DE102017000757A1 - Apparatus and method for PWM inverter drive with multiple inputs of DC power supplies - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung veröffentlicht eine Vorrichtung und ein Verfahren zum PWM-Inverter-Antrieb mit mehrfachen Eingängen der Gleichstromversorgungen. In der Erfindung ist der Inverterstrom von zwei unterschiedlichen Gleichstromversorgungen versorgt, durch Vergleich zu Sollwert der Ausführung und den Spannungen der Gleichstromversorgungen lässt sich eine entsprechende Gleichstromversorgung festlegen und an der Inverterschaltung anschließen. Aufgrund der Spannung der Gleichstromversorgung lässt sich die Betriebszeitstrecke, in der die ausgewählte Gleichstromversorgung an der Inverterschaltung angeschlossen ist, berechnen, darin steuert PWM-Steuerschaltung die Inverterschaltung, um die Ausgangsspannung, die äquivalent wie die erforderliche Ausführung ist, abzugeben. Durch das abwechselnde Umschalten der zwei oder mehr Gleichstromversorgungen kann die Erfindung in jeder Periode die äquivalente Ausführungswechselspannung beständig ausführen.The invention discloses an apparatus and method for PWM inverter drive with multiple inputs of DC power supplies. In the invention, the inverter power is supplied from two different DC power supplies, by comparison with the target value of the design and the voltages of the DC power supplies, a corresponding DC power supply can be set and connected to the inverter circuit. Due to the voltage of the DC power supply, the operation time interval in which the selected DC power supply is connected to the inverter circuit can be calculated, therein PWM control circuit controls the inverter circuit to output the output voltage equivalent to the required design. By alternately switching the two or more DC power supplies, the invention can consistently perform the equivalent AC line voltage in each period.
Description
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die Erfindung bezieht sich auf den Bereich der elektrischen Antriebstechnik. Durch Auswahl aus mindestens zwei Gleichstromversorgungen, die die unterschiedlichen Spannungen betragen, zum Anschluss an die Inverterschaltung bewerkstelligt die Erfindung bei der Umwandlung vom Gleichstrom zum Wechselstrom, dass die mehrfachen Gleichstromversorgungen mit unterschiedlichen Spannungen direkt die Inverterschaltung mit Elektrizität versorgen.The invention relates to the field of electric drive technology. By selecting from at least two DC power supplies, which are the different voltages, for connection to the inverter circuit, in the conversion from DC to AC, the multiple DC power supplies of different voltages directly supply the inverter circuit with electricity.
Stand der TechnikState of the art
In der
Die ausführlichen Verfahren sind: die in der Vergleichsliteratur 1 erwähnten Spannungsmesser erfassen die Spannungen der Ober- und Unterseite als V1 und V2, sie geben die Spannungen zum Kompensationswerk ab. Das Kompensationswerk erzeugt die Kompensationssignale aufgrund der aktuellen Spannungen V1 und V2, der Standardspannungen der V1 und V2, der erforderlichen drei phasigen Ausgangsspannungen für die Abweichungskompensation der Phasenspannungen. Das PWM-Steuerwerk erzeugt die PWM-Steuersignale aufgrund der Kompensationssignale, diese PWM-Steuersignale bewerkstelligt die PWM-Steuerung.The detailed procedures are: the voltmeters mentioned in
In der oben erwähnten Vergleichsliteratur 1 ist die Erzeugung der PWM-Steuersignale durch Regelungsverfahren bewerkstelligt, sie benötigt eine Echtzeiterfassung der erforderlichen Werte der drei phasigen Ausgangsspannungen, die erforderlichen Ausgangsspannungen der jeweiligen Phasen, damit die Vorrichtung die nachfolgenden drei phasigen Ausgangsspannungen kompensieren kann, dabei gibt es stets eine Hysterese. Bei den instabilen Spannungen der V1 und V2 befindet sich ein Unterschied zwischen den aktuellen drei phasigen Ausgangsspannungen und den theoretischen Werten.In the
Zum ausführlichen Beispiel wird ein durch Elektrizität getriebenes Fahrzeug gezeigt:
Beim Anfahren werden die vorher geladenen Superkondensatoren zuerst an die Inverterschaltung angeschlossen, um den permanenterregten Synchronmotor (PMSM) mit Elektrizität zu versorgen, aber während der Entladung der Superkondensatoren sinkt sich ihre Spannung ab. Deshalb ist die Spannung der Superkondensatoren während des Fahrens des Fahrzeugs gesenkt. Beim Fahren dieses Fahrzeugs verhalten sich die Spannung und die Vektorsänderung der in dem Fahrzeug eingesetzten Superkondensatoren oder der ähnlichen Kondensatoren instabil. Die in Vergleichsliteratur 1 gezeigte Kompensierungsberechnung, die das Kompensationswerk aufgrund der instabilen Spannung oder der instabilen Vektorsänderung bewerkstelligt, ist kompliziert und labil.For the detailed example, an electricity driven vehicle is shown:
At start-up, the previously charged supercapacitors are first connected to the inverter circuit to provide electricity to the permanent-magnet synchronous motor (PMSM), but during discharge of the supercapacitors, their voltage drops. Therefore, the voltage of the supercapacitors during driving of the vehicle is lowered. When driving this vehicle, the voltage and the vector variation of the supercapacitors or similar capacitors used in the vehicle are unstable. The compensation computation shown in
Inhalt der ErfindungContent of the invention
Dieser Erfindung zielt auf die Überwindung oder die Verringerung der oben erwähnten Nachteile ab, hierdurch wird sich eine Vorrichtung zum PWM-Inverter-Antrieb mit mehrfachen Eingängen der Gleichstromversorgungen vorgestellt, sie enthält:
Erste Gleichstromversorgung, sie führt die erste Gleichstromversorgungsspannung aus.This invention aims at overcoming or reducing the above-mentioned drawbacks, which is a device for PWM inverter drive with multiple inputs of DC power supplies, which includes:
First DC power supply, it executes the first DC power supply voltage.
Zweite Gleichstromversorgung, sie führt die zweiten Gleichstromversorgungsspannung aus, die zweite Gleichstromversorgungsspannung ist größer als die erste Gleichstromversorgungsspannung.Second DC power supply, executes the second DC power supply voltage, the second DC power supply voltage is larger than the first DC power supply voltage.
Spannungsmessschaltung, sie erfasst in Echtzeit die erste Gleichstromversorgungsspannung und die zweite Gleichstromversorgungsspannung.Voltage measuring circuit, it detects in real time the first DC power supply voltage and the second DC power supply voltage.
Inverterschaltung, sie wird an die erste Gleichstromversorgung oder die zweite Gleichstromversorgung angeschlossen, dabei entnimmt sie den Strom aus der daran angeschlossenen Gleichstromversorgung.Inverter circuit, it is connected to the first DC power supply or the second DC power supply, while it takes the power from the connected DC power supply.
Steuerwerk,
- (1) Aufgrund der Ausführungsanforderung berechnet Steuerwerk den momentanen Wert der erforderlichen Ausgangsspannung durch Wechselstrom-Modell voraus,
- (2) Steuerwerk vergleicht den momentanen Absolutwert der erforderlichen Ausgangsspannung mit der ersten Gleichstromversorgungsspannung,
- (3) Aufgrund des der momentane Absolutwert der erforderlichen Ausgangsspannung mit der ersten Gleichstromeingangsspannung verglichenen Ergebnisses schließt Steuerwerk die erste Gleichstromversorgung oder die zweite Gleichstromversorgung an die Inverterschaltung durch Umschaltschaltung an, Steuerwerk berechnet die Betriebszeitstrecken der ersten Gleichstromversorgung oder der zweiten Gleichstromversorgung beim Anschluss an der Inverterschaltung für eine Periode der erforderlichen Ausgangsspannung,
- (4) PWM-Steuerschaltung erzeugt die PWM-Signale aufgrund der Betriebszeitstrecken der ersten Gleichstromversorgung oder der zweiten Gleichstromversorgung beim Anschluss an der Inverterschaltung, mit den PWM-Signalen steuert PWM-Steuerschaltung die Inverterschaltung, um die erforderliche Ausgangsspannung auszuführen.
- (1) Based on the execution request, control unit calculates the instantaneous value of the required output voltage by AC model,
- (2) controller compares the instantaneous absolute value of the required output voltage with the first DC supply voltage,
- (3) Based on the result compared with the instantaneous absolute value of the required output voltage with the first DC input voltage, the control unit connects the first DC power supply or the second DC power supply to the inverter circuit by switching circuit, the control unit calculates the operating time paths of the first DC power supply or the second DC power supply when connecting to the inverter circuit for a period of the required output voltage,
- (4) PWM control circuit generates the PWM signals due to the operation timings of the first DC power supply or the second DC power supply when connected to the inverter circuit, with the PWM signals PWM control circuit controls the inverter circuit to execute the required output voltage.
Bevorzugt, wenn der momentane Absolutwert der erforderlichen Ausgangsspannung kleiner als die erste Gleichstromversorgungsspannung ist, bricht das Steuerwerk den Anschluss zwischen der zweiten Gleichstromversorgung und der Inverterschaltung durch Umschaltschaltung ab und schließt die erste Gleichstromversorgung an die Inverterschaltung an;
Wenn der momentane Absolutwert der erforderlichen Ausgangspannung größer als die erste Gleichstromversorgungsspannung ist, bricht das Steuerwerk den Anschluss zwischen der ersten Gleichstromversorgung und der Inverterschaltung durch Umschaltschaltung ab und schließt die zweite Gleichstromversorgung an die Inverterschaltung an.Preferably, when the instantaneous absolute value of the required output voltage is smaller than the first DC power supply voltage, the controller breaks the connection between the second DC power supply and the inverter circuit by switching circuit and connects the first DC power supply to the inverter circuit;
If the instantaneous absolute value of the required output voltage is greater than the first DC power supply voltage, the controller aborts the connection between the first DC power supply and the inverter circuit by switching circuit and connects the second DC power supply to the inverter circuit.
Bevorzugt bestimmt das die erste Gleichstromversorgung oder die zweite Gleichstromversorgung an der Inverterschaltung angeschlossene Verhältnis die vorliegenden Betriebszeitstrecken:
- UU, UV, UW
- sind die Spitzenwerte der erforderlichen Ausgangsspannungen der jeweiligen Phasen;
- uU, uV, uW
- sind die momentanen Werte der erforderlichen Ausgangsspannungen der jeweiligen Phasen;
- UE_N
- ist die erste Gleichstromversorgungsspannung;
- UE_H
- ist die zweite Gleichstromversorgungsspannung;
- DU1, DU2
- sind die Tastgrade in der Phase U beim Anschluss der ersten Gleichstromversorgung und der zweiten Gleichstromversorgung an der Inverterschaltung;
- DV1, DV2
- sind die Tastgrade in der Phase V beim Anschluss der ersten Gleichstromversorgung und der zweiten Gleichstromversorgung an der Inverterschaltung;
- DW1, DW2
- sind die Tastgrade in der Phase W beim Anschluss der ersten Gleichstromversorgung und der zweiten Gleichstromversorgung an der Inverterschaltung.
- U U , U V , U W
- are the peak values of the required output voltages of the respective phases;
- u U , u V , u W
- are the instantaneous values of the required output voltages of the respective phases;
- U E_N
- is the first DC power supply voltage;
- U E_H
- is the second DC power supply voltage;
- D U1, U2 D
- are the duty cycles in the phase U when connecting the first DC power supply and the second DC power supply to the inverter circuit;
- D V1 , D V2
- are the duty cycles in the phase V when connecting the first DC power supply and the second DC power supply to the inverter circuit;
- D W1 , D W2
- are the duty cycles in the phase W when connecting the first DC power supply and the second DC power supply to the inverter circuit.
Bevorzugt sind die Inverterschaltungen der jeweiligen Phasen in den zwei phasigen oder mehrfach phasigen Schaltungen nicht verkettet, das Steuerwerk steuert die jeweiligen Inverterschaltungen aufgrund der ersten Gleichstromversorgungsspannung oder/und der zweiten Gleichstromversorgungsspannung, jede Inverterschaltung treibt die jeweilige Phase unabhängig an. Preferably, the inverter circuits of the respective phases in the two-phase or multi-phase circuits are not concatenated, the controller controls the respective inverter circuits due to the first DC power supply voltage and / or the second DC power supply voltage, each inverter circuit independently drives the respective phase.
Bevorzugt errichtet sich eine dritte Gleichstromversorgung, ihre Spannung steht zwischen der ersten Gleichstromversorgungsspannung und der zweiten Gleichstromversorgungsspannung.Preferably, a third DC power supply is established, its voltage being between the first DC power supply voltage and the second DC power supply voltage.
Wenn der momentane Absolutwert der erforderlichen Ausgangsspannung größer als die erste Gleichstromversorgungsspannung und kleiner als die dritte Gleichstromversorgungsspannung ist, bricht das Steuerwerk die Anschlüsse der ersten Gleichstromversorgung und der zweiten Gleichstromversorgung an der Inverterschaltung durch Umschaltschaltung ab, schließt die dritte Gleichstromversorgung an die Inverterschaltung an und berechnet die Betriebszeitstrecke der dritten Gleichstromversorgung beim Anschluss an der Inverterschaltung für eine Periode der erforderlichen Ausgangsspannung;
Wenn der momentane Absolutwert der erforderlichen Ausgangsspannung größer als die dritte Gleichstromversorgungsspannung und kleiner als die zweite Gleichstromversorgungsspannung ist, bricht das Steuerwerk die Anschlüsse der ersten Gleichstromversorgung und der dritten Gleichstromversorgung an der Inverterschaltung durch Umschaltschaltung ab, schließt die zweite Gleichstromversorgung an die Inverterschaltung an und berechnet die Betriebszeitstrecke der zweiten Gleichstromversorgung beim Anschluss an der Inverterschaltung für eine Periode der erforderlichen Ausgangsspannung.When the instantaneous absolute value of the required output voltage is greater than the first DC power supply voltage and less than the third DC power supply voltage, the controller aborts the terminals of the first DC power supply and the second DC power supply to the inverter circuit through switching circuit, connects the third DC power supply to the inverter circuit and calculates the Operating time distance of the third DC power supply when connected to the inverter circuit for a period of the required output voltage;
When the instantaneous absolute value of the required output voltage is greater than the third DC power supply voltage and less than the second DC power supply voltage, the controller aborts the terminals of the first DC power supply and the third DC power supply to the inverter circuit by switching circuit, connects the second DC power supply to the inverter circuit, and calculates the Operating time distance of the second DC power supply when connected to the inverter circuit for a period of the required output voltage.
Diese Erfindung veröffentlicht weiter ein Verfahren zum PWM-Inverter-Antrieb mit mehrfachen Eingängen der Gleichstromversorgungen, es enthält die Schritte:
- (1) Zwei Gleichstromversorgungen mit unterschiedlichen Spannungen werden als die erste Gleichstromversorgung und die zweite Gleichstromversorgung errichtet, die erste Gleichstromversorgungsspannung ist kleiner als die zweite Gleichstromversorgungsspannung;
- (2) Errichtung des Wechselstrom-Modells für die erforderliche Ausführung;
- (3) Die erste Gleichstromversorgungsspannung und die zweite Gleichstromversorgungsspannung werden in Echtzeit gemessen, der momentane Wert der erforderlichen Ausgangsspannung wird erfasst;
- (4) Der momentane Absolutwert der erforderlichen Ausgangsspannung wird mit der ersten Gleichstromversorgungsspannung verglichen;
- (5) Aufgrund des der momentane Absolutwert der erforderlichen Ausgangsspannung mit der ersten Gleichstromeingangsspannung verglichenen Ergebnisses werden die erste Gleichstromversorgung oder die zweite Gleichstromversorgung an die Inverterschaltung angeschlossen, die Betriebszeitstrecken der ersten Gleichstromversorgung oder der zweiten Gleichstromversorgung beim Anschluss an der Inverterschaltung werden für eine Periode der erforderlichen Ausgangsspannung berechnet;
- (6) PWM-Steuerschaltung erzeugt die PWM-Signale aufgrund der Betriebszeitstrecken der ersten Gleichstromversorgung oder der zweiten Gleichstromversorgung beim Anschluss an der Inverterschaltung und steuert die Inverterschaltung mit den PWM-Signalen, um die erforderliche Ausgangsspannung auszuführen.
- (1) Two DC power supplies having different voltages are set up as the first DC power supply and the second DC power supply, the first DC power supply voltage is smaller than the second DC power supply voltage;
- (2) establishment of the AC model for the required design;
- (3) The first DC power supply voltage and the second DC power supply voltage are measured in real time, the instantaneous value of the required output voltage is detected;
- (4) the instantaneous absolute value of the required output voltage is compared with the first DC supply voltage;
- (5) Due to the result compared with the instantaneous absolute value of the required output voltage with the first DC input voltage, the first DC power supply or the second DC power supply is connected to the inverter circuit, the operating time paths of the first DC power supply or the second DC power supply when connected to the inverter circuit are required for one period Calculated output voltage;
- (6) PWM control circuit generates the PWM signals due to the operation timings of the first DC power supply or the second DC power supply when connected to the inverter circuit, and controls the inverter circuit with the PWM signals to execute the required output voltage.
Bevorzugt in (5) wenn der momentane Absolutwert der erforderlichen Ausgangsspannung kleiner als die erste Gleichstromversorgungsspannung ist, wird der Anschluss zwischen der zweiten Gleichstromversorgung und der Inverterschaltung abgebrochen, die erste Gleichstromversorgung wird an die Inverterschaltung angeschlossen; Wenn der momentane Absolutwert der erforderlichen Ausgangsspannung größer als die erste Gleichstromversorgungsspannung ist, wird der Anschluss zwischen der ersten Gleichstromversorgung und der Inverterschaltung abgebrochen, die zweite Gleichstromversorgung wird an die Inverterschaltung angeschlossen.Preferably, in (5), when the instantaneous absolute value of the required output voltage is smaller than the first DC power supply voltage, the connection between the second DC power supply and the inverter circuit is terminated, the first DC power supply is connected to the inverter circuit; When the instantaneous absolute value of the required output voltage is greater than the first DC power supply voltage, the connection between the first DC power supply and the inverter circuit is terminated, the second DC power supply is connected to the inverter circuit.
Bevorzugt in (5) bestimmt das die erste Gleichstromversorgung und die zweite Gleichstromversorgung an der Inverterschaltung angeschlossene Verhältnis die vorliegenden Betriebszeitstrecken.Preferably in (5), the ratio associated with the first DC power supply and the second DC power supply connected to the inverter circuit determines the present operating time paths.
Dieser Erfindung stellt sich ein Verfahren zum PWM-Inverter-Antrieb mit mehrfachen Eingängen der Gleichstromversorgungen vor, es enthält die Schritte:
- (1) Drei Gleichstromversorgungen mit unterschiedlichen Spannungen werden als die erste Gleichstromversorgung, die zweite Gleichstromversorgung und die dritte Gleichstromversorgung errichtet, die erste Gleichstromversorgungsspannung ist kleiner als die dritte Gleichstromversorgungsspannung, die dritte Gleichstromversorgungsspannung ist kleiner als die zweite Gleichstromversorgungsspannung;
- (2) Errichtung des Wechselstrom-Modells für die erforderliche Ausführung;
- (3) Die erste Gleichstromversorgungsspannung, die zweite Gleichstromversorgungsspannung und die dritte Gleichstromversorgungsspannung werden in Echtzeit gemessen, der momentane Wert der erforderlichen Ausgangsspannung wird erfasst;
- (4) Der momentane Absolutwert der erforderlichen Ausgangsspannung wird mit der ersten Gleichstromversorgungsspannung und der dritten Gleichstromversorgungsspannung verglichen;
- (5) Aufgrund des der momentane Absolutwert der erforderlichen Ausgangsspannung mit der ersten Gleichstromversorgungsspannung und der dritten Gleichstromversorgungsspannung verglichenen Ergebnisses werden die erste Gleichstromversorgung oder die zweite Gleichstromversorgung oder die dritte Gleichstromversorgung an die Inverterschaltung angeschlossen, die Betriebszeitstrecken der ersten Gleichstromversorgung oder der zweiten Gleichstromversorgung oder der dritten Gleichstromversorgung beim Anschluss an der Inverterschaltung werden für eine Periode der erforderlichen Ausgangsspannung berechnet;
- (6) PWM-Steuerschaltung erzeugt die PWM-Signale aufgrund der Betriebszeitstrecken der ersten Gleichstromversorgung oder der zweiten Gleichstromversorgung oder der dritten Gleichstromversorgung beim Anschluss an der Inverterschaltung und steuert die Inverterschaltung mit den PWM-Signalen, um die erforderliche Ausgangsspannung auszuführen.
- (1) Three DC power supplies having different voltages are set up as the first DC power supply, the second DC power supply and the third DC power supply, the first DC power supply voltage is smaller than the third DC power supply voltage, the third DC power supply voltage is smaller than the second DC power supply voltage;
- (2) establishment of the AC model for the required design;
- (3) the first DC power supply voltage, the second DC power supply voltage, and the third DC power supply voltage are measured in real time, the instantaneous value of the required output voltage is detected;
- (4) The instantaneous absolute value of the required output voltage is compared with the first DC power supply voltage and the third DC power supply voltage;
- (5) Due to the result compared with the instantaneous absolute value of the required output voltage with the first DC power supply voltage and the third DC power supply voltage, the first DC power supply or the second DC power supply or the third DC power supply are connected to the inverter circuit, the operating time paths of the first DC power supply or the second DC power supply or the third DC power supply DC power supply when connected to the inverter circuit are calculated for a period of the required output voltage;
- (6) PWM control circuit generates the PWM signals based on the operation timings of the first DC power supply or the second DC power supply or the third DC power supply when connected to the inverter circuit, and controls the inverter circuit with the PWM signals to execute the required output voltage.
Bevorzugt in (5) wenn der momentane Absolutwert der erforderlichen Ausgangsspannung größer als die erste Gleichstromversorgungsspannung und kleiner als die dritte Gleichstromversorgungsspannung ist, werden die Anschlüsse der ersten Gleichstromversorgung und der zweiten Gleichstromversorgung an der Inverterschaltung abgebrochen, die dritte Gleichstromversorgung wird an die Inverterschaltung angeschlossen, die Betriebszeitstrecke der dritten Gleichstromversorgung beim Anschluss an der Inverterschaltung wird für eine Periode der erforderlichen Ausgangsspannung berechnet;
Wenn der momentane Absolutwert der erforderlichen Ausgangsspannung größer als die dritte Gleichstromversorgungsspannung und kleiner als die zweite Gleichstromversorgungsspannung ist, werden die Anschlüsse der ersten Gleichstromversorgung und der dritten Gleichstromversorgung an der Inverterschaltung abgebrochen, die zweite Gleichstromversorgung wird an die Inverterschaltung angeschlossen, die Betriebszeitstrecke der zweiten Gleichstromversorgung beim Anschluss an der Inverterschaltung wird für eine Periode der erforderlichen Ausgangsspannung berechnet.Preferably, in (5), when the instantaneous absolute value of the required output voltage is greater than the first DC power supply voltage and less than the third DC power supply voltage, the terminals of the first DC power supply and the second DC power supply to the inverter circuit are terminated, the third DC power supply is connected to the inverter circuit Operating time distance of the third DC power supply when connected to the inverter circuit is calculated for a period of the required output voltage;
When the instantaneous absolute value of the required output voltage is greater than the third DC power supply voltage and less than the second DC power supply voltage, the terminals of the first DC power supply and the third DC power supply to the inverter circuit are terminated, the second DC power supply is connected to the inverter circuit, the second DC power supply operating time path Connection to the inverter circuit is calculated for a period of the required output voltage.
In der vorliegenden Erfindung treibt jede PWM-Inverterschaltung direkt eine Wicklung der jeweiligen Phase des Elektromotors an, die drei Phasen des Elektromotors werden getrennt angetrieben, die Wicklungen des Elektromotors sind nicht durch Stern- oder Dreieckschaltung verkettet. In der vorliegenden Erfindung ist der Strom von zwei unterschiedlichen Gleichstromversorgungen abgegeben, durch Vergleich zu dem momentanen Wert der erforderlichen Ausgangsspannung und den Spannungen der zwei unterschiedlichen Gleichstromversorgungen wird eine entsprechende Gleichstromversorgung ausgewählt, sie wird an die Inverterschaltung angeschlossen; nach dem Anschluss wird die entsprechende Betriebszeitstrecke der vorliegenden Gleichstromversorgung aufgrund ihrer Gleichstromversorgungsspannung berechnet, die PWM-Steuerschaltung steuert die Inverterschaltung aufgrund der oben erwähnten Betriebszeitstrecke, damit die Inverterschaltung eine Spannungsausführung, die äquivalent wie die durch den Wechselstrom-Modell bestimmte erforderliche Ausgangsspannung ist, in der vorliegenden Betriebszeitstrecke erzeugt, dadurch können die Inverterschaltungen in jeder Arbeitsperiode die stabilen Wechselströme ausführen, während sich die Spannungen der zwei Gleichstromversorgungen ändern.In the present invention, each PWM inverter circuit drives directly a winding of the respective phase of the electric motor, the three phases of the electric motor are driven separately, the windings of the electric motor are not linked by star or delta connection. In the present invention, the power is supplied from two different DC power supplies, by comparing to the instantaneous value of the required output voltage and the voltages of the two different DC power supplies, a corresponding DC power supply is selected, connected to the inverter circuit; After the connection, the corresponding duty cycle of the present DC power supply is calculated based on its DC power supply voltage, the PWM control circuit controls the inverter circuit based on the above-mentioned operation time distance, so that the inverter circuit has a voltage execution equivalent to the required output voltage determined by the AC model As a result, the inverter circuits can carry out the stable alternating currents in each operating period while the voltages of the two DC power supplies change.
Beschreibung der anhängenden ZeichnungenDescription of the attached drawings
Bevorzugte Ausführungsformen und weitere Aspekte der vorliegenden Erfindung werden durch die nachfolgenden anhängenden Zeichnungen ausführlich erläutert. Dabei zeigen:Preferred embodiments and further aspects of the present invention will be explained in detail by the following attached drawings. Showing:
Detaillierte Beschreibung der Ausführungsform Detailed description of the embodiment
Die folgende Beschreibung erläutert die Erfindung detailliert anhand der anhängenden Zeichnungen und der Ausführungsform. Bei der Ausführungsform behandelt sich nur um die Erläuterung der vorliegenden Erfindung. Auf diese Ausführungsform und diese anhängenden Zeichnungen beschränkt sich der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung nicht. Alle äquivalenten Modifikationen der vorliegenden Erfindung stehen im Rahmen des Schutzumfangs der Patentansprüche der Anmeldung.The following description explains the invention in detail with reference to the attached drawings and the embodiment. The embodiment is only concerned with the explanation of the present invention. In this embodiment and these appended drawings, the scope of the present invention is not limited. All equivalent modifications of the present invention are within the scope of the claims of the application.
In der
In der
In der Ausführungsform besteht die Umschaltschaltung aus MOSFET M1 und MOSFET M2, die erste Umschaltkomponente steuert den Anschluss zwischen der ersten Gleichstromversorgung und der Inverterschaltung, die zweite Umschaltkomponente steuert den Anschluss zwischen der zweite Gleichstromversorgung und der Inverterschaltung. Der Umschalt-Ausgang UE_N_U steuert das Ein- und Ausschalten des MOSFET M1 durch den Bipolartransistor Q1, der Umschalt-Ausgang UE_H_U steuert das Ein- und Ausschalten des MOSFET M2 durch den Bipolartransistor Q2.In the embodiment, the switching circuit is composed of MOSFET M1 and MOSFET M2, the first switching component controls the connection between the first DC power supply and the inverter circuit, the second switching component controls the connection between the second DC power supply and the inverter circuit. The switching output UE_N_U controls the switching on and off of the MOSFET M1 through the bipolar transistor Q1, the switching output UE_H_U controls the switching on and off of the MOSFET M2 by the bipolar transistor Q2.
Zwischen dem MOSFET M1 und der Inverterschaltung wird MOSFET M3 installiert, Das Ein- und Ausschalten des MOSFET M3 werden vom Umschalt-Ausgang UE_N_U durch den Bipolartransistor Q3 gesteuert.Between the MOSFET M1 and the inverter circuit MOSFET M3 is installed, the switching on and off of the MOSFET M3 are controlled by the switching output UE_N_U by the bipolar transistor Q3.
In
Die Ausführungsform beschränkt sich nicht nur auf die durch beliebige elektronische Transistoren bewerkstelligte Umschaltung, die den Anschluss und die Trennung der ersten Gleichstromversorgung oder der zweiten Gleichstromversorgung an die Inverterschaltung bewerkstelligt.The embodiment is not limited to the switching performed by any electronic transistors, which accomplishes the connection and disconnection of the first DC power supply or the second DC power supply to the inverter circuit.
Aufgrund der vorliegenden Struktur wird die erste Gleichstromversorgung in der Ausführungsform an den Ue_N angeschlossen, die zweite Gleichstromversorgung wird an den Ue_H angeschlossen, die Spannung des Ue_H ist größer als die Spannung des Ue_N. Die Spannungsmessschaltung erfasst die Spannungen des Ue_N und des Ue_H in Echtzeit. Die Inverterschaltung entnimmt den Strom aus einer Gleichstromversorgung durch die Umschaltung des Ue_N oder des Ue_H an die Inverterschaltung.Due to the present structure, the first DC power supply in the embodiment is connected to the Ue_N, the second DC power supply is connected to the Ue_H, the voltage of the Ue_H is greater than the voltage of the Ue_N. The voltage measuring circuit detects the voltages of the Ue_N and the Ue_H in real time. The inverter circuit extracts the power from a DC power supply by switching the Ue_N or the Ue_H to the inverter circuit.
Die Arbeitsprozesse des Steuerwerks der Ausführungsform sind die Folgende:
Aufgrund der Ausführungsanforderung berechnet das Steuerwerk bevorzugt den erforderlichen Ausgangsspannungsverlauf durch das Wechselstrom-Modell voraus.The work processes of the controller of the embodiment are as follows:
Due to the execution request, the controller preferably calculates the required output voltage profile through the AC model.
Anschließend bricht das Steuerwerk den Anschluss zwischen der zweiten Gleichstromversorgung und der Inverterschaltung durch Umschaltschaltung ab und schießt den Ue_N an die Inverterschaltung an, wenn der momentane Absolutwert der erforderlichen Ausgangsspannung kleiner als die Spannung des Ue_N ist.
Das Steuerwerk bricht den Anschluss zwischen der ersten Gleichstromversorgung und der Inverterschaltung durch Umschaltschaltung ab und schießt den Ue_H an die Inverterschaltung an, wenn der momentane Absolutwert der erforderlichen Ausgangsspannung größer als die Spannung des Ue_N ist.Thereafter, the controller aborts the connection between the second DC power supply and the inverter circuit through the switching circuit and fires the Ue_N to the inverter circuit when the instantaneous absolute value of the required output voltage is smaller than the voltage of the Ue_N.
The controller aborts the connection between the first DC power supply and the inverter circuit by switching circuit and fires the Ue_H to the inverter circuit when the instantaneous absolute value of the required output voltage is greater than the voltage of the Ue_N.
In
- UU
- ist der Spitzenwert der erforderlichen Ausgangsspannung;
- uU
- ist der momentane Wert der erforderlichen Ausgangsspannung;
- UE_N
- ist die erste Gleichstromversorgungsspannung Ue_N;
- UE_H
- ist die zweite Gleichstromversorgungsspannung Ue_H;
- DU1, DU2
- sind die Tastgrade in der Phase U beim Anschluss der ersten Gleichstromversorgung und der zweiten Gleichstromversorgung an der Inverterschaltung.
- U U
- is the peak value of the required output voltage;
- u U
- is the instantaneous value of the required output voltage;
- U E_N
- is the first DC power supply voltage Ue_N;
- U E_H
- is the second DC power supply voltage Ue_H;
- D U1 , D U2
- are the duty cycles in the phase U when connecting the first DC power supply and the second DC power supply to the inverter circuit.
Aufgrund der durch die vorliegenden Formeln berechneten Tastgrade erzeugt die PWM-Steuerschaltung die PWM-Signale, um die Inverterschaltung zu steuern, dadurch bewerkstelligt die Inverterschaltung die Ausführung für die Phase U des permanenterregten Synchronmotors.Due to the duty cycles calculated by the present formulas, the PWM control circuit generates the PWM signals to control the inverter circuit, thereby the inverter circuit accomplishes the phase U design of the permanent magnet synchronous motor.
In
In der Betriebszeitstrecke t0~t1 gibt es 0 ≤ |uU| < UE_N, die erste Gleichstromversorgung wird an die Inverterschaltung angeschlossen, das PWM-Signal der positiven Halbperiode wird abgegeben;In the operating time distance t0 ~ t1 there are 0 ≤ | u U | <U E_N , the first DC power supply is connected to the inverter circuit, the PWM signal of the positive half-cycle is output;
In der Betriebszeitstrecke t1~t2 gibt es UE_N ≤ |uU| < UE_H, die zweite Gleichstromversorgung wird an die Inverterschaltung angeschlossen, das PWM-Signal der positiven Halbperiode wird abgegeben;In the operating time distance t1 ~ t2 there are U E_N ≤ | u U | <U E_H , the second DC power supply is connected to the inverter circuit, the PWM signal of the positive half-cycle is output;
In der Betriebszeitstrecke t2~t3 gibt es 0 ≤ |uU| < UE_N, die erste Gleichstromversorgung wird an die Inverterschaltung angeschlossen, das PWM-Signal der positiven Halbperiode wird abgegeben;In the operating time distance t2 ~ t3, there are 0 ≤ | u U | <U E_N , the first DC power supply is connected to the inverter circuit, the PWM signal of the positive half-cycle is output;
In der Betriebszeitstrecke t3~t4 gibt es 0 ≤ |uU| < UE_N, die erste Gleichstromversorgung wird an die Inverterschaltung angeschlossen, das PWM-Signal der negativen Halbperiode wird abgegeben;In the operating time range t3 ~ t4, there are 0 ≤ | u U | <U E_N , the first DC power supply is connected to the inverter circuit, the PWM signal of the negative half-cycle is output;
In der Betriebszeitstrecke t4~t5 gibt es UE_H ≤ |uU| ≤ UE_H, die zweite Gleichstromversorgung wird an die Inverterschaltung angeschlossen, das PWM-Signal der negativen Halbperiode wird abgegeben;In the operating time distance t4 ~ t5 there are U E_H ≤ | u U | ≤ U E_H , the second DC power supply is connected to the inverter circuit, the PWM signal of the negative half cycle is output;
In der Betriebszeitstrecke t5~t6 gibt es 0 ≤ |uU| < UE_N, die erste Gleichstromversorgung wird an die Inverterschaltung angeschlossen, das PWM-Signal der negativen Halbperiode wird abgegeben.In the operating time distance t5 ~ t6 there are 0 ≤ | u U | <U E_N , the first DC power supply is connected to the inverter circuit, the PWM signal of the negative half-cycle is output.
Aufgrund der vorliegenden Betriebszeitstrecken werden die erste Gleichstromversorgung oder die zweite Gleichstromversorgung an die Inverterschaltung angeschlossen, mit den vom Steuerwerk abgegebenen PWM-Signalen führt die Inverterschaltung die entsprechende Ausgangswechselspannung beständig aus.Due to the present operating time paths, the first DC power supply or the second DC power supply are connected to the inverter circuit, with the output from the control unit PWM signals, the inverter circuit performs the corresponding AC output voltage constantly.
Natürlich sind das Steuerwerk dieser Ausführungsform und die entsprechenden Schaltungen für die Phasen V und W des permanenterregten Synchronmotors auf das vorliegende Prinzip gegründet. Die Berechnungen der Tastgrade sind die Nachfolgende:
- UV, UW
- sind die Spitzenwerte der erforderlichen Ausgangsspannungen der jeweiligen Phasen;
- uV, uW
- sind die momentanen Werte der erforderlichen Ausgangsspannungen der jeweiligen Phasen;
- DV1, DV2
- sind die Tastgrade in der Phase V beim Anschluss der ersten Gleichstromversorgung und der zweiten Gleichstromversorgung an der Inverterschaltung;
- DW1, DW2
- sind die Tastgrade in der Phase W beim Anschluss der ersten Gleichstromversorgung und der zweiten Gleichstromversorgung an der Inverterschaltung.
- U V, U W
- are the peak values of the required output voltages of the respective phases;
- u V , u W
- are the instantaneous values of the required output voltages of the respective phases;
- D V1 , D V2
- are the duty cycles in the phase V when connecting the first DC power supply and the second DC power supply to the inverter circuit;
- D W1 , D W2
- are the duty cycles in the phase W when connecting the first DC power supply and the second DC power supply to the inverter circuit.
In der vorliegenden drei phasigen Schaltung schließt das Steuerwerk dieser Ausführungsform die erste Gleichstromversorgung oder die zweite Gleichstromversorgung aufgrund des Wechselstrom-Modells jeder Phase an die Inverterschaltung der jeweiligen Phase separat an, dadurch wird es bewerkstelligt, dass die erste Gleichstromversorgung oder die zweite Gleichstromversorgung die jeweiligen Phasen separat antreiben. Damit sich die erste Gleichstromversorgung besser und flexibler für Antrieb der drei phasigen Schaltung anpasst.In the present three-phase circuit, the controller of this embodiment separately connects the first DC power supply or the second DC power supply to the inverter circuit of the respective phase based on the AC model of each phase, thereby effecting the first DC power supply or the second DC power supply to the respective phases drive separately. Thus, the first DC power supply adapts better and more flexible for driving the three-phase circuit.
Bevorzugt eignet sich dieser Ausführungsform für den Anwendungsfall mit zwei Gleichstromversorgungen, besonders ist eine Gleichstromversorgung eine Spannungsquelle. Zum Beispiel:
Die Anwendung beim durch Batterien angetriebenen Elektrofahrzeug.Preferably, this embodiment is suitable for the application with two DC power supplies, especially a DC power supply is a voltage source. For example:
The application in battery powered electric vehicle.
Beim Anfahren werden die vorher geladenen Superkondensatoren zuerst an die Inverterschaltung angeschlossen, die Superkondensatoren versorgen den permanenterregten Synchronmotor mit elektrischer Energie. Aber während der Entladung der Superkondensatoren sinkt sich ihre Spannung ab, es beeinflusst das Betrieb des permanenterregten Synchronmotors. Die Ausführungsform schließt die Batterien an die Inverterschaltung an, wenn die Spannung der Superkondensatoren niedriger als der momentane Wert der erforderlichen Ausgangsspannung ist, die Batterien versorgen die Inverterschaltung in der Betriebszeitstrecke, in der der momentane Wert der erforderlichen Ausgangsspannung höher als die Spannung der Superkondensatoren ist, mit elektrischer Energie. In den vorliegenden Prozessen gibt es keine Hysterese, der bei Ausführung von der Spannungsänderung der Superkondensatoren verursachte Einfluss ist begrenzt. Und die Spannungsänderung der Superkondensatoren kann aufgrund der Parameter der Superkondensatoren durch Berechnen kompensiert werden, deshalb beeinflusst die Spannungsänderung der Superkondensatoren die erforderliche Ausführung fast nicht.When starting, the previously charged supercapacitors are first connected to the inverter circuit, the supercapacitors supply the permanently excited synchronous motor with electrical energy. But during the discharge of the supercapacitors, their voltage drops, it affects the operation of the permanent-magnet synchronous motor. The embodiment connects the batteries to the inverter circuit when the voltage of the supercapacitors is lower than the instantaneous value of the required output voltage, the batteries supply the inverter circuit in the operating time path in which the instantaneous value of the required output voltage is higher than the voltage of the supercapacitors, with electrical energy. In the present processes, there is no hysteresis, which is limited in the execution of the voltage change of the supercapacitors influence is limited. And the voltage change of the supercapacitors can be compensated by calculation due to the parameters of the supercapacitors, therefore, the voltage change of the supercapacitors almost does not affect the required performance.
Außerdem kann die in Superkondensatoren gespeicherte elektrische Energie durch die vorliegende Ausführungsform vollständig genutzt werden, in der Theorie kann die Spannung der Superkondensatoren bis zu 0 V genutzt werden.In addition, the electric energy stored in supercapacitors can be fully utilized by the present embodiment, in theory, the voltage of the supercapacitors up to 0V can be utilized.
Diese Ausführungsform eignet sich nicht nur für die Anwendung mit zwei Eingängen der Gleichstromversorgungen mit unterschiedlichen Spannungen, sondern auch für Anwendungen mit drei oder mehrfachen Eingängen der Gleichstromversorgungen mit unterschiedlichen Spannungen. Das ausführliche Verfahren ist: die Gleichstromversorgungen werden entsprechend der Spannungen als einige Spannungsstrecken unterteilt, wenn der momentane Wert der erforderlichen Ausgangsspannung in einer Spannungsstrecke liegt, versorgt diese entsprechende Gleichstromversorgung die Inverterschaltung, gleichzeitig wird der Tastgrad für die erforderliche Ausgangsspannung berechnet.This embodiment is suitable not only for use with two inputs of different voltage DC power supplies, but also for three or multiple input applications of the DC power supplies of different voltages. The detailed method is: the DC power supplies are divided according to the voltages as some voltage paths, when the instantaneous value of the required output voltage is in a voltage range, this corresponding DC power supply supplies the inverter circuit, at the same time the duty cycle for the required output voltage is calculated.
Die Ausführungsform errichtet eine dritte Gleichstromversorgung mit der Spannung, die zwischen den Spannungen des Ue_N und des Ue_H ist.The embodiment establishes a third DC power supply with the voltage that is between the voltages of the Ue_N and the Ue_H.
Wenn der momentane Absolutwert der erforderlichen Ausgangsspannung größer als die Spannung des Ue_N und kleiner als die Spannung der dritten Gleichstromversorgung ist, bricht das Steuerwerk die Anschlüsse der ersten Gleichstromversorgung und der zweiten Gleichstromversorgung an der Inverterschaltung durch Umschaltschaltung ab und schließt die dritte Gleichstromversorgung an die Inverterschaltung an, das Steuerwerk berechnet die Betriebszeitstrecke der dritten Gleichstromversorgung beim Anschluss an der Inverterschaltung;
Wenn der momentane Absolutwert der erforderlichen Ausgangsspannung größer als die Spannung der dritten Gleichstromversorgung und kleiner als die Spannung des Ue_H ist, bricht das Steuerwerk die Anschlüsse der ersten Gleichstromversorgung und der dritten Gleichstromversorgung an der Inverterschaltung durch Umschaltschaltung ab und schließt die zweite Gleichstromversorgung an die Inverterschaltung an, das Steuerwerk berechnet die Betriebszeitstrecke der zweiten Gleichstromversorgung beim Anschluss an der Inverterschaltung. If the instantaneous absolute value of the required output voltage is greater than the voltage of the Ue_N and less than the voltage of the third DC power supply, the controller aborts the terminals of the first DC power supply and the second DC power supply to the inverter circuit by switching circuit and connects the third DC power supply to the inverter circuit the controller calculates the operating time distance of the third DC power supply when connected to the inverter circuit;
When the instantaneous absolute value of the required output voltage is greater than the voltage of the third DC power supply and less than the voltage of Ue_H, the controller aborts the terminals of the first DC power supply and the third DC power supply to the inverter circuit by switching circuit and connects the second DC power supply to the inverter circuit , the controller calculates the operating time distance of the second DC power supply when connected to the inverter circuit.
In der die dritte Gleichstromversorgung an der Inverterschaltung angeschlossenen Betriebszeitstrecke versorgt die dritte Gleichstromversorgung die Inverterschaltung mit elektrischer Energie.In the operating time path connected to the third DC power supply at the inverter circuit, the third DC power supply supplies the inverter circuit with electric power.
In
- (1) Die erste Gleichstromversorgungsspannung und die zweite Gleichstromversorgungsspannung werden in Echtzeit gemessen, die erforderliche Ausgangsspannung wir durch das Wechselstrom-Modell erfasst.
- (2) Der momentane Absolutwert der erforderlichen Ausgangsspannung wird mit der ersten Gleichstromversorgungsspannung verglichen.
- (3) Wenn der momentane Absolutwert der erforderlichen Ausgangsspannung kleiner als die erste Gleichstromversorgungsspannung ist, wird die erste Gleichstromversorgung an die Inverterschaltung angeschlossen, der Anschluss zwischen der zweiten Gleichstromversorgung und der Inverterschaltung wird abgebrochen. Aufgrund der in der Ausführungsform erwähnten Formeln werden die Tastgrade berechnet. Wenn der momentane Absolutwert der erforderlichen Ausgangsspannung größer oder gleich als die erste Gleichstromversorgungsspannung ist, wird die zweite Gleichstromversorgung an die Inverterschaltung angeschlossen, der Anschluss zwischen der ersten Gleichstromversorgung und der Inverterschaltung wird abgebrochen. Aufgrund der in der Ausführungsform erwähnten Formeln werden die Tastgrade berechnet.
- (4) Das Steuerwerk steuert mit PWM-Steuerung die Inverterschaltung aufgrund der Tastgrade, um die erforderliche Ausgangsspannung auszuführen.
- (1) The first DC power supply voltage and the second DC power supply voltage are measured in real time, the required output voltage is detected by the AC model.
- (2) The instantaneous absolute value of the required output voltage is compared with the first DC power supply voltage.
- (3) When the instantaneous absolute value of the required output voltage is smaller than the first DC power supply voltage, the first DC power supply is connected to the inverter circuit, the connection between the second DC power supply and the inverter circuit is terminated. Due to the formulas mentioned in the embodiment, the duty cycles are calculated. When the instantaneous absolute value of the required output voltage is greater than or equal to the first DC power supply voltage, the second DC power supply is connected to the inverter circuit, the connection between the first DC power supply and the inverter circuit is terminated. Due to the formulas mentioned in the embodiment, the duty cycles are calculated.
- (4) The controller controls with PWM control the inverter circuit based on the duty cycles to perform the required output voltage.
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