CN107134940B - 用于分离传导损失和切换损失的并联逆变器 - Google Patents

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Abstract

在一个示例性实施例中，一种控制器被连接到形成并联逆变器构造的第一逆变器和第二逆变器。所述第一逆变器和所述第二逆变器构造为向负载提供电力。所述控制器被构造为：控制第一逆变器使得第一逆变器根据第一操作状态操作，同时第二逆变器断开；以及在从第一操作状态过渡到第二操作状态之前，断开第一逆变器。所述控制器还被构造为：控制第二逆变器使得第二逆变器在所述过渡期间至少部分地操作。

Description

用于分离传导损失和切换损失的并联逆变器
相关申请的交叉引用
本申请按照35U.S.C.§119(e)要求于2016年2月26日提交的美国临时专利申请No.62/300,292的优先权，该申请的全部内容通过引用纳入此文。
技术领域
示例性实施例涉及一种电子驱动装置***和用于驱动和控制交流设备(诸如感应式电机或内置式永磁(IPM)马达或电机)的并联逆变器构造。
背景技术
AC设备在例如电动机动车或越野重载车辆中的多种应用要求使用逆变器(电力电子切换装置)，该逆变器能够满足用于此种应用的大电流需求。
当前，用于满足此种需求的一个解决方案是设计应用专用的逆变器以处理大电流。然而，该应用专用的逆变器的电流处理能力可能受到限制。此外，该应用专用的逆变器的设计根据它们需要能够处理多大的电流可能变得成本昂贵
用于满足此种需求的另一解决方案是购买较大的和较大的现成的逆变器，如果它们存在的话。然而，此种逆变器也具有性能限制，并且基于它们需要能够处理多大的电流可能变得成本昂贵。
用于满足此种需求的又一解决方案是组合较小的逆变器以变成并联逆变器构造。因此，两个较小逆变器可以组合以形成一个较大的逆变器。该解决方案可以被称为分流构造。然而，现存的分流构造是不足够的，因为两个逆变器中的轻微波动可以导致不平衡的情况，从而导致较小逆变器的一个或多个中的电流过载/过热，最终导致***的崩溃。
更具体地，在当前的分流构造中，用在逆变器中的开关没有严格地匹配，并且它们当传导时不能同等地分流。因此，开关可能必须被挑选和匹配，以保证它们匹配，这是成本昂贵和不经济的。此外，并联逆变器中的开关从不精确地同时切换。例如，一旦当两个开关被指令为接通时，一个将先接通。如此，“第一”的开关将承受双倍的电流，而第二开关承受零电流。因此，第一逆变器过热地运行，而第二逆变器过冷地运行，导致与第一开关相关的逆变器的一个中的电流过载/过热。解决这些问题的解决方案包括引入特定的过滤器和/或特定的电缆(例如，所需长度或感应系数的独立电缆)以缓解不期望的效应。然而，此种解决方案向***中引入额外的信号和/或额外的硬件部件，这将增大***的复杂度、设计成本和/或低效性。
发明内容
一些示例性实施例涉及用于控制电力电子逆变器的方法和设备。
在一个示例性实施例中，一种控制器被连接到形成并联逆变器构造的第一逆变器和第二逆变器。所述第一逆变器和所述第二逆变器构造为向负载提供电力。所述控制器被构造成：控制第一逆变器，从而根据第一操作状态操作，同时第二逆变器断开；以及在从第一操作状态过渡到第二操作状态之前，断开第一逆变器。所述控制器还被构造为：控制第二逆变器从而至少部分地在所述过渡期间操作。
在一个示例性实施例中，一种电压命令生成器被连接到具有第一逆变器和第二逆变器的并联逆变器构造。所述电压命令生成器被构造为：从电机控制器接收多个电压命令，并且基于接收的电压命令中的每一个生成第一命令和第二命令，从而控制第一逆变器，从而根据第一操作状态操作，同时第二逆变器断开；以及在从第一操作状态过渡到第二操作状态之前，断开第一逆变器。所述电压命令生成器还被构造为控制第二逆变器从而至少部分地在所述过渡期间操作。
在一个示例性实施例中，并联逆变器构造包括：第一逆变器，所述第一逆变器被构造为：接收来自电机控制器的电压命令，根据第一操作状态操作，同时并联逆变器构造的第二逆变器断开，以及在从第一操作状态到第二操作状态的过渡之前断开。所述并联逆变器构造还包括所述第二逆变器，所述第二逆变器被构造为：接收来自电机控制器的电压命令，以及在所述过渡期间至少部分地操作。
附图说明
从下文接合附图的详细说明中示例性实施例将变得更加容易理解。图1-7表示本文描述的非限制性的示例性实施例。
图1是根据示例性实施例的用于控制电机的***的方框图；
图1A示出了根据示例性实施例的图1的***的第一部分；
图1B示出了根据示例性实施例的图1的***的第二部分；
图2是根据示例性实施例的与图1一致的电子数据处理***的框图。
图3A示出了在两种不同的切换状态中操作的传统的单个逆变器切换电路；
图3B示出了图3A的单个逆变器切换电路的两个不同状态的状态视图；
图4A示出了根据示例性实施例的图1的逆变器切换电路；
图4B是示出根据一个示例性实施例的图4A的并联逆变器构造的两个不同状态的状态图；
图4C是示出根据一个示例性实施例的图4A的并联逆变器构造的另外两个不同状态的状态图；
图5示出了根据示例性实施例的驱动如图4A和4B所示的并联逆变器构造的方法；
图6A示出了根据一个示例性实施例的用于控制用在如图4A所示的逆变器切换电路中的并联逆变器构造的电压命令生成器；
图6B示出了根据一个示例性实施例的控制命令的形式；以及
图7示出了根据一个示例性实施例的并联逆变器构造。
具体实施方式
现在将更充分地参照图示一些示例性实施例的附图以描述多个示例性实施例。
因此，尽管能够对示例性实施例进行各种修改并且形成可替换形式，但是附图通过示例的方法示出所述实施例并且本文将详细描述所述实施例。然而，应该理解，不旨在将示例性实施例限制到公开的具体形式，而是相反，示例性实施例将覆盖落入权利要求的范围内的所有的修改例、等同例和供选例。在对附图的所有描述中，相同的数字指示相同的元件。
将理解，虽然在本文中术语第一、第二等可以用于描述各种元件，但是这些术语不应该限制这些元件。这些术语仅用于区别一个元件与另一元件。例如，第一元件可以被称为第二元件，并且，类似地，第二元件可以被称为第一元件，这没有脱离示例性实施例的范围。如本文所用，术语“和/或”包括一个或多个相关联的列出项目的任意结合和所有结合。
将理解，当元件被称为“连接”或“耦接”到另一元件时，其可以直接连接或耦接到可以存在的另一元件或***元件。相反，当元件被称为“直接连接”或“直接耦接”到另一元件时，其中不存在***元件。应该以相同方式理解用于描述元件之间的关系的其它措辞。
本文中使用的术语仅为了描述具体的实施例并且不旨在限制示例性实施例。如本文所用，单数形式“a”、“an”和“the”旨在同样包括复数形式，除非上下文以其他方式明确表示。将进一步理解，当在本文中使用术语“包括”、“包括”、“包含”和/或“包含”时，指出存在规定的部件、整体、步骤、操作、元件和/或构件，但是不排除存在或增加一个或多个其它的部件、整体、步骤、操作、元件、构件和/或其组群。
还应该注意，说明的功能/作用可以以一些可替换的实现方式不按照图中图示的次序出现。例如，实际上可以大致同时执行或有时可以以相反次序执行连续示出的两个图，这取决于涉及的功能/作用。
除非另有规定，否则本文中使用的所有术语具有的意义与示例性实施例属于的技术领域中的人员通常理解的意义相同。将进一步理解，例如限定在通常使用的字典中的那些术语应该理解成具有的意义与其在相关技术的内容中的意义一致，而不应理解成理想化的意义或过度正式的意义，除非本文中明确地如此限定。
示例性实施例和对应的详细描述的部分明确地呈现被具体地程控以执行软件的处理器，或关于计算机存储器中数据位的操作的算法和符号表示。这些描述和表示是本领域的技术人员向本领域的其他技术人员有效表达其工作的实质的方式。算法，作为本文使用的术语，并且如其被通常使用的那样，被认为是通向结果的一序列有条理的步骤。该步骤对物理量进行要求的物理操纵。通常，虽然不一定，这些物理量采取能够被存储、传送、组合、比较、和以其他方式操纵的光信号、电信号、或磁信号的形式。主要由于普遍使用的原因，有时方便地将这些信号称为位、值、要素、符号、字符、术语、数字等。
在以下描述中，将参照可以执行为实现具体任务或采用具体的抽象数据类型的、包括例行程序、程序、对象、部件、数据结构等的程序模块或功能性过程并且可以使用现有的硬件执行的操作的作用和符号表示(例如，以流程图的形式)来描述说明性实施例。该现有硬件可以包括一个或多个中央处理器(CPU)、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路、现场可编程门阵列计算机(FPGA)等。
然而，应该明白，所有的这些术语和类似的术语将与适当的物理量相关并且仅是应用于这些物理量的方便的符号。除非以其他方式具体地规定，或如从讨论所显而易见的，诸如“处理”或“运算”或“计算”或“确定”或“显示”等术语指操作被表示为计算机***的寄存器和存储器中的物理电子量的数据并且将其转换成类似地表示为计算机***存储器或寄存器或其它的这种信息存储、传送或显示装置中的物理量的其它数据的计算机***或类似的电子计算装置的作用和过程。
在包括如下定义的应用中，术语“模块”或术语“控制器”可以由术语“电路”替代。术语“模块”可以指或部分是执行代码的处理器硬件(共享的、专用的或集合的)，以及存储由处理器硬件执行的代码的存储硬件(共享的、专用的或集合的)。
模块可以包括一个或多个接口电路。在一些示例中，接口电路可以包括有线或无线接口，该接口被连接到局域网(LAN)、因特网、广域网(WAN)或它们的组合。本公开的任何给定模块的功能可以被分布在经由接口电路被连接的多个模块中。例如，多个模块可以允许负载平衡。在另一示例中，服务器(也已知为远程的或者云服务的)模块可以代表客户端模块执行一些功能。
此外，本发明的至少一个实施例涉及非瞬态计算机可读存储介质，该存储介质包括存储在其上的电子式可读控制信息，并且该控制信息被构造为使得当在磁共振装置的控制器中使用存储介质时，执行本方法的至少一个实施例。
又一方面，上述方法的至少一个可以以程序的方式体现。该程序可以被存储在非瞬态计算机可读介质上，并且当在计算机装置(包括处理器的装置)上运行时，适于执行上述方法的任何一个。因此，非瞬态、有形的计算机可读介质适于存储信息，并且适于与数据处理设备或计算机装置相互作用以执行上述实施例的任一个的程序和/或执行上述实施例的任一个的方法。
计算机可读介质或存储介质可以是安装在计算机装置主体中的嵌入式介质，或者是设置为能够与计算机装置主体分离的可移除介质。用在本文中的术语计算机可读介质不包含经由介质(诸如在载波上)传输的瞬态电或电磁信号；术语计算机可读介质因此被认为是有形和非瞬态的。非瞬态计算机可读存储介质的非限制性实施例包括但不限于可重写非易失存储装置(包括例如，闪存装置、可擦除可编程只读存储装置或掩膜只读存储装置)；易失存储装置(包括，例如静态随机访问存储装置或动态随机访问存储装置)；磁存储介质(包括，例如模拟或数字磁带或硬盘驱动器)；以及光学存储介质(包括，例如CD、DVD、或蓝光盘)。具有嵌入式可重写非易失存储器的介质的示例包括但不限于存储卡，具有嵌入式ROM的介质包括但不限于ROM盒式磁带等。此外，关于存储的图片的多种信息，例如，属性信息，可以以任何其他形式存储，或者可以以其他方式提供。
如上文使用的术语代码可以包括软件、固件和/或微代码，并且可以指程序指令、程序、功能、分类、数据结构和/或对象。共享的处理器硬件包括单个微处理器，该微处理器执行来自多个模块的一些或所有代码。集合的处理器硬件包括与额外的微处理器组合的微处理器，其执行来自多个模块的一些或所有代码。至于多个微处理器包括在分散模上的多个微处理器，单个模上的多个微处理器，单个微处理器的多个芯，单个微处理器的多个线程或者它们的组合。
共享的存储硬件包括存储来自多个模块的一些或所有代码的单个存储装置。集合存储硬件包括存储装置，其与其他存储装置组合，存储来自一个或多个模块的一些或所有代码。
术语存储硬件是术语计算机可读介质的子集。用在本文中的术语计算机可读介质不包含经由介质(诸如在载波上)传输的瞬态电或电磁信号；术语计算机可读介质因此被认为是有形和非瞬态的。非瞬态计算机可读存储介质的非限制性实施例包括但不限于可重写非易失存储装置(包括例如，闪存装置、可擦除可编程只读存储装置或掩膜只读存储装置)；易失存储装置(包括，例如静态随机访问存储装置或动态随机访问存储装置)；磁存储介质(包括，例如模拟或数字磁带或硬盘驱动器)；以及光学存储介质(包括，例如CD、DVD、或蓝光盘)。具有嵌入式可重写非易失存储器的介质的示例包括但不限于存储卡，具有嵌入式ROM的介质包括但不限于ROM盒式磁带等。此外，关于存储的图片的多种信息，例如，属性信息，可以以任何其他形式存储，或者可以以其他方式提供。
也应当注意示例性实施例的多个方面执行的软件一般地编码在有形(或记录)存储介质的一些形式上，或者在一些类型的传输介质上执行。有形存储介质可以是磁性的(例如，软盘或硬盘驱动器)或光学的(例如，便携式光盘只读存储器或CD-ROM)，并且可以是只读或随机访问。类似地，传输介质可以是本领域已知的双绞线、共轴电缆、光纤、或其他任何适当的传输介质。示例的实施例不受任何给定实施例的这些方面的限制。
在一个示例性实施例中，一种控制器被连接到形成并联逆变器构造的第一逆变器和第二逆变器。所述第一逆变器和所述第二逆变器构造成向负载提供电力。所述控制器被构造为：控制第一逆变器，从而根据第一操作状态操作，同时第二逆变器断开；以及在从第一操作状态过渡到第二操作状态之前，断开第一逆变器。所述控制器还被构造为：控制第二逆变器从而至少部分地在所述过渡期间操作。
在又一示例性实施例中，所述控制器被构造为：至少部分地接通第二逆变器，以及在部分地接通第二逆变器之后，断开第一逆变器，以使得第一逆变器的操作和第二逆变器的操作在第一逆变器被断开之前部分地重叠。
在又一示例性实施例中，所述控制器被构造为：在断开至少部分地操作的第二逆变器之前，以第二操作状态接通第一逆变器，从而第一逆变器的操作和第二逆变器的操作在所述至少部分地操作的第二逆变器被断开之前部分地重叠，以及断开所述至少部分地操作的第二逆变器。
在又一示例性实施例中，第一逆变器包括多对第一开关，第二逆变器包括多对第二开关，以及在控制第二逆变器以至少部分地操作的过程中，所述控制器被构造为接通第二逆变器的多对第二开关中的与第一逆变器的多对第一开关中的一对或多对第一个开关相对应的一对或多对，所述第一逆变器的多对第一开关中的一对或多对在第二操作状态中与第一操作状态相比不同地操作。
在又一示例性实施例中，第一逆变器由多个第一晶体管组成，以及第二逆变器由多个第二晶体管组成。
在又一示例性实施例中，所述多个第一晶体管和所述多个第二晶体管中的每一个是电力开关。
在又一示例性实施例中，所述控制器被构造为：将第一组电压供给到第一逆变器，并且将第二组电压供给到第二逆变器，从而基于电流需求和来自第一逆变器和第二逆变器的反馈来控制第一逆变器和第二逆变器。
在一个示例性实施例中，一种电压命令生成器被连接到具有第一逆变器和第二逆变器的并联逆变器构造。所述电压命令生成器被构造为：从电机控制器接收多个电压命令，并且基于接收的电压命令中的每一个生成第一命令和第二命令，从而控制第一逆变器，从而根据第一操作状态操作，同时第二逆变器断开；以及在从第一操作状态过渡到第二操作状态之前，断开第一逆变器。所述电压命令生成器还被构造为控制第二逆变器从而至少部分地在所述过渡期间操作。
在又一示例性实施例中，所述电压命令生成器被构造为：至少部分地接通第二逆变器，以及在部分地接通第二逆变器之后，断开第一逆变器，以使得第一逆变器的操作和第二逆变器的操作在第一逆变器被断开之前部分地重叠。
在又一示例性实施例中，所述电压命令生成器被构造为：在断开至少部分地操作的第二逆变器之前，以第二操作状态接通第一逆变器，从而第一逆变器的操作和第二逆变器的操作在所述至少部分地操作的第二逆变器被断开之前部分地重叠，以及断开所述至少部分地操作的第二逆变器。
在又一示例性实施例中，第一逆变器包括多对第一开关，第二逆变器包括多对第二开关，以及在控制第二逆变器以至少部分地操作的过程中，所述控制器被构造为接通第二逆变器的多对第二开关中的与第一逆变器的多对第一开关中的一个或多个相对应的一个或多个，所述第一逆变器的多对第一开关中的一个或多个在第二操作状态中与第一操作状态相比不同地操作。
在又一示例性实施例中，第一逆变器由多个第一晶体管组成，以及第二逆变器由多个第二晶体管组成。
在又一示例性实施例中，所述多个第一晶体管和所述多个第二晶体管中的每一个是电力开关。
在又一示例性实施例中，所述电机控制器被构造为所述控制器被构造为：根据电流需求和来自第一逆变器和第二逆变器的反馈来提供多个电压命令。
在一个示例性实施例中，并联逆变器构造包括第一逆变器，所述第一逆变器被构造为：接收来自电机控制器的电压命令，根据第一操作状态操作，同时并联逆变器构造的第二逆变器断开，以及在从第一操作状态到第二操作状态的过渡之前断开。所述并联逆变器构造还包括所述第二逆变器，其被构造为：接收来自电机控制器的电压命令，以及在所述过渡期间至少部分地操作。
在又一示例性实施例中，第二逆变器被构造为：至少部分地接通，以及第一逆变器被构造为：在接通第二逆变器之后，断开第一逆变器，以使得第一逆变器的操作和第二逆变器的操作在第一逆变器被断开之前部分地重叠。
在又一示例性实施例中，第一逆变器被构造为：在断开至少部分地操作的第二逆变器之前，以第二操作状态接通第一逆变器，从而第一逆变器的操作和第二逆变器的操作在所述至少部分地操作的第二逆变器被断开之前部分地重叠，以及所述至少部分地操作的第二逆变器被构造为断开。
在又一示例性实施例中，第一逆变器包括多对第一开关，第二逆变器包括多对第二开关，以及在第二逆变器至少部分地操作的同时，第二逆变器被构造为：接通第二逆变器的多对第二开关中的与第一逆变器的多对第一开关中的一个或多个相对应的一个或多个，所述第一逆变器的多对第一开关中的一个或多个在第二操作状态中与第一操作状态相比不同地操作。
在又一示例性实施例中，第一逆变器由多个第一晶体管组成，以及第二逆变器由多个第二晶体管组成。
在又一示例性实施例中，所述多个第一晶体管和所述多个第二晶体管中的每一个是电力开关。
图1是根据示例性实施例的用于控制电机的***的方框图。图1A示出了根据示例性实施例的图1的***的第一部分。图1B示出了根据示例性实施例的图1的***的第二部分。电机可以是诸如马达117(例如，内置式永磁电机(IPM))的马达或者由电子数据处理***120控制的另一交流电机。在下文中，术语混合动力电机、电机、AC电机和马达可交换地使用。电机117具有额定直流总线电压(例如，320伏)。额定电压是具名电压。例如，马达117的额定电压可以是320伏，但是马达可以在320伏之上和之下的电压下操作。在下文中，马达117也可以被称为负载117。
在示例性实施例中，电子数据处理***120可以被称为马达控制器或IPM电机***。
电子数据处理***120包括电子模块、软件模块或两者。在示例性实施例中，电子数据处理***120包括处理器和存储器以支持一个或多个软件模块的软件命令的存储、处理和执行。电子数据处理***120在图1中通过虚线表示，并且在图2中更加详细地示出。
在示例性实施例中，转矩命令生成模块105被连接到直-交(d(direct)-q(quadrature))轴电流生成管理器109(例如，d-q轴电流生成查找表)。d-q轴电流指可用在矢量控制交流机(诸如马达17)的环境下的直轴电流(direct axis current)和交轴电流(quadrature axis current)。d-q轴电流生成管理器109的输出(d-q轴电流命令iq_cmd和id_cmd)以及电流调节模块107(例如，d-q轴电流调节模块107)的输出被供给到加法器119。继而，加法器119的一个或多个输出(例如，直轴电流数据(id*))和交轴电流数据(iq*))被提供到或被连接到电流调节控制器111。虽然使用术语电流命令，但是应当理解电流命令指目标电流值。
电流调节控制器111能够与脉宽调制(PWM)生成模块112(例如，空间矢量PWM生成模块)通信。电流调节控制器111接收相应的被调节的d-q轴电流命令(例如，id*和iq*)以及实际的d-q轴电流(例如，id和iq)，并且输出用于输入到脉宽调制生成模块112的相应的d-q轴电压命令(例如，vd*和vq*命令)。
在示例性实施例中，脉宽调制生成模块112将直轴电压和交轴电压数据从两相数据表示转换为三相表示(例如，三相电压表示，诸如va*、vb*和vc*)以用于马达117的控制。va*、vb*和vc*可以被称为逆变器端子电压。PWM生成模块12的输出被连接到逆变器电路188。逆变器电路188的输出级(例如，输出端子电压va、vb和vc)提供用于马达117的控制的脉宽调制电压波形或其他电压信号。在示例性实施例中，逆变器电路188由直流(dc)电压总线供电。
在一个示例性实施例中，逆变器切换电路188包括两个或以上逆变器，各个逆变器是驱动或控制开关半导体(例如，绝缘栅双极型晶体管(IGBT)或其他电力晶体管，包括但不限于金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)，碳化硅MOSFET或碳化硅IGBT)的半导体驱动电路，从而输出用于马达117的控制信号。继而，逆变器电路188被连接到马达117。逆变器切换电路将参考图3A一7来进一步说明。
马达117与传感器115(例如，位置传感器，解角器或编码器位置传感器)关联，该传感器115与马达轴126或转子关联。传感器115和马达117被连接到电子数据处理***120从而提供反馈数据(例如，电流反馈数据，诸如相电流值ia、ib和ic)、原始位置信号，例如以及其他可能的反馈数据或信号。其他可能的反馈数据包括但不限于绕组温度读数、逆变器电路188的半导体温度读数，三相电压数据或对于马达117的其它热或性能信息。
马达117与传感器115(例如，解角器、编码器、速度传感器、或另一位置传感器或速度传感器)关联，该传感器115估计马达轴126的角位置、马达轴126的速度或速率以及马达轴126的转动方向中的至少一个。传感器115可以被安装到或者一体地集成到马达轴126。传感器115的输出能够与主处理模块114通信(例如，位置和速度处理模块)。在示例性实施例中，传感器115可以连接到模数转换器(未示出)，该模数转换器分别将模拟的原始位置数据或速度数据转换为数字化原始位置或速度数据。在其他示例性实施例中，传感器115(例如，数字位置编码器)可以提供用于马达轴126或转子的原始位置数据或速度数据的数字化数据输出。
主处理模块114的第一输出(例如，用于马达117的位置数据θ)被传输到相位转换器113(例如，三相或两相电流派克变换模块)，该相位转换器113将相应的测量的电流的三相数字表示转换为相应的测得电流的两相数字表示。主处理模块114的第二输出(例如，用于马达117的速度数据SD)被传输到计算模块110(例如，被调节的电压速度比模块)。
感测电路124的输入端连接到马达117的端子以用于至少感测直流 (dc)总线(例如，可以向逆变器电路188提供直流电力的高压直流总线)的测量的三相电流和电压电平。感测电路124的输出连接到模数转换器122以用于将感测电路124的输出数字化。继而，模数转换器122的数字输出连接到副处理模块116(例如，直流总线电压和三相电流处理模块)。例如感测电路124与马达117相关联，以用于测量三相电流(例如，施加到马达117的绕组的电流、引进绕组中的反向EMF(电动势)或二者)。
主处理模块114和副处理模块116的某些输出供给到相位转换器113。例如，相位转换器113可以施加派克变换或其它的换算公式(例如，本领域的技术人员已知的某些换算公式)，以基于来自副处理模块116的数字三相电流数据ia、ib和ic和来自传感器115的位置数据θ，将电流的测量三相表示转换成电流的两相表示。相位转换器113模块的输出(id、iq)连接到电流调整控制器111。
主处理模块114和副处理模块116的其它输出端可以连接到计算模块110(例如，调节的电压与速度比计算模块)的输入端。例如，主处理模块114可以提供速度数据SD(例如，以转数每分钟为单位的马达轴126的速度)，副处理模块116可以提供马达117的(例如，在车辆的直流总线上的)运行直流总线电压Vdc的测量(检测)电平。在为逆变器电路188提供电能的直流总线上的直流电压电平可能由于多个因素而波动或改变，所述因素包括但是不受限于，环境温度、电力电子装置的温度、即使在电力电子逆变器的设计使用寿命周期期间和/或中电力电子装置所受到的损害、电池状况、电池充电状态、电池电阻或电抗、燃料电池状态(如果适用)、马达载荷状况、相应的马达转矩和对应的运行速度以及车辆电力载荷(例如，电驱动空调压缩机)。计算模块110作为中间模块连接在副处理模块116和d-q轴电流生成管理器109之间。此外，计算模块110的输出可以调节或影响由d-q轴电流生成管理器109生成的电流命令iq_cmd和id_cmd，以补偿包括直流总线电压在内的波动或变化。
转子磁体温度估算模块104、电流修整模块106和端子电压反馈模块108连接到d-q轴电流调节模块107或能够与d-q轴电流调节模块107通信。继而，d-q轴电流调节模块107又可以与d-q轴电流生成管理器或加法器 119通信。
转子磁体温度估算模块104估算或确定一个或多个转子永磁体的温度。在一些实施例中，转子磁体温度估算模块104可以由位于定子上并与定子热通信的、或固定到电动机117的壳体的一个或多个传感器估算转子磁体的温度。
在其它实施例中，转子磁体温度估算模块104可以被安装在转子或磁体上的温度检测器(例如，类似于红外线热传感器的热敏电阻器和无线发射器)替换，其中所述检测器可以提供可以指示一个而或多个磁体的温度的信号(例如，无线信号)。
在其他示例实施例中，转子磁体温度估算模块104可以被反向电动势(EMF)替代，该反向电动势在永磁体马达的已知速率下感测到并且间接地被估计，以指示一个或多个磁体的温度。
在示例性实施例中，***可以按照以下方式运行。转矩命令生成模块105通过车辆数据总线118接收输入控制数据信息，如速度控制数据信息、电压控制数据信息或转矩控制数据信息。转矩命令生成模块105将接收到的输入控制信息转换成转矩控制命令数据Tcmd。
d-q轴电流生成管理器109选择或确定与相应的转矩控制命令数据和相应的被检测的马达轴126速度数据SD相关联的直轴电流命令和交轴电流命令。例如，d-q轴电流生成管理器109通过访问以下各项中的一种或多种而选择或确定直轴电流命令和交轴电流命令：(1)将相应的转矩命令与对应的直轴电流和交轴电流关联的查找表、数据库或其它数据结构，(2)一组二次方程或一次方程，所述一组二次方程或一次方程将相应的转矩命令与对应的直轴电流和交轴电流关联，或(3)一组规则(例如，假定的规则)，所述一组规则将相应的转矩命令与对应的直轴电流和交轴电流关联。马达117上的传感器115便于提供对于马达轴126的被检测到的速度数据SD，其中主处理模块114可以将由传感器115提供的原始位置数据转换成速度数据SD。
电流调节模块107(例如，d-q轴电流调节模块)提供电流调节数据，以基于来自转子磁体温度估算模块104、电流修整模块106和端子电压反馈模块108的输入数据调节直轴电流命令id_cmd和交轴电流命令iq_cmd。
电流修整模块106可以基于以下因素中的一个或多个确定交轴(q轴)电流命令和直轴(d轴)电流命令的修正值或初步调节值：例如马达117上的转矩载荷和马达117的速度。转子磁体温度估算模块104可以基于例如转子温度的估算变化生成交轴电流命令和直轴电流命令的二次调节值。端子电压反馈模块108可以基于控制器电压命令与电压极限的关系以向直轴电流和交轴电流提供三次调节值。电流调节模块107可以提供考虑到以下调节值的一个或多个的电流综合调节值：初步调节值、二次调节值、和三次调节值。
端子电压反馈模块108还可以基于由估算和阈值模块127(在下文中将说明)提供的端子电压阈值和实际端子电压Va、Vb、Vc的估算值而提供用于d-轴和q-轴电流的调节的额外的反馈。估算和阈值模块127还可以被连接到PWM生成模块112的输出端，该输出端可以向估算和阈值模块127提供逆变器端子电压(va*、vb*和vc*)。估算和阈值模块127可以估算逆变器电路188的实际端子电压Va、Vb和Vc，从而逆变器端子电压(Va*、Vb*和Vc*)精确地与实际输出端子电压Va、Vb和Vc相似。估算和阈值模块127还可以提供端子电压阈值。
在示例性实施例中，马达117可以包括内置式永磁电机(IPM)或同步内置式永磁电机(IPMSM)。
传感器115(例如，轴或转子速度检测器)可以包括以下各项中的一种或多种：直流马达、光学编码器、磁场传感器(例如，霍耳效应传感器)、磁阻传感器和解角器(例如，无刷旋转解角器)。在一个配置中，传感器115包括位置传感器，其中原始位置数据和相关联的时间数据被处理以确定马达轴126的速率或速度数据。在另一配置中，传感器115包括速度传感器或速度传感器和积分器的组合，以确定马达轴的位置。
在又一示例性实施例中，传感器115包括辅助的、紧凑的直流发生器，所述直流发生器机械地连接到马达117的马达轴126，以确定马达轴126的速度，其中直流发生器产生与马达轴126的旋转速度成比例的输出电压。在再一配置中，传感器115包括具有光源的光学编码器，所述光学编码器朝连接到马达轴126的转动物体传输信号并且在光学检测器处接收反射或衍射的信号，其中被接收的信号脉冲(例如，方波)的频率可以与马达轴126的速度成比例。在额外的配置中，传感器115包括具有第一绕组和第二绕组的解角器，其中第一绕组被供给交流电，其中在第二绕组中感应的电压随着转子的转动频率而变化。
图2是根据示例性实施例的与图1一致的电子数据处理***的框图。在图2中，电子数据处理***120包括电子数据处理器264、数据总线262、数据存储装置260和一个或多个数据端口(268、270、272、274和276)。数据处理器264、数据存储装置260和所述一个或多个数据端口连接到数据总线262以支持数据在数据处理器264、数据存储装置260和所述一个或多个数据端口之间或之内的通信。
在示例性实施例中，数据处理器264可以包括电子数据处理器、微处理器、微控制器、可编程序逻辑阵列、逻辑电路、算术逻辑单元、专用集成电路、数字信号处理器、比例积分微分(PID)控制器或另一数据处理装置。
数据存储装置260可以包括任何磁性装置、电子装置或光学装置以用于存储数据。例如，数据存储装置260可以包括电子数据存储装置、电子存储器、非瞬态电子随机存储器、一个或多个电子数据寄存器、数据锁存器、磁盘驱动器、硬盘驱动器、光盘驱动器等。
如图2所示，所述数据端口包括第一数据端口268、第二数据端口270、第三数据端口272、第四数据端口274和第五数据端口276。虽然在图2中示出了5个数据端口，但是可以使用任何适当数量的数据端口。每个数据端口都可以包括例如，收发器和缓冲存储器。在示例性实施例中，每个数据端口都可以包括任何串行的或并行的输入/输出端口。
在如图2所示的示例性实施例中，第一数据端口268连接到车辆数据总线118。车辆数据总线118又连接到控制器266。在一个配置中，第二数据端口270可以连接到逆变器电路188；第三数据端口272可以连接到传感器115；第四数据端口274可以连接到模数转换器122；并且第五数据端口276可以连接到端子电压反馈模块108。模数转换器122连接到感测电路 124。
在电子数据处理***120的示例性实施例中，转矩命令生成模块105与电子数据处理***120的第一数据端口268相关联或由所述第一数据端口支持。第一数据端口268可以连接到车辆数据总线118，如控制器区域网络(CAN)数据总线。车辆数据总线118可以经由第一数据端口268向转矩命令生成模块105提供具有转矩命令的数据总线信息。车辆的操作员可以经由用户接口生成转矩命令，所述用户接口例如为节流阀、踏板、控制器266或其它控制装置。
在一个示例性实施例中，脉宽调制生成模块112可以经由第二数据端口270与逆变器切换电路188和/或数据处理器264通信。在一些示例性实施例中，传感器115可以经由第三数据端口272与主处理模块114和/或数据处理器264通信。在一个示例性实施例中，模数转换器122可以经由第四数据端口274与感测电路124通信和/或数据处理器264通信。在一个示例性实施例中，端子电压反馈模块108可以经由第五数据端口276与数据处理器264通信。
图3示出了两种不同状态下的操作传统的单个逆变器切换电路。如图3A所示，逆变器切换电路188包括DC电源300、开关半导体302、304、306、308、310和312。逆变器切换电路188被连接到三相负载117。负载117和马达可以被互换地使用。
开关半导体302、304、306、308、310和312是IGBT。IGBT 302和304形成三相逆变器切换电路188的三相(相A、B和C)中的一个(例如，相A)。对于相A，IGBT 302向三相负载117的相应相A提供逻辑高电压，或者IGBT 304向三相负载117的相应相A提供逻辑低电压。类似地，IGBT 306和308形成三相逆变器切换电路188的三相(相A、B和C)中的另一个(例如，相B)。对于相B，IGBT 306向三相负载117的相应相B提供逻辑高电压，或者IGBT 308向三相负载117的相应相B提供逻辑低电压。类似地，IGBT 310和312形成三相逆变器切换电路188的三相(相A、B和C)中的另一个(例如，相C)。对于相C，IGBT 310向三相负载117的相应相C提供逻辑高电压，或者IGBT 312向三相负载117的相应相C提供逻辑低电压。
图3A示出了在两种不同的切换状态1和2中的逆变器切换电路188。在图3B中示出了状态1和状态2的每一个中的逆变器切换电路188的各相的操作状态。
图3B示出了图3A的单个逆变器切换电路的两个不同状态的状态视图。
如图3B所示，图表320示出了在两个状态1和2下，逆变器切换电路188的相A位于逻辑低电压，其由如下的事实支持：在形成逆变器切换电路188的相A的IGBT 302和304之间，IGBT 302在两个状态1和2中都被闭合(即，接通)。此外，图表320表示在状态1和2中，在状态1中逆变器切换电路188的相B位于逻辑低电压，然而在状态2中被切换到逻辑高电压。这由如下的事实支持：在形成逆变器切换电路188的相B的IGBT 306和308之间，IGBT 308在状态1被闭合(即，接通)，并且IGBT 306在状态2被闭合。此外，图表320示出了在两个状态1和2下，逆变器切换电路188的相C位于逻辑高电压，其由如下的事实支持：在形成逆变器切换电路188的相C的IGBT 310和312之间，IGBT 310在两个状态1和2中都被闭合(即，接通)。
如图3A所示的单个逆变器切换电路188经受在背景技术部分所述的缺陷的一个或多个(例如，不能足够大以处理所需的电流等)。此外，诸如如图3A所示的两个单个逆变器以并联的关系形成平行的分流构造的简单构造，经受在背景技术部分所述的缺陷的一个或多个(例如，过热等)。在下文中，解决上述的缺陷的并联逆变器构造的示例性实施例将被说明。
图4A示出了根据示例性实施例的图1的逆变器切换电路。如图4A所示，图1的逆变器切换电路188由连接到负载117的两个逆变器电路350和370构成。在一个示例性实施例中，负载117与如参考图3A所述的三相负载117相同。
在一个示例性实施例中，逆变器电路350和370之间的连接可以称为并联逆变器构造。在一个示例性实施例中，逆变器电路350和370的每一个的结构与参考图3A所述的单个逆变器的结构相同。
在一个示例性实施例中，逆变器电路350包括DC电源352、开关半导体354、356、358、360、362和364。逆变器电路350被连接到如下所述的三相负载117。
在一个示例性实施例中，DC电源352是任何已知的或待被开发的DC电源，包括但不限于具有足够的存储的电荷以向逆变器切换电路188充电的电容器组、电池组或用于存储DC形式的能量的任何其他装置。
在一个示例性实施例中，开关半导体354、356、358、360、362和364是IGBT。然而，示例的实施例不限于IGBT，并且逆变器电路350的开关半导体可以是任何其他已知的或者待开发的电力开关(例如，金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、电子注入增强栅晶体管(IEGT)、双极面结型晶体管(BJT)、半导体闸流管、栅极可关断晶闸管(GTO)中的一个)。在一个示例性实施例中，IGBT 354和356形成逆变器电路350的三相中的一个(例如，相A1)。对于相A1，IGBT 354向三相负载117的相应端子提供逻辑高电压，或者IGBT 356向三相负载117的相应端子提供逻辑低电压。类似地，IGBT 358和360形成逆变器电路350的三相中的另一个(例如，相B1)。对于相B1，IGBT 358向三相负载117的相应端子提供逻辑高电压，或者IGBT360向三相负载117的相应端子提供逻辑低电压。类似地，IGBT 362和364形成逆变器电路350的三相中的另一个(例如，相C1)。对于相C1，IGBT 362向三相负载117的相应端子提供逻辑高电压，或者IGBT 364向三相负载117的相应端子提供逻辑低电压。
在一个示例性实施例中，逆变器电路370包括DC电源372、开关半导体374、376、378、380、382和384。逆变器电路370被连接到如下所述的三相负载117。
在一个示例性实施例中，DC电源372是任何已知的或待被开发的DC电源，包括但不限于具有足够的存储的电荷以向逆变器切换电路188充电的电容器组、电池组或用于存储DC形式的能量的任何其他装置。
在一个示例性实施例中，开关半导体374、376、378、380、382和384是IGBT。然而，示例的实施例不限于IGBT，并且逆变器电路370的开关半导体可以是任何其他已知的或者待开发的电力开关(例如，金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、电子注入增强栅晶体管(IEGT)、双极面结型晶体管(BJT)、半导体闸流管、栅极可关断晶闸管(GTO)中的一个)。在一个示例性实施例中，IGBT 374和376形成逆变器电路370的三相中的一个(例如，相A2)。对于相A2，IGBT 374向三相负载117的相应端子提供逻辑高电压，或者IGBT 376向三相负载117的相应端子提供逻辑低电压。类似地，IGBT 378和380形成逆变器电路370的三相中的另一个(例如，相B2)。对于相B2，IGBT 378向三相负载117的相应端子提供逻辑高电压，或者IGBT380向三相负载117的相应端子提供逻辑低电压。类似地，IGBT 382和384形成逆变器电路370的三相中的另一个(例如，相C2)。对于相C2，IGBT 382向三相负载117的相应端子提供逻辑高电压，或者IGBT 384向三相负载117的相应端子提供逻辑低电压。
如图4A所示和在一个示例性实施例中，逆变器电路350的相A1和逆变器电路370的相A2被连接到彼此，并且进一步连接到负载117的相A。类似地，逆变器电路350的相B1和逆变器电路370的相B2被连接到彼此，并且进一步连接到负载117的相B。最后，逆变器电路350的相C1和逆变器电路370的相C2被连接到彼此，并且进一步连接到负载117的相C。
虽然逆变器切换电路188示出为具有两个逆变器电路350和370，但是示例性实施例不限于此。可替代地，逆变器切换电路188可以包括三个或以上逆变器切换电路，诸如电路350和370。
虽然已经参考图4A说明了逆变器电路350和370的结构的示例性构造，但是示例性实施例不限于此。逆变器电路350和370可以是任何已知的或者待被开发的逆变器电路，以被使用在诸如马达(负载)117等的驱动/动力电机中。
图4B是示出根据一个示例性实施例的图4A的并联逆变器构造的两个不同状态的状态图。参考图4A和4B，用于控制逆变器电路350和370的操作的控制信号可以通过电子数据处理***120(例如，经由PWM生成模块112)提供到各个逆变器电路350和370中的相应开关的栅极端子。
如图4B所示，图表420表示在状态1中，逆变器电路350被接通并且因此通过经由相A1、B1和C1提供高电压或低电压而传导电流。在如图4B所示的示例性实施例中，在状态1中，A1位于低电压(即，开关354打开而开关356闭合)，B1位于低电压(即，开关358打开而开关360闭合)以及 C1位于高电压(即，开关362闭合而开关364打开)。此外，在状态1中，逆变器电路370被完全断开(没有电压施加到逆变器电路370的开关的栅极，从而接通这些开关)，从而经由A2、B2和C2没有提供用于驱动负载117的电压。
在一个示例性实施例中，在从状态1切换到状态2之前，在状态1中逆变器电路370被接通，从而在短时间内，逆变器电路350和逆变器电路370被同时接通并且以状态1操作(这可以称为如图4B所示的零电压切换(ZVS)切换阶段425，在该阶段中，两个逆变器电路350和370共享被供给到负载117的电流，这可以被称为分流)。
此后，在逆变器电路370执行切换的同时，断开逆变器电路350。在一个示例性实施例中，在该阶段中，逆变器电路370传导电流的100％。根据示例的状态1，只有B2从低电压切换到高电压，然而A2和C2保持不变。因此，电子数据处理***120向逆变器电路370提供命令，以使得A2保持在低电压(即，开关376被闭合，而开关374被打开)，B2切换到高电压(即，开关378被闭合，而开关380被打开)，并且C2保持在高电压(开关382被打开，而开关384被闭合)。
在启动切换状态的基础上并且在断开逆变器电路370之前，电子数据处理***120根据状态2将逆变器电路350接通，从而在另一零电压切换阶段430中，逆变器电路350和逆变器电路370都被接通。此后，电子数据处理***120将逆变器电路370断开，同时在状态2中接通逆变器电路350，其中逆变器电路350现在传导100％的电流。
在一个示例性实施例中，电子数据处理***120发送命令，从而只接通或断开对于其状态从状态1转换到状态2的那个相例如，上述的相B1)。这将参考图4C进一步说明。
图4C是示出根据一个示例性实施例的图4A的并联逆变器构造的另外两个不同状态的状态图。
如图4C所示，在状态1和状态2之间，逆变器电路350的相A1和C1保持不变(例如，A1在状态1和状态2中位于低电位，并且C1在状态1和状态2中位于高电位)。然而，相B1从状态1的低电位改变到状态2的高电位。因此，电子数据处理***120不会向逆变器电路350的相位A1和C1提供命令以在ZVS阶段425和430之间断开，而是只向相B1提供命令以在ZVS阶段425和430之间断开。换言之，相A1和C1一直(在状态1中，在ZVS425中，在ZVS阶段425和430之间逆变器电路370被接通的期间，在ZVS阶段430中以及在状态2中)分别保持低电位和高电位，
类似地，对于逆变器电路370，在ZVS阶段425和430之间，电子数据处理***120只向相B2提供命令以接通相B2(从而将B2从低电位切换到高电位)，但是不向相A2和/或C2提供命令。
因此，如图4A所示的并且如图4B所示通过由电子数据处理***120所提供的控制命令而被控制的逆变器切换电路188的并联逆变器构造的构造允许一个逆变器电路(例如，逆变器电路370)执行切换，同时允许另一逆变器电路(例如，逆变器电路350)执行电流的传导。因此，切换损失孤立地存在于执行切换的逆变器电路上(例如，逆变器电路370)，同时传导损失孤立地存在于执行传导的逆变器电路(例如，逆变器电路350)上。在如图4A和4B所示的示例性实施例中，逆变器电路350执行传导，而逆变器电路370执行切换。因此，逆变器电路350可以被称为传导逆变器，并且逆变器电路370可以被称为切换逆变器。
图5示出了根据示例性实施例的驱动如图4A和4B所示的并联逆变器构造的方法。
在S500中，电子数据处理***120接通传导逆变器并且以状态1操作传导逆变器(例如，逆变器电路350)，同时保持切换逆变器(例如逆变器电路370)断开。换言之，初始条件是(参考图4A和4B所述的状态1是示例性状态，然而，示例性实施例不限于上述的具体状态1)逆变器电路350在状态1下运行。电子数据处理***120可以根据状态1通过向逆变器电路350的各个相的开关中的一个的栅极端子发送命令信号而接通传导逆变器(例如，逆变器电路350)，并且如上所述不向切换逆变器(例如逆变器电路370)发送任何命令信号。
在S510，电子数据处理***120根据状态1接通切换逆变器(例如逆变器电路370)，从而切换逆变器(例如逆变器电路370)和传导逆变器(例如，逆变器电路350)同时传导和共享电流，其中逆变器电路370在ZVS阶段425中已经被接通。在一个示例性实施例中，切换逆变器(例如逆变器电路370)和传导逆变器(例如，逆变器电路350)在S510中被同时操作的阶段是较短的，并且是瞬时的(例如，对应于用于ZVS所需的时间(例如，1μs(微秒)的量级)。
此后，在S520，电子数据处理***120断开传导逆变器(例如，逆变器电路350)，从而切换逆变器(例如逆变器电路370)传导100％的电流。
在断开传导逆变器(例如，逆变器电路350)的基础上，并且同时切换逆变器(例如逆变器电路370)传导全部的电流时，在S530中，通过根据状态2向对应于切换逆变器的各个相(A2，B2和C2)的开关中的一个的栅极提供命令，电子数据处理***120将切换逆变器(例如逆变器电路370)从以状态1的操作切换到以状态2的操作。
此后，在S540中，电子数据处理***120使用状态2中的ZVS接通传导逆变器(例如，逆变器电路350)，从而传导逆变器(例如，逆变器电路350)和切换逆变器(例如逆变器电路370)在阶段430中同时操作，从而共享电流。在一个示例性实施例中，切换逆变器(例如逆变器电路370)和传导逆变器(例如，逆变器电路350)在S540中被同时操作的阶段是较短的，并且是瞬时的(例如，对应于用于ZVS所需的时间(例如，1μs(微秒)的量级)。
在S550，此后，电子数据处理***120使用ZVS断开切换逆变器(例如逆变器电路370)，并且以状态2操作传导逆变器(例如，逆变器电路350)。
虽然参考图4A，4B和5所述的示例性实施例示出了形成逆变器切换电路188的并联逆变器构造的两个逆变器电路350和370，但是示例性实施例不限于此。逆变器切换电路188可以包括任何数量的传导逆变器和切换逆变器(大于或等于两个逆变器)，诸如逆变器电路350和370。此外，并联逆变器构造中的切换逆变器和传导逆变器的数量可以不同。然而，此种并联逆变器构造包括至少一个各种类型的逆变器(即，至少一个切换逆变器和至少一个传导逆变器)。
因此，对于使用具有两个以上的逆变器(传导逆变器和切换逆变器)的并联逆变器构造的逆变器切换电路188而言，并联构造可以如下操作。
在状态1中，第一传导逆变器CI1(诸如逆变器电路350)传导全部电流。在通过第一切换电路SC1(诸如逆变器电路370)执行从状态1到状态2的切换之前，CI1和SC1共享电流。此后，CI1被断开而SC1传导全部的电流，并且执行到状态2的切换。现在，与上述的参考图4A和4B所示的只有两个逆变器电路的情况相反，在SC1被断开之前，根据状态2第二传导逆变器CI2被接通，而不是再次接通CI1，因此CI2和SC1共享电流。此后，SC1被断开并且CI2根据状态2传导全部的电流。
至于从状态2到任何其他状态的任何进一步改变(例如，返回到状态1或任何其他状态)，使用CI2、SC2和CI3重复上述的处理。对于逆变器切换电路188的状态的任何后续改变，以类似的方式重复该处理，直到逆变器切换电路188的所有切换逆变器和传导逆变器都被覆盖。此后，该处理返回到CI1和SC1。
换言之，假设逆变器切换电路188的并联逆变器构造使用N个传导逆变器和M个切换逆变器(M和N可以是大于1或等于1的任何正整数，并且M和N可以相同或不同)，N个传导逆变器中每一个传导时间的1/N，同时M个切换逆变器中的每一个切换时间的1/M。
在一个示例性实施例中，并且如在本领域已知的，逆变器切换电路188在给定状态下和/或从一个状态切换到另一个的操作，可以通过由逆变器切换电路188获得的转矩需求和反馈来指示。
上述参考图4A、4B和5而提供的说明表示使用由电子数据处理***120提供给逆变器电路350和370的状态(例如，上述的状态1或2)特定控制信号而控制逆变器切换电路188的并联逆变器构造。然而，作为提供状态特定控制信号的电子数据处理***120的替代构造，在一个示例性实施例中，电压命令生成器(电路的形式，在下文中将参考图6说明)被用在如图1A所示的电子数据处理***120的PWM生成模块112和逆变器切换电路188之间的点处。在一个示例性实施例中，电压命令生成器从电子数据处理***120的PWM生成模块112接收三相控制命令(Va*、Vb*和Vc*)(下标a、b和c在本公开的整篇中与用于表示相A、相B和相C的下标一致)并且将三相控制命令中的每一个转换成上述的相应的A1/A2、B1/B2和C1/C2以用于驱动逆变器切换电路188的并联逆变器构造。
在一个示例性实施例中，单独的电压命令生成器可以被用于由PWM生成模块112提供的三相控制命令中的每一个。
图6A示出了根据一个示例性实施例的用于控制用在如图4A所示的逆变器切换电路中的并联逆变器构造的电压命令生成器。图6B示出了根据一个示例性实施例的控制命令的形式。
如图6A所示，电压命令生成器600在输入端602接收控制命令601(例如，Va*、Vb*和Vc*中的任一个)。在电压命令生成器600的输入端602处接收的控制命令601可以是诸如如图6B所示的控制命令650的标准控制命令。
在一个示例性实施例中，在接收到控制命令650的基础上，控制命令被供给到电压命令生成器600的逻辑XOR门604。此外，只要控制命令650的上升沿由电压命令生成器600的边沿触发脉冲生成器606探测到，边沿触发脉冲生成器606生成脉冲，该脉冲被供给到逻辑XOR门604。逻辑XOR门604基于接收的控制命令650和由边沿触发脉冲生成器606生成的脉冲，在电压命令生成器600的输出端612输出控制命令620(例如高压命令或低压命令)，从而被提供到逆变器切换电路188的传导逆变器(例如，逆变器电路350)。例如，如果在输入端602接收到的控制命令601是Va*，那么逻辑XOR门604的输出620将被供给到对应于逆变器电路350的相A1的开关354的栅极或者开关356的栅极。
此外，由边沿触发脉冲生成器606生成的脉冲也作为一个输入被提供到电压命令生成器600的逻辑与非门608(NAND gate)。在探测到由边沿触发脉冲生成器606生成的脉冲的下降沿的基础上，下降沿触发脉冲生成器610生成脉冲，该脉冲作为另一输入被提供到逻辑与非门608。使用由边沿触发脉冲生成器606生成的脉冲和由下降沿触发脉冲生成器610生成的脉冲，逻辑NAND门608在电压命令生成器600的输出端614输出控制命令630，以被提供到逆变器切换电路188的切换逆变器(例如，逆变器电路 370)。例如，如果在输入端602接收到的控制命令601是Va*，那么逻辑NAND门608的输出630将被供给到对应于逆变器电路375的相A2的开关374的栅极或者开关376的栅极。
虽然已经使用Va*作为输入并且输出620和630分别被供给到逆变器电路350和370的相1，并参考图6描述了上述的示例性实施例，但是示例性实施例不限于此。在输入端602接收的输入命令可以是如图1A所示的Va*、Vb*和Vc*中的任一个，其中，相应的输出被供给到逆变器电路350和370的相B1/B2或C1/C2。
因此，通过使用诸如上面参考图6描述的电压命令生成器600的电压命令生成器，切换状态(示例的状态1和示例的状态2之间的切换)的硬件实现方式是可行的，与对电子数据处理***120进行编程以提供如参考图4A、4B和5所述的状态指定命令信号相反。
作为用于实现并联逆变器构造的上述示例性实施例(参考图4A、4B、5、6A和6B说明的)的替代实施例，在另一示例性实施例中，状态指定控制命令可以经由对如图4A所示的并联逆变器构造的无源电路的修改而提供，在下文中将说明。
图7示出了根据一个示例性实施例的并联逆变器构造。图7示出了以与如图4A所示的方式类似的方式连接到负载117的逆变器切换电路188。图4A和图7中的共同部件被同样地标记，并且这些部件的说明出于简化的目的将被省略。
在一个示例性实施例中，通过电子数据处理***120来提供控制命令702-712。控制命令702经由延迟电路750向逆变器电路350的开关354的栅极(AH1)和/或逆变器电路370的开关374的栅极(AH2)提供高压命令。延迟电路750是已知的或者待开发的延迟电路。控制命令702经由延迟电路750向逆变器电路350的开关356的栅极(AL1)和/或逆变器电路370的开关376的栅极(AL2)提供低压命令。控制命令706经由延迟电路750向逆变器电路350的开关358的栅极(BH1)和/或逆变器电路370的开关378的栅极(BH2)提供高压命令。控制命令708经由延迟电路750向逆变器电路350的开关360的栅极(BL1)和/或逆变器电路370的开关380的栅极 (BL2)提供低压命令。控制命令710经由延迟电路750向逆变器电路350的开关362的栅极(CH1)和/或逆变器电路370的开关382的栅极(CH2)提供高压命令。最后，控制命令712经由延迟电路750向逆变器电路350的开关364的栅极(CL1)和/或逆变器电路370的开关384的栅极(CL2)提供低压命令。
用在逆变器切换电路188中的并联逆变器构造的操作(例如，根据如上所述的诸如示例性状态1和状态2的传导逆变器和切换逆变器的操作)，如图7所示，经由在图7中描述的硬件延迟电路750而被控制。在一个示例性实施例中，由执行计算机可读指令的处理器控制的延迟电路750调节控制命令702-712中的相应的一个到逆变器电路350的相应三级管354—364的栅极以及逆变器电路370的相应晶体管374—384的栅极上的施加，因此根据如图5所示的处理提供传导电路和切换电路(分别为，逆变器电路350和逆变器电路370)的适当的激励和/或去激励。
因此在描述示例性实施例的基础上，显而易见的是示例性实施例可以以多种方式改变。此种修改不能认为是脱离示例性实施例的精神和范围，并且对于本领域的技术人员而言是显而易见的所有的这些修改试图被包含在权利要求的范围之内。
与本发明一起提交的专利权利要求是构想的提议，但是与获得更加延展的专利保护并不矛盾。申请人保留要求保护之前在说明书和/或附图中仅仅描述的特征的甚至进一步组合的权利。

Claims (20)

1.一种控制器，该控制器连接到形成并联逆变器构造的第一逆变器和第二逆变器，所述第一逆变器和所述第二逆变器构造成向负载提供电力，所述控制器被构造为：
控制第一逆变器，使得第一逆变器根据第一操作状态操作，同时第二逆变器断开；以及
在从第一操作状态过渡到第二操作状态之前，断开第一逆变器；以及
控制第二逆变器，使得第二逆变器在所述过渡期间至少部分地操作，使得第一逆变器和第二逆变器在所述过渡期间在零电压切换阶段内被同时接通，
其中，所述控制器进一步被构造为控制第一逆变器和第二逆变器，使得在第一逆变器和第二逆变器二者中，仅第一逆变器在第一操作状态和第二操作状态期间都操作。
2.根据权利要求1所述的控制器，其中，所述控制器被构造为：
至少部分地接通第二逆变器，以及
在部分地接通第二逆变器之后，断开第一逆变器，以使得第一逆变器的操作和第二逆变器的操作在第一逆变器被断开之前部分地重叠。
3.根据权利要求2所述的控制器，其中，所述控制器被构造为：
在断开至少部分地操作的第二逆变器之前，以第二操作状态接通第一逆变器，从而第一逆变器的操作和第二逆变器的操作在所述至少部分地操作的第二逆变器被断开之前部分地重叠，以及
断开所述至少部分地操作的第二逆变器。
4.根据权利要求2所述的控制器，其中，
第一逆变器包括多对第一开关，
第二逆变器包括多对第二开关，以及
在控制第二逆变器以至少部分地操作的过程中，所述控制器被构造为接通第二逆变器的多对第二开关中的与第一逆变器的多对第一开关中的一对或多对第一开关相对应的一对或多对第二开关，所述第一逆变器的多对第一开关中的所述一对或多对第一开关在第二操作状态中与第一操作状态相比不同地操作。
5.根据权利要求1所述的控制器，其中，
第一逆变器由多个第一晶体管组成，以及
第二逆变器由多个第二晶体管组成。
6.根据权利要求5所述的控制器，其中，所述多个第一晶体管和所述多个第二晶体管中的每一个是电力开关。
7.根据权利要求1所述的控制器，其中，所述控制器被构造为：
将第一组电压供给到第一逆变器，并且将第二组电压供给到第二逆变器，从而基于电流需求以及来自第一逆变器和第二逆变器的反馈来控制第一逆变器和第二逆变器。
8.一种电压命令生成器，该电压命令生成器连接到具有第一逆变器和第二逆变器的并联逆变器构造，所述电压命令生成器被构造为：
从电机控制器接收多个电压命令，并且
基于接收的电压命令中的每一个生成第一命令和第二命令，从而控制第一逆变器，使得第一逆变器根据第一操作状态操作，同时第二逆变器被断开；以及
在从第一操作状态过渡到第二操作状态之前，断开第一逆变器；以及
控制第二逆变器，使得第二逆变器在所述过渡期间至少部分地操作，使得第一逆变器和第二逆变器在所述过渡期间在零电压切换阶段内被同时接通，
其中，电压命令生成器进一步被构造为控制第一逆变器和第二逆变器，使得在第一逆变器和第二逆变器二者中，仅第一逆变器在第一操作状态和第二操作状态期间都操作。
9.根据权利要求8所述的电压命令生成器，其中，所述电压命令生成器被构造为：
至少部分地接通第二逆变器，以及
在部分地接通第二逆变器之后，断开第一逆变器，以使得第一逆变器的操作和第二逆变器的操作在第一逆变器被断开之前部分地重叠。
10.根据权利要求9所述的电压命令生成器，其中，所述电压命令生成器被构造为：
在断开至少部分地操作的第二逆变器之前，以第二操作状态接通第一逆变器，从而第一逆变器的操作和第二逆变器的操作在所述至少部分地操作的第二逆变器被断开之前部分地重叠，以及
断开所述至少部分地操作的第二逆变器。
11.根据权利要求9所述的电压命令生成器，其中，
第一逆变器包括多对第一开关，
第二逆变器包括多对第二开关，以及
在控制第二逆变器以至少部分地操作的过程中，所述电压命令生成器被构造为接通第二逆变器的多对第二开关中的与第一逆变器的多对第一开关中的一对或多对第一开关相对应的一对或多对第二开关，所述第一逆变器的多对第一开关中的所述一对或多对第一开关在第二操作状态中与第一操作状态相比不同地操作。
12.根据权利要求8所述的电压命令生成器，其中，
第一逆变器由多个第一晶体管组成，以及
第二逆变器由多个第二晶体管组成。
13.根据权利要求12所述的电压命令生成器，其中，所述多个第一晶体管和所述多个第二晶体管中的每一个是电力开关。
14.根据权利要求8所述的电压命令生成器，其中，所述电机控制器被构造为根据电流需求以及来自第一逆变器和第二逆变器的反馈来提供所述多个电压命令。
15.一种并联逆变器构造，包括：
第一逆变器，所述第一逆变器被构造为：
接收来自电机控制器的电压命令，
在并联逆变器构造的第二逆变器断开的同时根据第一操作状态操作，以及
在从第一操作状态到第二操作状态的过渡之前断开；以及
所述第二逆变器，所述第二逆变器被构造为：
接收来自电机控制器的电压命令，以及
在所述过渡期间至少部分地操作，使得第一逆变器和第二逆变器在所述过渡期间在零电压切换阶段内被同时接通，
第一逆变器和第二逆变器进一步被构造成使得在第一逆变器和第二逆变器二者中，仅第一逆变器在第一操作状态和第二操作状态期间都操作。
16.根据权利要求15所述的并联逆变器构造，其中，
第二逆变器被构造为至少部分地接通，以及
第一逆变器被构造为在接通第二逆变器之后断开，以使得第一逆变器的操作和第二逆变器的操作在第一逆变器被断开之前部分地重叠。
17.根据权利要求16所述的并联逆变器构造，其中，
第一逆变器被构造为在至少部分地操作的第二逆变器被断开之前以第二操作状态接通，从而第一逆变器的操作和第二逆变器的操作在所述至少部分地操作的第二逆变器被断开之前部分地重叠，以及
所述至少部分地操作的第二逆变器被构造为断开。
18.根据权利要求16所述的并联逆变器构造，其中，
第一逆变器包括多对第一开关，
第二逆变器包括多对第二开关，以及
在第二逆变器至少部分地操作的同时，第二逆变器被构造为：接通第二逆变器的多对第二开关中的与第一逆变器的多对第一开关中的一对或多对第一开关相对应的一对或多对第二开关，所述第一逆变器的多对第一开关中的所述一对或多对第一开关在第二操作状态中与第一操作状态相比不同地操作。
19.根据权利要求15所述的并联逆变器构造，其中，
第一逆变器由多个第一晶体管组成，以及
第二逆变器由多个第二晶体管组成。
20.根据权利要求19所述的并联逆变器构造，其中，所述多个第一晶体管中的每一个和所述多个第二晶体管中的每一个是电力开关。
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