阅读说明：本技术 用于调节通过du/dt滤波器连接到电机的逆变器的方法 (Method for regulating an inverter connected to an electric machine via a du/dt filter ) 是由 尼可拉斯·索多 奥利·厄吉拉 于 2019-08-01 设计创作，主要内容包括：描述了一种用于调节通过du/dt滤波器(3)和电机电缆(4)连接到电机(2)的逆变器(1)的方法。该方法包括下列步骤：通过逆变器(1)在电机电缆上产生脉冲；利用连续电流峰值测量脉冲应答的循环时间；利用循环时间确定时间延迟t<Sub>d</Sub>；利用时间延迟t<Sub>d</Sub>确定待避免的停延时间T<Sub>dwell</Sub>：T<Sub>dwell</Sub>＝k*t<Sub>d</Sub>,k∈{2,6,10,...}；将逆变器(1)的连续切换之间的时间调节到从T<Sub>dwell</Sub>-t<Sub>A</Sub>到T<Sub>dwell</Sub>+t<Sub>A</Sub>的范围之外,其中,t<Sub>A</Sub>是T<Sub>dwell</Sub>的允许偏差。(A method for regulating an inverter (1) connected to a motor (2) via a du/dt-filter (3) and a motor cable (4) is described. The method comprises the following steps: generating pulses on the motor cable by means of an inverter (1); measuring the cycle time of the pulse response using the continuous current peak; determining the time delay t by means of the cycle time d (ii) a Using time delay t d Determining a dwell time T to be avoided dwell ：T dwell ＝k*t d K ∈ {2, 6, 10. }; adjusting the time between successive switching of the inverter (1) to from T dwell ‑t A To T dwell +t A Outside the range of (1), wherein t A Is T dwell Is determined.)

用于调节通过du/dt滤波器连接到电机的逆变器的方法

技术领域

本发明涉及一种用于调节通过du/dt滤波器和电机电缆连接到电机的逆变器的方法。

背景技术

WO 2017/144114 A1示出了一种电力电子变换器及其控制方法，其中在电机电缆上产生电压脉冲并且检测电压响应以便调节逆变器的连续切换之间的时间。

然而，当使用du/dt滤波器时，不能使用WO 2017/144114 A1中描述的方法，因为滤波器对反射脉冲进行滤波，因此在逆变器的输出处不能看到反射脉冲。

发明内容

本发明的目的是调节通过du/dt滤波器和电机电缆连接到电机的逆变器。

该目的通过下列方法解决，该方法包括下列步骤：通过逆变器在电机电缆上产生脉冲；利用连续电流峰值测量脉冲应答的循环时间；利用循环时间确定时间延迟t_d；通过下列公式利用时间延迟t_d确定待避免的停延时间T_dwell：T_dwell＝k*t_d，k∈{2，6，10，...}；将逆变器的连续切换之间的时间调节到T_dwell-t_A到T_dwell+t_A的范围之外，其中，t_A是T_dwell的允许偏差。

du/dt滤波器用于限制电机所历经(seen)的电压上升时间和最大电压。这可能是保护电机隔离并保证长寿命所必需的。典型的du/dt滤波器由扼流圈和星形连接的电容器组成，该扼流圈和星形连接的电容器共同形成二阶低通滤波器。此外，可以具有与电感器并联的电阻器或与电容器串联的电阻器以增加阻尼。电机电缆表现为传输线。反射波可以增加电机端子处的最大电压，并且电压可以超过尤其是具有长电机电缆的电机规格。时间延迟t_d被定义为电压(或任何信号)从逆变器传播到电机的时间。t_d可以计算为：

其中，l是电缆的长度，v是传播速度，L是电缆的电感，以及C是电缆的电容。电机端子处的电压由于反射而振荡，并且循环时间T_OSC是传播时间延迟t_d的四倍。

停延时间T_dwell被定义为逆变器中相同开关的连续切换或逆变器中两个相之间的相同电压的连续切换之间的时间。通过在逆变器控制中使用合适的停延时间可以优化电压反射，并且以这种方式可以限制电机处的最大电压。

在本发明的一个实施例中，脉冲至少仅产生两个连续的反射电流峰值。

在本发明的一个实施例中，所产生的电流由逆变器进行测量。逆变器已具有用于测量电流和电流峰值的装置。因此，不需要用于测量电流峰值的其他装置。

在本发明的一个实施例中，t_A＝2*t_d*p，其中，p是取决于脉冲应答的第一脉冲的宽度的因子。这是确定允许偏差的简单方法。参数p例如可以是第一脉冲的宽度的50％。

在本发明的一个实施例中，所允许的停延时间存储在查找表中。所允许的停延时间可以在设置步骤中确定。

在本发明的一个实施例中，通过闭合逆变器的第一相中的第一开关和第二相中的第二开关来产生脉冲。因此，在逆变器的两个相之间产生脉冲。当使用三个相U、V、W时，可以使用任何差模脉冲组合产生测试脉冲，即，U到V、U到W、V到W、U到V和W、V到U和W、W到U和V，并且所有这些还是极性反向的(reverse polarity)。

在本发明的一个实施例中，第一开关和第二开关同时闭合。

在本发明的一个实施例中，在脉冲产生终止时，第一开关在第一时间打开，第二开关在与第一时间不同的第二时间打开。终止测试脉冲，使得开关不会同时打开。这具有下列优点：由于电流换相，所以测试脉冲将不被反向。

在本发明的一个实施例中，第一时间和第二时间之差在40μs到80μs的范围内。

根据本发明，还提供了一种非易失性计算机可读介质，该计算机可读介质利用计算机程序进行编码，用于调节通过du/dt滤波器和电机电缆连接到电机的逆变器，该计算机程序包括计算机可执行指令，该计算机可执行指令用于控制可编程处理器执行下列操作：

-通过逆变器在电机电缆上产生脉冲，

-利用连续电流峰值测量脉冲应答的循环时间T_OSC，

-利用循环时间确定时间延迟t_d，

-通过下列公式利用时间延迟t_d确定待避免的停延时间T_dwell：

T_dwell＝k*t_d，k∈{2，6，10，...}，

-将逆变器的连续切换之间的时间调节到T_dwell-t_A到T_dwell+t_A的范围之外，其中t_A是T_dwell的允许偏差。

根据本发明，还提供了一种新的计算机程序产品。该计算机程序产品包括利用根据本发明的计算机程序进行编码的非易失性计算机可读介质，例如，光盘“CD”。

在所附的从属权利要求中描述了本发明的各种示例性和非限制性实施例。

当结合附图阅读时，从具体示例性实施例的以下描述中，可以最好地理解本发明的关于结构和操作方法的示例性和非限制性实施例以及其他目的和优点。

动词“包括”和“包含”在本文中用作开放式限制，既不排除也不要求存在未列举的特征。除非另有明确说明，否则从属权利要求中记载的特征可相互自由组合。此外，应该理解，在整个文件中使用“一”或“一个”，即单数形式，并不排除具有多个。

附图说明

现在将参照附图更详细地描述本发明的实施例，附图中：

图1示出了通过du/dt滤波器连接到电机的逆变器的示意性图示；

图2示出了du/dt滤波器的示意性图示；

图3是用于定义振荡循环时间和传播时间延迟的示意性图示；

图4是循环时间测量的示意性图示；以及

图5是确定优选停延时间的示意性图示。

具体实施方式

以下描述中提供的具体示例不应被解释为限制所附权利要求的范围和/或适用性。除非另有明确说明，否则以下描述中提供的例举和示例组并非是详尽的。

图1示意性地示出了逆变器1，该逆变器1通过du/dt滤波器3和电机电缆4连接到电机2。

逆变器1包括可控开关5、6、7、8、9、10，该可控开关例如可以是绝缘栅双极型晶体管“IGBT”、栅极关断晶闸管“GTO”或用于电力电子的一些其它合适的可控开关部件的形式。

逆变器1包括连接在正轨(positive rail)12和负轨(negative rail)13之间的电容中间电路11。

电机电缆4是三相电缆。电机电缆4的相U、V、W分别连接在开关5、8之间；6、9之间和7、10之间。du/dt滤波器3包括扼流圈L和星形连接的电容器C，该扼流圈L和星形连接的电容器C共同形成二阶低通滤波器，如图2中示意性所示。此外，可以存在与电感器L并联的电阻器或与电容器C串联的电阻器以增加阻尼。

电机电缆4表现为传输线。反射波可以增加电机端子处的最大电压，并且电压可能超过尤其是具有长电机电缆4的电机规格。

当电机电缆4的长度增加或许多电缆并联连接时，传播时间延迟t_d增加。传播时间延迟t_d被定义为电压(或任何信号)从逆变器1传播到电机2的时间，并且可以计算为：

其中，l是电机电缆4的长度，v是传播速度，L是电机电缆4的电感，以及C是电机电缆4的电容。

由于反射，因此电机2的端子处的电压振荡。循环时间T_OSC是传播时间延迟t_d的四倍，如图3所示。在电机电缆短的情况下，振荡周期可以主要由du/dt滤波器参数决定。较长的电机电缆通常会降低振荡频率。然而，为了解释该方法，上述循环时间T_OSC是t_d的四倍的假设是足够正确的。

传播时间延迟t_d可以用作确定或计算停延时间T_dwell的基础。停延时间T_dwell被定义为逆变器1中的开关5至10的连续切换之间的时间。“切换”是将相切换为“开”或“关”的操作。

通过在逆变器控制中使用合适的停延时间可以优化电压反射，并且以这种方式可以限制电机2处的最大电压。

在第一步骤中，通过将一个相U连接到正轨12或DC+并且将另一个相V连接到负轨13或DC-来产生测试脉冲。例如，开关5和9可以进行导通。

测试脉冲的长度应该足够长，以使电压反射具有足够的时间，以在逆变器侧产生至少两个振荡峰值。产生的电流是振荡电流。该电流可以由逆变器1进行测量，即不需要另外的电流传感器。

测试脉冲也可以是任何其他差模脉冲组合。

图4示意性地示出了例如在相U和相V之间在t＝10μs下的测试脉冲14的产生。曲线15示出了在相U和相V之间电机2处的电压，曲线16示出了逆变器侧的电流。

可以看出，电机电压V_UV在标记m3和m4之间以一定的循环时间振荡。在当前情况下，循环时间是14.3μs。曲线16中所示的导电相中电流的循环时间是相同的，即14.3μs，如标记m1和m2之间所示。如果电压脉冲14足够长，则可以通过检测两个连续的电流峰值来测量该循环时间。

所测量的循环时间T_OSC是传播时间延迟t_d的四倍。因此传播时间延迟t_d可以计算为：

电机2的端子处的最大电压取决于停延时间T_dwell和电机电缆长度。可以基于所测量的传播时间延迟t_d来选择停延时间，以便限制电压，从而避免潜在有害的过压。

如果满足下列条件，则产生电压最大值：

T_dwell，max＝k*t_d，k∈{2，6，10，...}。

因此应避免接近这些时间的值。

如果满足下列条件，则产生电压最小值：

T_dwell，min＝k*t_d，k∈{4，8，12，...}。

换句话说，如果k＝4*n，则产生电压最小值，其中n是整数。如果k＝4*n-2，则产生电压最大值，其中k也是整数。

因此，应使用接近最小时间的值。

所允许的停延时间可以存储在查找表中或任何其他基于软件或硬件的存储装置中。

可以利用参数p选择边界(margin)t_margin，该参数p例如是第一最大值的宽度的50％(k＝2)。

边界t_margin也可以与k相关并且随着k减小。

根据示例性和非限制性实施例的计算机程序包括计算机可执行指令，该计算机可执行指令用于控制可编程处理器执行与根据任何上述示例性和非限制性实施例的任一个的方法有关的动作。

一种用于调节通过du/dt滤波器和电机电缆连接到电机的逆变器的计算机程序，该计算机程序包括计算机可执行指令，该计算机可执行指令用于控制可编程处理器执行下列操作：

-通过逆变器在电机电缆上产生脉冲；

-利用连续电流峰值测量脉冲应答的循环时间T_OSC；

-利用循环时间确定时间延迟t_d；

-通过下列公式利用时间延迟t_d确定待避免的停延时间T_dwell：

T_dwell＝k*t_d，k∈{2，6，10，...}；

-将逆变器的连续切换之间的时间调节到T_dwell-t_A到T_dwell+t_A的范围之外，其中t_A是T_dwell的允许偏差。

上述计算机程序例如可以是利用适合于所考虑的可编程处理器的编程语言实现的子程序和/或功能。

根据示例性且非限制性实施例的计算机程序产品包括利用根据示例性实施例的计算机程序进行编码的计算机可读介质，例如光盘“CD”。

在上面给出的描述中提供的非限制性具体示例不应被解释为限制所附权利要求的范围和/或适用性。此外，除非另有明确说明，否则本文件中提供的任何例举或示例组都不是详尽的。

应该终止测试脉冲14，以便不会同时打开开关。否则，由于电流换相，将会存在测试脉冲被反向的风险。

因此有利的是，例如开关5比开关9晚打开50μs，或者通常晚打开40μs到80μs的范围。