專利名稱：電動(dòng)車輛用三相逆變器容錯(cuò)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種三相逆變器容錯(cuò)控制裝置。特別是涉及一種具有在車用電機(jī)逆變器某相發(fā)生故障的容錯(cuò)能力，故障后運(yùn)行在四開關(guān)三相運(yùn)行方式的電動(dòng)車輛用三相逆變器容錯(cuò)電路。
背景技術(shù)：
三相逆變器是電動(dòng)車輛用永磁同步電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)中最常采用的功率變換器。然而，其中的功率半導(dǎo)體器件及其控制電路是最易發(fā)生故障的薄弱環(huán)節(jié)，其可靠性問題一直沒有得到有效解決。電動(dòng)車輛用電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中功率變換器是驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中最易發(fā)生故障的薄弱環(huán)節(jié)。功率變換器一旦發(fā)生故障，輕則將造成系統(tǒng)停機(jī)影響駕駛，重則造成災(zāi)難性事故。盡管人們?yōu)樘岣唠妱?dòng)車輛電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的可靠性而采取降額設(shè)計(jì)或使用并聯(lián)冗余元件等方法，但這會(huì)使系統(tǒng)造價(jià)過高，僅適用于空間條件許可的場合。為了使車用永磁同步電機(jī)系統(tǒng)能在逆變器故障后具有持續(xù)或不間斷運(yùn)行能力，需要對(duì)其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)容錯(cuò)重構(gòu)及容錯(cuò)運(yùn)行。在故障發(fā)生后首先對(duì)故障器件進(jìn)行隔離，然后利用余下的開關(guān)器件在部分減容的情況下保持系統(tǒng)不間斷運(yùn)行。這種方式可以節(jié)約采用冗余方案帶來的硬件成本，同時(shí)保證電動(dòng)汽車在電機(jī)控制器逆變器發(fā)生故障時(shí)容錯(cuò)運(yùn)行而不致停機(jī)，保證了整車的安全性及實(shí)用性。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是，提供一種無故障時(shí)所有的雙向晶閘管均斷開，系統(tǒng)通過六開關(guān)供電正常工作；當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，故障相開關(guān)器件被切除，同時(shí)觸通連接電機(jī)繞組和母線電壓中點(diǎn)的雙向晶閘管，使系統(tǒng)重構(gòu)為兩相四開關(guān)系統(tǒng)的電動(dòng)車輛用三相逆變器容錯(cuò)電路。本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是一種電動(dòng)車輛用三相逆變器容錯(cuò)電路，包括有第一 第六功率開關(guān)，母線電容Cl，以及電機(jī)A相繞組、電機(jī)B相繞組、電機(jī)C相繞組，還設(shè)置有第一 第三雙向晶閘管和母線電容C2，其中，所述的第一功率開關(guān)、第二功率開關(guān)和第 三功率開關(guān)的一端分別依次通過母線電容Cl和母線電容C2接地，第一功率開關(guān)、第二功率開關(guān)和第三功率開關(guān)的另一端分別對(duì)應(yīng)連接第四功率開關(guān)、第五功率開關(guān)和第六功率開關(guān)的一端，所述的第四功率開關(guān)、第五功率開關(guān)和第六功率開關(guān)的另一端接地，所述的第一 第六功率開關(guān)的觸發(fā)端分別連接電機(jī)控制器，所述的第一功率開關(guān)與第四功率開關(guān)的連接點(diǎn)連接電機(jī)A相繞組，第二功率開關(guān)與第五功率開關(guān)的連接點(diǎn)連接電機(jī)B相繞組，第三功率開關(guān)與第六功率開關(guān)的連接點(diǎn)連接電機(jī)C相繞組，所述的電機(jī)A相繞組、電機(jī)B相繞組和電機(jī)C相繞組分別對(duì)應(yīng)的通過第一雙向晶閘管、第二雙向晶閘管和第三雙向晶閘管連接在母線電容Cl與母線電容C2的連接點(diǎn)上，所述的第一雙向晶閘管、第二雙向晶閘管和第三雙向晶閘管的觸發(fā)端分別連接電機(jī)控制器。還設(shè)置有第一熔斷器、第二熔斷器和第三熔斷器，所述的第一熔斷器、第二熔斷器和第三熔斷器分別對(duì)應(yīng)的連接在電機(jī)A相繞組、電機(jī)B相繞組和電機(jī)C相繞組與對(duì)應(yīng)的第一 第六功率開關(guān)之間的連接線上。本實(shí)用新型的電動(dòng)車輛用三相逆變器容錯(cuò)電路，無故障時(shí)所有的雙向晶閘管均斷開，系統(tǒng)通過六開關(guān)供電正常工作；當(dāng)故障發(fā)生時(shí) ，故障相開關(guān)器件被切除，同時(shí)觸通連接電機(jī)繞組和母線電壓中點(diǎn)的雙向晶閘管，使系統(tǒng)重構(gòu)為兩相四開關(guān)系統(tǒng)。由于四開關(guān)三相運(yùn)行方式對(duì)電機(jī)繞組的接法沒有限制，而且可以實(shí)現(xiàn)SVPWM控制，所需附加成本較小。

圖I是本實(shí)用新型的電動(dòng)車輛用三相逆變器容錯(cuò)電路的拓?fù)鋱D；圖2是三相逆變器中A相橋臂發(fā)生故障后的容錯(cuò)拓?fù)鋱D。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本實(shí)用新型的電動(dòng)車輛用三相逆變器容錯(cuò)電路做出詳細(xì)說明。本實(shí)用新型的電動(dòng)車輛用三相逆變器容錯(cuò)電路，具有在車用電機(jī)逆變器某相發(fā)生故障的容錯(cuò)能力，故障后運(yùn)行在四開關(guān)三相運(yùn)行方式。這種電路是將電機(jī)每相繞組各通過一個(gè)雙向晶閘管與母線母線電容中點(diǎn)相連，故障發(fā)生后，首先將故障相隔離，然后觸發(fā)相應(yīng)的雙向晶閘管，使故障相繞組端點(diǎn)與母線母線電容中點(diǎn)相連，故障后需要將控制策略改變?yōu)槿嗨拈_關(guān)控制策略。當(dāng)某相發(fā)生故障時(shí)，采用四開關(guān)三相運(yùn)行方式故障前三相逆變器正常工作，逆變器不觸發(fā)。當(dāng)由于四開關(guān)三相運(yùn)行方式對(duì)電機(jī)繞組的接法沒有限制，而且可以實(shí)現(xiàn)SVPWM控制，所需附加成本較小。如圖I所示，本實(shí)用新型的電動(dòng)車輛用三相逆變器容錯(cuò)控制電路，包括有第一 第六功率開關(guān)VT1、VT2、VT3、VT4、VT5、VT6，母線電容Cl，電機(jī)A相繞組、電機(jī)B相繞組、電機(jī)C相繞組，以及第一 第三雙向晶閘管TRa、TRb、TRc和母線電容C2，其中，所述的第一功率開關(guān)VTl、第二功率開關(guān)VT2和第三功率開關(guān)VT3的一端分別依次通過母線電容Cl和母線電容C2接地，第一功率開關(guān)VTl、第二功率開關(guān)VT2和第三功率開關(guān)VT3的另一端分別對(duì)應(yīng)連接第四功率開關(guān)VT4、第五功率開關(guān)VT5和第六功率開關(guān)VT6的一端，所述的第四功率開關(guān)VT4、第五功率開關(guān)VT5和第六功率開關(guān)VT6的另一端接地，所述的第一 第六功率開*VT1、VT2、VT3、VT4、VT5、VT6的觸發(fā)端分別連接電機(jī)控制器，所述的第一功率開關(guān)VTl與第四功率開關(guān)VT4的連接點(diǎn)連接電機(jī)A相繞組，第二功率開關(guān)VT2與第五功率開關(guān)VT5的連接點(diǎn)連接電機(jī)B相繞組，第三功率開關(guān)VT3與第六功率開關(guān)VT6的連接點(diǎn)連接電機(jī)C相繞組，所述的電機(jī)A相繞組、電機(jī)B相繞組和電機(jī)C相繞組分別對(duì)應(yīng)的通過第一雙向晶閘管TRa、第二雙向晶閘管TRb和第三雙向晶閘管TRc連接在母線電容Cl與母線電容C2的連接點(diǎn)上，所述的第一雙向晶閘管TRa、第二雙向晶閘管TRb和第三雙向晶閘管TRc的觸發(fā)端分別連接電機(jī)控制器。還設(shè)置有第一熔斷器Fa、第二熔斷器Fb和第三熔斷器Fe，所述的第一熔斷器Fa、第二熔斷器Fb和第三熔斷器Fe分別對(duì)應(yīng)的連接在電機(jī)A相繞組、電機(jī)B相繞組和電機(jī)C相繞組與對(duì)應(yīng)的第一 第六功率開關(guān)VT1、VT2、VT3、VT4、VT5、VT6之間的連接線上。本實(shí)用新型的電動(dòng)車輛用三相逆變器容錯(cuò)電路，當(dāng)檢測到某相開關(guān)短路故障后，電機(jī)控制器斷開故障開關(guān)互補(bǔ)開關(guān)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，以防橋臂直通短路，然后觸發(fā)第一 第三雙向晶閘管TRa、TRb、TRc中對(duì)應(yīng)的雙向晶閘管導(dǎo)通，這樣半側(cè)母線母線電容、雙向晶閘管、熔斷器、短路故障功率開關(guān)形成一個(gè)回路，存儲(chǔ)在母線電容中的能量熔斷熔斷器，故障開關(guān)從逆變器中隔離。同時(shí)必須先關(guān)斷逆變器余下兩管子再導(dǎo)通晶閘管，否則母線電容兩端易出現(xiàn)直通短路。容錯(cuò)運(yùn)行時(shí)只有四只管子供電，余下兩管需保證一直處于關(guān)斷狀態(tài)。第一功率開關(guān)VTl或第二功率開關(guān)VT2故障后的容錯(cuò)拓?fù)淙鐖D2所示，當(dāng)檢測到開關(guān)故障后，控制器斷開故障開關(guān)互補(bǔ)開關(guān)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，以防橋臂直通短路，然后觸發(fā)第一雙向晶閘管TRa導(dǎo)通，故障第一功率開關(guān)VTl或第二功率開關(guān)VT2所在橋臂從逆變器中被隔離。通過第一雙向晶閘管TRa、第二雙向晶閘管TRb也能保護(hù)發(fā)生在逆變器橋臂與雙向晶閘管端的某相開路故障；當(dāng)發(fā)生某一開關(guān)開路故障時(shí)，只需將它的互補(bǔ)開關(guān)斷開，將第 一雙向晶閘管TRa、第二雙向晶閘管TRb中對(duì)應(yīng)的雙向晶閘管觸發(fā)導(dǎo)通即可。本實(shí)用新型的電動(dòng)車輛用三相逆變器容錯(cuò)控制電路采用低成本的晶閘管、熔絲即可以有效地對(duì)三相逆變器功率開關(guān)故障進(jìn)行容錯(cuò)。
權(quán)利要求1.一種電動(dòng)車輛用三相逆變器容錯(cuò)電路，包括有第一 第六功率開關(guān)(VT1、VT2、VT3、VT4、VT5、VT6)，母線電容Cl，以及電機(jī)A相繞組、電機(jī)B相繞組、電機(jī)C相繞組，其特征在于，還設(shè)置有第一 第三雙向晶閘管(TRa、TRb、TRc)和母線電容C2，其中，所述的第一功率開關(guān)(VTl)、第二功率開關(guān)(VT2)和第三功率開關(guān)(VT3)的一端分別依次通過母線電容Cl和母線電容C2接地，第一功率開關(guān)(VTl)、第二功率開關(guān)(VT2)和第三功率開關(guān)(VT3)的另一端分別對(duì)應(yīng)連接第四功率開關(guān)(VT4)、第五功率開關(guān)(VT5)和第六功率開關(guān)(VT6)的一端，所述的第四功率開關(guān)(VT4)、第五功率開關(guān)(VT5)和第六功率開關(guān)(VT6)的另一端接地，所述的第一 第六功率開關(guān)(VT1、VT2、VT3、VT4、VT5、VT6)的觸發(fā)端分別連接電機(jī)控制器，所述的第一功率開關(guān)(VTl)與第四功率開關(guān)(VT4)的連接點(diǎn)連接電機(jī)A相繞組，第二功率開關(guān)(VT2)與第五功率開關(guān)(VT5)的連接點(diǎn)連接電機(jī)B相繞組，第三功率開關(guān)(VT3)與第六功率開關(guān)(VT6)的連接點(diǎn)連接電機(jī)C相繞組，所述的電機(jī)A相繞組、電機(jī)B相繞組和電機(jī)C相繞組分別對(duì)應(yīng)的通過第一雙向晶閘管(TRa)、第二雙向晶閘管(TRb)和第三雙向晶閘管(TRc)連接在母線電容Cl與母線電容C2的連接點(diǎn)上，所述的第一雙向晶閘管(TRa)、第二雙向晶閘管(TRb)和第三雙向晶閘管(TRc)的觸發(fā)端分別連接電機(jī)控制器。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電動(dòng)車輛用三相逆變器容錯(cuò)電路，其特征在于，還設(shè)置有第一熔斷器(Fa)、第二熔斷器(Fb)和第三熔斷器(Fe)，所述的第一熔斷器(Fa)、第二熔斷器(Fb)和第三熔斷器(Fe)分別對(duì)應(yīng)的連接在電機(jī)A相繞組、電機(jī)B相繞組和電機(jī)C相繞組與對(duì)應(yīng)的第一 第六功率開關(guān)(VT1、VT2、VT3、VT4、VT5、VT6)之間的連接線上。
專利摘要一種電動(dòng)車輛用三相逆變器容錯(cuò)電路，第一、第二和第三功率開關(guān)的一端通過母線電容C1、C2接地，第一、第二和第三功率開關(guān)的另一端對(duì)應(yīng)連接第四、第五和第六功率開關(guān)的一端，第四、第五和第六功率開關(guān)的另一端接地，第一～第六功率開關(guān)的觸發(fā)端分別連接電機(jī)控制器，第一與第四功率開關(guān)的連接點(diǎn)連接電機(jī)A相繞組，第二與第五功率開關(guān)的連接點(diǎn)連接電機(jī)B相繞組，第三與第六功率開關(guān)的連接點(diǎn)連接電機(jī)C相繞組，電機(jī)A、B、C相繞組通過第一、二、三雙向晶閘管連接在母線電容C1與C2的連接點(diǎn)上，第一、二、三雙向晶閘管的觸發(fā)端分別連接電機(jī)控制器。本實(shí)用新型由于四開關(guān)三相運(yùn)行方式對(duì)電機(jī)繞組的接法沒有限制，而且可以實(shí)現(xiàn)SVPWM控制，所需附加成本較小。
文檔編號(hào)H02M7/48GK202384993SQ201120554338
公開日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2011年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月26日
發(fā)明者竇汝振, 趙春明, 黃雷 申請(qǐng)人:天津清源電動(dòng)車輛有限責(zé)任公司