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摘要:本发明涉及一种用于控制经由滤波器F通过电缆Cx连接到电机的转换器的方法,所述方法包括:确定形成待施加到每个导体的方波信号的多个电压脉冲的至少一个序列,从而使过电压电平最小化,所述序列包括数量2N的连续脉冲,N大于或等于1,每个脉冲由独特秩n定义,生成所述序列,从而秩n的每个渐增电压脉冲展现与秩等于2N+1‑n的渐减电压脉冲的脉冲宽度相同的脉冲宽度,并且所述方法具体地包括以下步骤:‑确定所述序列的连续脉冲的数量;‑确定使得适合于使跨电机M的端子的过电压电平最小化的序列的每个脉冲的宽度。
主权项:1.经由滤波器F通过电缆Cx控制连接到电机的转换器的方法,所述电缆Cx包括至少两个导体并且展现阻抗,并且所述滤波器是LC滤波器而且对于所述电缆的每个导体包括至少一个电感器Lf和一个电容器Cf,所述转换器包括至少两个开关臂,每个开关臂包括至少两个功率开关,所述功率开关被开启关断从而对具有值E的DC电压进行斩波使得以至少两个电压电平进行传送,控制开关臂使得可以在连接至其的输出相位上生成电压脉冲,电压脉冲潜在地是渐增电压脉冲并且包括上升垂直电压边缘或是渐减电压脉冲并且包括下降垂直电压边缘,所述方法特征在于,其包括:确定形成待在同一开关臂的两个功率开关的每个开关转变时施加到每个导体的方波信号的多个电压脉冲的至少一个序列,从而使跨电机M的端子的过电压电平最小化,所述序列包括数量2N的连续脉冲,N大于或等于1,每个脉冲由独特秩n定义,生成所述序列,使得秩n的每个渐增电压脉冲展现与秩等于2N+1-n的渐减电压脉冲的脉冲宽度相同的脉冲宽度,并且在于,其包括以下步骤:-确定所述序列的连续脉冲的数量;-确定使得适合于在满足以下关系的同时使跨电机M的端子的过电压电平最小化的序列的每个脉冲的宽度:tN=tp+tr2其中:-tN对应于秩N的脉冲的结束的时间中的时刻;-tp对应于电缆的传播时间;-tr对应于用于电缆的输入处出现的电压Vi达到DC电压的所述值E的50%的上升时间,所述方法特征还在于,其包括步骤:一旦所获得的过电压电平超过阈值,则增加所述序列中脉冲的数量。
全文数据:用于控制连接到电机的转换器的方法技术领域本发明涉及一种用于控制连接到电机的转换器的方法。本发明还涉及一种适合于实现该方法的控制系统。背景技术DC-AC转换器也称为逆变器旨在控制电机。已知当开关逆变器的晶体管时,大的电压的变化dvdt可能产生,这可能引起漏电流、逆变器中的损耗和电机定子的绕组中的过电压,尤其是如果机器通过长电缆连接到转换器。为了克服这些问题,一种解决方案包括:在逆变器的输出处放置包括多个无源组件即电感器、电容器和阻尼电阻器的dvdt滤波器。然而,该解决方案需要使用消耗功率的电阻器。另一解决方案包括:使用具有至少三个电压电平的转换器。于是问题在于:生成达到半电压E2的第一电压脉冲和具有E2的幅度的另一脉冲以达到电压E。通过两倍于电缆的传播时间的延迟生成第二脉冲。然而,使用两级转换器不能容易地实现这样的序列。为了监控两级转换器中的每个开关操作上的电压的变化dvdt,Proceedingsofthe35thAnnualConferenceoftheIEEEIndustrialElectronicsSociety,IECON2009中的JuhamatiiKorhonen、Juha-PekkaJuhoTyser、PerttiSilventoinen、HannuSarén和KimmoRauma的公开“Controlofaninverteroutputactivedudtfilteringmethod”,IECON2009提出在逆变器的功率开关的每个开关转变时生成多个连续脉冲的序列。该解决方案使得可以避免使用阻尼电阻器。然而,当涉及在电缆的输入处获得期望的电压并且因此在电缆输出处即,跨电机的端子获得期望的电压时,该解决方案并非总是令人满意的。因此,本发明的目的是提供一种用于优化施加到转换器的控制的方法,该方法使得可以限制跨电机的端子的过电压。本发明的解决方案还可以适合于使得归因于逆变器中的开关导致的损耗最小化和或适合于使电缆的输入处的电压的变化最小化。发明内容该目的通过一种用于控制经由滤波器通过电缆连接到电机的转换器的方法得以实现,所述电缆包括至少两个导体并且展现阻抗,并且所述滤波器是LC滤波器而且对于电缆的每个导体包括至少一个电感器和一个电容器,所述转换器包括至少两个开关臂,每个开关臂包括至少两个功率开关,所述功率开关被开启关断以对具有值E的DC电压进行斩波使得以至少两个电压电平进行传送,控制开关臂使得可以在连接至其的输出相位上生成电压脉冲,电压脉冲潜在地是渐增电压脉冲并且包括上升垂直电压边缘或是渐减电压脉冲并且包括下降垂直电压边缘,所述方法包括:确定形成待在一个且同一开关臂的两个功率开关的每个开关转变时施加到每个导体的方波信号的多个电压脉冲的至少一个序列,从而使跨电机M的端子的过电压电平最小化,所述序列包括数量2N的连续脉冲,N大于或等于1,每个脉冲由独特秩n定义,生成所述序列,从而秩n的每个渐增电压脉冲展现与秩等于2N+1-n的渐减电压脉冲的脉冲宽度相同的脉冲宽度,并且所述方法包括以下步骤:-确定所述序列的连续脉冲的数量;-确定使得适合于在满足以下关系的同时使跨电机M的端子的过电压电平最小化的序列的每个脉冲的宽度:tN=tp+tr2其中:-tN对应于秩N的脉冲的结束的时间中的时刻;-tp对应于电缆的传播时间;-tr对应于用于电缆的输入处出现的电压达到DC电压的所述值E的50%的上升时间。根据一个特征,所述方法包括步骤:基于以下关系确定过电压电平:其中:-IntVo对应于源自计算跨电机的端子的电压Vo的积分的所述过电压电平;-L对应于滤波器的电感器的电感;-C对应于滤波器的电容器的电容;-Zc对应于电缆的特征阻抗。根据另一特征,所述方法包括至少一个步骤:将对于所述脉冲序列确定的过电压电平与阈值进行比较。根据另一特征,所述方法包括步骤:一旦所获得的过电压电平超过所述阈值,则增加序列中的脉冲的数量。根据另一特征,所述方法包括步骤:根据以下关系确定用于电缆的输入处的电压达到DC电压的所述值E的50%的上升时间:tr=fL,C,Zc,d1,d2…dN其中:-L对应于滤波器的电感器的电感;-C对应于滤波器的电容器的电容;-Zc对应于电缆的特征阻抗;-d1、d2……dN对应于所述脉冲的序列的秩n的每个脉冲的宽度。根据另一特征,所述方法包括步骤:输入或标识以下参数:-L,对应于滤波器的电感器的电感;-C,对应于滤波器的电容器的电容;-Zc,对应于电缆的特征阻抗;-tp,对应于电缆的传播时间。本发明还涉及一种用于控制经由滤波器通过电缆连接到电机的转换器的系统,所述电缆包括至少两个导体并且展现阻抗,并且所述滤波器是LC滤波器而且包括至少一个电感器和每个电容器一个电容器以用于电缆的每个导体,所述转换器包括至少两个开关臂,每个开关臂包括至少两个功率开关,所述功率开关被开启关断以对具有值E的DC电压进行斩波以按至少两个电压电平传送,控制开关臂使得可以在连接至其的输出相位上生成电压脉冲,电压脉冲潜在地是渐增电压脉冲并且包括上升垂直电压边缘或是渐减电压脉冲并且包括下降垂直电压边缘,所述系统适合于:确定形成待在一个且同一开关臂的两个功率开关的每个开关转变时施加到每个导体的方波信号的多个电压脉冲的至少一个序列,从而使得跨电机M的端子的过电压电平最小化,所述序列包括数量2N的连续脉冲,N大于或等于1,每个脉冲由独特秩n定义,生成所述序列,从而秩n的每个渐增电压脉冲展现与秩等于2N+1-n的渐减电压脉冲的脉冲宽度相同的脉冲宽度,并且所述系统还适合于:-确定所述序列的连续脉冲的数量;-确定使得适合于在满足以下关系的同时使得跨电机M的端子的过电压电平最小化的序列的每个脉冲的宽度:tN=tp+tr2其中:-tN对应于秩N的脉冲的结束的时间中的时刻;-tp对应于电缆的传播时间;-tr对应于用于电缆的输入处出现的电压达到DC电压的所述值E的50%的上升时间。根据一个特征,所述系统适用于基于以下关系确定过电压电平:其中:-IntVo对应于源自计算跨电机的端子的电压Vo的积分的所述过电压电平;-L对应于滤波器的电感器的电感;-C对应于滤波器的电容器的电容;-Zc对应于电缆的特征阻抗。根据另一特征,所述系统适合于:将对于所述脉冲序列确定的所述过电压电平与阈值进行比较。根据另一特征,所述系统适合于:只要所获得的过电压电平超过所述阈值,就增加序列中的脉冲的数量。根据另一特征,所述系统适合于:基于以下关系确定用于电缆的输入处的电压Vi达到DC电压的所述值E的50%的上升时间:tr=fL,C,Zc,d1,d2…dN其中:-L对应于滤波器的电感器的电感;-C对应于滤波器的电容器的电容;-Zc对应于电缆的特征阻抗;-d1、d2……dN对应于所述脉冲序列的秩n的每个脉冲的宽度。根据另一特征,所述系统包括用于输入或标识以下参数的模块:-L,对应于滤波器的电感器的电感;-C,对应于滤波器的电容器的电容;-Zc,对应于电缆的特征阻抗;-tp,对应于电缆的传播时间。在以上引用的在先公开中描述的解决方案实现总是为相同宽度的脉冲。为了实现该目的,其依赖于滤波器的特征电容器的电感的值和电容的值。由于电缆与谐振滤波器的电容器并行连接,因此电缆的输入阻抗Zi与滤波器的电容器是并行的。在此情况下,第一种解决方案是选取展现非常大的电容的电容器,使得可以施加相对于电缆的阻抗较低的阻抗,并且因此忽略电缆的阻抗。这样使得更容易通过仅获知电容器的电感的值和电容的值关于所选取的模式脉冲的数量和脉冲类型确定脉冲的宽度。所生成的电压变化dvdt设置为电缆的传播时间tp的值的四倍,以限制电缆的端部处并且因此跨电机的端子的过电压。然而,该解决方案具有特定限制:1超过给定的电缆长度,其输入阻抗Zi变得不可忽略Zi是取决于传播时间tp的阻抗;2滤波器的电容器的电容值变得非常高,导致非常大的峰值电流,大于单独一个电缆可以带来的峰值电流。转换器的功率开关中的损耗变得非常高。另一方法包括:考虑电缆的要素tp,ZcZc是电缆的特征阻抗,等同于电阻和LC谐振滤波器。可以独立于电缆选取谐振滤波器的电容器的电容值。滤波器的电容器的阻抗可以高于连接到滤波器的电缆的输入阻抗Zi。峰值电流降低,并且因此,转换器的功率组件中生成的损耗相对于以上提出的解决方案降低。然而,在施加优化的特定脉冲序列的条件下,关于选取电容器的电容值的这种自由度是可能的。因此问题在于由本发明的方法生成的优化序列。附图说明在参考附图提供的以下详细描述中,其他特征和优点将变得显而易见,其中:-图1示出包括连接到电机例如电动机的逆变器型转换器的设置;-图2A以简化的方式示出转换器的单个相位,所述相位连接到电机,并且图2B示出等效电路图;-图3示意性地示出说明本发明的原理的若干示图;-图4示意性地示出表示根据本发明中生成的脉冲的优化脉冲序列的示图;-图5A至图5C示意性地示出说明本发明的原理的若干示图;-图6示出本发明的原理的操作仿真;-图7示出为了确定优化脉冲序列而运行的算法的示例。具体实施方式本发明可应用于具体地包括连接到电机的转换器的控制设置。非限制性地,电机可以是电动机。转换器是DC-AC转换器,即,其为逆变器。该逆变器200可以合并于可变速度驱动器中。逆变器200接收DC电压E作为输入。非限制性地,DC电压由连接到位于输入处的整流器级并且旨在将由电网提供的AC电压转换为DC电压的DC总线传送。DC总线包括两条电源线和连接在两条电源线之间的总线电容器Cb1、Cb2,以稳定DC电压。逆变器200可以具有电机连接的两个或三个输出相位U、V、W。在图1中,示出具有三个输出相位的逆变器200。逆变器200包括并行连接在总线的两条电源线之间的多个开关臂。逆变器200可以具有两个电压电平或多于两个的电压电平。在具有两个电压电平的逆变器中,每个开关臂包括两个功率开关T1U、T2U、T1V、T2V、T1W、T2W。独特输出相位连接到位于两个开关之间的中点。通过两个电压电平,每个开关臂可以传送等于0的电压或等于E的电压。非限制性地,功率开关可以是IGBT、MOSFET或JFET晶体管。逆变器200的输出相位均连接到旨在将逆变器的输出连接到电机M的电缆Cx的独特导体。该电缆Cx具体地可以具有若干米的长度Lg。其包括特定特征具体地说,长度Lg、特征阻抗Zc和传播时间tp。回顾在电缆中,定义输入阻抗Zi,其表征独立于其长度的电缆的频率特征和电缆的特征阻抗Zc。该阻抗由以下表达式定义:其中Lc是用于给定长度的电缆的电感,Cc是用于相同给定长度的两个相位之间的电缆的电容。对于小于2*tp电缆的传播时间的时间,阻抗Zi接近阻抗Zc。控制设置包括连接到逆变器200的输出的滤波器F。该滤波器是LC滤波器,并且有利地不包括阻尼电阻器。对于每个输出相位,滤波器包括在输出相位上串行连接的电感为L的电感器Lf和电容为C的电容器Cf,电容器Cf连接到电感器和总线的电源线。控制设置还包括控制系统100,其旨在生成待施加到逆变器200的功率开关的控制命令,并且将所述控制命令发送到用于驱动功率开关的单元。控制系统100包括至少一个微处理器和存储器存储部件。如传统的那样,控制系统100旨在生成用于开关臂的功率开关的控制命令。为了简化,图2A示出具有连接到电机M的单个相位的设置。在每个开关臂上,两个开关以互补的方式受控,即,当开关之一处于闭合状态下时,另一开关处于打开状态下,并且反之亦然。随着控制施加到具有两个电平的开关臂,DC电压在两个电压电平之间受斩波。第一电压电平等于0V,并且第二电压电平等于与E相等的直流电压。控制开关臂允许在连接至其的输出相位上生成电压脉冲。电压脉冲可以是:-渐增电压脉冲,并且包括在0V与E值之间的上升垂直电压边缘,后接值E处的非零持续时间的平稳期;-渐减电压脉冲,并且包括在值E和值0V之间的下降垂直电压边缘,后接值0V处的非零持续时间的平稳期。每个脉冲由开始时间和结束时间定义,形成脉冲的宽度d的持续时间将开始时间与结束时间分离。从以下将可见,该宽度可以从一个脉冲到下一脉冲变化。如传统的那样,通过脉冲宽度调制下文中,PWM生成用于逆变器200的开关的控制命令。施加到一个且同一开关臂的两个开关的控制命令允许生成电压脉冲作为具有斩波周期T_mli的输出图3。参考图2A,定义以下量:-E对应于作为对逆变器200的输入传送的DC电压;-Vin对应于在逆变器200的每个输出相位上传送的电压。该电压由通过互补地开关所讨论的开关臂的两个功率开关而所获得的连续电压脉冲构成。-Vi对应于滤波器的下游的并且因此跨滤波器的电容器Cf的端子的电缆的输入电压;-Vo对应于电缆即跨连接到电缆Cx的电机M的端子的输出电压。在电缆的输入与输出之间,电缆具体地可以具有特定长度,这将影响设置的操作;-Ir对应于流过滤波器F的电容器Cf的谐振电流;-IL对应于流过滤波器F的电感器Lf的电流。通过使用具有多于两个电平的逆变器,已知可以实质上降低跨电机的端子的过电压。以半电压E2生成第一脉冲,后接幅度E2的另一脉冲,其通过两倍于电缆的传播时间tp的延迟叠加在第一脉冲上E2→E。使用具有三个电压电平0、E2和E的逆变器容易地生成该波形。本发明的原理具体地基于提供脉冲的序列,使得可以接近电压Vi的该波形,以限制连接到电机的电缆Cx的端部处的过电压振荡。无论逆变器的电平的数量如何,都将可以应用本发明的解决方案,但容易理解,对于仅可以生成两个电压电平的逆变器,这是特别有利的。为了获得服从轮廓0、E2和E的电压Vi的变化,将使用由以下关系表征的连续脉冲的序列:tN=tp+tr2其中,tN是定义序列对称轴的时间见下文,tp是电缆的传播时间已知特征,并且tr是电压Vi到半电压E2的上升时间。根据本发明的一个方面,问题在于,优化施加到逆变器200的控制,以实现以下目标中的一个或多个:-使得跨电机的端子的过电压和电压振荡最小化;-使得转换器中的损耗最小化,即,每次对功率开关进行开关就作用于谐振电流Ir的幅度;-使得电缆的输入处的电压Vi的变化dvdt最小化。参考图3,本发明的原理具体地包括:在同一开关臂的两个功率开关的每个开关转变时生成多个连续脉冲的序列。在打开以及关闭开关臂的功率开关时,生成多个连续脉冲的序列,代替在每个斩波周期T_mli中生成的电压脉冲的每个上升边缘和每个下降边缘。术语“开关转变”应理解为表示开关臂的两个开关之一从打开状态转变到闭合状态,并且开关臂的两个开关中的另一个从闭合状态转变到打开状态互补控制。对于具有多于两个的电平的逆变器,该原理将以相同的方式得以应用。每个脉冲的序列采用包括多个连续脉冲的方波信号的形式,即增加脉冲后接降低脉冲。根据本发明的一个特定方面,控制系统致力于当通过斩波周期T_mli对电压进行斩波时确定在开关臂的功率开关的每个开关转变时待施加的优化脉冲序列。由系统确定的优化脉冲序列包括优化数量的连续脉冲,并且每个脉冲的特征在于相对于目标也是优化的确定的宽度。优化脉冲序列使得可以在转变期间限制跨电机的端子的电压Vo的过电压和振荡。参考图4,优化脉冲序列因此包括以下一般特征:-其包括数量2N的连续脉冲;-增加脉冲后接降低脉冲,并且反之亦然;-每个脉冲由秩n定义,n范围从1到2N;-秩n的每个脉冲具有tn-1定义的开始时间和tn定义的结束时间;秩1的脉冲因此具有t0定义的开始时间和t1定义的结束时间;-秩n的每个脉冲具有dn表示的脉冲宽度;脉冲的脉冲宽度dn对应于时间tn-1与时间tn之间的经过的时间;-秩n的脉冲宽度由以下关系定义:其中:-θn定义秩n的导通角。该角度的值取决于序列中脉冲的数量和所施加的脉冲的序列。例如,对于图5B定义的序列和等于2的N,导通角等于:θ1=0.506rd,θ2=1.318rd,θ3=1.318rd,θ4=0.506rd并且对于由图5A定义的序列和等于2的N,导通角将彼此相等。-Fres对应于与根据图2B的电缆的阻抗Zi关联的滤波器的第一谐振频率。频率Fres是与电缆关联的LC滤波器的谐振频率。第一种方法是使用图2B的等效电路确定Fres。该等效电路示出开关一个相位的操作的配置,转换器的另外两个相位通过总线连接。标号C_cx表示的三个电容器代表每个相位之间的电缆的总电容,滤波器的等效电感均取值L,并且滤波器的等效电容取值C。时间t1和t2……tn是相对于脉冲宽度确定的,并从以下关系得以推导。时间t0是序列的开始。-tn=tn-1+dn2-脉冲的宽度都是独立地确定的;-时间tN对应于序列的中值时间;-在同一序列中,对应于秩n的每个增加或降低脉冲关于幅度并且关于持续时间对称的脉冲分别地,降低或增加脉冲,并且由等于2N+1-n的秩定义;时间tN因此在位于上游的脉冲与位于下游的脉冲之间形成对称轴;-序列包括相同数量的增加脉冲和降低脉冲。为了确定优化脉冲序列,控制系统100应用使得可以确定序列中的脉冲的数量和每个脉冲的宽度二者的算法。系统100运行的算法具体地基于待实现的目标。非限制性地,标的目标可以选取自:·使跨电机的端子的过电压和振荡最小化,这可以通过以下关系得以表达:其中:-IntVo对应于跨电机的端子的电压Vo的积分;·使得转换器中的损耗最小化,即,每次开关晶体管Irsw就作用于谐振电流Ir的幅度。该目标可以通过以下关系得以表达:其中:-IntIrsw对应于每次对开关进行开关由开关生成的损耗的积分。·使得接地电流最小化,即,使得电压Vi的dvdt最小化。该目标可以通过以下关系得以表达:其中:-Intdvdt对应于电缆的输入处的电压Vi的变化的积分。有利地,所追求的目标包括:使得跨电机的端子的过电压和振荡最小化。该目标将由T_OverV表示的阈值定义,低于该阈值必须定位过电压电平以用于序列看作是有效的。非限制性地,例如在图7中示意性地示出算法运行。以下通过使用当在逆变器的开关臂上在每个开关转变期间施加多个连续脉冲的序列时降低跨电机的端子的过电压的主要目标的示例来描述该算法。目标因此由以上已经定义的关系3定义:其中:-IntVo对应于跨电机的端子的电压Vo的积分。该表达式定义OverV表示的过电压电平,从而:OverV=IntVo6应注意,如果目标不同并且选取自以上定义的两个其他目标之一,则算法将具有等效结构。为了运行算法,控制系统包括至少一个控制单元,其包括微处理器和存储器存储部件。根据本发明的一个特定方面,上述关系3用以确定序列的开关时间t1,t2,t3…t2N。更准确地说,通过满足由方程3设置的约束确定开关时间。为了实现该目的,通过具体地开始于电压Vi与电压Vo之间电缆的传递函数应用以下论证。可以通过皆表示为拉普拉斯变换的作为电缆的输入阻抗的参数Zistp和作为电缆的传递函数的T2stp对电缆进行建模。函数ft的拉普拉斯传递函数fs定义为:其中,s是拉普拉斯变换的算子,t是时间。推导在拉普拉斯域中的输入电压Vin的情况下的Vo的变化:电压Vin分解为幅度1和-1的2N个电压阶跃stepn,幅度的符号由秩n加上标,开关时间。为了满足最小过电压纹波,使得方程3定义的值IntVo最小化:项ht是Gs的拉普拉斯变换的反函数。Gs由以下方程定义,其为逆变器输出所见的传递函数。用于使IntVo最小化并且因此电压振荡的必要条件是:在2N个变量的情况下满足方程组。因此,对于N=3:借助脉冲的对称性,时间tn通过以下关系彼此有关:t3=tN,t6=ZtN,tS=ZtN-t1,t4=ZtN-t2通过以上这些关系,系统可以简化为三个方程。使用以上方程组确定t1、t2、t3……t2N在此,其中,N=3。非限制性地,参考图7,控制系统运行的算法包括以下步骤:步骤E1第一步骤包括:标识设置的特征。这些特征具体地是:-将逆变器连接到机器的电缆的传播时间tp;-电缆的特征阻抗Zc;-滤波器的电感器Lf的电感L;-滤波器的电容器Cf的电容C;-作为对逆变器200的输入传送的DC电压E.通过示例的方式,例如,在当启动设置时实现的学习步骤中,可以通过输入各种参数或通过自动识别实现标识操作。步骤E2这是记录对于电机M可接受的过电压阈值T_OverV的问题。通过示例的方式,可以使用合适的接口输入该阈值T_OverV。步骤E3这标记确定脉冲的序列的开始。为此,算法任意地开始于N=2定义的多个脉冲即总共2N个脉冲和图5B中定义的序列,使得开关损耗最小化。将可以通过不同数量的脉冲启动序列。在任何情况下,算法使得可以关于标的目标包括优化数量N的序列收敛。步骤E4在该步骤中,系统因此确定对应于第一脉冲n=1的结束时间的时间t1和对应于第二脉冲n=2的结束时间的时间t2。基于以下再现的方程1计算脉冲的宽度dn:其中,相对于图5B,θ1=0.506rd、θ2=1.318rd、θ3=1.318rd、θ4=0.506rd。时间t1和t2……tn相对于脉冲的宽度得以确定,并且从以下再现的关系2得以推导。时间t0是序列的开始。tn=tn-1+dn2秩3和4的脉冲分别关于幅度并且关于针对秩2和秩1的脉冲的持续时间是对称的根据以下关系7:dn=d2N+1-n步骤E5在前面数据的基础上,这于是成为理论上确定由先前建立的脉冲序列将生成的过电压电平OverV的问题。过电压电平OverV由以上的关系6给出。步骤E6这是用于确定步骤E5中确定的过电压值OverV是否低于或等于预先存储在系统存储器中的阈值T_OverV的目的的比较步骤。步骤E7如果过电压值OverV低于或等于阈值电压T_OverV,则脉冲序列认为是有效的,并且可以通过使用以下关系确定每个脉冲的宽度尤其是那些对称脉冲的宽度终定序列:dn=d2N+1-n步骤E8如果过电压值OverV高于阈值T_OverV,则作用于脉冲的宽度。任意地,秩1的脉冲的宽度增加并且秩2的脉冲的宽度降低。时间t1移位达确定的值例如等于tp100以增加秩1的脉冲的宽度,并且时间t2移位达相同的值tp100以降低秩2的脉冲宽度。步骤E9这是用于确定秩1和秩2的两个脉冲是否可以组合为单个脉冲的测试步骤。为了这样做,测试包括确定是否t2=t1。如果时间t2未与t1合并,则该方法返回到以上定义的步骤E5,以优化N=2的脉冲宽度,直到达到可接受的过电压电平。步骤E10在步骤E9之后,如果时间t2与时间t1合并,则系统检查N=1的情况。步骤E11这是确定关于N=1可能产生的过电压电平OverV的问题,秩1的脉冲具有以上确定的时间t1定义的宽度。步骤E12这是对关于预先存储的阈值T_OverV在先前步骤中计算的过电压电平OverV执行的新测试。步骤E13如果过电压电平OverV低于或等于阈值T_OverV,则证实N=1的脉冲序列,其中,秩1的脉冲由时间t1定义。步骤E14如果过电压电平OverV高于阈值T_OverV,则系统断定必须增加序列中的脉冲的数量。系统因此将数量N设置为3。步骤E15系统运行循环,以确定适当的脉冲的数量。循环首先包括:确定时间t1、t2至tN以及因此脉冲序列,允许实现所确定的目标。非限制性地,目标是:使得跨电机的端子的过电压和振荡最小化,这可由以下关系表示3:其中:-IntVo对应于跨电机的端子的电压Vo的积分。系统确定脉冲序列中的每个时间tn即,时间t1、t2、t3当N=3时,等于tN,允许实现标的目标,即,获得最小过电压电平。步骤E16系统接下来确定持续时间tr。该持续时间tr对应于电缆的输入处的电压Vi达到值E2所花费的时间。在三相转换器的情况下,电压Vi对应于两个相位之间的复合电压。该持续时间tr取决于LC滤波器的元件和电缆的特征阻抗Zc以及基于在以上步骤E17中计算的时间确定的脉冲的宽度d1至dN。因此:tr=fL,C,Zc,d1,d2...dN8其中:dn=tn-tn-1应注意,对于序列计算的数据必须在所有情况下满足以下两个关系:tN=tp+tr29和tr<2tp10如果满足该方程9,即,如果电压Vo在时间tN接近E2,则数量N的增加脉冲和N个降低脉冲定义的序列得以优化。在定义tN中,定义序列的持续时间2*tN。可选地,还可以通过以下关系确定电压Vi随时间的变化dvdt的斜率:步骤E17这是确定对于N定义的脉冲序列在第一循环中,N至少等于3可能产生的过电压电平OverV的问题。步骤E18一旦已经构造序列,问题是验证生成的过电压电平是令人满意的。该步骤因此包括:验证借助序列所获得的过电压电平低于或等于阈值T_OverV。步骤E19如果所获得的过电压的电平OverV仍然高于阈值T_OverV,则必须计算新的序列。将通过将N的值递增一个单位N=N+1生成该新的序列。只要关于所获得的过电压的电平的条件保持未得到满足,就将通过在每个循环上将N定义的脉冲的数量增加一个单位来计算新的序列。步骤E20如果基于生成的最新序列确定的过电压的电平OverV低于或等于阈值T_OverV,则系统可以通过以下操作终定序列:使用以下关系确定序列中的每个脉冲的宽度dn:dn=tn-tn-1并且考虑以下关系以确保关于时间tN的对称性:dn=d2N+1-n步骤E21该步骤是算法的结束。在该步骤中,系统已经确定优化脉冲序列,允许在步骤E17中实现标的目标。图5A至5C示出允许更好地理解本发明的原理的各种示图。图5A示出N=2的脉冲的序列,其中,所有脉冲是相同宽度的。在该序列中,谐振电流Ir从序列的开始到序列的结束保持相同,这是序列的标的目标之一。然而,脉冲的序列不是优化的,因为开关转变时的谐振电流Ir不为零,导致开关损耗。在图5B中,因为在每个开关转变时谐振电流为零,所以所施加的序列关于先前序列受优化。因为根据降低以上关系4定义的开关损耗的目标优化序列中脉冲的宽度,所以这是可能的。在图5C中,所提出的脉冲的序列使得可以在开关臂上在每个开关转变期间使跨电机的端子上的过电压最小化。电缆的输入处的电压Vi达到值E2所花费的上升时间定义持续时间tr。此外,该序列的特征在于跨机器M的端子的电压Vo虚线在时间tN接近值E2,定义序列的对称性。图6示出使得可以展示当优化施加的脉冲的序列时过电压效应衰减的仿真。所获得的电压Vo和电压Vi曲线均具有接近理想解的均值虚线。从以上显见,本发明的控制方法和用于其实现方式的系统具有特定数量的优点,包括:-它们使得可以确定关于目标优化的脉冲的序列,而无论滤波器F的大小;-即使所使用的逆变器是两级逆变器,它们也允许尽可能多地限制在开关操作期间跨电机的端子的过电压。
权利要求:1.经由滤波器F通过电缆Cx控制连接到电机的转换器的方法,所述电缆Cx包括至少两个导体并且展现阻抗,并且所述滤波器是LC滤波器而且对于所述电缆的每个导体包括至少一个电感器Lf和一个电容器Cf,所述转换器包括至少两个开关臂,每个开关臂包括至少两个功率开关,所述功率开关被开启关断从而对具有值E的DC电压进行斩波使得以至少两个电压电平进行传送,控制开关臂使得可以在连接至其的输出相位上生成电压脉冲,电压脉冲潜在地是渐增电压脉冲并且包括上升垂直电压边缘或是渐减电压脉冲并且包括下降垂直电压边缘,所述方法特征在于,其包括:确定形成待在同一开关臂的两个功率开关的每个开关转变时施加到每个导体的方波信号的多个电压脉冲的至少一个序列,从而使跨电机M的端子的过电压电平最小化,所述序列包括数量2N的连续脉冲,N大于或等于1,每个脉冲由独特秩n定义,生成所述序列,使得秩n的每个渐增电压脉冲展现与秩等于2N+1-n的渐减电压脉冲的脉冲宽度相同的脉冲宽度,并且在于,其包括以下步骤:-确定所述序列的连续脉冲的数量;-确定使得适合于在满足以下关系的同时使跨电机M的端子的过电压电平最小化的序列的每个脉冲的宽度:tN=tp+tr2其中:-tN对应于秩N的脉冲的结束的时间中的时刻;-tp对应于电缆的传播时间;-tr对应于用于电缆的输入处出现的电压Vi达到DC电压的所述值E的50%的上升时间。2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,其包括基于以下关系确定过电压电平的步骤:其中:-IntVo对应于源自计算跨电机的端子的电压Vo的积分的所述过电压电平;-L对应于滤波器的电感器的电感;-C对应于滤波器的电容器的电容;-Zc对应于电缆的特征阻抗。3.如权利要求2所述的方法,其特征在于,其包括至少一个步骤:将对于所述脉冲序列确定的过电压电平与阈值进行比较。4.如权利要求3所述的方法,其特征在于,其包括步骤:一旦所获得的过电压电平超过所述阈值,则增加序列中脉冲的数量。5.如权利要求1至4中的一项所述的方法,其特征在于,其包括步骤:基于以下关系确定用于电缆的输入处的电压Vi达到DC电压的所述值E的50%的上升时间:tr=fL,C,Zc,d1,d2…dN其中:-L对应于滤波器的电感器的电感;-C对应于滤波器的电容器的电容;-Zc对应于电缆的特征阻抗;-d1、d2……dN对应于所述脉冲的序列的秩n的每个脉冲的宽度。6.如权利要求2所述的方法,其特征在于,其包括步骤:输入或标识以下参数:-L,对应于滤波器的电感器的电感;-C,对应于滤波器的电容器的电容;-Zc,对应于电缆的特征阻抗;-tp,对应于电缆的传播时间。7.用于经由滤波器F通过电缆Cx控制连接到电机的转换器的系统,所述电缆Cx包括至少两个导体并且展现阻抗,并且所述滤波器是LC滤波器而且对于电缆的每个导体包括至少一个电感器Lf和一个电容器Cf,所述转换器包括至少两个开关臂,每个开关臂包括至少两个功率开关,所述功率开关被开启关断从而对具有值E的DC电压进行斩波使得以至少两个电压电平进行传送,控制开关臂使得可以在连接至其的输出相位上生成电压脉冲,电压脉冲潜在地是渐增电压脉冲并且包括上升垂直电压边缘或是渐减电压脉冲并且包括下降垂直电压边缘,所述系统特征在于,其适合于:确定形成待在同一开关臂的两个功率开关的每个开关转变时施加到每个导体的方波信号的多个电压脉冲的至少一个序列,从而使跨电机M的端子的过电压电平最小化,所述序列包括数量2N的连续脉冲,N大于或等于1,每个脉冲由独特秩n定义,生成所述序列,使得秩n的每个渐增电压脉冲展现与秩等于2N+1-n的渐减电压脉冲的脉冲宽度相同的脉冲宽度,并且在于,其还适合于:-确定所述序列的连续脉冲的数量;-确定使得适合于在满足以下关系的同时使跨电机M的端子的过电压电平最小化的序列的每个脉冲的宽度:tN=tp+tr2其中:-tN对应于秩N的脉冲的结束的时间中的时刻;-tp对应于电缆的传播时间;-tr对应于用于电缆的输入处出现的电压Vi达到DC电压的所述值E的50%的上升时间。8.如权利要求7所述的系统,其特征在于,其包括基于以下关系确定过电压电平的步骤:其中:-IntVo对应于源自计算跨电机的端子的电压Vo的积分的所述过电压电平;-L对应于滤波器的电感器的电感;-C对应于滤波器的电容器的电容;-Zc对应于电缆的特征阻抗。9.如权利要求8所述的系统,其特征在于,其适合于:将对于所述脉冲序列确定的所述过电压电平与阈值进行比较。10.如权利要求9所述的系统,其特征在于,其适合于:一旦所获得的过电压电平超过所述阈值,则增加序列中脉冲的数量。11.如权利要求7至10中的一项所述的系统,其特征在于,其适合于:基于以下关系确定用于电缆的输入处的电压Vi达到DC电压的所述值E的50%的上升时间:tr=fL,C,Zc,d1,d2…dN其中:-L对应于滤波器的电感器的电感;-C对应于滤波器的电容器的电容;-Zc对应于电缆的特征阻抗;-d1、d2……dN对应于所述脉冲的序列的秩n的每个脉冲的宽度。12.如权利要求8所述的系统,其特征在于,其包括用于输入或用于标识以下参数的模块:-L,对应于滤波器的电感器的电感;-C,对应于滤波器的电容器的电容;-Zc,对应于电缆的特征阻抗;-tp,对应于电缆的传播时间。
百度查询: 施耐德东芝换流器欧洲公司 用于控制连接到电机的转换器的方法
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