EP3205013A1 - Method of controlling a three-phase inverter implementing a vector modulation - Google Patents

Method of controlling a three-phase inverter implementing a vector modulation

Info

Publication number
EP3205013A1
EP3205013A1 EP15788155.8A EP15788155A EP3205013A1 EP 3205013 A1 EP3205013 A1 EP 3205013A1 EP 15788155 A EP15788155 A EP 15788155A EP 3205013 A1 EP3205013 A1 EP 3205013A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
vector
present
battery
inverter
vectors
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.)
Withdrawn
Application number
EP15788155.8A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Khalil El Khamlichi Drissi
Abbas DEHGHANIKIADEHI
Christophe PASQUIER
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.)
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
INSTITUT FRANCAIS DE MECANIQUE AVANCEE
Universite Clermont Auvergne
Original Assignee
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
INSTITUT FRANCAIS DE MECANIQUE AVANCEE
Universite Clermont Auvergne
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 Centre National de la Recherche Scientifique CNRS, INSTITUT FRANCAIS DE MECANIQUE AVANCEE, Universite Clermont Auvergne filed Critical Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Publication of EP3205013A1 publication Critical patent/EP3205013A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

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
    • H02P27/12—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 pulsing by guiding the flux vector, current vector or voltage vector on a circle or a closed curve, e.g. for direct torque control
    • 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
    • H02M1/081—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters wherein the phase of the control voltage is adjustable with reference to the AC source
    • H02M1/082—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters wherein the phase of the control voltage is adjustable with reference to the AC source with digital control
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to the field of power electronics.
  • the present relates more particularly to a control method of a three-phase inverter implementing a vector modulation technique.
  • This US patent application discloses a power electronics structure having an inverter to which an electrical machine can be connected, and at least one half bridge to which two electrical energy storage devices can be connected.
  • One of the two electrical energy storage devices supplies power to the electrical machine at least temporarily, and the other of the two electrical energy storage devices at least temporarily loads another electrical energy storage device. among at least the two storage devices of electrical energy by means of the electric machine and one of the half-bridges.
  • a control method for the switching of the power electronics operates according to the principle of spatial vector modulation.
  • modulation of the SVM type (“Space"
  • Vector Modulation in English terminology. This is a digitally implemented method for controlling three-phase inverters. This process is particularly used in electric vehicles. SVM type modulation uses vectors that correspond to individual switching configurations to generate a reference voltage.
  • Figure 1 illustrates a three-phase inverter structure. In a binary way, each vector results from a specific combination. For a three-phase inverter, as shown in Figure 1, there are eight (2 3) possible combinations. Table 1 below shows each vector and the corresponding voltage for each phase based on a switching function that indicates "0" for open ("OFF") and "1" for closed ("ON").
  • Table 1 Vector corresponding to the switching logic
  • the SVM method is suitable for being programmed on "Digital Micro Processors" processors based on mathematical transformations.
  • common mode voltage In traditional SVM methods, common mode voltage
  • CMV Common Mode Voltage
  • CMC Common Mode Current
  • the present invention intends to overcome the disadvantages of the prior art by providing a control method offering better performance than the methods of the prior art, particularly in the context of use in electric vehicles.
  • the present invention relates, in its most general sense, to a method of controlling a system comprising at least one inverter with six switches, connected to a battery, and controlled by a processor, said method implementing a vector modulation, characterized in that it is able to prevent the current absorbed by the battery goes through zero amperes by means of an appropriate control logic.
  • the method according to the present invention makes it possible to obtain the following results:
  • the method according to the present invention makes it possible to limit the brutal and periodic stresses of the DC bus (battery in particular) and to reduce switching losses.
  • the present invention increases the life of batteries, power components and motorization.
  • the present invention makes it possible to increase the life of the system, with increased adaptability.
  • the method according to the present invention does not require the addition of additional components. This makes it possible not to increase the production costs.
  • said method includes a step of modifying a circular vector into another form that, depending on the radius of a reference vector, can be transferred to the surface of a hexagon.
  • said method comprises a step of calculating the resulting zero time, and a step of allocating this time to the neighboring vectors, allocating k percent to the first vector to each sector and (1 - k) percent to the second. vector, k being between 0 and 1.
  • the present invention also relates to a control device of a system comprising at least one inverter composed of six switches, connected to a battery, and controlled by a processor, said device comprising means for implementing a vector modulation, characterized in that it comprises means for preventing the current absorbed by the battery from passing through zero amperes by means of an appropriate control logic.
  • FIG. 1 illustrates a three-phase inverter structure with an imaginary or non-fictional capacitive mid-point
  • FIGS. 2A and 2B show a simulation result for a reference vector, in the context of the present invention (FIG. 2A at a radius of 0.5 P.u and FIG. 2B at a radius of 0.8 P.u.);
  • FIG. 3 illustrates the switching logic in the context of the method according to the present invention
  • FIG. 4 represents the amplitude of the fundamental of the output voltage divided by the mean DC bus voltage as a function of the radius of the reference circle;
  • FIG. 5 illustrates the current in continuous mode as part of the process according to the present invention, injecting an active power of 1 pu;
  • FIGS. 6A and 6B show the alternating current for a traditional SVM control method (FIG. 6A) and for a method according to the present invention (FIG. 6B) injecting only active power;
  • Previous SVM methods are characterized by the following relationship.
  • the third term (t z V 0 ) must be zero.
  • zero time is avoided by equally allocating a calculated zero time to two near active vectors as follows.
  • T s is the sampling period
  • the method according to the present invention has changed the circular vector into another form which, depending on the radius of the reference vector, can be transferred to the surface of the hexagon, as illustrated in FIGS. 2A and 2B.
  • V ref again is obtained by projecting V ref on the hexagon parallel to the first bisector of the sector considered.
  • Table 2 shows the resulting switching changes in each sector. As illustrated for each individual sector, two switches were kept fixed at 1 or 0.
  • the vectors can be implemented through various modulation schemes.
  • FIG. 3 illustrates the switching strategy in the context of the method according to the present invention.
  • Figure 3 shows the behavior of the switches in the method according to the present invention, implemented by a right-aligned sequence.
  • Figure 4 shows the voltage amplitude by DC voltage versus radius.
  • Figure 4 shows that in the method according to the present invention, the performance is not linear as in the traditional SVM methods and can vary between 0.73 P.u and 0.65 P.u.
  • the main results obtained by the method according to the present invention are as follows: decrease the current ripple, attenuate the common-mode voltage (CMV), reduce the electromagnetic interactions, avoid the current at zero Ampere, extend the life of the battery and eventually decrease the cost and size of the battery.
  • CMV common-mode voltage
  • Figure 5 illustrates the continuous mode current in the context of the method according to the present invention, by injecting an active power of 1 pu.
  • the DC current is approximately constant by injecting active power. Without going through zero, it can satisfy the objectives mentioned above.
  • Figures 6A and 6B show the alternating current for a traditional SVM method ( Figure 6A) and for a method according to the present invention ( Figure 6B) by injecting only active power.
  • the alternating-mode phase voltage would have the same shape as shown in Figures 6A and 6B.
  • this time can be allocated evenly or not to nearby vectors.
  • the operating area has a tendency towards the first vector or the second vector.
  • the operating zone goes to the right side of the hexagon.
  • Figure 7B by imposing more time on the left vector ( Figure 7B), it tends to work on the left side.
  • ⁇ the common mode voltage, which creates common mode current and leads to motor failure in its winding insulation (therefore, the motor life can be shortened);
  • the number of switches depends on the number of times "ON" (closed) and "OFF” (open) in a constant switching time, as shown in the following Table 3.
  • the number of switches has a direct relationship to switching losses.
  • Electromagnetic interference is related to changes in the level of the common mode voltage that reaches in the
  • the common mode voltage can be limited to and the Electromagnetic interference is the result of a change in only common mode voltage.
  • Table 4 provides a summary of the common mode voltage for each process.
  • the inventors of the present invention have performed tests and have noticed that the method according to the present invention clearly allows to reduce the electromagnetic interference.
  • Table 5 below illustrates the reduction of electromagnetic interference, which is achieved by the method according to the present invention.
  • the method according to the present invention also makes it possible to reduce the temperature of the inverter.
  • Figure 8 and Table 6 below illustrate the results obtained with respect to the temperature of the inverter.
  • the performance of the inverter is defined in particular the efficiency as the ratio between the AC output power of the inverter (in rms value) and the input power in continuous mode which is imposed as input source.

Landscapes

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

Abstract

The present invention relates to a method of controlling a system comprising at least one inverter with six switches, which is linked to a battery, and supervised by a processor. Said method implementing a vector modulation, characterized in that it is able to prevent the current linking the battery from passing through zero amperes by means of appropriate control logic. The present invention also relates to a device for controlling an electronic component.

Description

PROCÉDÉ DE COMMANDE D'UN ONDULEUR TRIPHASÉ  METHOD FOR CONTROLLING A THREE-PHASE INVERTER
METTANT EN ŒUVRE UNE MODULATION VECTORIELLE  IMPLEMENTING VECTOR MODULATION
Domaine de l'invention Field of the invention
La présente invention se rapporte au domaine de l'électronique de puissance. The present invention relates to the field of power electronics.
La présente se rapporte plus particulièrement à un procédé de commande d'un onduleur triphasé mettant en œuvre une technique de modulation vectorielle. État de la technique The present relates more particularly to a control method of a three-phase inverter implementing a vector modulation technique. State of the art
On connaît dans l'art antérieur la publication scientifique « Optimal Common-Mode Voltage Réduction PWM Technique for Inverter Control With Considération of the Dead-Time Effects - Part I : Basic Development » (Yen- Shin Lai et Fu-San Shyu - IEEE Transactions on Industry Applications. Vol. 40 No. 6 Novembre/Décembre 2004). Cette publication scientifique concerne la technique PWM (« Puise Width Modulation » en terminologie anglo-saxonne), et plus particulièrement la réduction de la tension en mode commun. On connaît également dans l'art antérieur la demande de brevet américain N ° US 2014/0070736 (« Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft »- BMW AG), qui décrit un appareil d'électronique de puissance et un procédé de contrôle pour une machine électrique et pour le stockage de l'énergie électrique. Cette demande de brevet américain décrit une structure d'électronique de puissance comportant un onduleur auquel une machine électrique peut être connectée, et au moins un demi-pont auquel deux dispositifs de stockage d'énergie électrique peuvent être connectés. L'un des deux dispositifs de stockage d'énergie électrique alimente au moins de façon temporaire la machine électrique, et l'autre des deux dispositifs de stockage d'énergie électrique charge au moins de façon temporaire un autre dispositif de stockage d'énergie électrique parmi au moins les deux dispositifs de stockage d'énergie électrique au moyen de la machine électrique et d'un des demi-ponts. Pour cela, un procédé de commande pour la commutation de l'électronique de puissance fonctionne selon le principe de la modulation vectorielle spatiale. On connaît dans l'art antérieur la modulation de type SVM (« SpaceThe scientific publication "Optimal Common-Mode Voltage Reduction PWM Technique for Inverter Control With Consideration of the Dead-Time Effects - Part I: Basic Development" (Yen-Shin Lai and Fu-San Shyu - IEEE Transactions) is known in the prior art. on Industry Applications Vol 40 No. 6 November / December 2004). This scientific publication relates to the PWM technique ("Pulse Width Modulation" in English terminology), and more particularly the reduction of the voltage in common mode. Also known in the prior art is US Patent Application No. US 2014/0070736 ("Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft" - BMW AG), which discloses a power electronics apparatus and a control method for an electric machine and for the storage of electrical energy. This US patent application discloses a power electronics structure having an inverter to which an electrical machine can be connected, and at least one half bridge to which two electrical energy storage devices can be connected. One of the two electrical energy storage devices supplies power to the electrical machine at least temporarily, and the other of the two electrical energy storage devices at least temporarily loads another electrical energy storage device. among at least the two storage devices of electrical energy by means of the electric machine and one of the half-bridges. For this, a control method for the switching of the power electronics operates according to the principle of spatial vector modulation. In the prior art, modulation of the SVM type ("Space") is known.
Vector Modulation » en terminologie anglo-saxonne). C'est un procédé implémenté de manière numérique pour commander les onduleurs triphasés. Ce procédé est notamment mis en œuvre dans les véhicules électriques. La modulation de type SVM utilise des vecteurs qui correspondent à des configurations de commutation individuelles pour générer une tension de référence. La Figure 1 illustre une structure d'onduleur triphasé. De façon binaire, chaque vecteur résulte d'une combinaison spécifique. Pour un onduleur triphasé, tel que représenté Figure 1 , il y a huit (23) combinaisons possibles. Le Tableau 1 ci-dessous indique chaque vecteur et la tension correspondante pour chaque phase sur la base d'une fonction de commutation qui indique « 0 » pour ouvert (« OFF ») et « 1 » pour fermé (« ON »). Vector Modulation "in English terminology). This is a digitally implemented method for controlling three-phase inverters. This process is particularly used in electric vehicles. SVM type modulation uses vectors that correspond to individual switching configurations to generate a reference voltage. Figure 1 illustrates a three-phase inverter structure. In a binary way, each vector results from a specific combination. For a three-phase inverter, as shown in Figure 1, there are eight (2 3) possible combinations. Table 1 below shows each vector and the corresponding voltage for each phase based on a switching function that indicates "0" for open ("OFF") and "1" for closed ("ON").
Tableau 1 : Vecteur correspondant à la logique de commutation Le procédé de SVM est approprié pour être programmé sur des processeurs de type « Digital Micro Processors » en se basant sur des transformations mathématiques. Dans les procédés de SVM traditionnels, la tension en mode communTable 1: Vector corresponding to the switching logic The SVM method is suitable for being programmed on "Digital Micro Processors" processors based on mathematical transformations. In traditional SVM methods, common mode voltage
(CMV ou « Common Mode Voltage » en terminologie anglo-saxonne) peut prendre les valeurs suivantes : +/- Vdc/2 ou +/- Vdc/6 en fonction des vecteurs utilisés. Pendant les temps de commutation, la tension en mode commun peut varier de +/- Vdc/3. Le courant en mode commun ou CMC (« Common Mode Current » en terminologie anglo-saxonne) à l'origine du courant de fuite est proportionnel aux variations des niveaux CMV. (CMV or "Common Mode Voltage" in English terminology) can take the following values: +/- V dc / 2 or +/- V dc / 6 depending on the vectors used. During the switching times, the common mode voltage can vary by +/- V dc / 3. The current in common mode or CMC (Common Mode Current) in the origin of the leakage current is proportional to the variations of the CMV levels.
Des procédés de réduction de la tension en mode commun ont récemment été proposés. Common mode voltage reduction methods have recently been proposed.
Exposé de l'invention Presentation of the invention
La présente invention entend remédier aux inconvénients de l'art antérieur en proposant un procédé de commande offrant de meilleures performances que les procédés de l'art antérieur, notamment dans le cadre de l'utilisation dans des véhicules électriques. The present invention intends to overcome the disadvantages of the prior art by providing a control method offering better performance than the methods of the prior art, particularly in the context of use in electric vehicles.
À cet effet, la présente invention concerne, dans son acception la plus générale, un procédé de commande d'un système comportant au moins un onduleur à six interrupteurs, relié à une batterie, et contrôlé par un processeur, ledit procédé mettant en œuvre une modulation vectorielle, caractérisé en ce qu'il est apte à éviter que le courant absorbé par la batterie passe par zéro Ampère au moyen d'une logique de commande appropriée. Le procédé selon la présente invention permet d'obtenir les résultats suivants : To this end, the present invention relates, in its most general sense, to a method of controlling a system comprising at least one inverter with six switches, connected to a battery, and controlled by a processor, said method implementing a vector modulation, characterized in that it is able to prevent the current absorbed by the battery goes through zero amperes by means of an appropriate control logic. The method according to the present invention makes it possible to obtain the following results:
• Augmenter le rendement ;  • Increase the yield;
• Réduire la tension et le courant en mode commun ;  • Reduce common mode voltage and current;
• Réduire l'impact en matière de compatibilité électromagnétique ; • Limiter les ondulations de courant pris aux batteries ; et• Reduce the impact on electromagnetic compatibility; • Limit the current ripples taken from the batteries; and
• Réduire les dimensions du filtre du bus continu. • Reduce the dimensions of the DC bus filter.
Le procédé selon la présente invention permet de limiter les sollicitations brutales et périodiques du bus continu (batterie notamment) et de réduire les pertes par commutation. The method according to the present invention makes it possible to limit the brutal and periodic stresses of the DC bus (battery in particular) and to reduce switching losses.
Grâce à la présente invention, on accroît la durée de vie des batteries, des composants de puissance et de la motorisation. La présente invention permet d'augmenter la durée de vie du système, avec une adaptabilité accrue. With the present invention, it increases the life of batteries, power components and motorization. The present invention makes it possible to increase the life of the system, with increased adaptability.
Avantageusement, le procédé selon la présente invention ne nécessite pas l'ajout de composants supplémentaires. Ceci permet de ne pas augmenter les coûts de production. Advantageously, the method according to the present invention does not require the addition of additional components. This makes it possible not to increase the production costs.
Selon un mode de réalisation, ledit procédé comporte une étape de modification d'un vecteur circulaire en une autre forme qui, en fonction du rayon d'un vecteur de référence, peut être transférée à la surface d'un hexagone. According to one embodiment, said method includes a step of modifying a circular vector into another form that, depending on the radius of a reference vector, can be transferred to the surface of a hexagon.
Selon un mode de réalisation, ledit procédé comporte une étape de calcul du temps zéro résultant, et une étape d'allocation de ce temps aux vecteurs voisins, en allouant k pourcent au premier vecteur à chaque secteur et (1 - k) pourcent au second vecteur, k étant compris entre 0 et 1 . La présente invention se rapporte également à un dispositif de commande d'un système comportant au moins un onduleur composé de six interrupteurs, reliés à une batterie, et commandés par un processeur, ledit dispositif comportant des moyens pour mettre en œuvre une modulation vectorielle, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour éviter que le courant absorbé par la batterie passe par zéro Ampère au moyen d'une logique de commande appropriée. Brève description des dessins According to one embodiment, said method comprises a step of calculating the resulting zero time, and a step of allocating this time to the neighboring vectors, allocating k percent to the first vector to each sector and (1 - k) percent to the second. vector, k being between 0 and 1. The present invention also relates to a control device of a system comprising at least one inverter composed of six switches, connected to a battery, and controlled by a processor, said device comprising means for implementing a vector modulation, characterized in that it comprises means for preventing the current absorbed by the battery from passing through zero amperes by means of an appropriate control logic. Brief description of the drawings
On comprendra mieux l'invention à l'aide de la description, faite ci-après à titre purement explicatif, d'un mode de réalisation de l'invention, en référence aux Figures dans lesquelles : The invention will be better understood by means of the description, given below purely for explanatory purposes, of one embodiment of the invention, with reference to the figures in which:
• la Figure 1 illustre une structure d'onduleur triphasé à point milieu capacitif O fictif ou non fictif ;  FIG. 1 illustrates a three-phase inverter structure with an imaginary or non-fictional capacitive mid-point;
• les Figures 2A et 2B représentent un résultat de simulation pour un vecteur de référence, dans le cadre de la présente invention (Figure 2A à un rayon de 0.5 P.u et Figure 2B à un rayon de 0.8 P.u.) ;  FIGS. 2A and 2B show a simulation result for a reference vector, in the context of the present invention (FIG. 2A at a radius of 0.5 P.u and FIG. 2B at a radius of 0.8 P.u.);
• la Figure 3 illustre la logique de commutation dans le cadre du procédé selon la présente invention ;  Figure 3 illustrates the switching logic in the context of the method according to the present invention;
• la Figure 4 représente l'amplitude du fondamental de la tension de sortie divisée par la tension moyenne du bus continu en fonction du rayon du cercle de référence ;  FIG. 4 represents the amplitude of the fundamental of the output voltage divided by the mean DC bus voltage as a function of the radius of the reference circle;
• la Figure 5 illustre le courant en mode continu dans le cadre du procédé selon la présente invention, en injectant une puissance active de 1 pu ;  FIG. 5 illustrates the current in continuous mode as part of the process according to the present invention, injecting an active power of 1 pu;
• les Figures 6A et 6B représentent le courant en mode alternatif pour un procédé de commande SVM traditionnelle (Figure 6A) et pour un procédé selon la présente invention (Figure 6B) en injectant uniquement une puissance active ;  FIGS. 6A and 6B show the alternating current for a traditional SVM control method (FIG. 6A) and for a method according to the present invention (FIG. 6B) injecting only active power;
• les Figures 7A et 7B illustrent la zone de fonctionnement avec k = 0,33 (Figure 7A) et k = 0,66 (Figure 7B) ; et FIGS. 7A and 7B illustrate the operating zone with k = 0.33 (FIG. 7A) and k = 0.66 (FIG. 7B); and
• La Figure 8 illustre des résultats obtenus concernant la température de l'onduleur. Description détaillée des modes de réalisation de l'invention • Figure 8 shows results obtained regarding the temperature of the inverter. DETAILED DESCRIPTION OF THE EMBODIMENTS OF THE INVENTION
Les précédents procédés de SVM sont caractérisés par la relation suivante. Pour construire le vecteur de référence, le troisième terme (tzV0) doit être à zéro. Previous SVM methods are characterized by the following relationship. To construct the reference vector, the third term (t z V 0 ) must be zero.
Dans le procédé selon la présente invention, on évite le temps zéro en allouant de façon égale un temps zéro calculé à deux vecteurs actifs proches comme suit. In the method according to the present invention, zero time is avoided by equally allocating a calculated zero time to two near active vectors as follows.
Ts est la période d'échantillonnage T s is the sampling period
On peut reformuler la dernière équation comme les deux équations suivantes. Ainsi, un nouveau vecteur de référence est créé. Cette nouvelle référence est calculée par la somme de deux vecteurs proches en soustrayant Vi+1 de Vi qui est multiplié par (αi - αi+1 . The last equation can be reformulated as the following two equations. Thus, a new reference vector is created. This new reference is computed by the sum of two close vectors by subtracting V i + 1 from V i which is multiplied by (α i - α i + 1 .
Ainsi, le procédé selon la présente invention a changé le vecteur circulaire en une autre forme qui, en fonction du rayon du vecteur de référence, peut être transférée à la surface de l'hexagone, comme illustré Figures 2A et 2B. Vref nouveau est obtenu en projetant Vref sur l'hexagone parallèlement à la première bissectrice du secteur considéré. Thus, the method according to the present invention has changed the circular vector into another form which, depending on the radius of the reference vector, can be transferred to the surface of the hexagon, as illustrated in FIGS. 2A and 2B. V ref again is obtained by projecting V ref on the hexagon parallel to the first bisector of the sector considered.
Sur la base du procédé selon la présente invention, seulement deux vecteurs proches ont été utilisés. Par conséquent, les vecteurs zéro ont été supprimés. Le Tableau 2 montre les changements de commutation résultants dans chaque secteur. Comme illustré pour chaque secteur individuel, deux interrupteurs ont été conservés fixes à 1 or 0. On the basis of the process according to the present invention, only two close vectors have been used. As a result, the zero vectors have been removed. Table 2 shows the resulting switching changes in each sector. As illustrated for each individual sector, two switches were kept fixed at 1 or 0.
Tableau 2 : Stratégie de commutation dans le cadre de la présente invention Table 2: Switching strategy in the context of the present invention
Dans le cadre des procédés de SVM traditionnels, les vecteurs peuvent être implémentés à travers des schémas de modulation variés. In the context of traditional SVM methods, the vectors can be implemented through various modulation schemes.
Comme mentionné dans le Tableau 2 ci-dessus, dans le cadre de la présente invention, seul deux changements de commutation sont effectués. Ainsi, dans le cadre du procédé selon la présente invention, les pertes de commutation peuvent être réduites de 66 % en comparaison avec les procédés de SVM traditionnels. La Figure 3 illustre la stratégie de commutation dans le cadre du procédé selon la présente invention. As mentioned in Table 2 above, in the context of the present invention, only two switching changes are made. Thus, in the context of the method according to the present invention, switching losses can be reduced by 66% compared to traditional SVM methods. Figure 3 illustrates the switching strategy in the context of the method according to the present invention.
La Figure 3 montre le comportement des interrupteurs dans le procédé selon la présente invention, implémenté par une séquence alignée à droite. Figure 3 shows the behavior of the switches in the method according to the present invention, implemented by a right-aligned sequence.
Dans le procédé selon la présente invention, on impose une nouvelle référence qui opère selon un hexagone au lieu d'implémenter une référence circulaire. In the method according to the present invention, a new reference is imposed which operates according to a hexagon instead of implementing a circular reference.
La Figure 4 représente l'amplitude en tension par tension continue en fonction du rayon. Figure 4 shows the voltage amplitude by DC voltage versus radius.
La Figure 4 montre que dans le procédé selon la présente invention, la performance n'est pas linéaire comme dans les procédés de SVM traditionnels et peut varier entre 0,73 P.u et 0,65 P.u. Figure 4 shows that in the method according to the present invention, the performance is not linear as in the traditional SVM methods and can vary between 0.73 P.u and 0.65 P.u.
Les principaux résultats obtenus grâce au procédé selon la présente invention sont les suivants : diminuer l'ondulation de courant, atténuer la tension en mode commun (CMV), réduire les interactions électromagnétiques, éviter le courant à zéro Ampère, prolonger la durée de vie de la batterie et finalement diminuer le coût et la taille de la batterie. The main results obtained by the method according to the present invention are as follows: decrease the current ripple, attenuate the common-mode voltage (CMV), reduce the electromagnetic interactions, avoid the current at zero Ampere, extend the life of the battery and eventually decrease the cost and size of the battery.
La Figure 5 illustre le courant en mode continu dans le cadre du procédé selon la présente invention, en injectant une puissance active de 1 pu. Figure 5 illustrates the continuous mode current in the context of the method according to the present invention, by injecting an active power of 1 pu.
Comme on peut le voir sur la Figure 5, le courant en mode continu est approximativement constant en injectant une puissance active. Sans passer par zéro, il peut satisfaire les objectifs ci-dessus mentionnés. As can be seen in Figure 5, the DC current is approximately constant by injecting active power. Without going through zero, it can satisfy the objectives mentioned above.
Les Figures 6A et 6B représentent le courant en mode alternatif pour un procédé de SVM traditionnel (Figure 6A) et pour un procédé selon la présente invention (Figure 6B) en injectant uniquement une puissance active. Par conséquent, la tension de phase en mode alternatif aurait la même forme que ce qui est représenté sur les Figures 6A et 6B. Figures 6A and 6B show the alternating current for a traditional SVM method (Figure 6A) and for a method according to the present invention (Figure 6B) by injecting only active power. By therefore, the alternating-mode phase voltage would have the same shape as shown in Figures 6A and 6B.
Dans la suite, nous décrirons un mode de réalisation particulier de l'invention. In the following, we will describe a particular embodiment of the invention.
Après avoir calculé le temps zéro résultant des procédés de SVM traditionnels, ce temps peut être alloué de façon égale ou non aux vecteurs proches. En allouant k pourcent au premier vecteur à chaque secteur et (1 - k) pourcent au second vecteur, la performance du procédé peut être modifiée. En appliquant les concepts précédents à une des équations précédentes, on peut extraire l'équation suivante, dans laquelle k est une valeur choisie arbitrairement entre 0 et 1 . After calculating the zero time resulting from traditional SVM methods, this time can be allocated evenly or not to nearby vectors. By allocating k percent to the first vector at each sector and (1 - k) percent to the second vector, the performance of the process can be varied. Applying the previous concepts to one of the preceding equations, we can extract the following equation, in which k is a value arbitrarily chosen between 0 and 1.
Par une allocation non égale (k≠ 0.5), la zone de fonctionnement a une tendance vers le premier vecteur ou vers le second vecteur. Dans la suite, en allouant plus de temps au premier vecteur (Figure 7A), la zone de fonctionnement va vers le côté droit de l'hexagone. Au contraire, en imposant plus de temps vers le vecteur gauche (Figure 7B), il tend à fonctionner sur le côté gauche. By an unequal allocation (k ≠ 0.5), the operating area has a tendency towards the first vector or the second vector. In the following, by allocating more time to the first vector (Figure 7A), the operating zone goes to the right side of the hexagon. On the contrary, by imposing more time on the left vector (Figure 7B), it tends to work on the left side.
Les Figures 7A et 7B illustrent la zone de fonctionnement avec k = 0,33 (Figure 7A) et k = 0,66 (Figure 7B). Figures 7A and 7B illustrate the operating area with k = 0.33 (Figure 7A) and k = 0.66 (Figure 7B).
Les principaux facteurs à analyser pour évaluer les performances sont : ● la tension de mode commun, ce qui crée du courant en mode commun et conduit à la défaillance du moteur dans son isolation des enroulements (par conséquent, la vie du moteur peut être raccourcie) ; The main factors to analyze to evaluate performance are: ● the common mode voltage, which creates common mode current and leads to motor failure in its winding insulation (therefore, the motor life can be shortened);
● le bruit des interférences électromagnétiques, qui dépend fortement de l'évolution du niveau de tension en mode commun ;  ● the noise of electromagnetic interference, which strongly depends on the evolution of the voltage level in common mode;
● le courant zéro en mode continu, qui peut raccourcir l'espérance de vie de la batterie.  ● zero current in continuous mode, which can shorten the life expectancy of the battery.
Le nombre de commutations dépend du nombre de durées « ON » (fermé) et « OFF » (ouvert) dans un temps de commutation constant, comme montré sur le Tableau 3 suivant. Le nombre de commutations a une relation directe sur les pertes de commutation. The number of switches depends on the number of times "ON" (closed) and "OFF" (open) in a constant switching time, as shown in the following Table 3. The number of switches has a direct relationship to switching losses.
Tableau 3 : Nombre de commutations  Table 3: Number of commutations
Ainsi, nous voyons que le nombre de commutations a été divisé par trois. Thus, we see that the number of commutations has been divided by three.
Dans les procédés de SVM traditionnels, la tension en mode commun peut atteindre les valeurs de en raison des vecteurs zéro et en raison In traditional SVM methods, common mode voltage can reach values due to zero vectors and due to
des vecteurs actifs. Les interférences électromagnétiques sont relatives à des changements de niveau de la tension en mode commun qui atteint dans la active vectors. Electromagnetic interference is related to changes in the level of the common mode voltage that reaches in the
meilleure des situations et dans la pire des situations. Dans le cadre du better situations and in the worst situations. As part of the
procédé selon la présente invention, étant donné qu'on alloue Ts uniquement aux vecteurs actifs, la tension en mode commun peut être limitée à et les interférences électromagnétiques sont le résultat d'un changement de seulement de la tension en mode commun. Le Tableau 4 suivant fournit un résumé de la tension en mode commun pour chaque procédé. according to the present invention, since Ts is allocated only to the active vectors, the common mode voltage can be limited to and the Electromagnetic interference is the result of a change in only common mode voltage. The following Table 4 provides a summary of the common mode voltage for each process.
Tableau 4 : Tension en mode commun  Table 4: Common Mode Voltage
Les Inventeurs de la présente invention ont réalisé des tests et ont remarqué que le procédé selon la présente invention permet clairement de réduire les interférences électromagnétiques. The inventors of the present invention have performed tests and have noticed that the method according to the present invention clearly allows to reduce the electromagnetic interference.
Le Tableau 5 suivant illustre la réduction des interférences électromagnétiques, qui est obtenue grâce au procédé selon la présente invention. Table 5 below illustrates the reduction of electromagnetic interference, which is achieved by the method according to the present invention.
Tableau 5 : Tension en mode commun et interférences électromagnétiques  Table 5: Common Mode Voltage and Electromagnetic Interference
Le procédé selon la présente invention permet également de réduire la température de l'onduleur. La Figure 8 et le Tableau 6 ci-dessous illustrent des résultats obtenus concernant la température de l'onduleur. The method according to the present invention also makes it possible to reduce the temperature of the inverter. Figure 8 and Table 6 below illustrate the results obtained with respect to the temperature of the inverter.
Tableau 6 : Température de l'onduleur  Table 6: Inverter temperature
Les performances de l'onduleur sont notamment définies le rendement comme le rapport entre la puissance de sortie en mode alternatif de l'onduleur (en valeur efficace) et la puissance d'entrée en mode continu qui est imposée comme source d'entrée. The performance of the inverter is defined in particular the efficiency as the ratio between the AC output power of the inverter (in rms value) and the input power in continuous mode which is imposed as input source.
Les performances obtenues grâce à la présente invention sont représentées dans le Tableau 7 ci-dessous : The performances obtained thanks to the present invention are represented in Table 7 below:
Ainsi, le rendement du système a été amélioré de plus de 5 %. Thus, the efficiency of the system has been improved by more than 5%.
L'invention est décrite dans ce qui précède à titre d'exemple. Il est entendu que l'homme du métier est à même de réaliser différentes variantes de l'invention sans pour autant sortir du cadre du brevet. The invention is described in the foregoing by way of example. It is understood that the skilled person is able to realize different variants of the invention without departing from the scope of the patent.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Procédé de commande d'un système comportant au moins un onduleur à six interrupteurs, relié à une batterie, et contrôlé par un processeur, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : 1. A method of controlling a system comprising at least one inverter with six switches, connected to a battery, and controlled by a processor, said method being characterized in that it comprises the following steps:
- allocation d'un temps zéro à deux vecteurs actifs proches prédéterminés, et - allocation of a zero time to two predetermined close active vectors, and
- détermination d'un nouveau vecteur de référence à partir des deux vecteurs actifs proches,  determination of a new reference vector from the two close active vectors,
de sorte à éviter que le courant reliant la batterie passe par zéro Ampère.  so that the current connecting the battery goes through zero amperes.
2. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'il comporte une étape de modification d'un vecteur circulaire en une autre forme qui, en fonction du rayon d'un vecteur de référence, peut être transférée à la surface d'un hexagone. 2. Method according to claim 1, characterized in that it comprises a step of modifying a circular vector into another form which, depending on the radius of a reference vector, can be transferred to the surface of a hexagon.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte une étape de calcul du temps zéro résultant, et une étape d'allocation de ce temps aux vecteurs proches, en allouant k pourcent au premier vecteur à chaque secteur et (1 - k) pourcent au second vecteur, k étant compris entre 0 et 1 . 3. Method according to claim 1 or 2, characterized in that it comprises a step of calculating the resulting zero time, and a step of allocating this time to the nearby vectors, allocating k percent to the first vector to each sector and (1 - k) percent at the second vector, where k is between 0 and 1.
4. Dispositif de commande d'un système comportant au moins un onduleur à six interrupteurs, relié à une batterie, et contrôlé par un processeur, caractérisé en ce qu'il comporte : 4. Control device for a system comprising at least one inverter with six switches, connected to a battery, and controlled by a processor, characterized in that it comprises:
- des moyens pour allouer un temps zéro à deux vecteurs actifs proches prédéterminés, et means for allocating a zero time to two predetermined close active vectors, and
- des moyens pour déterminer un nouveau vecteur de référence à partir des deux vecteurs actifs proches, de sorte à éviter que le courant reliant la batterie passe par zéro Ampère au moyen d'une logique de commande appropriée.  means for determining a new reference vector from the two close active vectors, so as to prevent the current connecting the battery from passing through zero amperes by means of an appropriate control logic.
EP15788155.8A 2014-10-09 2015-10-08 Method of controlling a three-phase inverter implementing a vector modulation Withdrawn EP3205013A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1459674A FR3027171B1 (en) 2014-10-09 2014-10-09 METHOD FOR CONTROLLING A THREE PHASE INVERTER USING VECTOR MODULATION.
PCT/FR2015/052708 WO2016055742A1 (en) 2014-10-09 2015-10-08 Method of controlling a three-phase inverter implementing a vector modulation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP3205013A1 true EP3205013A1 (en) 2017-08-16

Family

ID=52684319

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP15788155.8A Withdrawn EP3205013A1 (en) 2014-10-09 2015-10-08 Method of controlling a three-phase inverter implementing a vector modulation

Country Status (9)

Country Link
US (1) US10075122B2 (en)
EP (1) EP3205013A1 (en)
JP (1) JP2017532000A (en)
CN (1) CN107925379A (en)
AU (1) AU2015329840A1 (en)
CA (1) CA2963848A1 (en)
FR (1) FR3027171B1 (en)
RU (1) RU2017115839A (en)
WO (1) WO2016055742A1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3096190B1 (en) 2019-05-17 2021-04-16 Continental Automotive Method of inductive charging control of user equipment and associated charging device for motor vehicle

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05199796A (en) * 1992-01-17 1993-08-06 Meidensha Corp Current control system for adjustable speed driving device
US6819078B2 (en) * 2002-10-15 2004-11-16 International Rectifier Corporation Space vector PWM modulator for permanent magnet motor drive
FR2895598B1 (en) * 2005-12-22 2008-09-05 Valeo Equip Electr Moteur METHOD FOR CONTROLLING A POLYPHASE VOLTAGE ONDULATOR
CN101442290B (en) * 2009-01-04 2010-12-29 株洲南车时代电气股份有限公司 Overmodulation method and system for bi-level space vector pulse duration modulation
US8223511B2 (en) * 2010-06-07 2012-07-17 Rockwell Automation Technologies, Inc. Common mode voltage reduction apparatus and method for current source converter based drive
US9362839B2 (en) * 2011-02-09 2016-06-07 Rockwell Automation Technologies, Inc. Power converter with common mode voltage reduction
DE102011075560A1 (en) 2011-05-10 2012-11-15 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Power electronic device and control method for an electrical machine and for electrical energy storage
WO2012172684A1 (en) * 2011-06-17 2012-12-20 三菱電機株式会社 Heat pump device, air conditioner, and refrigerator
US9479084B2 (en) * 2013-02-20 2016-10-25 Infineon Technologies Ag Pseudo zero vectors for space vector modulation and enhanced space vector modulation
CN103138617A (en) * 2013-03-22 2013-06-05 哈尔滨工业大学 Space vector pulse width modulation (SVPWM) method with no dead zone

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2016055742A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
FR3027171A1 (en) 2016-04-15
WO2016055742A1 (en) 2016-04-14
US10075122B2 (en) 2018-09-11
CN107925379A (en) 2018-04-17
JP2017532000A (en) 2017-10-26
FR3027171B1 (en) 2016-12-23
RU2017115839A3 (en) 2019-04-29
AU2015329840A1 (en) 2017-04-27
CA2963848A1 (en) 2016-04-14
RU2017115839A (en) 2018-11-13
US20170317636A1 (en) 2017-11-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7300038B2 (en) Power system and method and apparatus for controlling power system
FR2933548A1 (en) ENGINE / GENERATOR FOR A VEHICLE AND METHOD FOR CONTROLLING THE SUSDIT.
JPWO2018051600A1 (en) Power converter
EP3243270A1 (en) Power-conversion method and device and vehicle comprising such a device
EP0576307A1 (en) Autosynchronous motor and electric traction system using an autosynchronous motor
EP2641323A1 (en) Variable-speed drive provided with a supercapacitor module
EP3205013A1 (en) Method of controlling a three-phase inverter implementing a vector modulation
FR3010594A1 (en) CONTROL METHOD IMPLEMENTED IN A SPEED DRIVE FOR DECELERATING AN ELECTRIC MOTOR
EP3369166B1 (en) System for converting a dc electric power into an ac electric power with an energy recovery module
CA2967726A1 (en) Method for recharging energy accumulation means fitted to an electric or hybrid vehicle
FR2991836A1 (en) METHOD FOR CONTROLLING A THREE-PHASE INVERTER BY EVOLUTIONARY DISCONTINUOUS RANDOM VECTORIAL MODULATION
Verma et al. Power balanced cascaded multilevel inverter fed scalar controlled induction motor pump sourced from photovoltaic source
FR2981525A1 (en) CONTROL DEVICE AND CONTROL METHOD FOR POWER CONVERTER
EP3381113A1 (en) Regenerative undeland snubber circuit for half-arm of an inverter
FR3043862A1 (en) DEVICE FOR CHARGING A TRACTION BATTERY OF A MOTOR VEHICLE WITH AT LEAST PARTIALLY ELECTRICAL TRACTION
FR3058590B1 (en) METHOD FOR CONTROLLING ASYNCHRONOUS IMPULSE WIDTH MODULATION OF AT LEAST TWO THREE PHASE POWER CONVERTERS.
JP2015168344A (en) Hybrid vehicle
FR3036238A1 (en) METHOD AND SYSTEM OF CONTROL
FR2977091A1 (en) CONFIGURATION OF A STATOR OF A ROTATING ELECTRIC MACHINE
EP3298687B1 (en) Method and device for controlling a rotating electrical machine by pwm signals, and corresponding electrical machine of a motor vehicle
WO2015188989A1 (en) Underwater vehicle provided with electric propulsion means
EP3602769B1 (en) Method for controlling a multilevel ac/dc converter
WO2016050762A1 (en) Underwater vehicle provided with a multi-level power supply network
EP3195466B1 (en) Inverter control method and associated apparatus
FR3056037A1 (en) ELECTRIC POWER TRANSFER SYSTEM

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20170421

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: BA ME

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20200603