使用分流電阻器的換流器電流測量的製作方法

2023-05-08 03:13:36

專利名稱：使用分流電阻器的換流器電流測量的製作方法
使用分流電阻器的換流器電流測量技術領域
背景技術：
大多數換流器控制系統需要知道相電流。獲得這些電流最簡便的方法就是對它們 進行直接測量。根據電機繞組連接，這需要至少兩個傳感器直接應用於電機相位。通常，由 於需要被絕緣，這些類型的傳感器較為昂貴。第二種方法是使用簡單廉價的電阻器來測量 這些相電流。然而在某些條件下，由於硬體限制，測量會變得困難甚至不可行。改良的換流 器電流測量解決方案是期望的。

發明內容
在至少某些實施例中，一種確定三相換流器的每個電流輸出的方法包括檢查用 於換流器的一組初始的控制信號，並且當控制信號中的至少兩個在彼此的時間預定量內有 效時，識別測量衝突。如果存在測量衝突，則該方法還包括通過偏移與該測量衝突相關的至 少一個控制信號的位置來向換流器提供第一組修改的控制信號。該方法還包括基於第一組 修改的控制信號測量流經分流電阻器的電流。在至少某些實施例中，電子裝置包括三相換流器以及耦合到該三相換流器的分流 電阻器。該電子裝置還包括耦合到換流器的控制邏輯。該控制邏輯通過以下步驟來確定三 相換流器的每個電流輸出檢查換流器的一組初始的控制信號，並且當該組初始的控制信 號中的至少兩個在彼此的時間預定量內有效時，識別測量衝突。如果存在測量衝突，則控制 邏輯向三相換流器提供第一組修改的控制信號。該第一組修改的控制信號避免了測量衝突 並具有與該組初始的PWM控制信號近似相等的電壓向量。控制邏輯進一步基於第一組修改 的控制信號測量流經分流電阻器的電流。在至少某些實施例中，一種用於確定三相換流器的每個電流輸出的數位訊號處理 器(DSP)包括脈衝寬度調製(PWM)控制線以及模數轉換器(ADC)。該DSP還包括耦合到PWM 控制線和ADC的處理器。該DSP還包括耦合到處理器的存儲器。存儲器存儲指令，所述指 令使處理器執行以下步驟檢查一組初始的PWM控制信號的時序參數並當PWM控制信號中 的至少兩個在彼此的時間預定量內有效時，為ADC識別測量衝突。如果存在測量衝突，則該 指令進一步使處理器向PWM控制線提供第一組修改的PWM控制信號。該第一組修改的PWM 控制信號避免了測量衝突並具有與該組初始的控制信號近似相等的電壓向量。該指令進一 步使處理器利用ADC採樣基於第一組修改的PWM控制信號來確定三相換流器的每個電流輸 出ο


為了詳細說明本發明的各種實施例，現在將參考下列附圖，其中圖1示出了依據本公開實施例的系統；圖2圖示說明了依據本公開實施例的圖1的換流器的開關部件；
圖3示出了當控制信號(Sa，&，S。)= (0,0,1)時用於圖1的換流器的開關配置；圖4示出了依據本公開實施例的控制信號轉變；圖5A示出了依據本公開實施例的數位訊號處理器(DSP)系統；圖5B示出了依據本公開實施例的圖5A的模擬信號處理電路的部件；圖5C圖示說明了依據本公開實施例的DSP的部件；圖6A至6C示出了依據本公開實施例的、一組初始的控制信號到第一組修改的控 制信號的轉變；圖6D示出了圖6A中的該組初始的控制信號的電壓向量與圖6C中的第一組修改 的控制信號的電壓向量的對比；圖7A至7B示出了依據本公開實施例的、一組初始的控制信號到第二組修改的控 制信號的轉變；圖7C示出了圖7A中的該組初始的控制信號的電壓向量與圖7B中的第二組修改 的控制信號的電壓向量的對比；以及圖8示出了依據本公開實施例的方法。符號及術語在整個以下說明書和權利要求中使用某些術語來指代特定的系統部件。如本領 域技術人員將意識到的，計算機公司可能用不同的名字指代部件。本文件無意區分名字不 同而不是功能不同的部件。在以下討論以及在權利要求中，以開放方式使用術語「包括」和「包含」，因此其應該被解釋為「包括但不限於......」。同樣地，術語「耦合」意在指間接或直接的電連接。因此，如果第一裝置耦合到第二裝置，則連接可能是通過直接電連接，或經 由其他的裝置和連接通過間接電連接。術語「系統」是指兩個或更多個硬體部件和/或軟 件部件的集合，並且可以用來指代一個或多個電子裝置或其子系統。
具體實施例方式雖然本發明容許各種修改和替換形式，但是作為示例，在附圖中示出了其具體的 實施例，並且其在此將被詳細地描述。然而應理解，附圖及詳細說明無意將本發明限制於被 公開的特定形式，而恰恰相反，本發明旨在涵蓋落入如隨附的權利要求所限定的本發明的 精神和範圍內的所有修改、等效及替換。本公開的實施例涉及通過測量流過分流電阻器的電流來測量從換流器輸出的三 相電流的方法和系統。依據實施例，分析一組初始的換流器控制信號以識別是否存在電流 測量衝突。如果存在測量衝突，則第一組修改的換流器控制信號替代該組初始的控制信號。 與該組初始的控制信號相比，第一組修改的控制信號在維持一致的電壓輸出的同時避免了 測量衝突。使用第一組修改的控制信號，基於兩次直接的測量以及一次推導的測量來確定 三相換流器的電流輸出。如這裡所用的，「直接的測量」是指根據歐姆定律(I = ν/R，帶有 或沒有縮放)計算電流。如這裡所用的，「推導的測量」是指根據歐姆定律(I = V/R，帶有 或沒有縮放)計算兩個電流而後推導第三個電流(例如根據公式Ia+Ib+I。= 0)。如果不存 在測量衝突，則第二組修改的換流器控制信號可以替代該組初始的控制信號。與該組初始 的控制信號相比，第二組修改的控制信號維持一致的電壓輸出。使用第二組修改的控制信 號，基於一次直接的測量以及兩次推導的測量來確定三相換流器的電流輸出。下文將提供其他的細節。圖1示出了依據本公開實施例的系統100。如圖所示，系統100包括換流器102， 所述換流器從整流器114或其他直流電壓源接收直流(DC)電壓。換流器102的輸出由控 制器104控制，所述控制器向換流器102提供控制信號。例如，圖1中，控制器104包括生 成控制信號的開關狀態控制邏輯106。換流器102的輸出可以為電機108或其他電子裝置 提供電源。在各種實施例中，為了如期地對電機108或其他電子裝置提供電源，需要動態地 監視和控制換流器102的輸出。依據實施例，電流Ide由控制器104監視並被用來確定用於 換流器102的控制信號的後續參數(時序、開關時間、佔空比)。如在此將描述的，Idc測量 的精確度受用來測量Id。的硬體影響。圖2圖示說明了依據本公開實施例的圖1的換流器102的開關部件。如圖2中所 示，換流器102包括具有各自互補開關204A、204B和204C的多個開關202A、202B和202C。 換句話說，當開關202A閉合時，開關204A打開並且反之亦然。同樣地，當開關202B閉合時， 開關204B打開並且反之亦然。同樣地，當開關202C閉合時，開關204C打開並且反之亦然。 如圖所示，開關202A-202C及204A-204C可以各自包括電晶體以及在源極和漏極之間的二 極管。開關202A由控制信號&控制，開關202B由控制信號&控制，而開關202C由控制信 號Sc控制。同時，開關204A由控制信號呢控制，開關204B由控制信號NSb控制，而開關 204C由控制信號NS。控制(這裡，是&的反，是&的反，NS。是S。的反)。依據實施 例，在表1中示出了基於控制信號Sa、Sb、Sc的Idc測量。表 權利要求
1.一種用於確定三相換流器的每個電流輸出的方法，包括 檢查用於所述換流器的一組初始的控制信號；當所述控制信號中的至少兩個在彼此的時間預定量內有效時，識別測量衝突； 如果存在測量衝突，則通過偏移與所述測量衝突相關的至少一個控制信號的位置來向 所述換流器提供第一組修改的控制信號；以及基於所述第一組修改的控制信號測量流經分流電阻器的電流。
2.根據權利要求1所述的方法，其中所述基於所述第一組修改的控制信號測量流經分 流電阻器的電流使得能夠在單個控制信號周期內，基於兩次直接的電流測量和一次推導的 電流測量來確定所述三相換流器的電流輸出。
3.根據權利要求1所述的方法，其中所述偏移將與所述測量衝突相關的控制信號分開 至少預定的模數轉換器採樣和保持時間周期。
4.根據權利要求1所述的方法，其中提供所述第一組修改的控制信號包括使該組初始 的控制信號中的一個無效。
5.根據權利要求4所述的方法，其中提供所述第一組修改的控制信號包括將與所述測 量衝突相關的每個控制信號的佔空比減小與被無效的控制信號相等的量。
6.根據權利要求1所述的方法，其中所述第一組修改的控制信號維持與該組初始的控 制信號近似相等的電壓向量。
7.根據權利要求1所述的方法，還包括如果不存在測量衝突，則通過偏移至少一個控制信號的位置來向所述換流器提供第二組修改的控制信號； 基於所述第二組修改的控制信號測量流經分流電阻器的電流。
8.根據權利要求7所述的方法，其中所述基於所述第二組修改的控制信號測量流經分 流電阻器的電流使得能夠在單個控制信號周期內，基於一次直接的電流測量和兩次推導的 電流測量來確定所述三相換流器的電流輸出。
9.根據權利要求7所述的方法，其中所述第二組修改的控制信號維持與該組初始的控 制信號近似相等的電壓向量。
10.一種電子裝置，包括 三相換流器；耦合到所述三相換流器的分流電阻器；以及耦合到所述換流器的控制邏輯，其中所述控制邏輯通過以下步驟確定所述三相換流器 的每個電流輸出檢查用於所述換流器的一組初始的控制信號；當該組初始的控制信號中的至少兩個在彼此的時間預定量內有效時，識別測量衝突； 如果存在測量衝突，則向所述三相換流器提供第一組修改的控制信號，所述第一組修 改的控制信號避免了所述測量衝突並且具有與該組初始的脈衝寬度調製控制信號近似相 等的電壓向量；以及基於所述第一組修改的控制信號測量流經所述分流電阻器的電流。
11.根據權利要求10所述的電子裝置，其中對於所述第一組修改的控制信號，所述控 制邏輯基於兩次直接的電流測量和一次推導的電流測量來確定所述三相換流器的電流輸 出。
12.根據權利要求10所述的電子裝置，其中所述控制邏輯通過以下步驟提供所述第一 組修改的控制信號使初始的控制信號中的一個無效，減小與所述測量衝突相關的兩個初 始的控制信號的「開」周期，並且在相反方向上偏移具有減小的「開」周期的控制信號。
13.根據權利要求10所述的電子裝置，其中如果不存在測量衝突，則所述控制邏輯通 過以下步驟確定所述三相換流器的每個電流輸出向所述換流器提供第二組修改的控制信號，所述第二組修改的控制信號具有與該組初 始的控制信號近似相等的電壓向量；以及基於所述第二組修改的控制信號測量流經分流電阻器的電流。
14.根據權利要求13所述的電子裝置，其中對於所述第二組修改的控制信號，所述控 制邏輯基於一次直接的測量和兩次推導的測量確定所述三相換流器的電流輸出。
15.根據權利要求10所述的電子裝置，其中所述控制邏輯包括具有脈衝寬度調製控制 線和模數轉換器輸入線的數位訊號處理器。
16.一種用於確定三相換流器的每個電流輸出的數位訊號處理器，包括脈衝寬度調製控制線；模數轉換器；耦合到所述脈衝寬度調製控制線和所述模數轉換器的處理器；以及耦合到所述處理器的存儲器，其中所述存儲器存儲指令，所述指令使處理器執行以下 步驟檢查一組初始的脈衝寬度調製控制信號的時序參數；當所述脈衝寬度調製控制信號中的至少兩個在彼此的時間預定量內有效時，為所述模 數轉換器識別測量衝突；如果存在測量衝突，則向所述脈衝寬度調製控制線提供第一組修改的脈衝寬度調製控 制信號，其中所述第一組修改的脈衝寬度調製控制信號避免所述測量衝突並且具有與該組 初始的控制信號近似相等的電壓向量；以及利用模數轉換器採樣，基於所述第一組修改的脈衝寬度調製控制信號確定三相換流器 的每個電流輸出。
17.根據權利要求16所述的數位訊號處理器，其中對於所述第一組修改的脈衝寬度調 制控制信號，所述指令使所述處理器基於模數轉換器採樣來確定所述三相換流器的電流輸 出，所述模數轉換器採樣使得能夠直接計算所述相電流中的兩個並且推導計算所述相電流 中的一個。
18.根據權利要求16所述的數位訊號處理器，其中所述指令使處理器通過以下步驟來 生成所述第一組修改的脈衝寬度調製控制信號使初始的脈衝寬度調製控制信號中的一個 無效，減小與所述測量衝突相關的兩個初始的脈衝寬度調製控制信號的佔空比，並且在相 反方向上偏移被減小的脈衝寬度調製控制信號。
19.根據權利要求16所述的數位訊號處理器，其中如果不存在測量衝突，則所述指令 使所述處理器執行以下步驟向所述脈衝寬度調製控制線提供第二組修改的脈衝寬度調製控制信號，所述第二組修 改的脈衝寬度調製控制信號具有與該組初始的脈衝寬度調製控制信號近似相等的電壓向 量；以及利用模數轉換器採樣，基於所述第二組修改的脈衝寬度調製控制信號確定三相換流器 的每個電流輸出。
20.根據權利要求19所述的數位訊號處理器，其中對於所述第二組修改的脈衝寬度調 制控制信號，所述指令使所述處理器基於模數轉換器採樣來確定所述三相換流器的電流輸 出，所述模數轉換器採樣使得能夠直接計算所述相電流中的一個並且推導計算所述相電流 中的兩個。
全文摘要
在至少某些實施例中，用於確定三相換流器(102)每個電流輸出的方法包括檢查用於所述換流器(102)的一組初始的控制信號並且當所述控制信號中的至少兩個在彼此的時間預定量內有效時，識別測量衝突(例如圖6A)。如果存在測量衝突，則所述方法還包括通過偏移與該測量衝突相關的至少一個控制信號的位置來向換流器提供第一組修改的控制信號(例如圖6C)。所述方法還包括基於第一組修改的控制信號來測量流經分流電阻器(112)的電流(例如圖6A)。
文檔編號G01R19/14GK102047128SQ200980119709
公開日2011年5月4日 申請日期2009年7月9日 優先權日2009年7月9日
發明者J·王, Z·於 申請人:德克薩斯儀器股份有限公司