CN101788606B - 用于检测直流电压母线上的谐振的***和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于检测直流电压母线上的谐振的***和方法。提供了一种用于检测联接到逆变器模块的母线上的谐振的***和方法。该方法包括：在母线上生成具有第一频率的第一信号和从第一频率到第二频率对第一信号扫频。在从第一频率到第二频率对第一信号扫频期间，从母线上获得第二信号，所述第二信号可能受联接到母线的部件的特性影响。该方法进一步包括：基于第一信号和第二信号确定谐振频率，以及更新逆变器模块使得谐振频率不被用作逆变器模块的开关频率。

Description

用于检测直流电压母线上的谐振的***和方法

技术领域

本文描述的主题的实施例总体上涉及机动车中的电气***，更具体地，本主题的实施例涉及用于识别直流(DC)电压母线上的谐振频率的***和方法。

背景技术

近年来，技术进步以及不断演变的时尚品味已导致汽车设计中出现明显改变。改变之一涉及汽车内，特别是替代燃料车辆，例如混合动力车辆、电动车辆和燃料电池车辆内的动力使用和各种电器***的复杂性。许多电气部件共享共用的直流(DC)电压母线。DC电压母线(或者称为高压DC母线，电力母线或电气母线)配置为从车辆内的一个或多个DC电源(例如，电池)将DC电输送到车辆内的众多其他电气部件，例如辅助动力模块、空气压缩机、电力变换器等。另外，功率逆变器(或另一种合适地配置的电动机驱动器)经常连接到DC母线，且配置为驱动车辆内的电动机。功率逆变器利用数个半导体开关，所述半导体开关被以特定的开关频率调制(即，断开和闭合)，以将来自母线的DC电转换为用于驱动电动机的AC电。在运行期间，功率逆变器以所述开关频率生成波纹电流(或波纹电压)，该波纹电流(或波纹电压)在某些情况下可能不能被功率逆变器(例如，通过输入电容器和/或电感器)完全过滤掉。其结果是波纹电流被传输返回到DC母线上，且可能传输到联接于该母线的其他部件中的一个或多个。

一般地，联接到DC母线的每个部件均具有输入滤波器，所述输入滤波器包括配置为提供特定输入阻抗的一个或多个输入电容器和/或电感器，所述特定输入阻抗能将由该部件生成的波纹电流或波纹电压最小化。各部件的输入滤波器(例如，电容器和/或电感器)被选择为在适合于该部件运行的频率范围内提供衰减。输入滤波器的电流额定值(或该部件的波纹电流额定值)被选择为使得当该部件在正常运行期间联接到母线时该额定值不被超过，而不考虑可能联接到DC母线的其他部件。这是因为其他部件被假定配置为能将其可能生成的波纹最小化，使得DC母线上的波纹电流总量可忽略。

然而，因为特定部件的输入阻抗可能随频率变化，所以该部件可能在特定频率处具有降低的输入阻抗。在(或靠近)此特定频率下DC母线上的电流会导致由该特定部件消耗的波纹电流的量增加，而该波纹电流量的增加转而可能导致该特定频率处的谐振。当各具有不同的输入滤波器频率响应的多个电气部件联接到DC母线时，所得到的电气***经常会具有一个或多个潜在的谐振频率。

在大多数***中，功率逆变器利用可变开关频率来优化该逆变器的一个或多个运行方面，例如，最小化开关损耗或最小化由电动机生成的转矩波动。然而，当开关频率改变时，可能潜在地由功率逆变器生成的波纹电流的频率也改变。取决于开关频率，基于与特定谐振频率相关的品质因数和带宽，波纹电流可能在DC母线上产生谐振电流。此谐振电流可能超过联接到DC母线的一个或多个部件的输入滤波器的电流额定值。

在一些***中，功率逆变器可配置为能避开特定的开关频率，以防止在运行期间在DC母线上发生谐振。然而，联接到DC母线的其他部件的特性可能随车辆而变化(例如，由于各部件容限的原因)，因此要求对于每台车辆定制功率逆变器配置。另外，联接到DC母线的其他部件的特性可能随时间变化，例如由于部件的老化或改变的原因。因此，如不重复测试和/或诊断该***且在每次车辆运行前配置功率逆变器，则难以保证在功率逆变器运行期间避开潜在的谐振频率。

发明内容

提供了一种用于检测联接到逆变器模块的母线上的谐振的方法。该方法包括：在母线上生成具有第一频率的第一信号，和从第一频率到第二频率对第一信号扫频。在从第一频率到第二频率对第一信号扫频期间，从母线上获得第二信号，所述第二信号可能受联接到母线的部件的特性影响。该方法进一步包括：基于第一信号和第二信号确定谐振频率，以及更新逆变器模块使得谐振频率不被用作逆变器模块的开关频率。

提供了一种用于逆变器模块的设备。该逆变器模块包括：配置为联接到母线的汇流条装置和联接到汇流条装置的电流感测元件。电流感测元件配置为从汇流条装置获得电流信号。控制器联接到汇流条装置和电流感测元件。控制器和电流感测元件协同地配置为：在母线上生成电压信号，以及从第一频率到第二频率对所述电压信号扫频，其中由电流感测元件获得的电流信号受所述电压信号的频率影响。控制器和电流感测元件协同地配置为：基于所述电压信号和所述电流信号识别谐振频率，以及基于所述谐振频率更新对逆变器模块的控制方案。

在另一个实施例中，提供了一种用于车辆内的电气***的设备。该电气***包括能量源、联接到能量源的母线、联接到母线的辅助部件和联接到母线的逆变器模块。信号生成模块联接到母线，且该信号生成模块配置为：在母线上生成注入信号，以及从第一频率到第二频率对所述注入信号扫频。信号检测模块联接到母线，且该信号检测模块配置为在注入信号的扫频期间从母线获得响应信号。所述响应信号可受辅助部件的特性影响。控制模块联接到信号生成模块、信号检测模块和逆变器模块，且该控制模块配置为：基于所述注入信号和所述响应信号确定谐振频率，以及更新逆变器模块使得谐振频率不被用作逆变器模块的开关频率。

提供此发明内容部分是为了以简化形式介绍构思的选择，所述构思将在下文的具体说明书中作进一步描述。此发明内容部分不意图确定所要求保护主题的关键特征或根本特征，也不意图用于辅助确定所要求保护主题的范围。

附图说明

结合以下附图考虑时，可以通过参考详细的说明书和权利要求书，而获得对本主题的更全面理解，其中，所有附图中类似的附图标号指代类似的元件。

图1是根据一个实施例的适合于在车辆内使用的电气***的框图；

图2是根据一个实施例的适合于与图1的电气***一起使用的示例性逆变器模块的示意图；和

图3是根据一个实施例的适合于与图1的电气***一起使用的谐振频率检测过程的流程图。

具体实施方式

以下的具体描述在本质上仅是说明性的，并不意图限制本主题的实施例或这些实施例的应用和使用。在本文中使用时，词语“示例性的”意味着“用作例子、示例或例证。”任何在本文中描述为“示例性”的实施方式不一定被解释为与其他实施方式相比为优选或有利的。此外，不意图受到在前述技术领域、背景技术和发明内容部分或以下的具体描述中所介绍的任何明示或默示的理论限制。

在本文中可能会从功能性和/或逻辑性模块部件方面并参考由各种计算部件或装置可能执行的操作、处理任务和功能的象征性表示来描述技术和工艺。应认识到的是，在附图中示出的各种模块部件可以通过配置为执行特定功能的任何数量的硬件、软件和/或固件部件来实现。例如，***或部件的实施例可以使用各种集成电路部件，例如存储元件，数字信号处理元件，逻辑元件，查询表等，它们可以在一个或多个微处理器或其他控制装置的控制下执行多种功能。

以下描述涉及“连接”或“联接”到一起的元件或节点或构件。在本文中使用时，除非另有明确陈述，“连接”意味着一个元件/节点/构件直接结合到另一个元件/节点/构件(或直接与之通讯)，而不必是机械地结合。类似地，除非另有明确陈述，“联接”意味着一个元件/节点/构件直接或间接结合到另一个元件/节点/构件(或者直接或间接与之通讯)，而不必是机械地结合。因此，虽然附图可能描绘元件的一个示例性布置，但额外的干预元件、装置、构件或部件也可以存在于所描绘主题的实施例中。另外，某些术语也可以在以下的描述中仅为参考目的使用，因此并不意图是限制性的。术语“第一”、“第二”和其他这样指代结构的数字术语不暗示次序或顺序，除非通过上下文清晰地指出。

为简洁起见，涉及模拟电路设计、发送信号、感测、脉宽调制(PWM)的常规技术和***(和***的各运行部件)的其他功能性方面在本文中可能不会详细描述。此外，在本文所包含的各附图中示出的连接线意图表示各种元件之间的示例性功能性关系和/或物理联接。应注意到，许多替代或额外的功能性关系或物理连接可以存在于本主题的实施例中。

本文论述的技术和构思总体上涉及用于检测由联接到DC母线上的部件的频率特性所导致的、该DC母线上的潜在谐振频率的***和方法。一旦检测到潜在的谐振频率，就将功率逆变器配置为避免以等于该谐振频率的开关频率运行，以防止来自该功率逆变器的波纹电流导致DC母线上的谐振。

图1以示例性实施例描绘了适合于在车辆102内使用的电气***100。电气***100包括但不限于能量源104、辅助部件106、逆变器模块108、信号生成模块110和信号检测模块112。电气***100的各种元件联接到母线114，所述母线114在本文中可称为电压母线、电力母线、共用(或共享)母线或电气母线。在示例性实施例中，电气***100进一步包括控制模块116，其合适地配置为支持用于检测母线114上的潜在谐振频率的谐振频率检测过程，如在下文中更详细描述的。应理解的是，图1是电气***100的用于解释目的的简化表示，并不意图以任何方式限制本文所述主题的范围或可应用性。在此方面，虽然图1将信号生成模块110、信号检测模块112和控制模块116描绘为不同的元件，但实际中，信号生成模块110、信号检测模块112和控制模块116可以实施在一起成为集成模块，或集成到现有的模块内，例如逆变器模块108内或电子控制模块(ECM)内。

在示例性实施例中，母线114包括正轨线118和负轨线120，且联接到能量源104，以通过如下所述的常规方式在正轨线118和负轨线120之间建立电势差。辅助部件106联接到母线114的两个轨线118、120。逆变器模块108的输入122联接到母线114的两个轨线118、120，使得逆变器模块108和辅助部件106电并联。在示例性实施例中，信号生成模块110在母线114和逆变器模块108的输入122之间联接到母线114的两个轨线118、120，信号检测模块112在信号生成模块110和母线114之间联接到母线114的两个轨线118、120，如图中所示。在示例性实施例中，控制模块116联接到逆变器模块108、信号生成模块110和信号检测模块112，且控制模块116配置为执行如下文所述的任务和/或功能。

在示例性实施例中，车辆102实现为汽车。在替代实施例中，车辆102可以是多种不同类型的汽车，例如轿车、货车、卡车或运动型多功能车(SUV)中的任一种，且可以是两轮驱动车(2WD)(即，后轮驱动或前轮驱动)、四轮驱动车(4WD)或全轮驱动车(AWD)。车辆102也可以包含多种不同类型发动机中的任一种或其组合，例如：汽油或柴油内燃发动机、“可变燃料车辆(FFV)”发动机(即，使用汽油和乙醇混合物)、气态化合物(例如，氢气和天然气)燃料发动机、内燃机/电动机混合动力发动机、以及电动机。在替代实施例中，车辆102可以是插电式混合动力车辆、全电动车辆、燃料电池车辆(FCV)或其他合适的替代燃料车辆。

在示例性实施例中，能量源104(或电源)能够向母线114提供直流(DC)电压。取决于实施例，能量源104可以实现为电池、燃料电池、可再充电高压电池组、超级电容器或其他合适的能量源。在示例性实施例中，正轨线118和负轨线120每个均配置成联接到能量源104相应的正输出(或称正端子)和负输出(或称负端子)，以便以常规方式在正轨线118和负轨线120之间建立电势差。在示例性实施例中，电气***100配置为使得母线114包括高压母线。应理解的是，措辞“高压”在本文中使用时一般用于指高于直流60伏特(或交流30伏特)的电压水平或电压额定值。例如，母线114可以具有大约200伏特至550伏特的标称电压范围。在此方面，如本领域中将会认识到的，取决于特定实施方式的需求，可以在能量源104和母线114之间联接DC-DC转换器(或称升压转换器)，以在母线114上建立希望的电压。

取决于实施例，辅助部件106可以实现为辅助动力模块、空气压缩机模块、DC-DC转换器(或称升压转换器)、动力转向电动机驱动器或其他合适的辅助电气部件。在此方面，辅助部件106可以从母线114接收DC电压，和/或向母线114提供DC电压。在示例性实施例中，辅助部件106具有波纹电流额定值(或容限)。在此方面，如本领域中将会认识到的，辅助部件106可以包括输入滤波器(例如，一个或多个输入电容器和/或电感器)，该输入滤波器配置成能最小化由该部件所生成的波纹电流(或电压)，并能建立辅助部件106的输入阻抗，使得在正常运行期间当辅助部件106联接到母线114时不超过该输入滤波器的波纹电流额定值。这样，辅助部件106的输入阻抗可以关于频率变化，这取决于包括辅助部件106的输入滤波器的电路元件(例如，输入电容器和/或电感器)的特定组合。应理解的是，虽然图1描绘出单个辅助部件106，但如本领域中将会认识到的，实际中电气***100可以包括多个辅助部件106。

在示例性实施例中，如本领域中将会认识到的，逆变器模块108包括功率逆变器，该功率逆变器配置为以常规方式将来自母线114的DC电转换为用于驱动电动机或车辆牵引***的AC电。如在下文中更详细描述的，逆变器模块108包括一个或多个联接在母线114的正轨线118和负轨线120之间的相脚，其中所述相脚的开关以特定的开关频率被调制(断开或闭合)，以产生跨电动机绕组的AC电压。在示例性实施例中，逆变器模块108包括控制器，所述控制器配置为能改变用于调制逆变器相脚的开关的脉冲宽度调制(PWM)指令的开关频率，以优化逆变器模块108的效率，如在下文中更详细描述的。各种利用可变开关频率来优化功率逆变器的性能的方法和/或技术已众所周知，因此为简洁起见，这些方法和/或技术将仅在本文中简要地提及或完全省略，而不提供众所周知的细节。

在示例性实施例中，信号生成模块110一般表示配置为能在母线114上生成注入信号且从第一频率到第二频率对该注入信号扫频的硬件、软件和/或固件部件(和它们的各种组合)，如在下文中更详细描述的。取决于实施例，信号生成模块110可以实现为可变频率正弦波生成器，该生成器能够使用合适地配置为能生成连续波输出的微控制器或离散电路振荡器来实现。注入信号在母线114上产生相应的响应信号，该响应信号受到注入信号和联接到母线114的各种部件106的频率特性(或频率相关性)的影响，如本领域中将会认识到且在下文中更详细描述的。

在示例性实施例中，信号检测模块112一般表示配置为能测量、感测或以其它方式获得响应信号且将所获得的响应信号提供到控制模块116的硬件、软件和/或固件部件(和它们的各种组合)，如在下文中更详细描述的。在示例性实施例中，信号检测模块112实现为使用模拟采集电路，所述电路包括合适地配置的传感器(例如，电流和/或电压传感器)以及模数转换器(ADC)的组合。用于获得或测量信号的常规方法和/或装置已众所周知，因此为简洁起见，这些方法和/或装置将仅在本文中简要地提及或完全省略，而不提供众所周知的细节。虽然图1将信号生成模块110和信号检测模块112描绘为与逆变器模块108电并联地联接到母线114的独立元件，但在多种替代实施例中，通过信号生成模块110和/或信号检测模块112实现的特征、功能和/或硬件可以集成在(或包含在)逆变器模块108和/或控制模块116中，如在下文中更详细描述的。

【28】在示例性实施例中，控制模块116可以实施或实现为具有通用处理器、内容可寻址存储器、数字信号处理器、特定用途集成电路、现场可编程门阵列、任何合适的可编程逻辑装置、离散门或晶体管逻辑器件、离散硬件部件、或它们的任何组合，并被设计为能执行本文所述的功能。在此方面，控制模块116可以实现为微处理器、控制器、微控制器、状态机等。控制模块116也可以实施为计算装置的组合，例如数字信号处理器和微处理器的组合，多个微处理器，一个或多个与数字信号处理器芯结合的微处理器，或任何其他这样的配置。在实际中，控制模块116包括可配置为能执行与电气***100的运行相关的功能、技术和处理任务的处理逻辑器件，如在下文中更详细描述的。此外，关于本文所公开实施例而描述的方法或算法的步骤可以直接实施在硬件内、固件内、由控制模块116执行的软件模块内或它们的任何实际组合内。

在示例性实施例中，控制模块116配置为能识别或确定由辅助部件106的输入阻抗关于频率的改变而在母线114上导致的谐振(或相应的谐振频率)，如在下文中更详细描述的。在示例性实施例中，控制模块116基于由信号生成模块110生成的注入信号和由信号检测模块112获得的响应信号来识别或确定谐振频率。作为对识别出谐振频率的响应，控制模块116更新或以其它方式配置逆变器模块108，使得该谐振频率不被用作逆变器模块108的相脚的开关频率，如在下文中更详细描述的。虽然图1将控制模块116和逆变器模块108描绘为不同的且独立的元件，但在实际中，控制模块116可以集成在(或包含在)逆变器模块108内。例如，控制模块116的特征和功能性可以集成或包含在逆变器模块108中现有的控制器内。

现在参考图2，在示例性实施例中，适合于在图1的电气***100内使用的逆变器模块200包括但不限于汇流条装置202、功率逆变器204、控制器206和电流感测元件208。应认识到，图2是逆变器模块200的简化表示，并不意图以任何方式限制本主题的范围。

在示例性实施例中，汇流条装置202包括正轨线(或称正汇流条)210和负轨线(或称负汇流条)212。逆变器模块200的输入214配置为联接到***母线(例如，母线114)，使得正轨线210接收或以其它方式建立正的DC电势，负轨线212接收或以其它方式建立负的DC电势。例如，以常规方式，汇流条装置202的正轨线210可以联接到***母线114的正轨线118，汇流条装置202的负轨线212可以联接到***母线114的负轨线120，如本领域中将会认识到的。

在图示的实施例中，功率逆变器204包括多个带有反并联二极管(即，与每个开关反并联的二极管)的开关(例如，半导体装置，如晶体管和/或开关)，所述多个开关联接在正轨线210和负轨线212之间，且布置在逆变器相脚内，如本领域中将会认识到的。如所示出，功率逆变器204包括三个逆变器相脚。如将能理解的，功率逆变器204的输出(例如，逆变器相脚的中点)可以联接到电动机，使得功率逆变器204内的开关的调制(例如，断开和闭合)产生跨电动机绕组的交流(AC)电压。

在示例性实施例中，控制器206与功率逆变器204可运行地通讯和/或电联接。控制器206响应于从车辆驾驶员接收的指令(例如，通过加速踏板)且为联接到功率逆变器204的电动机确定希望的转矩输出。控制器206生成或以其它方式提供用以调制逆变器相脚内的开关的信号，使得功率逆变器204的输出AC电压能使电动机以希望的转矩输出运行，如本领域中将会认识到的。在示例性实施例中，控制器206生成高频脉冲宽度调制(PWM)信号(或称PWM指令)，使得功率逆变器204基于预定的控制方案以特定的开关频率运行(例如，功率逆变器204的开关以特定的开关频率被调制)，如本领域中将会认识到的。在本文中使用时，控制方案应理解为是指被逆变器模块200和/或控制器206用来确定用于调制逆变器相脚的开关频率的特定方法、算法、技术或其他过程。用于生成PWM信号的各种方法和/或技术已众所周知，因此为简洁起见，将仅在本文中简要地提及或完全省略，而不提供众所周知的细节。功率逆变器204会生成其频率等于PWM信号(或称PWM指令)的特定开关频率的波纹电流，如本领域中将会认识到的。

在示例性实施例中，控制器206联接在汇流条装置202的正轨线210和负轨线212之间。在此方面，虽然未图示，但控制器206和汇流条装置202可以通过隔离电路或合适地配置为能提供电压隔离的其他元件联接，使得控制器206不暴露于可能存在于汇流条装置202上的高电压，如本领域中将会认识到的。如在下文中更详细描述的，在示例性实施例中，控制器206配置为能在联接到汇流条装置202的母线(例如，母线114)上生成注入电压信号，且能从第一频率到第二频率对该电压信号扫频，如将在下文中更详细描述的。

在图示的实施例中，电流感测元件208在逆变器模块200的输入214和控制器206之间联接到汇流条装置202。如所图示，电流感测元件208联入正轨线210，使得电流感测元件208联接在逆变器模块200的输入214和控制器206之间。在替代的实施例中，电流感测元件208可以联入负轨线212或与汇流条装置202分开(例如，如在图1中信号检测模块112所示那样)。电流感测元件208配置为能测量、感测或以其它方式获得由注入电压信号引起的从控制器206流出、途径汇流条202且从输入214流出而流到逆变器模块200的电流信号，如在下文中更详细描述的。电流感测元件208可以实现为任何数量的硬件、软件和/或固件部件，它们配置为能获得和/或测量通过汇流条装置202的轨线210、212的电流。在示例性实施例中，电流感测元件208在从第一频率到第二频率对注入电压信号扫频期间获得通过汇流条装置202的电流，并将获得的电流信号提供到控制器206。控制器206分析注入电压信号和响应于该注入电压信号而发生的电流信号之间的关系，并确定或识别联接到汇流条装置202的***母线(例如，母线114)上的谐振(或谐振频率)，如在下文中更详细描述的。

现在参考图3，在示例性实施例中，电气***可以配置为能执行谐振频率检测过程300和下文中描述的额外任务、功能和操作。所述各种任务可以通过软件、硬件、固件或它们的任何组合来执行。为说明目的，以下的描述可以对照以上结合图1至图2所提及的元件。在实际中，所述任务、功能和操作可以通过所述***的不同元件来执行，例如通过逆变器模块108、200，信号生成模块110，信号检测模块112，控制器206或电流感测元件208来执行。应认识到的是，可以包括任何数量的额外或替代任务，且可以将其包含到具有未在本文中详细描述的额外功能性的、更综合的程序或过程中。

现在参考图3，且继续参考图1和图2，可以执行谐振频率检测过程300以检测或确定可能在电气母线(例如，母线114)上发生的一个或多个谐振频率，所述谐振频率的发生由可能联接到该电气母线的各种部件的输入阻抗的各种频率相关特性所导致。取决于实施例，谐振频率检测过程300可以响应于来自车辆控制模块(即，电子控制单元或简称ECU)的信号或指令而启动，或响应于检测到存在联接于母线的能量源或电源(例如，能量源104)而启动。替代地，谐振频率检测过程300可以在逆变器模块最初联接到母线时启动。在示例性实施例中，谐振频率检测过程300在车辆内的电动机开始运行前执行，使得在执行谐振频率检测过程300期间，功率逆变器204的开关为断开的并且功率逆变器204作为开路运行，如本领域中将会认识到的。以此方式，谐振频率检测过程300可以每次在车辆运行前执行，以便动态地且适应性地配置逆变器模块108、200和/或控制器206，以避免在潜在的谐振频率下运行，如在下文中更详细描述的。

在示例性实施例中，谐振频率检测过程300开始于在母线上生成具有第一频率的注入信号(任务302)。在此方面，注入信号是具有预定频率的交流(AC)信号，使得注入信号有效地模仿AC波纹电流。由于母线(例如，母线114)主要是DC母线，所以AC注入信号将在母线上产生相应的AC响应信号，所述响应信号可以被获得、测量或以其它方式识别到，如在下文中更详细描述的。在示例性实施例中，第一频率表示联接到母线的特定逆变器模块(或功率逆变器)的潜在开关频率的范围的端点。例如，逆变器模块108、200内的功率逆变器204的开关频率的范围在运行期间可以从四千赫到十二千赫。在此方面，第一频率可以选择为四千赫或十二千赫，使得它代表潜在开关频率的范围的端点。取决于实施例，注入信号可以实施为电流信号或电压信号。

在示例性实施例中，注入信号包括小信号电压或小信号电流，即注入信号的幅度选择为相对于母线上的标称信号水平是小值，使得在联接到母线的各种部件运行时所述注入信号的幅度可忽略。例如，根据一个实施例，在逆变器模块200内的控制器206可以通过生成幅度(或幅值)为一伏特且频率为四千赫的电压信号(例如，轨线210和212之间的电压势差)来生成注入的信号。替代地，根据另一个实施例，控制模块116可以指令、指示或以其它方式致使信号生成模块110在母线114上生成幅度(或幅值)为一伏特且频率为四千赫的电压信号(例如，轨线118和120之间的电压势差)。应理解的是，虽然谐振频率检测过程300在本文中可以在“电压信号作为注入信号”的背景下进行描述，但谐振频率检测过程300可以以类似的方式使用电流信号作为注入信号而实施，如本领域中将会认识到的。

在示例性实施例中，谐振频率检测过程300继续进行的是：从第一频率到第二频率对注入信号扫频(任务304)。在示例性实施例中，第二频率表示特定逆变器模块(或功率逆变器)的潜在开关频率的范围的端点，使得第二频率对应于潜在频率范围的、与第一频率相反的那个端点。例如，如果逆变器模块的潜在开关频率的范围为从四千赫到十二千赫，且第一频率选作为四千赫，则第二频率可以选作为十二千赫，因此表示潜在开关频率的范围的相反端点。

在示例性实施例中，谐振频率检测过程300执行注入信号的扫频，这通过将该注入信号的幅度(或幅值)维持在恒定的水平且将该注入信号从第一频率到第二频率扫频来进行。在此方面，注入信号的频率可以平滑地且连续地以恒定的速度从第一频率调整到第二频率，如本领域中将会认识到的。例如，控制器206和/或信号生成模块110可以生成幅度为一伏特的电压信号，且对该电压信号从四千赫到十二千赫扫频。在替代实施例中，谐振频率检测过程300可以通过以固定间隔递增地调整注入信号的频率来对该注入信号扫频。例如，控制器206和/或信号生成模块110可以生成幅度为一伏特的电压信号，且以一百赫兹的间隔将该电压信号的频率从四千赫递增地增加到十二千赫。

在示例性实施例中，谐振频率检测过程300继续进行：获得(或测量)母线上的由于注入信号导致的响应信号(任务306)。例如，如果小的AC电压信号注入到母线上，则可测量、获得或以其它方式识别该母线上的由于该AC电压信号导致的AC电流信号。当从第一频率到第二频率对注入信号扫频期间注入信号的频率改变时，响应信号的幅度(幅值)和/或相位将受到联接到母线的各种部件的频率特性(或频率相关性)的影响，如本领域中将会认识到且在下文中更详细描述的。以此方式，响应信号受到注入信号的频率的影响。在示例性实施例中，电流感测元件208和/或信号检测模块112获得或测量响应信号(例如，电流信号)且将与该响应信号相关的信息(例如幅度和/或相位)提供到控制器206和/或控制模块116，用于进一步分析。根据一个实施例，如果注入信号的频率递增地调整，则对于第一频率到第二频率之间的每个频率增量会测量到或获得响应信号。

在示例性实施例中，谐振频率检测过程300继续进行：基于注入信号和响应信号之间的关系确定在母线上是否存在谐振频率(任务308)。在此方面，谐振频率检测过程300分析注入信号和响应信号之间的关系，以确定联接到母线的部件(或各部件的总体配置)是否可能在逆变器模块的可能的开关频率范围内的特定频率下在该母线上导致谐振。例如，联接到母线114的辅助部件106可以包括一个或多个输入电容器和/或电感器，因此，辅助部件106的输入阻抗将随频率改变，如本领域中将会认识到的。因此，从逆变器模块108、200的输入122、214(或通过控制器206和/或信号生成模块110)可见的有效阻抗可以随着注入信号的频率改变而增大或减小，从而导致响应信号的幅度和/或相位的相应改变。

根据一个实施例，谐振频率检测过程300通过基于注入信号和响应信号计算输入阻抗来确定或识别谐振频率。在此方面，计算出的输入阻抗代表来自逆变器模块108、200的输入122、214的、母线114的有效阻抗。例如，谐振频率检测过程300可以用注入的电压信号(例如，由控制器206和/或信号生成模块110生成的电压信号)除以响应电流信号(例如，由电流感测元件208和/或信号检测模块112获得的电流信号)。谐振频率检测过程300然后可以通过分析输入阻抗的幅度和/或相位相对于频率的变化来识别谐振频率。根据一个实施例，谐振频率检测过程300对输入阻抗进行傅立叶分析(例如，快速傅立叶变换或简称FFT)，以获得母线的谐振频率。在另一个实施例中，谐振频率检测过程300可以使用图形识别来确定或识别谐振频率。例如，在不存在谐振频率的情况下，响应信号相对于注入信号的衰减会随注入信号的频率的升高而增加。然而，如果存在谐振频率，则在谐振频率附近会出现突然的峰值(或衰减的降低)。快速傅立叶分析可以用于分析注入信号和响应信号的频率组成并构建一个图形，随后将该图形与表示不具有谐振频率的电气***的参考图形进行对比。虽然本主题在本文中可以在单个谐振频率的背景下进行描述，但在实际的实施例中，对于给定的实施方式，在母线上可能存在多个谐振频率，且谐振频率检测过程300可以适合于适应多个谐振频率，如本领域中将会认识到的。

在示例性实施例中，如果谐振频率检测过程300识别到在母线上的谐振频率，则谐振频率检测过程300继续进行：将更新用于..逆变器模块的控制方案，以避免将该谐振频率用作开关频率(任务310)。所述控制方案被更新，使得谐振频率在随后的运行期间不用作逆变器模块108、200的开关频率，从而降低逆变器模块在该谐振频率下产生波纹电流的可能性，否则该谐振频率可能会潜在地导致超过一个或多个部件的波纹电流额定值。换言之，谐振频率检测过程300将控制器206和/或逆变器模块108、200配置或更新为使得在随后的运行期间用于调制逆变器相脚204的开关频率不会等于谐振频率。在示例性实施例中，在合适地更新了控制方案且将控制器206和/或逆变器模块108、200配置为能避免以谐振频率作为开关频率之后，谐振频率检测过程300退出，且电气***和/或逆变器模块可以继续正常运行。

简要地总结，以上所述***和/或方法的一个优点在于，潜在的谐振频率可以被动态地识别，从而逆变器模块可以动态地配置为能适应联接到(或共享)DC母线的其他部件中的改变。通过实现逆变器模块的适应性频率选择，所述***和/或方法提供了对于辅助部件的增强的保护，以防由于部件容限变化、老化和其他对电气***的更新或修改而导致的潜在地有害的母线谐振。

虽然至少一个示例性实施例已在以上详细描述中给出，但应认识到的是存在很多变型。也应认识到，本文所述的示例性实施例不意图以任何方式限制所要求保护的主题的范围、可应用性或配置。相反，以上的详细描述将为本领域技术人员提供用于实施所述实施例的方便路线图。应理解的是，在不偏离由权利要求所限定范围的情况下，可以在元件的功能和布置上进行多种改变，其中所述范围包括在此专利申请提交时已知的等同物和可预见的等同物。

Claims (19)

1.一种用于检测母线上的谐振的方法，所述母线联接到第一部件和逆变器模块，该方法包括：

在母线上生成第一信号，该第一信号具有第一频率；

从第一频率到第二频率对第一信号扫频；

在从第一频率到第二频率对第一信号扫频期间，从母线上获得第二信号，该第二信号受第一部件的特性影响；

基于第一信号和第二信号确定谐振频率；和

更新逆变器模块，使得所述谐振频率不被用作逆变器模块的开关频率。

2.根据权利要求1所述的方法，其中：

在母线上生成第一信号包括：在母线上生成电压信号；

对第一信号扫频包括：从第一频率到第二频率对所述电压信号扫频；和

获得第二信号包括：响应于从第一频率到第二频率对所述电压信号的扫频而获得母线上的电流信号。

3.根据权利要求2所述的方法，其中从第一频率到第二频率对所述电压信号扫频包括：从第一频率到第二频率递增地调整所述电压信号的频率。

4.根据权利要求3所述的方法，其中获得母线上的电流信号包括：对于从第一频率到第二频率的每个频率增量，测量母线上的电流。

5.根据权利要求2所述的方法，其中确定谐振频率包括：

基于所述电压信号和所述电流信号计算输入阻抗；和

基于所述输入阻抗识别谐振频率。

6.根据权利要求5所述的方法，其中识别谐振频率包括：分析所述输入阻抗以获得谐振频率。

7.根据权利要求6所述的方法，其中分析所述输入阻抗包括：对所述输入阻抗进行傅立叶分析。

8.根据权利要求7所述的方法，其中逆变器模块包括控制器，其中更新逆变器模块包括：更新对控制器的控制方案，使得逆变器模块的相脚的开关频率不等于谐振频率。

9.根据权利要求1所述的方法，其中更新逆变器模块包括：更新对逆变器模块的控制方案，使得谐振频率不被用作逆变器模块的开关频率。

10.一种逆变器模块，包括：

配置为联接到母线的汇流条装置；

联接到汇流条装置的电流感测元件，该电流感测元件配置为从汇流条装置获得电流信号；和

联接到汇流条装置和电流感测元件的控制器，其中该控制器和电流感测元件协同地配置为：

在母线上生成电压信号，该电压信号具有频率；

从第一频率到第二频率对所述电压信号扫频，其中由电流感测元件获得的电流信号受所述电压信号的频率影响；

基于所述电压信号和所述电流信号识别谐振频率；和

基于所述谐振频率更新对逆变器模块的控制方案使得逆变器模块的开关频率不等于谐振频率。

11.根据权利要求10所述的逆变器模块，进一步包括联接到汇流条装置和控制器的功率逆变器，其中控制器配置为基于所述控制方案使功率逆变器在开关频率下运行。

12.根据权利要求10所述的逆变器模块，其中控制器配置为：

从第一频率到第二频率递增地调整所述电压信号的频率；和

对于从第一频率到第二频率的每个频率增量获得母线上的电流信号。

13.根据权利要求10所述的逆变器模块，其中控制器配置为通过以下方式识别谐振频率：

基于所述电压信号和所述电流信号计算阻抗；和

分析所述阻抗以识别谐振频率。

14.根据权利要求10所述的逆变器模块，其中控制器配置为从四千赫到十二千赫对所述电压信号扫频。

15.一种车辆内的电气***，所述电气***包括：

能量源；

联接到能量源的母线；

联接到母线的辅助部件；

联接到母线的逆变器模块；

联接到母线的信号生成模块，该信号生成模块配置为：

在母线上生成注入信号，该注入信号具有频率；和

从第一频率到第二频率对所述注入信号扫频；

联接到母线的信号检测模块，该信号检测模块配置为在注入信号的扫频期间从母线获得响应信号，该响应信号受辅助部件的特性影响；和

联接到信号生成模块、信号检测模块和逆变器模块的控制模块，其中该控制模块配置为：

基于所述注入信号和所述响应信号确定谐振频率；和

更新逆变器模块，使得所述谐振频率不被用作逆变器模块的开关频率。

16.根据权利要求15所述的电气***，其中信号生成模块配置为：

在母线上生成电压信号；和

从第一频率到第二频率对所述电压信号扫频。

17.根据权利要求16所述的电气***，其中信号检测模块配置为：响应于从第一频率到第二频率对所述电压信号的扫频而获得母线上的电流信号。

18.根据权利要求15所述的电气***，其中控制模块配置为：

基于所述注入信号和所述响应信号计算输入阻抗；和

基于所述输入阻抗识别谐振频率。

19.根据权利要求15所述的电气***，其中信号生成模块配置为从四千赫到十二千赫对所述注入信号扫频。

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