发电机控制器过电压保护方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种发电机控制器过电压保护方法及系统，方法包括：实时获取发电机控制器内部支撑电容的电压；更新电压采样集合，以使集合包括当前采样时刻和之前的n个采样时刻分别获取的支撑电容的电压；确定集合中的最大电压和最小电压；计算最大电压和最小电压的电压差；判断电压差是否大于设定的电压差阈值；如果是，则封锁发电机控制器内部功率开关器件的驱动信号。应用本发明专利技术，可即时有效地捕捉支撑电容的电压急剧上升的现象，能够有效地预警异常情况，在实际电压未达到功率开关器件能够承受的极限电压前做好保护，达到了防止功率开关器件损坏的目的，经济效益明显；采用纯软件的保护方式，仅通过修改电压差阈值即可灵活适用于不同应用场合。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及过电压保护
，尤其涉及一种发电机控制器过电压保护方法及系统。
技术介绍
插电式混合动力汽车是国务院发布的《节能与新能源汽车产业发展规划(2012-2020年)》里重点推进的车型，插电式混合动力汽车有一套发动机-发电机系统组，将发动机的动能通过发电机系统为储能系统或者驱动电机系统供电。其中发电机系统通常由永磁同步发电机和发电机控制器组成，发电机控制器采用三相可控整流桥拓扑结构，图1示出了发电机系统的主电路及关联对象的结构示意图，在图1中，B表示整车储能系统(蓄电池或超级电容)，容量一般为数十甚至上百法拉数量级；K1为预充电接触器，R1为预充电电阻，两者组成的预充电回路用于防止发电机控制器上电时储能系统上的电压对支撑电容C的冲击；K为主接触器，在预充电过程结束后主接触器K处于闭合状态，为正常发电状态下的能量流经通道；C为支撑电容，实现对直流电压的滤波、储能，一般为数千微法数量级；V1、V2、V3、V4、V5、V6为6个IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor，绝缘栅双极型晶体管)V1～V6，它们组成的可控整流桥负责能量转换，其中，V1-V4、V2-V5、V3-V6各组成一个IGBT桥，而每个IGBT上的电压峰值为支撑电容C上的电压值；Udc表示电压传感器Udc，实时检测支撑电容C的直流电压值(即支撑电容C两端的电压)，将高电压信号转换成低电压信号送至控制板后续处理；M为永磁同步发电机，它与整车的发动机固定在一起，发动机作为它的输入原动机。当整车储能系统B需要补充电量时，整车控制器向发电机控制器发送发电指令(启机标志及制动转矩值)，控制器内部的控制板综合整车发电指令及发电机系统当前运行状态(电机转速、位置、三相交流电流、支撑电容C的电压等)，依据SVPWM(SpaceVectorPulseWidthModulation，空间矢量脉宽调制)控制算法产生符合指令期望的6路PWM驱动脉冲信号，分别驱动6个IGBTV1～V6的通断。来自永磁同步发电机M的三相交流电压经过6个IGBTV1～V6变换后在支撑电容C两端就得到了直流电压，经过主接触器K后为整车储能系统B补充电量。为了防止发电电压过高，一般在控制器内部设置过电压保护功能，然而现有技术中的常规发电机控制器过电压保护方法存在以下缺陷：常规发电机控制器过电压保护方法存在实时性不强的特点，虽然在正常运行状态下因控制器外接了整车大容量的储能系统，电压不会急剧变化，保护的滞后现象不会带来危害，但是在异常情况下，即在控制器正处于发电运行状态时主接触器K发生了短暂性的分断(主接触器K的控制电源暂时性失电，主接触器K的主触点因振动而跳动等)的情况下，造成控制器与外部储能系统断开，发电机产生的能量将全部由发电机控制器内部并联在IGBT两端的支撑电容C吸收，此时支撑电容C的电压将急剧上升，可能超过功率开关器件IGBT允许的峰值耐受电压，造成IGBT损坏。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：常规发电机控制器过电压保护方法存在实时性不强的特点，在异常情况下，发电机产生的能量将全部由发电机控制器内部并联在IGBT两端的支撑电容吸收，此时支撑电容的电压将急剧上升，很可能超过IGBT允许的峰值耐受电压，造成IGBT损坏。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种发电机控制器过电压保护方法及系统，能够预先判定IGBT上是否存在过电压的风险，从而在实际的电压未达到IGBT承受的极限电压前提前做好保护。本专利技术的技术方案为：一种发电机控制器过电压保护方法，包括：每隔设定的采样间隔获取所述发电机控制器内部支撑电容的电压；更新电压采样集合，以使所述电压采样集合包括当前采样时刻以及当前采样时刻之前的n个采样时刻分别获取的所述支撑电容的电压，所述n为大于0的自然数；确定所述电压采样集合中的最大电压和最小电压；计算所述最大电压和所述最小电压的电压差；判断所述电压差是否大于设定的电压差阈值；如果是，则封锁所述发电机控制器内部功率开关器件的驱动信号。优选的是，所述方法还包括离线设定所述电压差阈值，所述离线设定所述电压差阈值包括：确定能够引起异常情况的最小充电电流；根据所述最小充电电流、所述支撑电容的电容值、所述采样间隔和所述n，确定准电压差阈值；根据所述准电压差阈值和设定的延迟系数，确定所述电压差阈值。优选的是，所述确定能够引起异常情况的最小充电电流包括：根据整车储能系统允许的最大充电电流和设定的比例，确定能够引起异常情况的充电电流范围；将所述充电电流范围内取值最小的充电电流确定为所述最小充电电流。优选的是，根据计算所述准电压差阈值，其中I为所述最小充电电流，Δt为所述采样间隔，c为所述支撑电容的电容值。优选的是，所述电压差阈值为所述准电压差阈值除以所述延迟系数的商，所述延迟系数为大于1的实数。一种发电机控制器过电压保护系统，包括：电压采样单元，设置为每隔设定的采样间隔获取所述发电机控制器内部支撑电容的电压；更新单元，设置为更新电压采样集合，以使所述电压采样集合包括当前采样时刻以及当前采样时刻之前的n个采样时刻分别获取的所述支撑电容的电压，所述n为大于0的自然数；电压确定单元，设置为确定所述电压采样集合中的最大电压和最小电压；电压差计算单元，设置为计算所述最大电压和所述最小电压的电压差；判断单元，设置为判断所述电压差是否大于设定的电压差阈值；驱动信号封锁单元，设置为在所述电压差大于所述电压差阈值的情况下，封锁所述发电机控制器内部功率开关器件的驱动信号。优选的是，所述系统还包括电压差阈值离线设定单元，设置为离线设定所述电压差阈值，所述电压差阈值离线设定单元包括：最小充电电流确定单元，设置为确定能够引起异常情况的最小充电电流；准电压差阈值确定单元，设置为根据所述最小充电电流、所述支撑电容的电容值、所述采样间隔和所述n，确定准电压差阈值；电压差阈值确定单元，设置为根据所述准电压差阈值和设定的延迟系数，确定所述电压差阈值。优选的是，所述最小充电电流确定单元具体设置为：根据整车储能系统允许的最大充电电流和设定的比例，确定能够引起异常情况的充电电流范围；将所述充电电流范围内取值最小的充电电流确定为所述最小充电电流。优选的是，所述准电压差阈值确定单元具体设置为：根据计算所述准电压差阈值，其中I为所述最小充电电流，Δt为所述采样间隔，c为所述支撑电容的电容值。优选的是，所述电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发电机控制器过电压保护方法，其特征在于，包括：每隔设定的采样间隔获取所述发电机控制器内部支撑电容的电压；更新电压采样集合，以使所述电压采样集合包括当前采样时刻以及当前采样时刻之前的n个采样时刻分别获取的所述支撑电容的电压，所述n为大于0的自然数；确定所述电压采样集合中的最大电压和最小电压；计算所述最大电压和所述最小电压的电压差；判断所述电压差是否大于设定的电压差阈值；如果是，则封锁所述发电机控制器内部功率开关器件的驱动信号。

【技术特征摘要】
1.一种发电机控制器过电压保护方法，其特征在于，包括：
每隔设定的采样间隔获取所述发电机控制器内部支撑电容的电压；
更新电压采样集合，以使所述电压采样集合包括当前采样时刻以及当前采样时刻之前
的n个采样时刻分别获取的所述支撑电容的电压，所述n为大于0的自然数；
确定所述电压采样集合中的最大电压和最小电压；
计算所述最大电压和所述最小电压的电压差；
判断所述电压差是否大于设定的电压差阈值；
如果是，则封锁所述发电机控制器内部功率开关器件的驱动信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括离线设定所述电压差阈
值，所述离线设定所述电压差阈值包括：
确定能够引起异常情况的最小充电电流；
根据所述最小充电电流、所述支撑电容的电容值、所述采样间隔和所述n，确定准电
压差阈值；
根据所述准电压差阈值和设定的延迟系数，确定所述电压差阈值。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述确定能够引起异常情况的最小充电
电流包括：
根据整车储能系统允许的最大充电电流和设定的比例，确定能够引起异常情况的充电
电流范围；
将所述充电电流范围内取值最小的充电电流确定为所述最小充电电流。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，根据计算所述准电压
差阈值，其中I为所述最小充电电流，Δt为所述采样间隔，c为所述支撑电容的电容值。
5.根据权利要求2至4任一项所述的方法，其特征在于，所述电压差阈值为所述准电
压差阈值除以所述延迟系数的商，所述延迟系数为大于1的实数。
6.一种发电机控制器过电压保护系统，其特征在于，包括：
电压采样单元，设置为每隔设定的采样间隔获取所述发电机控制器内部支撑电容的电
压；
更新单元，设置为更新电压采...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯江华，陈慧民，陈建明，王征宇，易慧斌，石高峰，谭淼，凌岳伦，
申请(专利权)人：湖南南车时代电动汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43