CN104040869A - 用于校准多相逆变器的方法、用于运行的设备、计算机程序、计算机程序产品 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于校准多相逆变器、尤其是三相逆变器(1)的方法，该逆变器针对其每一相具有各一个高压侧开关元件(T₁、T₂、T₃)和各一个低压侧开关元件(T₄、T₅、T₆)以及针对相(I、II、III)中的至少一些相具有各一个电流传感器。建议下面的步骤：(f)断开所有开关元件(T₁-T₆)，(g)接通第一相(I)的高压侧开关元件(T₁)和第二相(II)的低压侧开关元件(T₅)，(h)测量通过第一相(I)和第二相(II)流动的电流，(i)由所测量的电流构成平均值，和(j)根据所构成的平均值校准逆变器(1)。此外本发明涉及一种设备、一种计算机程序以及一种计算机程序产品。

Description

用于校准多相逆变器的方法、用于运行的设备、计算机程序、计算机程序产品

技术领域

本发明涉及一种用于校准多相逆变器、尤其是三相逆变器、尤其是脉冲逆变器的方法，所述逆变器针对其每一相具有各一个高压侧开关元件和各一个低压侧开关元件以及针对相中的至少两个相具有各一个电流传感器。

此外本发明涉及一种用于运行这种逆变器的设备以及一种计算机程序和一种计算机程序产品。

背景技术

为操控电机，尤其是为操控感应式电机，设置逆变器，该逆变器对电机的三个尤其是以星形电路或者三角形电路连接的相供给电流。通常这种逆变器针对每一相具有高压侧开关元件和低压侧开关元件，它们可彼此独立地开关并且构成用于操控所述电机的桥电路。通常给相中的至少两个相分配电流传感器，该电流传感器连接在逆变器后面，以便检测通过逆变器提供的电流。测量的电流中的误差一方面导致电机的所计算转矩中的误差，并且另一方面也导致转矩波动，它们都对电机的驱动特性产生负面影响。为改善电流检测的精确性，经常对逆变器或其电流传感器机构进行校准，其中电流传感器机构的偏移误差通常在无电流的状态下检测，也就是说当逆变器的全部开关元件被打开并且电机不转动时。在此情况下测量电流并且然后用所测量的值补偿电流传感器机构的偏移。

发明内容

本发明的具有权利要求1的特征的方法具有如下优点：把电流测量的放大误差减小到一平均值并且尤其是补偿放大误差的差别，所述放大误差对于电流调节具有负作用。为此根据本发明规定，(a)首先断开或去激活逆变器的所有开关元件，(b)接着接通第一相的高压侧开关元件和第二相的低压侧开关元件，(c)借助相应的电流传感器分别测量通过第一和第二相流动的电流，(d)由所测量的电流构成平均值，和(e)根据这样确定的平均值校准逆变器以及尤其是其电流传感器机构。通过断开所有的开关元件首先去激活所有的相，使得在任何相中都不应该有电流流动。接着在两个相中分别激活一个开关元件，即在一个相中激活高压侧开关元件并且在另一个相中激活低压侧开关元件，使得至少一个另外的第三相保持没有电流。在其中激活相应的开关元件的相中所测量的电流用于构成一平均值并且根据该平均值校准逆变器。尤其是由此如已经提到的那样减小放大误差。此外满足剩余的放大误差在所有的电流传感器中都相等，为此优选为其余的电流传感器和相重复所述方法。

优选地为了校准以如下为出发点，即逆变器的实际电流、尤其是被测量的相的实际电流的数值对应于所测量电流的数值构成的平均值。

此外优选在步骤(b)之前首先检验所有相中的电流是否等于零。如果不是这种情况，则一直等待，直到达到所希望的状态。这尤其是在具有仅仅两个相的逆变器的情况下进行。

根据一种可替换的实施方式，尤其是在具有三个或者更多个相的逆变器的情况下，优选地规定，在步骤(b)之前首先检验至少在步骤(b)中未被通电的或者不应该被通电的相中的电流是否等于零。由此保证在接下来给两相或两条支路通电时没有电流通过第三相或第三支路流动。

对于本发明的一种有利的扩展方案规定，重复所述方法，直到检测了电流逆变器的所有可能的平均值或执行了根据步骤(b)的开关元件接通的所有可能组合。由此能够总体上补偿对调节可能起特别负面作用的放大误差的差别。

特别优选地仅如此短地操控相应的开关元件，使得通过逆变器操控的电机不产生转矩。由此保证了，只要电机被设置为车辆或机动车的驱动单元，则在执行校准时电机不产生任何转矩，所述转矩例如可能作为驱动转矩作用于机动车的驱动轮。可替换地，在校准期间还可以输出信号，所述信号引起位于电机和驱动支路之间的耦合被打开，使得电机的转动不对周围环境、尤其是驱动系统具有影响。

本发明的用于执行所述方法的设备具有专门设置的控制设备，该控制设备包含用于执行所述方法的装置。优选地该控制设备具有电存储器，在该电存储器中作为控制设备程序存储有所述方法步骤。

本发明的计算机程序规定，当其在计算机上运行时实施本发明方法的所有步骤。

本发明的计算机程序产品具有在机器可读载体上存储的程序代码，当所述程序在计算机上运行时，该计算机程序产品实施本发明的方法。

附图说明

下面应根据附图进一步阐述本发明。为此：

唯一的图示出用于操控感应式电机的三相逆变器。

具体实施方式

该图以示意图示出逆变器1，其连接到感应式电机2上以用于其运行。例如作为异步电机构造的感应式电机2具有三个支路或相I、II和III。相I、II和III例如以星形电路彼此连接。逆变器1为操控相I、II和III具有桥电路。该桥电路针对相I具有高压侧开关元件T₁以及低压侧开关元件T₄。在此，分别给高压侧开关元件T₁并联地分配空载二极管D₁和给开关元件T₁并联地分配空载二极管D₄。此外，该桥电路针对相II具有高压侧开关元件T₂以及低压侧开关元件T₅。在此分别给开关元件T₂并联地分配空载二极管D₂和给开关元件T₅并联地分配空载二极管D₅。对应地进行相III的操控。给相III分配高压侧开关元件T₃以及与之并联的空载二极管D₃和低压侧开关元件T₆以及与之并联的空载二极管D₆。逆变器1的结构基本上已知，从而对此将不进一步深入说明。

给每一相I、II和III另外分配电流传感器3、4或5，这些电流传感器检测通过相应的支路或通过相应的相I、II和III流动的电流。所检测的值被传给控制设备6，其中该控制设备6操控开关元件T₁至T₆，以便运行所述电机或感应式电机2。

在理想情况下，用作电流传感器的模拟一数字转换器的所测量的电流值x与所计算的电流I之间的关系看作为：I(x)＝bx，式中b表示放大。

在实际中，该关系还由于电流传感器机构、也即尤其是电流传感器3、4和5的偏移误差、放大误差和非线性而失真，使得所计算的电流I如下确定：l(x)＝a+b_realx+cx²dx³，其中x是模拟一数字转换器的数字值，a是偏移(误差)，b_real表示实际的放大，其不与理论上的放大b对应，并且c和d表示传感器机构的非线性。当不考虑非线性时，则有c＝d＝0成立。但是当然还可以设想，还考虑另外的非线性。

通过在下面描述的方法执行逆变器1的有利的校准，该校准尤其是用于修正放大误差。为此首先检验全部三个相I、II和III中的电流是否等于零。为此首先将所有开关元件T₁-T₆打开或去激活。如果在相I、II和III之一中继续流动电流，则一直等待，直到在这里电流也等于零。

接着在本实施例中分别接通一个相的高压侧开关T₁和另一个相III的低压侧开关T₅，而四个另外的开关T₂、T₃、T₄和T₆保持断开或去激活。由此必然通过电流传感器中的两个电流传感器3和4流过相同的电流(在不同的方向上)。为了修正现在以如下为出发点：实际电流的数值对应于两个测量的电流的数值的平均值。

由此一方面能够把放大误差减小到各个传感器3、4的放大误差的平均值。此外能够补偿放大误差的差别，所述放大误差对于调节特别起到负面作用。也就是说能够以简单的方式修正放大。然而利用另外的测量也可以修正非线性，其中于是优选地针对每一个另外的系数在另一电流水平处执行至少一次另外的测量。下面仅示范地描述对放大的修正。

参考上面的例子借助传感器3和4测量相I和II的电流I₁和I₂，其中I₁＝-100A和I₂＝110A。由此如下地得出修正因子m_1posKor和m_2negKor：

m_1posKor＝(l₁-l₂)/(2·l₁)≈1，05和

m_2negKor＝(l₂-l₁)/(2·l₂)≈0，95

接着闭合开关元件T₂和T₄，而其余4个开关元件T₁、T₅、T₃和T₆被打开或保持打开。作为所测量的电流在此情况下得出I₁＝-96A和I₂＝100A，其中由此如下地得出修正值：

m_1negKor＝(l₁-l₂)/(2·l₁)≈1，03和

m_2posKor＝(l₁-l₁)/(2·l₂)≈0，97

现在例如可以要么确定经平均的修正因子：

m_1Kor＝(m_1posKor+m_1negKor)/2

m_2Kor＝(m_2posKor+m_2negKor)/2

要么可以由两条直线组成相应的传输特征线。

I＝a+m_1posKor·b·x  对于x≥0

I＝a+m_1negKor·b·x  对于x＜0

尽管上述方法可以仅用两个电流传感器3、4执行，但是在使用三个电流传感器3、4和5的情况下每一个传感器3、4和5总是与另外两个传感器3、4和5比较。在此例如得出下面的模式：

闭合的开关元件	所测量的电流
		T1，T5	I1A，-I2A
T1，T6	I2B，-I3B
		T2，T4	I2C，-I1C
T2，T6	I2D，-I3D
		T3，T4	I3E，-I1E
T3，T5	I3F，-I2F

在所测量的电流的情况下第一角标代表相应的电流传感器或代表相应的相I、II和III，并且第二角标代表相应的测量。由此例如可以如下计算修正因子m_1posKor：

$m_{1\mathrm{posKor}}=\frac{1}{4}\·(\frac{I_{1A}-I_{2A}}{I_{1A}}+\frac{I_{1B}-I_{3B}}{I_{1B}})$

相应地得出针对其他修正因子的计算。确定要么正修正因子要么负修正因子到平均修正因子或者把特征线划分成不同斜率的两个子区域的可能性同样在两个传感器的情况下存在。

通过通电通常也产生感应式电机2的转矩。因此规定，要么在感应式电机2和跟随在其后的驱动支路之间的耦合被打开，使得感应式电机2的旋转不对该驱动支路产生作用，要么通过由控制设备6对开关元件T₁至T₆的相应操控如此短地选择电流脉冲，使得所施加的转矩对整个系统、尤其是对具有感应式电机2的车辆不产生作用，尤其是不产生不希望的加速。

Claims (9)

1.用于校准多相逆变器、尤其是三相逆变器(1)的方法，所述逆变器针对其每一相(I、II、III)具有各一个高压侧开关元件(T₁、T₂、T₃)和各一个低压侧开关元件(T₄、T₅、T₆)以及针对相中的至少一些相具有各一个电流传感器(3、4、5)，其特征在于下面的步骤：

(a)关断所有开关元件(T₁-T₆)，

(b)接通第一相(I)的高压侧开关元件(T₁)和第二相(II)的低压侧开关元件(T₅)，

(c)测量通过第一相(I)和第二相(II)流动的电流，

(d)由所测量的电流构成平均值，和

(e)根据所构成的平均值校准逆变器(1)。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，为了校准假定，逆变器(1)的实际电流的数值对应于所测量电流的数值所构成的平均值。

3.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，在步骤(b)之前首先检验所有相中的电流是否等于零。

4.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，在步骤(b)之前首先检验至少在步骤(b)中未被通电的相中的电流是否等于零。

5.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，重复所述方法，直到检测了逆变器(1)的所有可能的平均值。

6.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，仅如此短地操控相应的开关元件(T₁-T₆)，使得通过逆变器(1)所操控的电机(2)不产生转矩。

7.用于执行根据权利要求1至6之一所述的方法的设备，其特征在于专门设置的控制设备(6)，该控制设备包含用于执行所述方法的装置。

8.计算机程序，当程序在计算机上运行时，执行根据权利要求1至6之一所述的方法的所有步骤。

9.计算机程序产品，具有在机器可读载体上存储的程序代码，用于当程序在计算机上实施时执行根据权利要求1至6之一所述的方法。