驅動中至高壓的三級或更多級交流驅動轉換器電橋的低壓二級六脈衝感應電動機控制器的製作方法

2023-06-05 14:19:36 2

專利名稱：驅動中至高壓的三級或更多級交流驅動轉換器電橋的低壓二級六脈衝感應電動機控制器的製作方法
技術領域：
在為兩級逆變器電橋設計的控制器的控制之下，使用三級或更多級逆變器電橋，來運行感應電動機。
背景技術：
感應電動機驅動器，也稱AC(交流)驅動器，被用來控制多相感應電動機的速率和轉矩，這種感應電動機長時間以來都是工業上的重負荷機器(workhorse)。
現今的交流驅動器可分為兩類低壓和中壓。低壓交流驅動器受到了廣泛應用，並被轉換到0到600伏交流電壓範圍。全世界差不多有500家公司生產低壓交流驅動器。中壓交流驅動器適用於高於660伏、最高可至15000伏交流電壓的輸入線電壓。只有大約六個公司設計並生產中壓交流驅動器。高壓交流驅動器適用於15000伏和更高的交流電壓，但與低壓和中壓交流驅動器相比，高壓交流驅動器非常少見。近來，自動化工業和一些其他要求低輸出電壓諧波的特別應用，正考慮將用多級逆變驅動器電橋用於低壓電動機。本發明同樣是處理這種情況。
直到最近，電力半導體開關的額定電壓才達到1700伏的最高值，這使得低壓三相驅動器能夠使用六開關逆變器電橋。現今，當前技術水平的半導體開關的額定電壓為2500伏、3300伏、4500伏、6500伏，且可被用於具有高達2000伏交流電壓輸入的兩級六開關逆變器電橋。對高於2000伏的交流電壓，逆變器電橋需要有多個串聯連接的電力半導體開關。用於高達4000伏的三相中壓感應電動機的最流行的逆變器電路布局是三級十二開關的逆變器電橋。
在一個逆變器電橋中的級的數目，確定了該逆變器電橋需要用以在其輸出端獲得一定電壓等級的直流電壓級的數目。因為電力半導體開關具有有限的電壓範圍，所以逆變器電橋的總直流母線電壓被分為多個電壓級，以使得每個電壓級都可以由一個電力開關來控制。
如圖1所示，在一個常規的兩級交流驅動器中，三相交流電(R，S，T)在通過可選的輸入線電抗器80之後，便被整流器10和電容器20整流，而形成兩級直流母線。根據設計方案，直流母線上的輸入諧波可以通過直流電抗器81進一步減小。在六開關逆變器電橋上施加兩級直流母線電壓，產生兩級脈寬調製(PWM)電壓輸出。
這六個開關被分到三個支路內，其中每個支路有兩個開關(30～31，32～33和34～35)。一個控制器(未示出)通過每個開關的控制端(50～55)來控制每一開關。三相電動機90具有由中點(分別是71、72、73)得到的相間連接，這些中點位於每一個支路的兩個開關之間，而且這三個支路產生三相來共同驅動電動機。
直流母線的兩級構成正壓母線和負壓母線。每個支路的上部開關連接到正壓母線，而下部開關連接到負壓母線。一個支路中的上述兩個開關(例如開關30和開關31)是串聯的，因此不能在同一時間接通而不引起短路。為了防止短路，控制器必須考慮到開關的延遲時間。在下部開關接通前，需要斷開上部開關，反之亦然。開關中的每一個都必須能處理正壓母線和負壓母線間的總電壓。
如圖2所示，與兩級驅動器比較，在三級交流驅動器中，直流母線具有三個電壓級(分別標記為正壓、中性和負壓)，並且逆變器電橋具有十二個開關130～141。開關130～141被分到三個相同的支路中，每個支路連接到三相電動機190的一個相位。因此，每一個支路有四個串聯的開關(130～133、134～137、138～141)，而且每個支路都通過中點171～173連接到電動機190。
每個支路上部的兩個開關連接到正壓母線，並如同一個開關那樣工作，但它們不能在同一時間接通或斷開。在上部的一對開關中，最上面的開關(如開關130)後於另一個開關接通，並先於另一個開關(例如開關131)斷開。每個支路下部的兩個開關連接到負壓母線。在下部的一對開關中，最下面的開關(例如開關133)必須後於另一個開關接通，並先於另一個開關(例如開關132)斷開。這些開關由通過端子150～161施加的信號來控制。這裡同樣要考慮開關延遲時間以防止短路。
為了進一步比較，在圖3A、圖3B和圖3C中分別示出了三級、四級和五級逆變器中的單獨一個支路。
能夠使用多級逆變器的優點是，除了用較低額定電壓的電力開關提供較高的輸出電壓外，還能產生具有較低諧波失真的輸出電壓。例如，三級逆變器具有比二級逆變器電橋低的電壓諧波失真。
三級逆變器的一個缺點是，儘管兩級逆變器電橋只需要六個半導體電力開關，但三級逆變器電橋卻需要十二個開關，因此增加了成本。隨著利用更多的級數，這些成本還會繼續增加四級逆變器需要十八個開關，而五級逆變器則需要二十四個開關。
另外增加的成本就是，隨著逆變器電橋的級數和開關數目增加，控制開關的複雜程度也會增大。驅動開關的信號需要被仔細地定時，否則的話，這些開關就可能被損害或毀壞。這種複雜程度也加大了用於多級逆變器的控制器的成本。
因此，只有當輸出電壓、諧波和功率需求超過了兩級逆變器的能力時，經濟合算的分析才會典型地得出使用多級逆變器的結論。這種結論的一個副作用便是，用於多級驅動的控制器應具有低得多的體積。
任何感應電動機驅動器都必須控制電動機，並且還要額外地執行大量的接口任務，例如傳送診斷信息；接收來自操作者、和/或主處理機或從屬處理機的控制輸入；接收來自驅動應用的命令；執行外部控制功能；和/或藉助於整合不同的串聯通信協議而作為通信網間連接器工作。這些功能對於電動機控制來說都是額外的，並且需要開發大量的專業知識和資源。與為低壓交流驅動器製造的兩級系統的相應控制器相比，使用了中壓和高壓驅動器的多級系統的控制器因為體積較小而更加昂貴，並典型地提供更弱或有限的接口功能。不幸的是，來自低壓感應電動機控制器的普通兩級調製器信號並不適用於多級逆變器電橋的控制。
即便如此，能夠使用現在已有的「現成的」低壓控制器來控制多級逆變器電橋，將會縮短開發周期，並加快中壓和高壓交流驅動器的生產速度。這種方案的另一個優點是，因為低壓驅動器能以大體積來製造，兩級控制器的成本即得到了優化，並且控制器的電路具有較好的品質和可靠性。

發明內容
本發明讓「現成的」、設計為兩級逆變器電橋使用的控制器能夠驅動具有三級和更多級的逆變器電橋。在本文中所使用的「多級」被定義為意味著「三級或更多級」。來自普通的感應電動機控制器或兩級感應電動機控制器的信號當在中壓和高壓應用中使用時，被用來驅動三級逆變器電橋的十二個開關，或者驅動具有更大級數的逆變器。
本發明的第一方面是一種以兩級感應電動機控制器來控制多級逆變器電橋的方法，該兩級感應電動機控制器輸出六個調製信號，用以控制兩級逆變器電橋中六個開關的切換。所述方法包括將這六個調製信號轉換為十二個或更多個時間協調信號，並通過施加時間協調信號來控制多級逆變器電橋的相應的十二個或更多個開關。
本發明的第二方面是一種適配電路，該適配電路在來自一個兩級感應電動機控制器的六個調製信號的基礎上，產生為控制一個多級逆變器電橋所需的十二個或更多個時間協調信號。這種電子電路包括三對調製信號輸入端，以此使得來自兩級感應電動機控制器的六個調製信號被輸入電路內；三組時間調製信號輸出端，每組時間調製信號是定時的，以控制多級逆變器電橋的一個支路的開關；和定時電路，該定時電路由一對相應的調製輸入信號而產生每一組時間協調輸出信號，對每個調製輸入信號施加至少一個接通延時或斷開延時。時間協調信號被設置成對於每個支路組來說，在多級逆變器電橋中不會有少於一半的開關被斷開。定時電路可以用模擬電路、數字電路、數位訊號處理器(DSP)、或微處理器來實施。
本發明的第三方面是一種用於驅動三相電動機的系統，該系統包括兩級感應電動機控制器，其輸出用來控制兩級逆變器電橋的信號；多級逆變器電橋，其具有十二個或更多個被分到三個支路中的開關，每個支路提供用於驅動三相電動機的三相輸出中的一相；和電子電路，其由兩級感應電動機機控制器調製器所輸出的信號產生十二個或更多個時間協調信號。這十二個或更多個信號控制上述多級逆變器電橋的十二個或更多的開關。
本發明的第四方面是一種用來自兩級感應電動機控制器的命令信號輸出來控制多級逆變器電橋的方法。上述命令信號通常用於調節三相電動機。在本發明的一個實施例中，由一個串聯或並聯的埠將這些信號傳送到一個獨立電路，該獨立電路包括至少一個多級調製器。優選的是，電動機控制器使用矢量控制，用矢量命令信號來調節電動機的速率和轉矩。將這些命令信號進行數學變換以適於所用的調製器類型。也可以利用其他類型的控制，如標量控制。在任何一種情況下，所述方法都包括基於這些命令信號，通過將命令信號輸入任何類型的多級調製器，而產生十二個或更多個時間協調信號；以及控制多級逆變器電橋的相應的十二個或更多個開關。
本發明的其他方面、目的和優點將會在以下的詳細說明中展現出來。


圖1所示為一個常規兩級逆變器的電路圖。
圖2所示為一個常規使用的並且為本發明所用的三級逆變器的電路圖。
圖3A～圖3C分別示出了三級逆變器、四級逆變器、和五級逆變器的一個支路。
圖4A～圖4C分別示出了三級逆變器、四級逆變器、和五級逆變器的一個支路中的開關所允許的開關狀態。
圖5所示為實施本發明第一種變型方案的步驟將來自一個兩級感應電動機控制器的六個調製信號輸出轉換成十二個或更多個信號，並用這十二個或更多個信號來控制多級逆變器電橋的十二個或更多個開關。
圖6進一步示出了實施本發明第一種變型方案的步驟將來自一個兩級感應電動機控制器的六個調製信號輸出中的兩個(一對)轉換成時間協調信號，並用時間協調信號來控制多級逆變器電橋的一個支路的開關。
圖7A～圖7D所示為第一個程序，用於將來自兩級感應電動機控制器的一對調製信號輸出轉換成時間協調信號(即圖6中的步驟600)，以控制多級逆變器電橋的一個支路的開關。
圖8A和圖8B展示一個示例性的圖7A～圖7D程序的順序實施方案方案。
圖9A和圖9B展示另一個示例性的對圖7A～圖7D程序的順序實施方案。
圖10所示為第二個程序，用於將來自兩級感應電動機控制器的一對調製信號輸出轉換成時間協調信號(即圖中的步驟600)，以控制多級逆變器電橋的一個支路的開關。
圖11所示為一個示例性的圖10程序的實施方案，其將來自兩級感應電動機控制器的一對調製信號輸出轉換成四個時間協調信號，以控制三級逆變器電橋的一個支路的四個開關。
圖12所示為一個示例性的圖10程序的實施方案，其將來自兩級感應電動機控制器的一對調製信號輸出轉換成六個時間協調信號，以控制四級逆變器電橋的一個支路的六個開關。
圖13所示為一個示例性的圖10程序的實施方案，其將來自兩級感應電動機控制器的一對調製信號輸出轉換成八個時間協調信號，以控制五級逆變器電橋的一個支路的八個開關。
圖14是一個信號產生時間圖，示出了在一對調製信號上附加接通和斷開延時從而產生時間協調信號，以便控制三級逆變器電橋的一個支路的開關。
圖15是一個信號產生時間圖，示出了在一對調製信號上附加接通和斷開延時從而產生時間協調信號，以便控制四級逆變器電橋的一個支路的開關。
圖16是一個信號產生時間圖，示出了在一對調製信號上附加接通和斷開延時從而產生時間協調信號，以便控制五級逆變器電橋的一個支路的開關。
圖17A～圖17P是一種CPLD程序的電路示意圖，該程序實現了如圖14所示的定時功能，並包括控制和故障協調功能。
圖18展示出一種感應電動機驅動系統內的信號流，該驅動系統實施本發明的第一種變型方案。
圖19是一種感應電動機驅動系統的方框圖，該驅動系統用三級逆變器電橋來實施本發明的第一種變型方案。
圖20A展示利用矢量控制來實施本發明第二種變型方案的程序步驟將來自兩級感應電動機控制器的矢量控制數據轉換成所需的十二個或更多個信號，用以控制多級逆變器電橋的十二個或更多個開關。
圖20B展示利用矢量控制來實施本發明第二種變型方案的程序步驟將來自兩級感應電動機控制器的標量控制數據轉換成所需的十二個或更多個信號，用以控制多級逆變器電橋的十二個或更多個開關。
圖21展示一種感應電動機驅動系統內的信號流，該驅動系統實施本發明的第二種變型方案。
圖22是一種感應電動機驅動系統的方框圖，該驅動系統用三級逆變器電橋來實施本發明的第二種變型方案。
圖23A～圖23C展示了對一個兩級系統的正弦三角比較調製。
圖24展示了用於圖23B和圖23C的正弦三角調製方案的兩級相間(或線間)電壓，該電壓具有疊加上去的想像的基波成分。
圖25是對圖24所示兩級相間(或線間)輸出電壓的頻譜分析。
圖26A所示為一組四級正弦三角調製載波波形以及由調製產生的正弦波。
圖26B對應於圖26A所示的正弦波，展示出來自一個四級逆變器電橋的相輸出電壓的切換狀態。
圖27A展示出用一個三級系統來實施本發明的第二種變型方案時，三級逆變器電橋的相電壓輸出。
圖27B展示出用一個三級系統來實施本發明的第二種變型方案時，三級逆變器電橋的線電壓輸出。
圖27C展示出用一個三級系統來實施本發明的第二種變型方案時，三級逆變器電橋的線電流輸出。
圖28所示為一個示例性的、基於模擬的定時延遲和門邏輯電路。
圖29A和圖29B所示為連接到外部逆變器和交流電動機上的、常規的基於矢量的控制器，展示出該控制器內部的發信號方式。
圖30A～圖30D所示為根據本發明第二種變型方案的調製器適配電路的示例性實施例，該調製器適配電路連接到常規的電動機控制器。
具體實施例方式
如本技術領域已知的那樣，稱作脈寬調製器的專用電路是常用感應電動機驅動控制器的一部分。在低壓(即0～600V)驅動系統中，這些調製器的輸出被用來直接控制兩級逆變器電橋的六個開關。例如，參考圖1，控制器的六個脈寬調製器的輸出通過端子50～55而施加到兩級逆變器電橋上。這些調製器從電壓(或電流)以及相位輸入信號導出脈寬調製信號，而上述電壓(或電流)以及相位輸入信號來自電動機控制器的速率和轉矩控制裝置。典型的控制器有磁場定向器、矢量控制器、或簡單的開環電壓控制器。常用調製方法的實例有正弦三角比較法、空間矢量法、和三次諧波注入法。
在本發明中，對於多級逆變器電橋的切換的合適順序和定時優選地部分是以六個脈寬調製器的輸出為基礎(第一種變型方案)，或者是以速率和轉矩控制裝置的輸出為基礎(第二種變型方案)。且考慮到多級逆變器電橋中的每個開關的位置和延遲時間。
在本公開文件中，用變量來簡化解釋。變量「N」被用來可互換地表示多級逆變器中的開關數目，以及用於控制多級逆變器電橋的信號數目。典型的是，如果一個多級逆變器電橋具有「L」級，則N＝6(L-1)。所使用的另一個變量是「b」，該變量通常為1、2或3，且用來表示一個逆變器電橋的支路，或者是一組要用於控制一個逆變器電橋的支路的信號。開關以及控制開關的信號是可以互換表示的(即表示為Sn)。延時值Δtb至少與一個開關的斷開延遲時間一樣長，而在多級逆變器電橋的支路b內的N/3個開關中，上述開關具有最長的斷開延遲時間。附圖中所示的逆變器開關每個都包括一個電晶體，但是可以使用具有任何類型開關的逆變器，只要該開關具有合適的電壓特性和開關特性。
作為一個示例，參考圖2的三級逆變器電橋，隨後說明工作切換狀態的總結。構成三級逆變器電橋的一個支路的開關130～133比被表示為S1～S4。這種設置也在圖3A中作了說明。對應S1～S4所討論的方案同樣適用於其他支路——為簡略起見討論只局限於一個示例性的支路。
開關被允許具有以下三種狀態1)S1和S2斷開，S3和S4接通；2)S2和S3接通，S1和S4斷開；3)S1和S2接通，S3和S4斷開。
由圖4A所提供的表也反映出這些狀態。在圖4B和圖4C中也分別提供了四級和五級逆變器電橋的一個支路所允許的開關狀態。
可以看出，直流電壓Vdc決不會被施加到少於一半的串聯連接的開關上，這樣便使得每一單個開關的電壓可以達到開關額定電壓的二倍。換言之，對於每個支路b，時間協調信號/開關S1b到S(N/3)b中決不會有少於N/6個處於邏輯斷開(logical-off)狀態。
如何得到多級逆變器電橋的適當開關順序和定時取決於所實施的本發明的特定變型方案。
所述第一種變型方案通過根據三級逆變器電橋而產生類似的二級輸出電壓，使得任何兩級感應電動機控制器可以驅動多級中壓或高壓逆變器電橋。考慮每個開關在多級逆變器電橋中的位置和延遲時間，由兩級控制器產生的六個調製信號從時間上被重新排序，從而產生為控制多級逆變器電橋所需的十二個或更多個時間協調信號。這種變型方案使得多級逆變器電橋產生兩級電壓輸出，並因此而不再利用多級逆變器電橋可能具有的優點——較低的諧波失真。對於很多應用來說，特別對功率高達750馬力的電動機來說，這種變型方案已經足夠了。
所述第二種變型方案使用普通感應電動機通常所用的命令信號。優選的是，控制方法是矢量控制，在此情況下只使用普通感應電動機控制器內的磁通和轉矩控制裝置，這是通過經由接口埠，而將它們的輸出信號(a.k.a.矢量控制數據)、或者它們的輸出的數學變換值傳送到具有多級調製器的外部控制電路來實現的(即普通感應電動機控制器經由接口埠而將其最適於外部多級調製器的一組信號傳送到外部電路，該外部電路同樣包含接口埠以及三級或更多級(多級)調製器)。外部控制電路的多級調製器驅動中壓或高壓逆變器電橋的電力開關。這種變型方案使得現有的低壓兩級感應電動機控制器能夠驅動中壓或高壓多級逆變器電橋。這一變型方案的優點是，產生具有較低電壓諧波含量的三級輸出電壓波形。這種方案也減少了現有控制器的開關頻率的影響，從而可以為多級逆變器電橋中的高壓半導體開關優化目標開關頻率。對於一個開關來說，額定電壓越高，為獲得該開關的額定輸出功率所需的開關頻率就越低。
在這兩種變型方案中，當來自開關的輸出被施加到諸如感應電動機之類的三相感應負載上時，逆變器的十二個或更多個電力開關便以變化的工作周期而接通和斷開，從而產生平衡的三相正弦波電流波形。
第一種變型方案本發明的第一種變型方案的實施例利用來自普通控制器兩級調製器的六個脈寬調製驅動信號來控制多級逆變器電橋。這是這樣實現的考慮到相應開關在多級逆變器電橋中的位置以及開關的接通和/或斷開延遲時間，而將兩級調製器的六個信號分成三級或更多級逆變器電橋所需的多個時間協調信號。開關在多級逆變器電橋中的位置確定了施加到該開關的信號的總時間。
第一個實施例是用於實施本發明的上述第一種變型方案的方法。如圖5所示，六個調製信號被轉換成N個時間協調信號(步驟500)，這N個時間協調信號被用來控制一個多級逆變器電橋的N個開關(步驟510)。如圖所示，有一個三相的脈寬調製輸出。如上文所述，要求當六個調製信號被轉換成N個時間協調信號時，對於每個支路b，不少於N/6的時間調製信號具有邏輯斷開斷狀態。
由於六個調製信號最初是要控制三個各自具有兩個開關的支路的，這六個調製信號可以被進一步表示成三對調製信號A1b和A2b。如果這些調製信號被用來控制兩級逆變器電橋，則每一對將控制該兩級逆變器電橋的三個支路中的一個。也就是說，每一對將會控制三相輸出中的一相。
優選的是，如圖6所示，將每一對調製信號A1b和A2b轉換成N/3個時間協調信號S1b到S(N/3)b(步驟600)。每個時間協調信號S1b到S(N/3)b的定時根據多級逆變器電橋中的各開關的至少一個延遲時間來變化。然後，這N/3個時間協調信號被用來控制多級逆變器電橋的三個支路中的一個支路的開關(步驟610)。
通過應用一種基於規則的程序，來進一步確定從調製信號到時間協調信號的轉換。
在圖7A～7D中展示第一個程序。對於時間協調信號S1b到S(N/6)b，每個Syb都具有在S(y+1)b之後的邏輯接通(logical-on)狀態，以及在S(y+1)b之前的邏輯斷開(logical-off)狀態；而對於時間協調信號S(N/3)b到S(N/6+1)b，每個Szb都具有在S(z-1)b之後的邏輯接通狀態，以及在S(z-1)b之前的邏輯斷開狀態。數值y是從1到(N/6-1)的一系列整數，而且z是從(N/6+2)到(N/3)的一系列整數。
為了更好地理解這個程序，考慮一個五級逆變器系統的例子。這樣一個系統的支路，如圖3C所示，具有八個開關(S1～S8)。這樣總共有24個開關(N＝24)。因此，如所定義的，y＝1到3。
圖7A所示為該程序的一部分，該部分用來將時間協調信號S1b到S(N/6)b(即圖3C所示支路中的開關S1到S4)從斷開轉變成接通。當S4從邏輯斷開轉變成邏輯接通時，步驟703為真。在一個延時(704)之後，S3被從邏輯斷開狀態設置成邏輯接通狀態(705)。當然現在S3已經從斷開轉變成接通，因而步驟703再次為真，但這次是因為S3。如此在經過一個延時(704)後，S2被從邏輯斷開狀態設置成邏輯接通狀態。這個程序持續進行，直至最後將S1從邏輯斷開狀態設置成邏輯接通狀態為止，因為此時就不會再有信號轉變來觸發步驟703。
如圖所示，初始觸發事件是調製信號A1從邏輯斷開到邏輯接通的轉變(701)，其觸發了S(N/6)從斷開轉變到接通(702)。
圖7B～圖7D所示的部分程序以同樣的方式運行。圖7B(711～715)是將S1b到S(N/6)6從邏輯斷開轉變成邏輯接通的程序部分。圖7C(721～725)處理S(N/6+1)b到S(N/3)b從斷開到接通的轉變。而圖7D(731～735)則處理S(N/6+1)b到S(N/3)b從接通到斷開的轉變。
注意在圖7A～圖7D中，步驟701、703、711、713、721、723、731和733並非是局限於按一定順序的有序步驟，而是獨立的觸發事件。因此，上述程序易於順序地按步驟實施，或是以完全事件驅動的方式實施，例如像在一種「脈動(ripple)」裝置內。
在圖8A～圖8B中，展示了順序實施圖7A～圖7D所示程序的一個示例。圖8A(800、810～825)將調製信號A1b轉換成時間協調信號S1到S(N/6)。圖8B(801、830～845)將調製信號A2b轉換成時間協調信號S(N/6+1)到S(N/3)。
在這一示例中，程序以基於A1和A2來初始化所有的時間協調信號作為開始(800、801)。然後進入一個循環，等待A1轉變(810和820)和A2轉變(830、840)。當轉變發生時，初始化一個指針值(811、821、831、841)，並且在一個延時(812、822、832、842)之後，將第一個時間協調信號從接通切換到斷開(823、843)或從斷開切換到接通(813、833)。在第一遍執行步驟812、822、832和842時，延時優選為零。
然後使指針值遞增或遞減(814、824、834、844)，並檢查是否所有的時間協調信號都已經轉變(815、825、835、845)。如果仍有信號要被轉變，程序就環回到延時步驟(812、822、832、842)。在這第二遍或隨後的任何一遍中，延時都是基於開關的至少一個斷開延遲時間Δtb。當所有的信號都已經轉變時，程序返回到循環，等待要轉變的A1(810和820)或要轉變的A2(830、840)。
只要根據圖7A～圖7D概述的要求來產生合適順序的時間協調信號，便可以用多種方式修改圖8A和圖8B中的示例性順序實施方案。例如，延時在程序中所處的位置可以改變，如圖9A和圖9B所示。在這個示例中，延時(916、926、936、946)優選地基於開關的至少一個斷開延遲時間Δtb。
如上面所解釋的那樣，為了避免使開關過載，重要的是，對於每個支路b，時間協調信號/開關S1b到S(N/3)b中決不能有少於N/6個具有邏輯斷開狀態。基於這一原因，將延遲時間Δtb設置成至少與一個開關的斷開延遲時間一樣長，而在多級逆變器電橋的支路b中的N/3個開關中，上述開關具有最長的斷開延遲時間。這個最短延時確保了切換延時不會導致超過一半的開關被接通，從而引起過載。
然而，Δtb的這個數值提供了一個閾值，而在實際上，可能需要用一個更大的閾值。例如，可能方便的是將Δtb設置成至少等於逆變器中所有支路的所有開關中的最長斷開延遲時間，因為這種信息對於逆變器來說會是已知的，而不用再測試。作為另一示例，則可以是預先考慮到性能隨時間的變化，而按需要設定一個更大閾值。
另外，「基於」Δtb，應被理解成意思是指實際的延時不小於Δtb。所採用的實際延時必須考慮到這個事實開關S1b到S(N/3)b構成了三相輸出中的一相。例如，回過去參考圖2，S1～S4在中點171產生信號，該信號對電動機來說是驅動信號中的一相。實際採用的延時要取決於各種因素，例如所用電力半導體開關的類型、其驅動方式及其工作條件極限值。
優選的是，優化時間協調信號的延時順序，從而使輸出到電動機的三相信號獲得所需的輸出特性。在某些情況下，這將意味著輸出信號的諧波最小化。然而，在某些應用中，可能需要以增加諧波為犧牲從而獲得更高輸出功率。因此，如何定義「最佳」視具體應用而定。
在圖10中展示第二個基於規則的程序，該程序用於將六個調製信號轉換為時間協調信號。通過向調製信號A1b附加一個接通延時d1x·Δtb和一個斷開延時d2x·Δtb來形成時間協調信號S1b到S(N/6)b(步驟1001)，並且通過向調製信號A2b附加一個斷開延時d1x·Δtb和一個接通延時d2x·Δtb來形成時間協調信號S(N/3)b到S(N/6+1)b(步驟1002)。在這種情況下，d1x≥0，d2x≥0，且x是從1到N/6的一系列整數。同樣，每個d1x具有一個不同的值，且每個d2x具有一個不同的值。
儘管圖7A～圖7D所概述的、第一個基於規則的程序是依靠時間協調的相互關係來產生定時順序，圖10的程序卻是利用預定的延時來產生時間協調信號。理想情形是，一旦經過優化，對於任何給定的實施方案而言，來自這兩種程序的時間協調信號輸出都是同樣的。
作為示範，圖11～圖13提供了用於三級、四級、和五級系統的第二個基於規則的程序的示例。作為進一步的示範，圖14～圖16提供了用於三級、四級、和五級系統的示例性的時間圖。在圖11到圖16的每個圖中，向輸入信號附加接通延時和斷開延時從而產生時間協調信號，以控制逆變器電橋的一個支路中的開關。
在圖11～圖13中相對於A1和A2而增加的、形成S1到S(N/3)的延時分別對應於在圖14～圖16所示時間圖中的S1到S(N/3)。參考圖10的第二個規則程序，在圖11和圖14中的延時乘數d1x和d2x是d11＝3，d12＝1，d21＝0，和d22＝2；在圖12和圖15中是d11＝5，d12＝3，d13＝1，d21＝0，d22＝2，和d23＝4；而在圖13和圖16中是d11＝7，d12＝5，d13＝3，d14＝1，d21＝0，d22＝2，d23＝4，和d24＝6。注意這些定時順序也符合第一個基於規則的程序的要求(圖7A～圖7D)。
對於具有甚至更高級數的系統，這種用來產生延時乘數d1x和d2x的方案可以總結如下d1x是一個從(N/3-1)到1的奇數的遞減序列；而d2x是一個從0到(N/3-2)的偶數的遞增序列。
除展示時間協調信號S1～S(N/3)相對於調製信號A1和A2的時序之外，圖14～圖16還展示了中間信號，這些中間信號可被用來構造圖11～圖13所需的延時。圖14～圖16中的中間信號使得簡單的定時和邏輯電路可以被用來根據A1和A2構造時間協調信號S1～S(N/3)。
參考圖14，向信號A1附加一個接通延遲時間Δt形成信號C。信號D直接就是前進了2Δt的信號C。向信號A2附加一個接通延遲時間Δt形成信號E。使信號E前進2Δt而形成信號F。從這些信號得到時間協調信號S1～S4。時間協調信號S1等於C×D，即C「與(AND)」D；S2等於C+D，即C「或(OR)」D；S3是E+F；而S4是E×F。使用這種定時方案，這對調製信號A1和A2便為控制三級逆變器電橋支路的四個開關S1～S4提供了基礎。
圖15和圖16所示為用於四級和五級系統的類似方案，而且這種方法可以擴展到任何級數。注意圖14所示範的用於產生中間信號的方案也適用於圖15和圖16。例如，在圖16中，向信號A1附加一個接通延遲時間Δt便形成信號C。信號D是前進了2Δt的信號C。信號E是前進了2Δt的信號D。信號F是前進了2Δt的信號E。信號G是具有一個接通延時Δt的A2。信號H是前進了2Δt的信號G。信號I是前進了2Δt的信號H。信號J是前進了2Δt的信號I。如圖所示，利用基礎的邏輯功能而由中間信號C～J形成時間協調的S1～S8。圖14至圖16所示的延時和邏輯要求都是簡單的，從而這些程序都可以用基礎的邏輯元件來實施，上述邏輯元件例如為用於邏輯功能的「與」門和「或」門，以及和用作延時元件的觸發器。
本發明的第二個實施例是根據本發明第一種變型方案的一種適配電路，用於將調製信號A1b和A2b轉換成時間協調信號S1b～S(N/3)b。該適配電路可以由模擬電路和/或數字電路構成，和/或根據圖5至圖16所示的程序和以上所討論的被程序化而成為一種可編程邏輯器件，例如數位訊號處理器(DSP)、微控制器、微處理器、或複雜可編程邏輯器件(CPLD)。
對於模擬實施方案，可以使用任何類型的延時元件，這樣的電路很多而且在本技術領域是公知的。一個實例就是用定時電路來產生延時。另一個實例就是將串聯的電阻器和電容器連接到一個電壓比較器放大器上，如圖28所示。延時的時間長短由電阻和電容的值來確定。電壓比較器放大器將一個模擬電壓閾值與不斷變化的電容器電壓加以比較，從而在被輸入到電阻器的輸入信號和電壓比較器的輸出信號之間產生延遲時間。
一旦產生延遲時間，就可以用邏輯門而將被延遲的信號、和未被延遲的信號或其他信號組合起來。在圖28中，示出了由二極體構成的「與」門來組合延遲的「信號1」和獨立延遲的「信號2」。這種示例性的兩輸入端「與」門是這樣構成的將兩個二極體的陽極連接到一個電阻器上，該電阻器連接到電源的正極。該門的輸入端是這兩個二極體的陰極。當兩個輸入信號中的任何一個是零電壓或「邏輯0」，相應的二極體便導通，並且輸出(為兩個二極體的陽極)隨即成為邏輯零。當兩個信號都是「邏輯1」或者是電源電平，則這兩個二級管都截止，而且因為電阻的緣故，輸出也是電源電平，且因此而為邏輯1。
對於數字實施方案，優選使用組合電路(邏輯門)和時序電路(觸發器)。當然如果為特定的實施方案所需，也可以互換地組合數字電路和模擬電路。例如，數字邏輯門(即組合電路)可以和模擬延遲元件一起使用，或者模擬邏輯門可以和時序電路一起使用。同樣，硬連線電路也可以和可編程電路結合起來使用。
作為數字實施方案的一個實例，圖17A～圖17P展示出一個優選的實施例，其通過組合/時序數字電路來實施圖14所示的信號處理，然後上述電路被嵌入複雜可編程邏輯器件(CPLD)中。實際上可以用模擬電路或數字電路、或者用數位訊號處理器(DSP)或微處理器來實施該信號處理。另外，該組合/時序數字電路包括控制和故障協調功能。
第三個實施例是實施本發明第一種變型方案的一種感應電動機驅動系統。感應電動機驅動器包括至少一個兩級電動機控制器，其輸出信號以控制一個兩級逆變器電橋；一個多級電橋，其具有N≥12個開關，這些開關被設置成3個支路；以及一個適配電路，該電路由兩級感應電動機控制器所輸出的信號產生N個時間協調信號，用於控制上述多級逆變器電橋的N個開關。
圖18展示出所述驅動系統內的信號流。兩級感應電動機控制器1800輸出六個調製信號(A1b，A2b)，適配電路1810將這些調製信號轉換成N個時間協調信號。這N個時間協調信號控制多級逆變器1820內的N個開關中的開關，該逆變器對交流電動機1890提供三相輸出。對於多級逆變器電橋的N個開關的普通結構的示例，請參看圖2和圖3A至圖3C。
「現成」的控制電路1800需要來自給定交流驅動器的轉換器和逆變器電源部分的幾條特定信息。轉換器是驅動器的一部分，對逆變器提供多個電壓級。例如，在圖1中的部分提供了正壓母線和負壓母線，在圖2中的部分提供了正壓母線、中性母線、和負壓母線。
控制器1800用這些信號來推導出電動機數據，例如轉子位置和角速度，以及磁通位置和角速度。如圖18所示，由適配電路模塊1810所產生的信號被傳送到「現成」的兩級控制電路。適配電路綜合「現成的」控制電路需要用來控制感應電動機速率和轉矩的各信號。在矢量控制的情況下，轉矩受到調節以使得電動機快速響應負載的變化，但在標量控制的情況下，轉矩無需調節而只是控制器的頻率和電壓輸出的副產品，且其只適於沒有負載瞬變的穩定狀態條件。適配電路所綜合的信號通常是「電流反饋」、「電壓反饋」、「故障」和「控制協調和定時」。圖17A至圖17P中所示的適配電路包含了這種功能。
「現成」的電動機控制器1800需要接收一些電流反饋(IFBK)和電壓反饋(VFBK)信號，將這些信號用於速率、磁通、和轉矩調節。它也需要來自逆變器電路1820的故障信息，以便協調合適的關機順序，並給操作者或主機合適的反饋。
除了給「現成」的控制電路以所需要的反饋和控制信號之外，適配電路1810還在內部使用這些信號進行冗餘的、且在一些情況下是瞬時的故障檢測。這使適配器無需等待「現成」的控制電路就能夠反應。
來自「現成的」的低壓電動機控制器1800、而被適配電路1810所使用的信號是兩級調製器信號A1b和A2b，以及當要運行或停止交流驅動器時的故障和控制信號。
在圖19中展示了用於三級逆變器電橋的上述實施例的一個例子。適配電路1910接收來自兩級控制器1900的三對調製信號輸入A1b和A2b，並向逆變器1920中的多級輸出信號S1b～S(N/3)b。由轉換器所輸出的電壓「級」受到適配電路的檢測(通過線路1911)，同樣受到檢測的是電動機1990的驅動信號的電流級(通過檢測線1912)。適配電路基於從轉換器1930和逆變器1920接收到的電壓(1911)和電流(1912)反饋，向兩級感應電動機控制器1900提供電壓和電流反饋。請注意，反饋電壓1911可以在轉換器1930或者逆變器1920中測到。
根據這些反饋信號(1911，1912)，在適配電路1910內進行故障檢測。如果兩級控制器1900先檢測到故障，它就給適配電路1910發信號，通知有故障發生。然而，如果適配電路1910先檢測到故障，則該適配電路便給兩級控制器1900發信號通知故障。因此，圖18和圖19所示的故障和控制信號是雙向的。
信號S1b到S(N/3)b是根據上述程序和電路而由A1b和A2b得到的，這按圖5至圖17中的程序作了說明。因此，圖19所示用於三級系統的驅動系統可以擴展從而適用於四級或更高級系統。
第二種變型方案本發明的第二種變型方案只使用控制信號(a.k.a.命令信號)，通過將這些信號傳送到一個獨立的適配控制電路，而將其饋送到普通感應電動機控制器內的兩級調製器。通常這些感應電動機控制器利用標量和/或矢量控制技術。矢量控制是最老和最簡單的控制形式，用於以有限的轉矩響應在一種開環結構中產生頻率和輸出電壓信號。另一方面，則以一種閉環結構控制感應電動機的速率、磁通和轉矩分量，並由此而針對負載轉矩瞬變提供高電動機性能。所述獨立的適配電路包括一個多級調製器，該調製器驅動中壓或高壓逆變器電橋的電力開關。傳送電動機控制數據的方式是通過任何介質，如電線、纖維、或無線電，經由串聯或並聯的接口埠。這樣就使得現有的低壓兩級感應電動機控制器可以驅動中壓或高壓多級逆變器電橋。
在一個優選實施例中使用了矢量控制，以磁通和轉矩控制裝置(如基於微處理器而以PID迴路來調節轉矩和磁通的矢量控制器)連續地計算受控的感應電動機的電動機軸的角速度和位置，以及轉動磁通的角速度和位置。通過將這些計算值與電動機的所需值加以比較，相同的速率和轉矩控制裝置即能產生轉矩和磁通命令信號。在常規控制器中，這種比較典型地每毫秒發生一到四次。從這些比較所得到的信號藉助常規的矢量控制方法被轉換成電壓(或電流)和相位命令信號。
在本發明第二種變型方案的這個優選實施例中，現有的感應電動機控制器經由接口埠將矢量控制命令信號輸出到外部電路。該外部電路包括接口埠和多級調製器。類似的是，如果換用標量控制，則控制器更新電壓和頻率命令信號並經由接口埠而將其輸出到外部適配電路。
我們採用現成的感應電動機控制器(即磁通和轉矩信號、或電壓和頻率、或者它們的數學變換分量，這些都能產生正弦波電壓(或電流)以及相位命令信號)，經由串聯或並聯的埠來輸出信號，並隨後將其輸入到專用的多級調製器電路中，該調製器電路產生信號從而驅動多級逆變器電橋中的開關。本發明的創新之處是，我們經由串聯或並聯埠採集現成的兩級、低壓命令信號並輸入到獨立的電路中，該獨立電路具有用於多級逆變器的調製器。本發明的構思在於現成的兩級低壓控制電路和具有多級調製器的新電路之間的連接(通過串聯或並聯埠將命令信號傳送到另一電路)。多級調製器可以使用任何調製方法，並且可以是任何類型，無論是現在已知的還是會在將來開發出來的。現有公知的調製方法包括空間矢量、磁滯、脈衝方式、正弦三角比較、和三次諧波注入。
參考圖20A，利用矢量控制的所述程序包括經由接口埠而從一個兩級感應電動機控制器採集矢量控制命令信號(步驟2001)、傳送來自控制器的接口埠的矢量控制命令信號(步驟2002)並將這些命令信號輸入到一個外部調製器(步驟2003)、在該外部調製器中產生十二個或更多的時間協調信號(步驟2004)，並且用這些時間協調信號來控制一個多級逆變器電橋的開關(步驟2005)。
參考圖20B，利用標量控制的所述程序包括經由接口埠而從一個兩級感應電動機控制器採集頻率和輸出電壓命令信號(步驟2011)、傳送來自控制器的接口埠的電壓和頻率命令信號(步驟2012)並將這些命令信號輸入到一個外部調製器(步驟2013)、在該外部調製器中產生十二個或更多的時間協調信號(步驟2014)，並且用這些時間協調信號來控制一個多級逆變器電橋的開關(步驟2015)。
在一個優選的實施方式中，利用現有控制器的控制器區域網(CAN)串聯接口而將來自控制調節器的矢量或標量命令信號傳送到外部電路，該外部電路也有CAN接口。然後通過一個多級空間矢量調製器來調製這些命令信號，或是將它們變換成三個正弦波、再將這些正弦波與三角形載波信號比較以產生多級脈寬調製信號，從而驅動多級逆變器電橋的開關。
圖21展示出所述系統內的信號流。「現成的」兩級感應電動機控制器2100輸出矢量和/或標量命令信號，這些命令信號被適配器/調製器電路2110轉換成N個時間協調信號。這N個時間協調信號控制多級逆變器1820內N個開關當中的開關，而該多級逆變器為交流電動機1890提供三相輸出。
除了調製器和接口電路之外，適配器/調製器2110還優選地提供故障和控制信號功能，如在本發明第一種變型方案中所討論的那樣。
在控制感應電動機的時候應注意有時間限制，這就是說，不能用太長的時間將信息傳送到多級調製器，以免導致控制系統失去對電動機的控制。因此，接口埠需要足夠的快。優選的是，從兩級控制器採集的矢量或標量信號最低限度應該每一毫秒即得到更新。
矢量和標量控制理論感應電動機是非線性系統，它們所產生的轉矩並不直接與定子電流的幅值一致。這是因為定子電流是由這樣兩個正交的矢量分量構成的磁通產生矢量，其相對於定子電壓有90度相位差；以及轉矩產生矢量，其與所施加的定子電壓同相。在出現快速微處理器之前，控制交流驅動器中轉矩的方式僅僅是以開環形式來保持伏特對赫茲(V/Hz)的比值恆定(即標量控制)。
對於那些不要求嚴格的速率和轉矩控制的負載類型，如風扇，這種標量控制模式依然被廣泛應用。這種模式也適用於將一個交流驅動器連接到幾個並聯的交流感應電動機的應用場合。V/Hz控制的動態響應受到每分鐘轉數(RPM)可能變化數百的電動機的轉差頻率限制。
對於更加嚴格的轉矩和速率調節，要採用磁場定向方法或矢量控制。基本上，矢量控制將電動機電流信息中的磁通矢量和轉矩矢量分離出來。這是通過在數學上稱作Clarke及Park變換的處理實現的。Clarke變換將平衡的、相互之間相位差為120度的三個相電流信號ia、ib、ic簡化成兩個信號iα、iβ。信號iα和iβ是相位差為90度的正弦波信號，它們代表在一個正交平面上的三個相矢量。
為了將電動機電流的轉矩和磁通分量分離出來，iα和iβ信號經過了Park變換，產生信號id(磁通電流)和iq(轉矩電流)。
一旦磁通矢量和轉矩矢量被分離，它們就可以在兩個不同的比例積分微分(PID)迴路中被用作反饋信號，而被分別用來調節磁通和轉矩。PID迴路的輸出是用於調節轉矩Vq和磁通Vd的電壓命令。它們需要通過Park反變換而被變換成在一個正交的靜止參照系下的α和β分量，該Park反變換產生信號Vα和Vβ，這是兩個相位差為90度的正弦波信號。Vα和Vβ足以控制一個空間矢量類型的調製器，然而對於正弦三角調製器，Vα和Vβ就必須通過Clarke反變換而被變換成三個獨立的、彼此之間相位差為120度的正弦波Va、Vb和Vc。這些正弦波可以被用在正弦三角調製器中而產生逆變器開關的切換信號。
圖29A所示為一種連接到外部逆變器和交流電動機的基於矢量的常規控制器。該控制器包括一個內部的2級空間矢量調製器。在空間矢量調製的情況下，提供給內部調製器的矢量命令信號是α和β。為比較起見，圖29B展示了另一個常規的基於矢量的控制器，但包括一個正弦三角調製器。在正弦三角調製的情況下，Va、Vb和Vc被用作命令信號。如這些附圖所示，在Park變換中用到一個θ值。θ值是磁通矢量的相角信息，是計算出來的或者是測量得到的。
在圖22所展示的本發明第二種變型方案的優選實施例中，矢量命令信號(即磁通Vd和轉矩Vq、或者它們的數學變換Vα和Vβ或者Va、Vb和Vc)、或者標量命令信號(即電壓和頻率、或者它們的數學變換Vα和Vβ或者Va、Vb、和Vc)都經由串聯或並聯接口埠被傳送到處於「現成」的控制器2200外部的第二電路2210。雖然這些命令信號在此被標識為電壓，但應理解在本發明的這種變型方案中同樣可以使用電流，而如果標識了電流，尚可使用電壓。
第二電路2210包括一個調製器，命令信號被提供給該調製器。空間矢量調製器會需要α和β命令信號，且因此而需要反Park變換。正弦三角調製器會需要a、b和c命令信號，且因此而需要在α和β信號上進行反Clarke變換。磁滯調製器典型地需要a、b和c。脈衝方式調製器可以使用α和β或者a、b、和c。
例如，若調製器是空間矢量多級調製器，則如果所傳送的命令信號是Vα和Vβ，這些命令信號便可以不經變換而直接進入調製器，如圖30A所示。若調製器是多級正弦三角調製器，則如果所傳送的命令信號是Va、Vb和Vc，這些命令信號也可以不經變換即直接進入調製器，如圖30B所示。另一方面，在使用多級正弦三角調製器的情況下，如果所傳送的命令信號是Vα和Vβ，即要執行反Clarke變換以獲得供給調製器的Va、Vb和Vc。類似的是，使用這些調製器中的任何一種，如果所傳送的命令信號是Vd和Vq，便要根據所用的多級調製器的類型來進行合適的數學變換，如圖30C和30D所示。
優選根據信號的可用性和通過並聯或串聯接口埠傳送的容易度來選擇所要傳送的命令信號。調製器隨後產生十二個或更多個信號S1b～S(N/3)b，這些信號控制逆變器電橋1920的開關。
圖22所示的驅動系統是用於三級系統的。如同第一種變型方案，該系統可擴展以適用於四級或更高級的系統。
兩級正弦三角調製器為進一步解釋所述調製系統，並比較本發明的第一種和第二種變型方案，在圖23A～圖23C中示出了兩級正弦三角調製。圖23A所示為從矢量控制信號(vcontrol1、vcontrol2、vcontrol3)提取的三個正弦波，以及用於將這些正弦波轉換成脈寬調製信號的三角波形的載波(vtri)。正弦波的頻率就是所需的電動機頻率。通過改變正弦波的頻率，電動機的軸速即得到改變。在矢量控制的情況下，正弦波的波幅和相位取決於電動機轉矩和電動機磁通的要求。在標量控制的情況下，正弦波的波幅與電動機的狀態無關。載波頻率是根據電力半導體開關的開關頻率能力、及驅動器的冷卻能力而設定的。
來自兩級正弦三角調製器的三對調製信號(A1b和A2b)輸出是通過比較載波頻率和正弦波而產生的。例如，為產生脈寬調製信號A11，當載波信號vtri超過正弦波vcontrol1時，將A11設置為低，如圖23B所示。同樣，當載波信號vtri超過正弦波vcontrol2時，將A12設置為低，如圖23C所示。
進行相間電壓比較，從A11中抽取A12，如圖24所示，迭加的正弦波顯示出脈動波形的基波部分。對來自逆變器的最終輸出電壓的頻譜分析(圖25)顯示出了這個基波，以及載波和諧波的含量。
基波成分是重要的，因為它對產生感應電動機內的有用轉矩而言至關重要。諧波則產生振動和熱量，並因此而被認為是損失。如圖所示，輸出電壓的頻譜分析在60赫茲處具有強基波成分，以及載波頻率成分及其諧波。
上述兩級頻譜分析與由「現成的」兩級控制電路所驅動的兩級逆變器的輸出一致，並且也與根據本發明第一種變型方案的多級逆變器的輸出一致。換言之，本發明第一種變型方案的驅動電壓中的諧波含量與來自兩級控制器的六個調製信號輸出的諧波含量特徵一致，上述的十二個或更多個信號是以這六個調製信號為基礎的。
多級正弦三角調製器圖26A展示出四級正弦三角調製波形。圖中所示為來自一個四級逆變器電橋的三相正弦波輸出的一相(該正弦波具有三次諧波注入，這使得正弦波失真但可以得到較高輸出電壓)，以及三個在垂直方向上錯開的同相載波信號，這些同相載波信號產生用於四級逆變器電橋的切換信號，該電橋每相有六個開關。在圖26B的輸出相電壓(三相中的一相)中——該相電壓例如將會由圖3B所示的四級逆變器電橋支路輸出，可以清楚看出所得到的開關狀態。
而如圖23A所示，一個兩級正弦三角調製器只有一個三角形載波信號，一個三級正弦三角調製器具有兩個在垂直方向上錯開的同相三角形載波信號來產生切換信號，該切換信號用於每相具有四個開關的一個三級逆變器電橋(圖3A)的每相中的四個開關。一個五級正弦三角調製器將有四個在垂直方向上錯開的同相三角形載波信號，一個六級系統將有五個載波，依此類推。
空間矢量調製一個逆變器電橋的三相平衡的輸出電壓可以用一個旋轉的電壓矢量來表示。任何級數的一個逆變器電橋都具有有限數目的開關狀態，開關狀態的數目與開關的數目成比例，開關的數目與級數成比例。例如，一個兩級逆變器電橋可以產生八個離散的電壓狀態或固定的電壓矢量，而一個三級逆變器電橋可以產生二十七個電壓狀態或固定的電壓矢量。表示三相輸出電壓的電壓矢量可以假定位於從零度到三百六十度的無數個位置。
空間矢量調製器相對於一個給定的逆變器電橋的固定電壓矢量來確定輸出電壓矢量的位置。它通常會落在兩個相鄰的固定電壓矢量之間。調製器隨後通過在切換周期(切換周期是由開關頻率確定的，開關頻率需要顯著高於基波頻率，即如果基波頻率是60赫茲，則開關頻率需要高出幾倍)內改變兩個固定矢量之間的工作周期，來得到這兩個相鄰固定電壓矢量的加權平均值，從而複製這個給定的輸出電壓矢量。
與正弦三角調製器比較，對於給定的輸出諧波失真，空間矢量調製器的優點是它能夠降低開關頻率。增加開關頻率通常總會降低諧波失真但結果是開關的功率損失增加。因此，因此任何一種調製方案如果可以得到一定程度的諧波失真，但降低了開關頻率，都會帶來很大的益處。
磁滯調製通過具有預定磁滯的數字或模擬比較器電路，可以將一個現成的感應電動機的控制裝置所產生的正弦波與電動機的電流或磁通(電動機磁通可以通過將電動機電壓積分來取得)的實際值比較。這種磁滯在使用電壓源逆變器的情況下是以伏特為單位來度量的，或者在使用電流源逆變器的情況下是以安培為單位的。如果使用數字比較器電路，則需用模數轉換器來將實際值信號(也稱反饋信號)數位化。用被設置於交流驅動電路內的電壓或電流傳感器來獲得電流或電壓的實際值。比較器的輸出是脈動信號，該脈動信號供給三相逆變器電橋的各開關。所得到的驅動輸出等於一定比例的參考信號加上或減去比較器電路的磁滯值。
脈衝方式調製由標量或矢量控制裝置所產生的數據可以對應於已儲存在數字電路存儲裝置內的多個脈衝方式——這些脈衝方式通常被看作一個表，從而使這些控制信號的每個值都會從該表中調用一個特定的脈衝方式來啟動交流驅動逆變器電橋的開關。儘管這個過程需要非常快速的微處理器或數字邏輯電路，但它通過提供預先確定的或預先設計的逆變器開關狀態來產生輸出電壓和電流，從而可以使得交流驅動器的輸出具有較低的諧波失真。
兩種變型方案的比較相對於所獲得的輸出電壓波形而言，本發明的兩種變型方案之間有根本差別，這解釋了在諧波含量上二者間的差別。本發明第一種變型方案使用了得自「現成的」控制器的六個調製信號，並由它們而產生出三級或更多級逆變器電橋的十二個或更多個信號。所得到的中壓或高壓輸出是兩級脈寬調製(PWM)電壓波形，除了電壓級較高之外，與低壓交流驅動器的輸出相同。這就是本發明的第一種變型方案具有如圖25所示的高諧波含量的原因。
本發明的第二種變型方案通過串聯或並聯的接口來採集現成的低壓交流驅動器的控制輸出信號，並結合專用的多級調製器來使用這些控制信號，其中上述調製器產生用於三級或更多級逆變器電橋的十二個或更多個驅動信號。所得到的中壓或高壓輸出是三級或更多級PWM電壓波形，更近似於正弦波的形狀，且因此而比本發明的第一種變型方案具有更低的諧波失真。
圖27A～圖27C所示為實施本發明第二種變型方案的三級驅動的輸出電壓波形。對於使用三級調製器的任一類型的三級交流驅動器來說，這些波形都是有效的。圖27A所示相電壓是在提供給電動機的三個信號(例如圖2中在171到173處的信號)中的任一個和中性點之間測量的，該中性點在整流器電橋的輸出端的兩個電容器之間(即「中性母線」)。圖27B所示線間電壓是在提供給電動機的三個信號中的任意兩個信號間測量的。圖27C所示線電流是對電動機的三個輸出中的任一個輸出中的電動機電流。
圖26B和圖27A～圖27C的波形對於圖24所示的兩級結果來說是一種改進，圖24所示為兩級交流驅動器的線間輸出電壓被迭加上一個正弦波，這個正弦波代表該PWM波形的基波成分。在將兩級系統的結果與三級或更多級系統的結果比較時，可以看出三級或更多級系統的輸出比兩級輸出更接近於正弦波。越接近於正弦波，在頻譜分析中的載波頻率成分就減少得越多。
本發明的兩種變型方案都允許使用任何現有的低成本的控制器，及它們預先設計的複雜前端、人機界面和電動機控制算法，來驅動多級中壓和高壓電動機。
應該理解的是，在不脫離由所附權利要求所確定的本發明的構思和範圍的前提下，可以對本發明的實施例和實施方式進行許多修改。
權利要求
1.一種用兩級感應電動機控制器來控制多級逆變器電橋的方法，所述兩級感應電動機控制器輸出六個調製信號，用以控制一個兩級逆變器電橋中的六個開關的切換，所述方法包括將所述六個調製信號轉換為N個時間協調信號，其中N≥12，而且N是3的整數倍；通過施加所述N個時間協調信號來控制所述多級逆變器電橋的N個開關；其中所述多級逆變器電橋包括三個支路，每個支路有N/3個開關並產生所述多級逆變器電橋的三相輸出中的一相，而且該多級逆變器電橋的對應支路的N/3個開關不會有少於N/6個處於邏輯斷開狀態。
2.如權利要求1所述的用兩級感應電動機控制器來控制多級逆變器電橋的方法，其中所述六個調製信號被進一步表示成三對調製信號A1b和A2b(b∈{1，2，3})，每一對調製信號被用來控制一個兩級逆變器電橋的三個支路中的一個，每一個支路b產生一個兩級逆變器電橋的三相輸出中的一相；將所述六個調製信號轉換為N個時間協調信號的所述步驟包括由被所述兩級感應電動機控制器輸出的所述三對調製信號A1b和A2b來產生三組時間協調信號S1b到S(N/3)b，每組時間協調信號S1b到S(N/3)b被定時以控制所述多級逆變器電橋的支路b的開關，每組時間協調信號S1b到S(N/3)b的定時根據所述對應支路b的開關中的至少一個延遲時間而變化，而且所述時間協調信號S1b到S(N/3)b不會有少於N/6個處於邏輯斷開狀態；以及控制所述多級逆變器電橋的所述N個開關的所述步驟包括將每組b時間協調信號S1b到S(N/3)b施加到所述多級逆變器電橋的對應支路b的N/3個開關上。
3.如權利要求2所述的用兩級感應電動機控制器來控制多級逆變器電橋的方法，由所述三對調製信號A1b和A2b來產生三組時間協調信號S1b到S(N/3)b的所述步驟包括對於時間協調信號S1b到S(N/6)b，使得每個Syb具有在S(y+1)b之後的邏輯接通狀態，以及在S(y+1)b之前的邏輯斷開狀態，y是從1到(N/6-1)的一系列整數；而且對於時間協調信號S(N/6+1)b到S(N/3)b，使得每個Szb具有在S(z-1)b之後的邏輯接通狀態，以及S(z-1)b在之前的邏輯斷開狀態，z是從(N/6+2)到(N/3)的一系列整數。
4.如權利要求2所述的用兩級感應電動機控制器來控制多級逆變器電橋的方法，由所述三對調製信號A1b和A2b來產生三組時間協調信號S1b到S(N/3)b的所述步驟包括通過向所述調製信號A1b附加一個接通延時d1x·Δtb和一個斷開延時d2x·Δtb來形成時間協調信號S1b到S(N/6)b；和通過向所述調製信號A2b附加一個接通延時d1x·Δtb和一個斷開延時d2x·Δtb來形成時間協調信號S(N/3)b到S(N/6+1)b；其中Δtb是一個開關的斷開延遲時間，該開關在所述多級逆變器電橋的支路b的N/3個開關中具有最長的斷開延遲時間，d1x≥0，d2x≥0，而且x＝1到N/6；並且其中每個d1x有一個不同的值，每個d2x有一個不同的值。
5.如權利要求4所述的用兩級感應電動機控制器來控制多級逆變器電橋的方法，其中對於時間協調信號S1b到S(N/6)b，每個Syb都具有在S(y+1)b之後的邏輯接通狀態，以及在S(y+1)b之前的邏輯斷開狀態，y是從1到(N/6-1)的一系列整數，而其中對於時間協調信號S(N/6+1)b到S(N/3)b，每個Szb都具有在S(z-1)b之後的邏輯接通狀態，以及在S(z-1)b之前的邏輯斷開狀態，z是從(N/6+2)到(N/3)的一系列整數。
6.如權利要求2所述的用兩級感應電動機控制器來控制多級逆變器電橋的方法，其中所述多級逆變器具有三級，且N＝12，所述三級逆變器的每個支路b包括四個串聯連接的開關，並由時間協調信號S1b～S4b控制；而且由所述三對調製信號A1b和A2b來產生所述三組時間協調信號S1b～S4b的所述步驟包括通過向所述調製信號A1b附加一個接通延時3Δtb來形成時間協調信號S1b；通過向所述調製信號A1b附加一個接通延時Δtb和一個斷開延時2Δtb來形成時間協調信號S2b；通過向所述調製信號A2b附加一個接通延時Δtb和一個斷開延時2Δtb來形成時間協調信號S3b；通過向所述調製信號A2b附加一個接通延時3Δtb來形成時間協調信號S4b；其中Δtb是一個開關的斷開延遲時間，該開關在所述對應支路b的四個開關中具有最長的斷開延遲時間。
7.如權利要求2所述的用兩級感應電動機控制器來控制多級逆變器電橋的方法，其中所述多級逆變器具有四級，且N＝18，所述四級逆變器的每個支路b包括六個串聯連接的開關，並由時間協調信號S1b～S6b控制；而且由所述三對調製信號A1b和A2b來產生所述三組時間協調信號S1b～S6b的所述步驟包括通過向所述調製信號A1b附加一個接通延時5Δtb來形成時間協調信號S1b；通過向所述調製信號A1b附加一個接通延時3Δtb和一個斷開延時2Δtb來形成時間協調信號S2b；通過向所述調製信號A1b附加一個接通延時Δtb和一個斷開延時4Δtb來形成時間協調信號S3b；通過向所述調製信號A2b附加一個接通延時Δtb和一個斷開延時4Δtb來形成時間協調信號S4b；通過向所述調製信號A2b附加一個接通延時3Δtb和一個斷開延時2Δtb來形成時間協調信號S5b；通過向所述調製信號A2b附加一個接通延時5Δtb來形成時間協調信號S6b；其中Δtb是一個開關的斷開延遲時間，該開關在所述對應支路b的六個開關中具有最長的斷開延遲時間。
8.如權利要求2所述的用兩級感應電動機控制器來控制多級逆變器電橋的方法，其中所述多級逆變器具有五級，且N＝24，所述五級逆變器的每個支路b包括八個串聯連接的開關，並由時間協調信號S1b～S8b控制；而且由所述三對調製信號A1b和A2b來產生所述三組時間協調信號S1b～S8b的所述步驟包括通過向所述調製信號A1b附加一個接通延時7Δtb來形成時間協調信號S1b；通過向所述調製信號A1b附加一個接通延時5Δtb和一個斷開延時2Δtb來形成時間協調信號S2b；通過向所述調製信號A1b附加一個接通延時3Δtb和一個斷開延時4Δtb來形成時間協調信號S3b；通過向所述調製信號A1b附加一個接通延時Δtb和一個斷開延時6Δtb來形成時間協調信號S4b；通過向所述調製信號A2b附加一個接通延時Δtb和一個斷開延時6Δtb來形成時間協調信號S5b；通過向調製信號A2b加一個接通延時3Δtb和一個斷開延時4Δtb形成時間協調信號S6b；通過向所述調製信號A2b附加一個接通延時5Δtb和一個斷開延時2Δtb來形成時間協調信號S7b；通過向所述調製信號A2b附加一個接通延時7Δtb來形成時間協調信號S8b；其中Δtb是一個開關的斷開延遲時間，該開關在所述的單個支路b的八個開關中具有最長的斷開延遲時間。
9.一種用兩級感應電動機控制器來控制多級逆變器電橋的適配電路，所述兩級感應電動機控制器輸出六個調製信號，用以控制一個兩級逆變器電橋中的開關，而且所述多級逆變器電橋具有被分到三個支路裡的N≥12個開關，所述適配電路包括三對調製信號輸入A1b和A2b(b∈{1，2，3})，藉此輸入來自所述兩級感應電動機控制器的所述六個調製信號；三組時間協調信號輸出S1b到S(N/3)b，其中由S1b到S(N/3)b的每組b時間協調信號輸出被定時以控制所述多級逆變器電橋的支路b的N/3個開關；和定時電路，其包括選自以下一組的電路組合電路、時序電路、延時元件、基於模擬的邏輯門、可編程邏輯電路，以及它們的組合；由A1b形成的調製信號輸入，來產生由S1b到S(N/6)b的時間協調信號輸出，並且由A2b形成的調製信號輸入來產生由S(N/6+1)b到S(N/3)b的時間協調信號輸出，向由A1b和A2b的每個調製信號輸入附加至少一個接通延時或斷開延時，其中對於由S1b到S(N/3)b的每組b時間協調信號輸出，所述N/3個時間協調信號不會有少於N/6個處於邏輯斷開狀態。
10.如權利要求9所述的適配電路，其中對於由S1b到S(N/6)b的時間協調信號輸出，每個Syb都具有在S(y+1)b之後的邏輯接通狀態，以及在S(y+1)b之前的邏輯斷開狀態，y是從1到(N/6-1)的一系列整數，而且其中對於由S(N/6+1)b到S(N/3)b的時間協調信號輸出，每個Szb都具有在S(z-1)b之後的邏輯接通狀態，以及在S(z-1)b之前的邏輯斷開狀態，z是從(N/6+2)到(N/3)的一系列整數。
11.如權利要求9所述的適配電路，其中對於由S1b到S(N/3)b的每組b時間協調信號輸出向由A1b形成的所述調製信號輸入附加一個接通延時d1x·Δtb和一個斷開延時d2x·Δtb，來形成由S1b到S(N/6)b的每個時間協調信號輸出；而且向由A2b形成的所述調製信號輸入附加一個接通延時d1x·Δtb和一個斷開延時d2x·Δtb，來形成由S(N/3)b到S(N/6+1)b的每個時間協調信號輸出；其中Δtb是一個開關的斷開延遲時間，該開關在所述多級逆變器電橋的支路b的N/3個開關中具有最長的斷開延遲時間，d1x≥0，d2x≥0，且x＝1到N/6，而且其中每個d1x有一個不同的值，並且每個d2x有一個不同的值。
12.如權利要求11所述的適配電路，其中對於由S1b到S(N/6)b的時間協調信號輸出，每個Syb都具有在S(y+1)b之後的邏輯接通狀態，以及在S(y+1)b之前的邏輯斷開狀態，y是從1到(N/6-1)的一系列整數，而且其中對於由S(N/6+1)b到S(N/3)b的時間協調信號輸出，每個Szb都具有在S(z-1)b之後的邏輯接通狀態，以及在S(z-1)b之前的邏輯斷開狀態，z是從(N/6+2)到(N/3)的一系列整數。
13.如權利要求11所述的適配電路，其中N＝12，d11＝3，d12＝1，d21＝0，而且d22＝2。
14.如權利要求1 1所述的適配電路，其中N＝18，d11＝5，d12＝3，d13＝1，d21＝0，d22＝2，而且d23＝4。
15.如權利要求11所述的適配電路，其中N＝24，d11＝7，d12＝5，d13＝3，d14＝1，d21＝0，d22＝2，d23＝4，而且d24＝6。
16.如權利要求9所述的適配電路，所述組合電路包括「與」門和「非」門，並且所述時序電路包括觸發器。
17.如權利要求9所述的適配電路，其中所述適配電路包括複雜可編程邏輯器件。
18.一種用兩級感應電動機控制器來控制多級逆變器電橋的適配器，所述兩級感應電動機控制器輸出六個調製信號，用以控制一個兩級逆變器電橋中的開關，而且所述多級逆變器電橋具有被分到三個支路裡的N≥12個開關，所述適配器包括三對調製信號輸入A1b和A2b(b∈{1，2，3})，藉此輸入來自所述兩級感應電動機控制器的所述六個調製信號；三組時間協調信號輸出S1b到S(N/3)b，其中由S1b到S(N/3)b的每組b時間協調信號輸出被定時以控制所述多級逆變器電橋的支路b的N/3個開關；和第一轉換裝置，用於由A1b形成的調製信號輸入來產生由S1b到S(N/6)b的時間協調信號輸出，向由A1b形成的該調製信號輸入附加至少一個接通延時或斷開延時來產生S1b到S(N/6)b，第二轉換裝置，用於由A2b形成的調製信號輸入來產生由S(N/6+1)b到S(N/3)b的時間協調信號輸出，向由A2b形成的該調製信號輸入附加至少一個接通延時或斷開延時來產生S(N/6+1)b到S(N/3)b，其中對於由S1b到S(N/3)b的每組b時間協調信號輸出，所述N/3個時間協調信號不會有少於N/6個處於邏輯斷開狀態。
19.一種用於驅動三相電動機的感應電動機驅動系統，包括一個兩級感應電動機控制器，其輸出用以控制一個兩級逆變器電橋的信號；一個多級逆變器電橋，其具有設置成3個支路的N≥12個開關，每個支路提供用於驅動所述三相電動機的三相輸出中的一相；和一個適配電路，其由所述兩級感應電動機機控制器所輸出的信號產生N個時間協調信號，來控制所述多級逆變器電橋的N個開關。
20.如權利要求19所述的感應電動機驅動系統，其中來自所述兩級感應電動機控制器的信號輸出構成三對調製信號輸入A1b和A2b(b∈{1，2，3})，用以控制一個兩級逆變器電橋中的開關；而且其中所述N個時間協調信號被進一步表示成三組時間協調信號S1b到S(N/3)b，每一組都被定時以控制所述多級逆變器電橋的支路b的N/3個開關，而且在每一組b內，所述時間協調信號S1b到S(N/3)b不會有少於N/6個處於邏輯斷開狀態；而且其中所述適配電路包括選自以下一組的電路組合電路、時序電路、延時元件、基於模擬的邏輯門、可編程邏輯電路，和它們的組合，而由所述調製信號A1b來產生時間協調信號S1b到S(N/6)b；以及定時電路，其通過向所述調製信號A1b和A2b附加至少一個接通延時或斷開延時來形成S1b到S(N/3)b，而由所述調製信號A2b產生時間協調信號S(N/6+1)b到S(N/3)b。
21.如權利要求20所述的感應電動機驅動系統，其中對於時間協調信號S1b到S(N/6)b，每個Syb都具有在S(y+1)b之後的邏輯接通狀態，以及在S(y+1)b之前的邏輯斷開狀態，y是從1到(N/6-1)的一系列整數，而其中對於時間協調信號S(N/6+1)b到S(N/3)b，每個Szb都具有在S(z-1)b之後的邏輯接通狀態，以及在S(z-1)b之前的邏輯斷開狀態，z是從(N/6+2)到(N/3)的一系列整數。
22.如權利要求20所述的感應電動機驅動系統，其中對於每組b的時間協調信號S1b到S(N/3)b通過向所述調製信號A1b附加一個接通延時d1x·Δtb和一個斷開延時d2x·Δtb來形成各個時間協調信號S1b到S(N/6)b；而且通過向所述調製信號A2b附加一個接通延時d1x·Δtb和一個斷開延時d2x·Δtb來形成各個時間協調信號S(N/3)b到S(N/6+1)b；其中Δtb是一個開關的斷開延遲時間，該開關在所述多級逆變器電橋的支路b的N/3個開關中具有最長的斷開延遲時間，d1x≥0，d2x≥0，而且x＝1到N/6，並且其中每個d1x有一個不同的值，而且每個d2x有一個不同的值。
23.如權利要求22所述的感應電動機驅動系統，其中對於時間協調信號S1b到S(N/6)b，每個Syb都具有在S(y+1)b之後的邏輯接通狀態，以及在S(y+1)b之前的邏輯斷開狀態，y是從1到(N/6-1)的一系列整數，而其中對於時間協調信號S(N/6+1)b到S(N/3)b，每個Szb都具有在S(z-1)b之後的邏輯接通狀態，以及在S(z-1)b之前的邏輯斷開狀態，z是從(N/6+2)到(N/3)的一系列整數。
24.如權利要求19所述的感應電動機驅動系統，其中來自所述兩級感應電動機控制器的信號輸出構成三對調製信號輸入A1b和A2b(b∈{1，2，3})，用以控制一個兩級逆變器電橋中的開關；而且其中所述N個時間協調信號被進一步表示成三組時間協調信號S1b到S(N/3)b，每一組都被定時以控制所述多級逆變器電橋的支路b的N/3個開關，而且在每一組b內，所述時間協調信號S1b到S(N/3)b不會有少於N/6個處於邏輯斷開狀態；而且其中所述適配電路包括第一轉換裝置，用於由A1b形成的調製信號輸入來產生由S1b到S(N/6)b的時間協調信號輸出，向由A1b形成的該調製信號輸入附加至少一個接通延時或斷開延時來產生S1b到S(N/6)b，和第二轉換裝置，用於由A2b形成的調製信號輸入來產生由S(N/6+1)b到S(N/3)b的時間協調信號輸出，向由A2b形成的該調製信號輸入附加至少一個接通延時或斷開延時來產生S(N/6+1)b到S(N/3)b。
25.一種用兩級感應電動機控制器來控制多級逆變器電橋的方法，所述兩級感應電動機控制器包括一個調節器和一個用於兩級逆變器電橋的內部調製器，從所述調節器輸出用於控制所述內部調製器的命令信號，所述方法包括經由所述兩級感應電動機控制器的第一接口埠而輸出來自所述兩級感應電動機控制器的命令信號；經由一個串聯或並聯連接傳送從所述第一接口輸出的所述命令信號；經由第二接口埠將所傳送的命令信號輸入到一個外部適配電路，所述外部適配電路包括一個調製器；和根據經由所述第二接口輸入的命令信號，在所述外部適配電路的調製器中產生十二個或更多個時間協調信號，用以控制具有三級或更多級的逆變器電橋。
26.如權利要求25所述的控制多級逆變器電橋的方法，進一步包括通過施加由所述外部適配電路的所述調製器產生的所述十二個或更多個時間協調信號，來控制多級逆變器電橋中的十二個或更多個開關。
27.如權利要求25所述的控制多級逆變器電橋的方法，其中所述的輸出、傳送和輸入的步驟使更新的命令信號被周期性地提供給所述外部適配電路。
28.如權利要求25所述的控制多級逆變器電橋的方法，其中所述兩級感應電動機控制器利用矢量控制，所述調節器是磁通和轉矩調節器，而且從所述兩級感應電動機控制器輸出的所述命令信號是磁通(d)和轉矩(q)命令信號。
29.如權利要求28所述的控制多級逆變器電橋的方法，所述方法進一步包括在所傳送的命令信號被輸入到所述外部適配電路之後，但在所述調製器內產生所述十二個或更多個時間協調信號之前，通過Park變換而將所述磁通(d)和轉矩(q)命令信號變換成α和β命令信號，所述外部適配電路的所述調製器利用所述α和β命令信號來產生所述的十二個或更多個時間協調信號。
30.如權利要求28所述的控制多級逆變器電橋的方法，所述方法進一步包括在所傳送的指令信號被輸入到所述外部適配電路之後，通過Park變換而將所述磁通(d)和轉矩(q)命令信號變換成α和β命令信號，在所述調製器內產生所述十二個或更多個時間協調信號之前，將α和β信號變換成三相a、b、和c命令信號，所述外部適配電路的所述調製器利用所述a、b、和c命令信號來產生所述的十二個或更多個時間協調信號。
31.如權利要求25所述的控制多級逆變器電橋的方法，其中所述兩級感應電動機控制器利用矢量控制，所述調節器是磁通和轉矩調節器，而且從所述兩級感應電動機控制器輸出的所述命令信號是α和β命令信號。
32.如權利要求31所述的控制多級逆變器電橋的方法，所述方法進一步包括在所傳送的命令信號被輸入到所述外部適配電路之後，但在所述調製器內產生所述十二個或更多個時間協調信號之前，將所述α和β命令信號變換成三相a、b、和c命令信號，所述外部適配電路的所述調製器利用所述a、b、和c命令信號來產生所述的十二個或更多個時間協調信號。
33.如權利要求25所述的控制多級逆變器電橋的方法，其中所述兩級感應電動機控制器利用矢量控制，所述調節器是磁通和轉矩調節器，而且從所述兩級感應電動機控制器輸出的所述命令信號是a、b、和c命令信號。
34.如權利要求25所述的控制多級逆變器電橋的方法，其中所述兩級感應電動機控制器利用標量控制，所述調節器是電壓節器，而且從所述兩級感應電動機控制器輸出的所述命令信號是頻率和電壓命令信號。
35.如權利要求25所述的控制多級逆變器電橋的方法，其中所述第一接口埠是控制器區域網串聯接口。
36.如權利要求25所述的控制多級逆變器電橋的方法，其中所述外部適配電路的所述調製器選自以下一組空間矢量調製器、磁滯調製器、脈衝方式調製器、和正弦三角調製器。
全文摘要
一種使被設計用於兩級交流驅動逆變器電橋(1920)的現成的控制器能夠驅動具有三級或更多級的逆變器電橋的方法和電路。來自普通感應電動機控制器或兩級感應電動機(2200)的信號被用於驅動三級或更多級逆變器電橋(1920)的十二個或更多個開關，該電橋被用於中壓或高壓應用場合。用於三級或更多級逆變器電橋的合適的切換順序和定時，部分地是基於六個脈寬調製器的輸出、或者兩級控制器(2200)中的磁通和轉矩控制裝置的輸出、或電壓控制裝置(2210)的輸出。
文檔編號H02M7/487GK1679228SQ03818248
公開日2005年10月5日 申請日期2003年7月31日 優先權日2002年7月31日
發明者G·野島 申請人:Smc電子產品有限公司