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CN111837321B - 用于功率转换器的脉宽调制的方法以及功率转换器 - Google Patents

用于功率转换器的脉宽调制的方法以及功率转换器 Download PDF

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Abstract

提出了一种用于功率转换器(10)的脉宽调制的方法和功率转换器(10)。该方法包括：确定(110)调制指数；基于该调制指数，从多种预定调制技术中选择(120)调制技术；以及通过利用所选的调制技术来调制(130)该功率转换器(10)的输出(16)。

Description

用于功率转换器的脉宽调制的方法以及功率转换器
技术领域
本发明总体上涉及控制功率转换器的操作的技术领域。尤其，然而，并非排他地，本发明涉及功率转换器(如逆变器)的脉宽调制技术。
背景技术
已知使用对共模(CM)电压和差模(DM)电压都进行滤波的滤波器，使得相电压和相间电压的波形基本上变为正弦。这种滤波器称为全极正弦滤波器、万能(all cure)滤波器或DM+CM正弦滤波器。这些滤波器使驱动器对安装参数更加不敏感，并例如使得能够使用超长电机缆线，并在电网接地故障情况下提供良好的性能。这些滤波器还保护可以连接到DC(直流)链路的敏感设备(诸如电池)，并延长了电机绝缘件和支承件的使用寿命。
两级逆变器会产生较大的CM电压分量，这取决于调制方法。CM滤波很昂贵，并且因此，必须滤波的每个伏特都会产生成本。典型的调制方法(例如空间矢量脉宽调制(SVPWM))会产生非常大的CM电压，从而导致昂贵的滤波器。具有较大电感的扼流圈的CM滤波器进一步意味着更大的体积、更多的发热以及更高的成本。
因此，仍然需要开发用于影响由功率转换器产生的CM电压的特性的解决方案，以便例如使用更小且更便宜的CM滤波器。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于功率转换器的脉宽调制的方法以及一种功率转换器。本发明的另一个目的是通过该方法，可以影响在功率转换器的操作期间产生的CM电压的特性。
本发明的这些目的通过相应的独立权利要求所限定的方法和功率转换器来实现。
根据第一方面，提供了一种用于功率转换器的脉宽调制的方法。该方法包括：确定调制指数；基于调制指数，从多种预定调制技术中选择调制技术；以及通过利用所选的调制技术来调制功率转换器的输出。功率转换器的输出可以是例如功率转换器的输出电压。
功率转换器可以是两级三相逆变器，诸如电压源逆变器。
该方法可以包括：根据调制指数，通过至少利用第一调制技术和第二调制技术来调制所述输出。
在实施例中，该方法可以包括：确定第一调制指数阈值，以及基于将调制指数与第一调制指数阈值进行比较来选择调制技术。
该方法可以包括：如果调制指数高于或等于第一调制指数阈值，则将调制技术选择为第一调制技术，或者如果调制指数低于第一调制指数阈值，则将调制技术选择为第二调制技术。
多种预定调制技术可以包括以下至少两种技术：空间矢量脉宽调制(SVPWM)、不连续脉宽调制最小值(DPWM最小)、不连续脉宽调制最大值(DPWM最大)、对称不连续脉宽调制(DPWM对称)。
该方法可以包括：如果调制指数高于或等于第一调制指数阈值，则选择SVPWM；以及如果调制指数低于第一调制指数阈值，则选择DPWM最小或DPWM最大。
第一调制指数阈值可以在0.4至0.6的范围内，有利地是0.5。
在另一个实施例中，该方法可以包括：确定第一调制指数阈值和第二调制指数阈值；以及基于第一调制指数阈值和第二调制指数阈值来选择调制技术。
第一调制指数阈值可以高于第二调制指数阈值，并且该方法可以包括：如果调制指数高于或等于第一调制指数阈值，则将调制技术选择为第一调制技术；如果调制指数小于第一调制指数阈值且高于或等于第二调制指数阈值，则将调制技术选择为第二调制技术；以及如果调制指数小于第二调制指数阈值，则将调制技术选择为第三调制技术。第一调制技术可以是DPWM对称，第二调制技术是SVPWM，并且第三调制技术是DPWM最小或DPWM最大。第一调制指数阈值可以在0.8至1.0的范围内，有利地是0.9，并且第二调制指数阈值可以在0.4至0.6的范围内，有利地是0.5。DPWM对称可以进一步在过调制条件下使用。
该方法可替代地或另外地可以包括：基于调制指数，相对于SVPWM的正零矢量时间和负零矢量时间中的一个分别调整负零矢量时间和正零矢量时间中的另一个的一部分。
该方法可以包括：在第一调制指数下通过利用负零矢量时间的所述部分和正零矢量时间的所述部分基本相等的SVPWM来调制功率转换器的所述输出，以及通过利用SVPWM来调制功率转换器的所述输出，其中，负零矢量时间的所述部分和正零矢量时间的所述部分根据调制指数相对于彼此进行调整。
该方法可以包括：根据调制指数相对于正零矢量时间的所述部分逐渐增加负零矢量时间的所述部分以用于减小共模滤波器的电感器的磁通量。可替代地或另外地，该方法可以包括：根据调制指数相对于负零矢量时间的所述部分逐渐增加正零矢量时间的所述部分以用于减小共模滤波器的电感器的磁通量。
调制指数可以被定义为参考信号的幅度与载波信号的幅度之比。例如，这可以指参考正弦波的幅度与三角载波信号的幅度之比。
根据第二方面，提供了一种功率转换器。功率转换器包括控制单元和功率转换器的输出。控制单元被配置用于执行根据第一方面的用于调制转换器的输出的方法。
根据第三方面，提供了一种用于功率转换器的脉宽调制的控制单元。该控制单元可以包括：至少一个处理器；以及存储计算机程序代码的至少一部分的至少一个存储器，并且其中，该至少一个处理器被配置用于使该控制单元执行根据第一方面的方法。
根据第四方面，提供了一种用于功率转换器的脉宽调制的计算机程序产品。该产品包括程序指令，这些程序指令当由控制单元执行时使控制单元执行根据第一方面的方法。
根据实施例，本发明的效用来自多个问题。通过在不同的调制指数下(即，基于确定的调制指数)利用各种预定调制技术中的一些技术，可以使共模电压降低。通过降低共模电压，可以使共模滤波器更小且更便宜，例如，由于影响滤波器的扼流圈的通量减小。具有较小电感的扼流圈进一步意味着更小的体积、更少的发热以及更低的成本。
术语“第一(first)”、“第二(second)”、“第三(third)”和“第四(fourth)”等并不表示任何次序、量或者重要性，而是用来将一种元素与另一种元素区分开。
本文提出的本发明的示例性实施例不应被解释为对所附权利要求的适用性构成限制。动词“包括(to comprise)”在本文中用作不排除存在还未记载的特征的开放限制。除非另外明确地说明，可以自由地将从属权利要求中记载的特征相互组合。
被认为是本发明的特性的新颖特征特别地在所附权利要求中提出。当结合附图阅读时，将根据对以下对具体实施例的说明最佳地理解本发明的关于其构造和操作方法两者的本发明本身及其附加目的和优点。
附图说明
在附图中通过举例而非限制的方式展示了本发明的实施例，这些附图在下面进行简要描述。
图1示意性地展示了根据本发明的实施例的功率转换器。
图2示意性地展示了根据本发明的实施例的功率转换器的开关矢量。
图3展示了根据本发明的实施例的方法的流程图。
图4示意性地展示了根据依照本发明的实施例的方法的SVPWM的负零矢量时间或持续时间和正零矢量时间或持续时间相对于彼此的部分或持续时间。
图5示意性地展示了根据本发明的实施例的在开关频率下作为功率转换器的输出频率的函数的中性点电压。
图6A和图6B展示了根据本发明的实施例的功率转换器的共模电压和共模电压的虚拟通量。
图7A至图7C示意性地展示了根据本发明的实施例的在功率转换器的三个相位角(分别为180度、90度和0度)下作为调制指数的函数的虚拟通量的峰值。
具体实施方式
图1示意性地展示了根据本发明的实施例的功率转换器10。图1中的功率转换器10是包括三相全桥电路的两级三相逆变器。桥包括三个相桥臂，每个相桥臂包括至少两个可控半导体开关，诸如绝缘栅双极晶体管(IGBT)或碳化硅结栅场效应晶体管(SiC JFET)。转换器10进一步包括输入电容器23A、23B，或者在功率转换器10是频率转换器的情况下包括中间电路电容器23A、23B。例如，转换器10的输出16耦合到负载11或电网11，诸如包括至少三相11A、11B、11C的多相电网。在图1中，转换器10可以经由滤波器12耦合到电网11。滤波器12可以包括共模滤波器，诸如包括共模扼流圈13(例如，耦合的电感器)，以及可选地还包括用于对差模电流/电压进行滤波的电感器14和/或电容器15。
在图1中进一步示出，功率转换器10可以包括输入连接装置25，该输入连接装置用于将电源或诸如频率转换器的整流桥等电气部件连接到功率转换器10的输入端。可替代地，可以存在连接到功率转换器10的输入端的DC电机或DC电源。功率转换器10可以包括正输入连接器25A和负输入连接器25B。根据各种实施例，正输入连接器25A可以连接到DC+轨，并且负输入连接器可以连接到功率转换器10的DC-轨。此外，功率转换器10可以包括：两个输入电容器或DC链路电容器，优选地具有基本相等的电容；以及电导体24，该电导体连接在输入电容器23A、23B的中点与滤波器12的差模电容器15的公共点或星形点之间。
在图1所展示的实施例中，可以在转换器的输出16与接地电势26之间，或者基本上在DC-轨与接地电势26之间，测量共模电压。
可控开关21、22可以通过利用各种技术来控制。可以控制开关21、22，以通过利用本领域中已知的空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术来调制转换器10的输出16。图1的实施例中所示的开关21、22应当被控制为诸如通过三个桥臂中的任何一个而使输入电容器23A、23B短路。SVPWM的原理在图2中进一步示出，其展示了本领域技术人员已知的在图1的转换器10中的SVPWM中可利用的开关矢量。有六个活动矢量V1、V2、V3、V4、V5和V6，以及两个零矢量V0和V7(分别是负零矢量和正零矢量)。可以在α-β平面中定义开关矢量，即参考已知的克拉克变换(Clarke transformation)。活动矢量定义了六个线段，并通常用于通过使用限定参考矢量REF所在的扇区的两个活动矢量来产生参考矢量REF。通过利用零矢量，可以进一步减小所得的矢量的大小。
在图2的示例情况下，参考矢量REF位于第一扇区中。因此，可以通过利用活动矢量V1和V2以及零矢量V0和V7来调制输出，以减小所得的输出矢量的大小。在SVPWM中，零矢量V0和V7在开关周期内使用相等的持续时间，即，在总的零矢量时间段内分别为50％和50％。图2中的开关矢量之后的1和0(例如，V1(100))是指包括在图1转换器10的桥中的可控开关21、22的状态。因此，可以通过使第一桥臂的上开关21以及第二桥臂和第三桥臂的下开关22处于导通状态、并且使第一桥臂的下开关22以及第二桥臂和第三桥臂的上开关21处于非导通状态来产生V1。可以通过仅使每个桥臂的下开关22处于导通状态来再现零矢量V0，即，负零矢量(000)。V7(111)表示仅每个桥臂的上开关21处于导通状态的状态。
图3展示了根据本发明的实施例的方法的流程图。步骤100涉及方法的启动阶段。获得、布置并配置了合适的设备和部件，并且组装并配置了用于操作的系统，诸如功率转换器和其他必要的连接和元件。
步骤或项110涉及确定调制指数。可以将调制指数确定为参考信号的幅度与载波信号的幅度之比，例如，参考正弦波的幅度与三角载波信号的幅度之比。然而，还可以将调制指数确定为所得的正弦输出电压的幅度与输出电压最大值的幅度之比，例如，一个或多个输入电容器或中间电路电容器23A、23B上的DC电压的一半。调制指数的确定或所确定值可以取决于期望的电压或电流波形，诸如取决于参考矢量REF的大小和/或角度。
步骤或项120涉及基于所确定的调制指数，从多种预定调制技术中选择调制技术。多种预定调制技术可以包括以下至少两种技术：空间矢量脉宽调制(SVPWM)、不连续脉宽调制最小值(DPWM最小)、不连续脉宽调制最大值(DPWM最大)、对称不连续脉宽调制(DPWM对称)。
步骤或项130涉及通过利用所选的调制技术来调制功率转换器10的输出16。根据本发明的优选的实施例，可以在不同的调制指数下利用至少两种不同的调制技术，即，第一调制技术和第二调制技术。
“不同的调制技术”在本文中是指两种明显不同的调制技术，诸如SVPWM和DPWM最小，或者仅利用一种调制技术(诸如SVPWM)但是基于调制指数改变其参数、特性或性质，这可以例如需要在开关周期期间在不同的调制指数下相对于彼此改变零矢量V0和V7的持续时间。
方法的执行在步骤或项199处停止。该方法可以连续、重复、间歇地或以期望的时间间隔执行。
根据本发明的实施例，基于调制指数从多种预定调制技术中选择120调制技术可以包括：选择在调制指数下产生比多种预定调制技术中的另一种技术小的共模电压(或者有利地是多种预定调制技术中的最小共模电压)的技术，从而允许使用相对于独立于调制指数仅利用一种调制技术的转换器的共模滤波器的电感器或扼流圈的电感具有较小的电感的转换器10的共模滤波器12的电感器13或扼流圈13。使用较小的电感是可能的，因为在利用根据本发明的实施例的方法时，通过减小的共模电压减小了在滤波器的电感器中产生磁通量的电流。
根据本发明的实施例，可以确定第一调制指数阈值，并且基于将调制指数与第一调制指数阈值进行比较来选择调制技术。第一调制指数阈值可以是例如0.5，并且如果调制指数高于或等于第一调制指数阈值，则可以将第一调制技术选择为SVPWM。根据本发明的实施例，如果调制指数高于或等于第一调制指数阈值，则可以将调制技术选择为第一调制技术，诸如SVPWM，或者如果调制指数低于第一调制指数阈值，则可以将调制技术选择为第二调制技术，诸如DPWM最小或DPWM最大。
根据本发明的实施例，当调制指数高于0.5时可以使用SVPWM技术，并且例如在调制指数高于0.9时可以使用DPWM对称，以提高转换器的效率。
可替代地或另外地，可以确定第一调制指数阈值和第二调制指数阈值，并且可以基于第一调制指数阈值和第二调制指数阈值选择调制技术。此外，如果调制指数高于或等于第一调制指数阈值，则可以将调制技术选择为第一调制技术，诸如DPWM对称；如果调制指数小于第一调制指数阈值且高于或等于第二调制指数阈值，则可以将调制技术选择为第二调制技术，诸如SVPWM；并且如果调制指数小于第二调制指数阈值，则可以将调制技术选择为第三调制技术，诸如DPWM最小或DPWM最大。根据一个实施例，第一调制指数阈值在0.8至1.0的范围内，有利地是0.9，并且第二调制指数阈值在0.4至0.6的范围内，有利地是0.5。DPWM对称可以进一步在过调制条件下使用。
根据本发明的实施例，可以基于如图4所展示的调制指数，相对于SVPWM的正零矢量时间或持续时间和负零矢量时间或持续时间中的一个分别调整负零矢量时间或持续时间和正零矢量时间或持续时间中的另一个的一部分或持续时间。在图4中，关于线段40展示了负零矢量时间和正零矢量时间相对于彼此的部分或持续时间以及它们之间的关系。具体展示了线段40上的三个点(即，对应于DPWM最大技术为0％/100％的V0/V7、对应于典型标准SVPWM为50％/50％的V0/V7、以及对应于DPWM最小技术为100％/0％的V0/V7以及为25％/75％的V0/V7和为75％/25％的V0/V7。然而，双向箭头41A和41B进一步展示，可以连续地选择相对于彼此的负零矢量时间的部分或持续时间和正零矢量时间的部分或持续时间，即，在线段40上的两个极端之间具有任意组合。
此外，可以在第一调制指数下通过利用负零矢量时间的所述部分和正零矢量时间的所述部分基本相等的SVPWM来调制功率转换器10的输出16，并且可以通过利用SVPWM来调制功率转换器10的输出16，其中，负零矢量时间的所述部分和正零矢量时间的所述部分根据调制指数相对于彼此进行调整。例如，这可以通过在某一调制指数下或调制指数范围内利用对称SVPWM(即，具有相等的V0和V7的持续时间)并且在其他调制指数下利用V0和V7的持续时间的不同组合来执行。作为示例，可以在调制指数0.5下使用对称SVPWM，并且然后当远离调制指数0.5时，可以逐渐增加V0相对于V7的相对持续时间，即，如图4中的箭头41B所展示的。当从调制指数0.5朝向调制指数0移动时，可以例如以线性或非线性方式调整V0相对于V7的持续时间。以调制指数的连续函数对零矢量的持续时间进行调整有助于改变单点调制策略的可能负面影响，例如，当在单点调制指数下从SVPWM切换到DPWM最小时，可能会发生这种负面影响。因此，例如，通过用调制指数连续地调整SVPWM的零矢量持续时间，可以将操作更平滑地切换到DPWM最小或DPWM最大。可以例如在每个开关周期在控制单元上运行的调制器软件中自由选择在零矢量时间段期间正序列零矢量持续时间和负序列零矢量持续时间的持续时间之比。因此，可以根据调制指数使用DPWM最小/最大与SVPWM之间的任何组合。与SVPWM相比，可以使用上可控开关21与下可控开关22之间的最小不平衡量来实现期望的CM分量的减小。
可替代地或另外地，可以在第一调制指数下通过利用负零矢量时间的所述部分和正零矢量时间的所述部分基本相等的SVPWM来调制功率转换器10的输出16，并且在第二调制指数下通过利用DPWM最小来调制输出，并且在第三调制指数下通过利用DPWM最大来调制功率转换器的输出。另外，可以根据调制指数相对于正零矢量时间的所述部分在第一调制指数与第二调制指数之间逐渐增加负零矢量时间的所述部分，并且可以根据调制指数相对于所述负零矢量时间在第一调制指数与第三调制指数之间逐渐增加正零矢量时间的所述部分。根据调制指数相对于正零矢量时间的所述部分逐渐增加负零矢量时间的所述部分可以用于相对于包括在所有调制指数下仅使用对称SVPWM的解决方案降低CM滤波器或CM+DM滤波器的电感器或扼流圈的磁通量。
根据本发明的各个实施例的用于调制功率转换器10的输出16的方法可以由控制单元执行。控制单元可以包括一个或多个处理器、用于存储计算机程序代码的一部分的一个或多个易失性或非易失性的存储器。控制单元可以包括任何数据值以及可能地一个或多个用户界面单元。所提及的元件可以通过例如内部总线彼此通信地耦合。控制单元的处理器至少被配置用于例如实施如上文关于图3所描述的至少一些方法步骤。控制单元可以例如通过栅极驱动器电路与可控开关21、22通信。控制单元还可以被配置用于接收例如转换器10的输入和/或输出电压和/或电流的测量数据作为输入。系统中也可能存在其他测量结果，其测量值可以在控制单元中用于控制转换器10的操作。例如，在转换器为频率转换器或其一部分的情况下，这些测量值可以包括中间电路的电压和/或电流。
可以通过以下方式来实现该方法的实施：布置处理器以执行存储在存储器中的计算机程序代码的至少一部分来使处理器以及因此控制单元实施如上所述的一个或多个方法步骤。因此，处理器被布置为访问存储器并且从存储器中检索以及在存储器中存储任何信息。为了清楚起见，本文中的处理器是指适合于处理信息并控制控制单元的操作以及进行其他任务的任何单元。这些操作还可以利用具有嵌入式软件的微控制器解决方案来实施。类似地，存储器不仅仅限于特定类型的存储器，而是在本发明的上下文中可以应用适合于存储所描述的信息的任何存储器类型。控制单元可以一体地布置在功率转换器上，即布置在功率转换器中，或者它可以是外部控制单元。
控制单元可以进一步包括一个或多个通信接口、一个或多个端口或(多个)连接器。外部单元可以连接到通信接口。外部单元可以包括无线连接或有线方式的连接。通信接口提供了用于与外部单元(诸如电流测量传感器、电压测量传感器和/或功率测量传感器、半导体开关的栅极驱动器、模数(ADC)转换器或数模(DAC)转换器、诸如电池等辅助电源)进行通信的接口。还可以有到外部系统(诸如膝上型计算机或手持设备)或到存储用于控制功率转换器的操作的信息的数据库的连接。
图5展示了在开关频率下作为转换器10的输出频率的函数的功率转换器10的中性点电压，即，共模电压。虚线展示了在所有调制指数下都将使用SVPWM的情况下在不同输出频率下的共模电压。在图5中，当驱动频率为25Hz时，调制指数为0.5，而当驱动频率为50Hz时，调制指数为1。实线展示了在所有调制指数下都将使用DPWM最小的情况下在不同输出频率下的共模电压。如可以看出的，对于DPWM最小，在调制指数低于0.5时共模电压明显较低。因此，如果在低于0.5的调制指数下利用DPWM最小，而将在其他调制指数下利用SVPWM，则可以使共模电压更小，并且使CM滤波器更小且更便宜。根据本发明的实施例，并且还如图5所示，可以在高于0.9的调制指数下利用DPWM对称，例如，以提高转换器10的效率。
图6A和图6B分别展示了根据本发明的实施例的功率转换器10的共模电压和共模电压的虚拟通量。“虚拟通量”在本文中是指在感应电路中产生磁通量的假想电流，其中，所述电流将具有与虚拟通量相同的波形和相对幅度。图6A展示了将SVPWM的零矢量持续时间相对于彼此进行调整对共模电压的影响。虚线表示通过在开关周期中具有相对于彼此相等的零矢量持续时间的对称SVPWM来调制转换器。实线表示通过利用被配置或调整为在零矢量时间段期间利用90％的V0同时仅在所述零矢量时段的10％中利用V7的SVPWM来调制转换器。在两个开关周期上示出了调制指数为0.1时关于负DC总线的共模电压。可以看出，在这两种情况下共模电压的幅度相同，然而，与利用对称SVPWM的情况相比，在利用被配置为在零矢量时间段的90％中使用V0的SVPWM时，持续时间明显较短。
图6B进一步展示了如上文关于图6A所展示和所描述的使共模电压持续时间更短的影响。图6B展示了由去除了DC电平的图6A的共模电压产生的虚拟通量，即伏秒。图6B示出了调节负零矢量持续时间和正零矢量持续时间之比如何影响共模电流的示例。同样在图6B中，虚线表示通过在开关周期中具有相对于彼此相等的零矢量持续时间的对称SVPWM来调制转换器10的输出16。实线表示通过利用被配置为在零矢量时间段期间利用90％的V0同时仅在所述零矢量时段的10％中利用V7的SVPWM来调制转换器。在感应电路的情况下，共模电流将具有与图6B的虚拟通量相同的波形和相对幅度。可以清楚地看到，可以通过相对于彼此修改零矢量的持续时间来减小共模电流幅度。
可以通过在低于0.5的调制指数下使用DPWM最小，最大(钳位到负或正DC轨)来实现滤波成本的显著降低(例如，如在图5中可以看到)，因为相对于仅使用对称SVPWM，共模电压会降低。该系统使得可以将平均伏秒减小到原始的一半，这意味着CM电感的平均电流可以减小到原始的一半。这意味着共模滤波器的损耗最多可以降低75％。诸如IGBT等半导体开关21、22的驱动脉冲采用脉冲形式，而脉冲的高电平导通较高的开关(三个上部IGBT)，并且脉冲的低电平导通较低的开关(三个下部IGBT)。因此，提高V0份额意味着去除驱动脉冲的一部分较高电平，从而使脉冲变窄。电压的积分将确定电感器中需要多少磁性材料，换句话说，电感器应承受多少电流而不饱和。图6B示出了电感器中的通量的峰值。这意味着当V0份额较大时，流过CM扼流圈13的共模电流较少，因此，驱动脉冲的积分也较小。
图7A至图7C示意性地展示了根据本发明的实施例的在功率转换器10的三个相位角(分别为180度、90度和0度)下作为调制指数的函数的通量的峰峰值。在图7A至图7C中，在不同的零矢量持续时间之比(50％、70％、80％、90％和100％)(即，V0相对于总零矢量时间段之比)下绘制为调制指数的函数的虚拟通量的峰峰值。在图7A至图7C中展示了不同的输出电压相位角的峰峰值，其中，180度对应于第一相电压的负峰值(图7A)，90度对应于第一相电压的零点(图7B)并且0度对应于第一相电压的正峰值(图7C)。
为了减小CM滤波器13的尺寸和电感的饱和通量，需要减小通量的最高峰值。因此，当查看图7A(该图显示了整个输出电压周期的最高峰峰值)时，最高峰值处于调制指数约为0.5下，此时，与在调制指数0下使用对称SVPWM相比，可以将通量减小约30％。如果考虑由通量纹波引起的损耗，则要注意整个输出电压周期内的平均纹波。在图7A至图7C中，平均纹波可以减少约50％。损耗与电流大小的平方有关，并且因此可以减少约75％。
图7A至图7C示出了通量的峰峰值作为调制指数的函数。通过利用根据本发明实施例的方法，最大应力在0.5至0.6的调制指数附近。当调制指数低于0.6时，可以选择引起的CM应力小于对应于图7A至图7C中的比率50％的虚线的零矢量。正常的SVPWM将引起根据上述50％线的应力。换言之，在约0.5的调制指数下，将表示对称SVPWM(50％的V0、50％的V7)线与表示较高比率的V0的其他线进行比较。在这些其他条件下，当V0的比例接近100％(即，接近DPWM最小)时，峰峰通量进一步减小。随着通量的减小，可以选择具有较小电感的共模滤波器(通常是共模扼流圈)。具有较小电感的扼流圈进一步意味着更小的体积、更少的发热以及更低的成本。
可以以除了明确描述的组合之外的组合方式使用在先前描述中描述的特征。尽管已经参考某些特征描述了功能，但是无论是否描述，那些功能也可以由其他特征执行。尽管已经参考某些实施例描述了特征，但是无论是否描述，那些特征也可以存在于其他实施例中。

Claims (22)

1.一种用于功率转换器(10)的脉宽调制的方法，该方法包括：
-确定(110)调制指数，
-基于该调制指数，从多种预定调制技术中选择(120)调制技术，
-通过利用所选的调制技术来调制(130)该功率转换器(10)的输出(16)，以及
-基于该调制指数，相对于空间矢量脉宽调制的正零矢量时间和负零矢量时间中的一个分别调整该负零矢量时间和该正零矢量时间中的另一个的一部分。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，该功率转换器(10)是两级三相逆变器。
3.根据权利要求1或2所述的方法，包括根据该调制指数，通过至少利用第一调制技术和第二调制技术来调制所述输出。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，包括
-确定第一调制指数阈值，以及
-基于将该调制指数与该第一调制指数阈值进行比较来选择该调制技术。
5.根据权利要求4所述的方法，包括
-如果该调制指数高于或等于该第一调制指数阈值，则将该调制技术选择为第一调制技术，或者
-如果该调制指数低于该第一调制指数阈值，则将该调制技术选择为第二调制技术。
6.根据权利要求4所述的方法，其中，该多种预定调制技术包括以下至少两种技术：空间矢量脉宽调制、不连续脉宽调制最小值、不连续脉宽调制最大值、对称不连续脉宽调制。
7.根据权利要求6所述的方法，包括
-如果该调制指数高于或等于该第一调制指数阈值，则选择空间矢量脉宽调制，以及
-如果该调制指数低于该第一调制指数阈值，则选择不连续脉宽调制最小值或不连续脉宽调制最大值。
8.根据权利要求4至7中任一项所述的方法，其中，该第一调制指数阈值是0.4至0.6。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，该第一调制指数阈值是0.5。
10.根据权利要求6所述的方法，包括
-确定第一调制指数阈值，
-确定第二调制指数阈值，以及
-基于该第一调制指数阈值和该第二调制指数阈值来选择该调制技术。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，该第一调制指数阈值高于该第二调制指数阈值，该方法包括：
-如果该调制指数高于或等于该第一调制指数阈值，则将该调制技术选择为第一调制技术，
-如果该调制指数小于该第一调制指数阈值且高于或等于该第二调制指数阈值，则将该调制技术选择为第二调制技术，以及
-如果该调制指数小于该第二调制指数阈值，则将该调制技术选择为第三调制技术。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，该第一调制技术是对称不连续脉宽调制，该第二调制技术是空间矢量脉宽调制，并且该第三调制技术是不连续脉宽调制最小值或不连续脉宽调制最大值。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的方法，其中，该第一调制指数阈值在0.8至1.0的范围内，并且该第二调制指数阈值在0.4至0.6的范围内。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，该第一调制指数阈值是0.9，并且该第二调制指数阈值是0.5。
15.根据权利要求1所述的方法，包括
-在第一调制指数下通过利用负零矢量时间的所述部分和正零矢量时间的所述部分基本相等的空间矢量脉宽调制来调制该功率转换器的所述输出，以及
-通过利用空间矢量脉宽调制来调制该功率转换器的所述输出，其中，负零矢量时间的所述部分和正零矢量时间的所述部分根据调制指数相对于彼此进行调整。
16.根据权利要求1所述的方法，包括根据调制指数相对于正零矢量时间的所述部分逐渐增加负零矢量时间的所述部分以用于减小共模滤波器的电感器的磁通量，或根据调制指数相对于负零矢量时间的所述部分逐渐增加正零矢量时间的所述部分以用于减小共模滤波器的电感器的磁通量。
17.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，该调制指数被定义为参考信号的幅度与载波信号的幅度之比。
18.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，基于该调制指数从该多种预定调制技术中选择(120)该调制技术包括：选择在该调制指数下产生比该多种预定调制技术中的另一种技术小的共模电压的技术，从而允许使用相对于独立于调制指数仅利用一种调制技术的功率转换器的共模滤波器的电感器或扼流圈的电感具有较小的电感的功率转换器(10)的共模滤波器(12)的电感器(14)或扼流圈(13)。
19.一种功率转换器(10)，包括控制单元和该功率转换器的输出，其中，该控制单元被配置用于执行根据权利要求1至18中任一项所述的方法。
20.根据权利要求19所述的功率转换器(10)，其中，该功率转换器是两级三相逆变器，并且该功率转换器的输出是输出电压。
21.一种用于功率转换器(10)的脉宽调制的控制单元，该控制单元包括
-至少一个处理器，以及
-至少一个存储器，该至少一个存储器存储计算机程序代码的至少一部分，并且
其中，该至少一个处理器被配置用于使该控制单元执行根据权利要求1至18中任一项所述的方法。
22.一种用于功率转换器的脉宽调制的计算机程序产品，该产品包括程序指令，这些程序指令当由控制单元执行时使该控制单元执行根据权利要求1至18中任一项所述的方法。
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