发明内容

根据本发明的第一方面提供了一种用于诸如多相马达的电负载的驱动电路，所述驱动电路包括：

具有一对输入节点和一对输出节点的两端口LC感性网络，所述网络包括电源开关，所述电源开关能够操作以使所述LC感性网络在ST状态与活动状态之间切换；

逆变器，所述逆变器连接至所述LC感性网络的所述两个输出节点、并具有多个顶部开关和多个底部开关，所述多个顶部开关选择性地将所述负载的相应的相连接至所述LC感性网络的所述两个输出节点中的第一输出节点，并且所述多个底部开关选择性地将所述负载的相应的相连接至所述LC感性网络的所述两个输出节点中的第二输出节点，

以及控制器，所述控制器用于控制所述逆变器的这些开关中的每个开关的开-关状态以及所述电源开关的开-关状态，使用中的所述控制器在每个PWM周期内操作这些开关，以提供：

所述PWM周期的非驱动部分，在所述非驱动部分中，所述电源开关保持断开，并且至少一个相的所述顶部开关和所述底部开关保持闭合，使得所述驱动电路以ST模式操作，

所述PWM周期的驱动部分，所述驱动部分紧接在所述非驱动部分之后或紧接在所述非驱动部分之前，在所述驱动部分中，所述电源开关是闭合的，并且所述顶部开关和所述底部开关被布置成使得对于每一个相，所述顶部开关和所述底部开关不会同时保持断开，使得所述马达基本上以NST模式操作，并且

其中，所述控制器被配置成采用PWM模式，在所述PWM模式中，所述底部开关中的所有底部开关或所述顶部开关中的所有顶部开关与所述驱动部分的开始同时地从闭合状态移动到断开状态，并且所述底部开关中的所有底部开关或所述顶部开关中的所有顶部开关与所述驱动部分的结束同时地从断开状态移动到闭合状态，

并且进一步地，在所述PWM模式中，所述电源开关基本上在所述驱动部分开始时从断开状态移动到闭合状态，并且基本上在所述驱动部分结束时从闭合状态移动到断开状态。

所述驱动部分可以在所述PWM模式的每个循环内都具有固定的持续时间。因此，在每个循环中驱动部分开始和结束的位置可以是固定的。

所述PWM周期的所述驱动部分紧接在所述PWM周期内的所述非驱动部分之后，并且所述控制器可以提供紧接在所述驱动部分之后的第二非驱动部分，在所述第二非驱动部分中，所述电源开关保持断开，并且所述逆变器顶部开关和所述逆变器底部开关也保持断开，使得所述驱动电路以所述ST模式操作。

这两个部分的持续时间可以填充满所述PWM周期。

在具有三个部分的布置中，在PWM周期内，驱动部分被夹在操作的非部分之间。

三个部分的持续时间可以填充满所述PWM周期。

在提供第三部分的情况下，第一部分、第二部分和第三部分的持续时间之和可以等于PWM周期的持续时间。

LC网络可以包括准Z源转换器拓扑结构。该准Z源转换器拓扑结构可以包括一对电感和一对电容。每个电感或电容均可以包括一系列电感器或一系列电容器、或单个电容器或单个电感器。

可以根据马达的所需输出来设定在所述驱动部分期间每个相中的所述顶部开关和所述底部开关的占空比。这实际上在整个PWM循环的驱动部分内创建了逆变桥的单独PWM调制，每个驱动部分均表示该子调制的一次循环。为了最少的切换量，每个相在每个驱动部分内将具有一个开时间和一个关时间。

在所述底部开关中的所有底部开关或所述顶部开关中的所有顶部开关与所述驱动部分的开始同时地从闭合状态移动到断开状态的时刻之后不久，所述电源开关可以从断开状态移动到闭合状态。这为各相提供了保护，因为当切换逆变器开关时，将电源与各相有效地隔离，从而防止了任何击穿故障电流。

在所述底部开关中的所有底部开关或所述顶部开关中的所有顶部开关与所述驱动部分的结束同时地从断开状态移动到闭合状态的时刻之后不久，所述电源开关可以从闭合状态移动到断开状态。这为各相提供了保护，因为当切换逆变器开关时，将电源与各相有效地隔离，这再次防止了马达相中的任何击穿故障电流。

与用于Z源转换器拓扑结构的现有技术中心对齐PWM模式相比，通过在固定PWM边缘中使用边缘对齐PWM模式，可以减少在每个PWM周期内电源开关的切换操作的次数，这些固定PWM边缘是与PWM周期的驱动部分的开始和结束对齐的边缘。这是因为必须首先在顶部逆变器开关和底部逆变器开关的状态发生变化之前关闭LC网络的电源开关，并且将PWM模式的一些边缘与驱动部分的开始和结束对齐减少了必须断开和闭合电源开关的次数。

最优选地，所有顶部开关的PWM波形的固定边缘与驱动部分的开始对齐，并且所有底部开关的PWM波形的固定边缘与驱动部分的结束对齐。

在PWM周期的该非驱动部分或每个非驱动部分期间，电源开关可以持续地保持断开(不导通)以使相开关与电源断开连接。

因此，控制器可以被配置成使得电源开关在每个PWM循环期间仅从断开变化为闭合一次并且仅从闭合变化为断开一次。这些变化可以与驱动部分的结束对齐。

在本发明的范围内的是，在PWM模式的驱动部分期间插入附加的短持续时间段，在该短持续时间段中，电源开关在逆变器的开关的状态发生变化之前和期间保持断开并且然后被再次闭合，作为使用其中所有逆变器开关都保持处于断开状态的死区时间段的替代方案。这可以防止损坏逆变器的开关。

对于三相马达，插入额外的、持续时间短的电源开关断开时间将导致在每个PWM周期内电源开关最多达三个附加的断开-闭合循环，从而在每个PWM周期中提供总共四个断开-闭合循环。

然而，在整个第二部分内保持电源开关闭合会产生最佳解决方案，在该最佳解决方案中，在每个PWM周期中，电源开关仅断开和闭合一次，以在驱动部分的开始和结束处限定过渡。

对于其中顶部开关的前沿全部与驱动部分的开始对齐并且顶部开关的后沿的时序被调制的前沿对齐PWM方案，LC网络的电源开关将在驱动部分开始时已经断开，并且然后可以在已经出现前沿之后闭合或与PWM的前沿同步地闭合。稍后，电源开关可以在驱动部分结束之前不久断开。

在存在在每个PWM循环的开始时开始的非驱动部分和在每个PWM循环的结束时开始的另一非驱动部分的情况下，在连续使用期间，这些非驱动部分将一起运行，以限定处于ST模式中的、跨相邻PWM循环分布的、与其中主动驱动诸如马达等负载的驱动部分交叉的一个连续非驱动操作时段。

在一个或多个非驱动部分期间，控制器可以使得逆变器的所有顶部开关和所有底部开关闭合，从而使马达负载在每个相上均短路。

控制器可以通过输出被馈送到驱动级的相应的电压信号来控制逆变器开关和电源开关。驱动级可以将这些信号转换成被施加到每个开关的栅极的相应的电压。

控制器可以处理来自计数器的计数信号，该计数器从PWM周期开始时的零向上计数到PWM周期结束时或接近PWM周期结束时的最大计数值。控制器可以确定逆变器开关的PWM调制在第二时间部分中的占空比，该占空比通过限定每个相的PWM信号的变化边缘的计数值来设定该边缘的时间位置。可以在达到该计数时切换逆变器的开关。

可以将LC网络的输入端口的一个节点连接至电压源(诸如，电池)的正极端子，并且将另一节点连接至电压源的负极端子或连接至地。

控制器可以在每个PWM循环期间使逆变器的每个顶部开关和每个底部开关均仅断开和闭合一次。这可以在PWM循环的驱动部分期间执行。

在ST操作模式期间，逆变器的开关可以各自始终保持闭合。

在该电路用于汽车应用的情况下，电压源可以包括车辆的电池或从车辆的一个或多个电池供电的电力总线(power bus)。

根据本发明的第二方面提供了一种驱动用于诸如多相马达的电负载的驱动电路的方法，所述驱动电路包括：

具有一对输入节点和一对输出节点的两端口LC感性网络，所述LC感性网络包括电源开关，所述电源开关能够操作以使所述LC感性网络在ST状态与活动状态之间切换；

逆变器，所述逆变器连接至所述LC感性网络的所述两个输出节点、并具有多个顶部开关和多个底部开关，所述多个顶部开关选择性地将所述负载的相应的相连接至所述LC感性网络的所述两个输出节点中的第一输出节点，并且所述多个底部开关选择性地将所述负载的相应的相连接至所述LC感性网络的所述两个输出节点中的第二输出节点，

以及控制器，所述控制器用于控制所述逆变器的这些开关中的每个开关的开-关状态以及所述电源开关的开-关状态，所述方法包括使得所述控制器在每个PWM周期内操作这些开关以提供以下各项的步骤：

所述PWM周期的非驱动部分，在所述非驱动部分中，所述电源开关保持断开，并且至少一个相的所述顶部开关和所述底部开关保持闭合，使得所述驱动电路以ST模式操作，

所述PWM周期的驱动部分，所述驱动部分紧接在所述非驱动部分之后或紧接在所述非驱动部分之前，在所述驱动部分中，所述电源开关是闭合的，并且所述顶部开关和所述底部开关被布置成使得对于每一个相，所述顶部开关和所述底部开关不会同时保持断开，使得所述马达基本上以NST模式操作，并且

其中，所述控制器被配置成采用PWM模式，在所述PWM模式中，所述底部开关中的所有底部开关或所述顶部开关中的所有顶部开关与所述驱动部分的开始同时地从闭合状态移动到断开状态，并且所述底部开关中的所有底部开关或所述顶部开关中的所有顶部开关与所述驱动部分的结束同时地从断开状态移动到闭合状态，

并且进一步地，在所述PWM模式中，所述电源开关基本上在所述驱动部分开始时从断开状态移动到闭合状态，并且基本上在所述驱动部分结束时从闭合状态移动到断开状态。