导通相应相的正极侧开关器件Q1、Q3、和Q5以及输出一低电平的方形信号(波形通过将图6的Q1，Q3，和Q5的波形反相得到，并且没有表示)来关断相应相的负极侧开关器件Q4，Q6和Q2。当各个相的参考电压信号Vu、Vv和Vw小于三角波电压信号时，逆变器控制器61输出一低电平的方波信号(参考图6中Q1、Q3和Q5的波形)来关断相应相的正极侧开关器件Q1、Q3、和Q5以及输出一高电平的方波信号(波形通过将图6的Q1，Q3，和Q5的波形反相得到，因并且没有表示)来导通相应相的负极侧开关器件Q4，Q6和Q2。当电流通过逆变器40流出到三相感应电动机70的方向被认为是正方，而电流通过逆变器40从三相感应电动机70流进的方向被认为是负方向时，在正极侧开关器件Q1、Q3和Q5导通的情况下，电流流出到三相感应电动机70。在负极侧开关器件Q4、Q6和Q2导通时，电流经逆变器40从三相感应电动机70流入。因此，正负极侧开关如上述定义。
因此，逆变器40的开关器件Q1到Q6在脉宽调制方波信号处于高电平时导通，在脉宽调制方波信号处于低电平时关断。因此，开关器件处在图3的24个状态中的某一状态。当任意相的正负极侧开关同时导通时，相电路短路。从而，逆变器40和电动机70烧毁。因此，逆变器控制器61有必要控制各个相的正负极侧开关器件不同时导通。因此，假定正负极侧开关器件不会同时导通。
电流传感器50测量的电流Idc流经三相感应电动机70并且处在图3最右列8个值中的一个。根据本发明，图3的表格表示了每相的开关器件Q1到Q6的通/断状态，并且根据通/断状态的电流Idc的状态与已有技术描述中提到的一样。因此，表格的详细描述将被省略。
同已有技术一样，在图3第一和最后一行的情况下，不会流动电流Idc，在这些情况中正极侧开关器件Q1、Q3、和Q5同时导通或负极侧开关器件Q4，Q6和Q2同时导通。此外，同已有技术一样，在其余的6行中，电流Idc与逆变器40三相输出电流中一相的电流一致。电流传感器50测量电流Idc并且以模拟值输出电流Idc到A/D转换器62。逆变器控制器61在来自A/D转换器62的数字电流值以及如在图3表中所示的开关器件Q1到Q6的预存状态中诸如-Iv、-Iw的电流Idc值的基础上，确定电流Iu、Iv、Iw的值。因此，完成了流经电动机70的每相电流的测量。
如图6所示，测量相U的电流Iu和相V的电流Iv，也就是，两相的电流。其余一相的电流可以根据三相电流平衡原理，即Iu+Iv+Iw＝0，由逆变器控制器61计算出来。还有，以图6中直流电流波形表示参考电压波形。然而，图6表示了一瞬间状态。整个参考电压波形是一正弦曲线波形，其中一瞬时直线形成了正弦曲线波。可以在此后的三角波周期内测量相W的电流Iw。
根据本发明，逆变器控制器61为了正确地测量和控制每相的瞬时电流按照如下方式控制逆变器。
因为图3中所示的开关器件的开关切换状态必须在A/D转换器62的转换时间内保持不变，其中A/D转换器62用来将电流传感器50测量的模拟电流值转换成数字电流值，逆变器控制器61在通过改变任意两相的参考电压来保证最小开关切换保持时间的条件下测量每相的电流值。
逆变器控制器61补偿在三角波的一个周期内的两相的参考电压的变化量，以使在三角波的一个周期内平均参考电压不变。例如，图6中，当使用三角波和参考电压波来输出用于控制逆变器40的开关器件Q1到Q6开关切换的三相PWM信号时，该情况中假定相U的参考电压Vu具有最大值，相W的参考电压Vw具有中间值，相V的参考电压Vv具有最小值，相V的开关切换时间点Tv在三角波的上升周期内居首位。每相的开关器件的开关切换时间点确定的顺序是：相W的开关切换时间点Tw和相U的开关切换时间点Tu。为了保证逆变器的最小开关切换维持时间，开关切换时间点移位从而在三角波的上升周期内增加相U的参考电压以得到Vu_c＝Vu+d_Vu，以及减少相V的参考电压以得到Vv_c＝Vv-d_Vv。其中，D_Vu和d_Vv是补偿电压。D_Vu＝k(Tp_min-(Tw-Tu))以及d_Vv＝k(Tp_min-(Tw-Tv))。Tp_min是用来转换模拟测量值到数字测量值所需要的最小时间。Tw-Tv是开关切换时间点Tw到开关切换时间点Tv的时间。K是开关切换时间与参考电压的比率。
因此，当通过提前从Tw看到的时间点Tu获得Tu_c，而通过延迟时间点Tv获得Tv_c时，(Tw-Tu_c)≥Tp_min以及(Tw-Tv_c)≥Tp_min获得。也就是，因为从开关切换时间点Tw到开关切换时间点Tu_c的时间和从开关切换时间点Tw到开关切换时间点Tv_c的时间等于或大于转换模拟测量值到数字测量值所需的最小时间，可以正确地测量相U的电流Iu和相V的电流Iv。此外，逆变器控制器61能够通过使用三相平衡原理计算出其余一相的电流，即相W的电流Iw。
通过在三角波降低的周期内补偿参考电压的变化量，平均电压在三角波的一个周期内不变化。也就是，当参考电压在三角波降低的周期内是Vu_c＝Vu-d_Vu和Vv_c＝Vv+d_Vv，三角波的一个周期的平均电压是Vu和Vv，这与原参考电压相同。因此，由于电流没有失真，所以没有必要补偿用来补偿电流的失真的参考电压。
图7是一流程图，它表示了一种根据本发明的使用电流传感器来测量三相交流电流的方法。
如图7所示，针对逆变器控制装置测量每相的电流的方法执行以下步骤：在三角波的一个周期内改变参考电压，测量每相电流的电流值，在三角波的一个周期内补偿变化的参考电压的变化量。
在改变参考电压的步骤中，在三角波的每一个周期中，具有三角波上升周期内三相参考电压中最高参考电压的相的参考电压增加预定电压，并且具有最低参考电压的相的参考电压减少预定电压。
此外，在补偿参考电压的步骤中，在三角波的每一个周期中，具有三角波下降周期内三相参考电压中最高参考电压的相的参考电压减少预定电压，并且具有最低参考电压的相的参考电压增加预定电压。因此，在三角波的一个周期内平均参考电压不变化。同时，预定电压小于三相参考电压各个相之间的电位差。
图8表示了根据本发明检测到的电流波形。图8中表示的电流波形是没有失真的正弦波形。
如上所述，为了保证检测三相输出电流的开关切换维持时间，参考电压在三角波的一个周期内变化并且在相同的周期内补偿参考电压。因此，可以防止电流失真，测量出三角波的每一个周期内的三相电流，以及实现瞬时电流控制。

Claims (2)

1.一种用于测量逆变器控制装置的每相电流的方法，该逆变器控制装置包括：整流器，用来将来自三相交流电源的交流电流转换为直流电流；逆变器，其在每相配置有一对开关器件，该逆变器用来将来自整流器的直流电流转换为交流电流，并且提供交流电流到三相感应电动机；单个电流传感器，用来测量流经电动机的相电流；模拟数字转换器，用来将由电流传感器测量的电流模拟测量值转换为数字测量值；以及逆变器控制器，用来在来自模拟数字转换器的数字测量值基础上使用三角波生成每相的参考电压和脉宽调制信号，从而控制每相的开关器件的开关切换，该方法包括的步骤：
(a)在三角波的一个周期内改变任意两相的参考电压；
(b)使用电流传感器在三角波的一个周期内测量每相的电流；以及
(c)在三角波的一个周期内补偿两相的参考电压的变化量。
其中步骤(a)中，在三角波的一个周期中，在三角波上升周期内具有三相参考电压中最高电压的一个相的参考电压增加预定电压，而具有最低电压的其它相的参考电压减少预定电压；
并且步骤(c)中，在三角波的一个周期中，在三角波下降周期内具有三相参考电压中最高电压的一个相的参考电压减少该增加的电压，而具有最低电压的其它相的参考电压减少，从而每相的平均参考电压在三角波的一个周期内不会变化。
2.一种逆变器控制装置，包括：
整流器，用来将来自三相交流电源的交流电流转换为直流电流；
逆变器，它在三相的每相都具有一对开关器件，该逆变器用来将来自整流器的直流电流转换为交流电流，并且提供交流电流到三相感应电动机；
电流传感器，用来测量流经电动机的相电流；
模拟数字转换器，用来将由电流传感器测量的相电流模拟测量值转换为数字测量值；以及
逆变器控制器，用来在来自模拟数字转换器的数字测量值基础上使用三角波生成每相的参考电压和脉宽调制信号，控制每相的开关器件的开关切换，在三角波的一个周期中改变任意两相的参考电压，以及在三角波的一个周期中补偿两相的变化的参考电压的变化量。
其中逆变器控制器通过使用每相的参考电压和三角波生成脉宽调制信号来控制每相的开关器件的开关切换，将具有在三角波的一个周期的上升周期内三相参考电压中最高电压的一个相的参考电压增加预定电压，将具有三相参考电压中最低电压的相的参考电压降低预定电压，将参考电压减少在三角波的一个周期的下降周期中具有最高电压的一个相的参考电压增加量，将参考电压增加具有最低电压的相的参考电压减少量，从而在一个开关切换周期内每相的平均参考电压没有变化。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103683331A (zh) * 2013-12-26 2014-03-26 电子科技大学 一种单相逆变器控制系统
CN106597070A (zh) * 2015-10-20 2017-04-26 施耐德电气It公司 用于全桥脉宽调制逆变器系统的电流感测系统

Families Citing this family (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10234053C1 (de) * 2002-07-26 2003-11-20 Diehl Ako Stiftung Gmbh & Co Verfahren zum Bestimmen der Unwucht einer Wäschetrommel
CN100391093C (zh) * 2003-09-23 2008-05-28 上海大学 对软开关脉宽调制三相逆变器的输出电流波形进行补偿的方法
DE102004057869A1 (de) * 2004-11-30 2006-06-01 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Strommessung mit einem Shunt und Vorrichtung zur Strommessung
EP1715573B1 (de) * 2005-04-20 2020-06-17 Brose Fahrzeugteile SE & Co. Kommanditgesellschaft, Würzburg Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben von elektrischen Verbrauchern
DE102005035074A1 (de) * 2005-07-27 2007-02-01 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Strommessung mit einem Shunt und Vorrichtung zur Strommessung
US7193388B1 (en) * 2006-02-02 2007-03-20 Emerson Electric Co. Offset PWM signals for multiphase motor
DE102006013000A1 (de) * 2006-03-22 2007-09-27 Conti Temic Microelectronic Gmbh Verfahren und Anordnung zum digitalen Übermitteln eines analogen Messsignals
DE102006052467A1 (de) * 2006-11-07 2008-05-08 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Strommessung in einem insbesondere mehrphasigen Stromnetz
DE102007004094A1 (de) * 2007-01-26 2008-08-07 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung einer mittels Pulsweitenmodulation steuerbaren Drehstrommaschine mit mehreren Phasenwicklungen
US20090085572A1 (en) * 2007-09-28 2009-04-02 Mcguire Jeffrey D Method and apparatus for diagnosing inverter linkages
TWI347737B (en) * 2008-02-27 2011-08-21 Prolific Technology Inc Method and pwm system of adjusting the width of pulses through collecting information of a three-phase current
US8065050B2 (en) * 2008-04-25 2011-11-22 GM Global Technology Operations LLC Method and apparatus for detecting an insufficient phase current in a permanent magnet synchronous motor
US8044631B2 (en) * 2008-12-30 2011-10-25 Rockwell Automation Technologies, Inc. Power conversion systems and methods for controlling harmonic distortion
JP5122505B2 (ja) * 2009-03-09 2013-01-16 株式会社日立産機システム 電力変換装置及びその制御方法
CN102047128B (zh) * 2009-07-09 2015-07-01 德克萨斯仪器股份有限公司 使用分流电阻器的换流器电流测量
CN102236040B (zh) * 2010-04-28 2013-06-19 维嘉数控科技（苏州）有限公司 高速交流电动机供电电流检测方法
CN102323491B (zh) * 2011-08-09 2013-12-11 深圳市海浦蒙特科技有限公司 三相输入电源缺相检测方法
CN102928642A (zh) * 2011-08-09 2013-02-13 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 电流测试系统
DE102012100477C5 (de) * 2012-01-20 2017-11-02 Sma Solar Technology Ag Shuntstrommessung für Multistringgeräte und Interleavingwandler
JP5998352B2 (ja) * 2012-04-09 2016-09-28 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 送風機器のモーターインバーター駆動装置
DE102012217116A1 (de) 2012-09-24 2014-03-27 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Ermittlung der Phasenströme einer elektrischen Maschine mit einem Stromrichter
ES2534412T3 (es) * 2012-10-26 2015-04-22 Abb Technology Ag Un método para el diagnóstico de un sistema electromecánico basado en análisis de impedancia
CN105917562A (zh) 2013-12-04 2016-08-31 施耐德电气It公司 逆变器调节的改进
CN104793041B (zh) * 2015-03-20 2019-01-04 四川长虹电器股份有限公司 变频空调相电流单电阻采样控制方法
CN105301370B (zh) * 2015-08-31 2017-12-22 唐山松下产业机器有限公司 三相交流供电检测保护装置及其检测保护方法
DE102016220948A1 (de) * 2016-10-25 2018-04-26 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Diagnose der Erfassung eines mehrphasigen elektrischen Stroms
GB2556946A (en) * 2016-11-29 2018-06-13 Bombardier Primove Gmbh A method and a device for determining a switching current of a converter and a method of control
JP2018133853A (ja) * 2017-02-13 2018-08-23 株式会社指月電機製作所 インバータの電流検知方法、インバータの電流検知装置、アクティブフィルタ
CN108196114B (zh) * 2018-01-25 2024-03-19 苏州汇川技术有限公司 电机电流采样系统及方法
US10320323B1 (en) 2018-03-28 2019-06-11 Infineon Technologies Austria Ag Pulse width modulation (PWM) scheme for single shunt motor control
US11699530B2 (en) 2018-12-11 2023-07-11 Rensselaer Polytechnic Institute Use of multivariate analysis to assess treatment approaches
US11329594B2 (en) * 2019-10-10 2022-05-10 Samsung Electronics Co., Ltd. Apparatus and control method for reducing leakage current and noise
WO2021112475A1 (ko) * 2019-12-03 2021-06-10 엘지이노텍 주식회사 3 상 인버터의 전류 측정 장치 및 그 방법
DE102021101884B4 (de) 2021-01-28 2022-10-06 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Verfahren zur Phasenstrommessung und Steuerschaltung

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3841147A1 (de) * 1988-12-07 1990-06-13 Mulfingen Elektrobau Ebm Verfahren zum ansteuern eines wechselstrom-motors sowie nach diesem verfahren ansteuerbarer wechselstrom-motor
JP3133537B2 (ja) * 1993-02-19 2001-02-13 株式会社東芝 交流電動機のｐｗｍ制御装置
US5790396A (en) * 1995-12-19 1998-08-04 Kabushiki Kaisha Toshiba Neutral point clamped (NPC) inverter control system
JP3489071B2 (ja) * 1997-02-07 2004-01-19 株式会社ゼクセルヴァレオクライメートコントロール ブラシレスモータの駆動制御装置
JP3154965B2 (ja) * 1998-01-30 2001-04-09 株式会社東芝 インバータ制御装置
US6424113B1 (en) * 2001-01-06 2002-07-23 Ford Global Technologies, Inc. Method and apparatus for pulse width modulation

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103683331A (zh) * 2013-12-26 2014-03-26 电子科技大学 一种单相逆变器控制系统
CN103683331B (zh) * 2013-12-26 2015-07-15 电子科技大学 一种单相逆变器控制系统
CN106597070A (zh) * 2015-10-20 2017-04-26 施耐德电气It公司 用于全桥脉宽调制逆变器系统的电流感测系统

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Publication number Publication date
US20020167300A1 (en) 2002-11-14
KR100425851B1 (ko) 2004-04-03
CN1389737A (zh) 2003-01-08
US6642690B2 (en) 2003-11-04
KR20020086771A (ko) 2002-11-20

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