一种电机三相定子绕组主动短路系统以及方法技术方案

一种电机三相定子绕组主动短路系统以及方法，方法包括：S100、检测电机控制器故障并判断故障类型，如果故障类型为下桥驱动芯片检测故障则执行步骤S200，如果故障类型为非下桥驱动芯片检测故障则执行步骤S300；S200、通过第一主动短路通道开通半导体开关管的上桥以主动短路电机三相定子绕组；S300、通过第二主动短路通道开通半导体开关管的下桥以主动短路电机三相定子绕组；本发明专利技术提供两个主动短路通道，提高了主动短路的可靠性和安全性；在低压侧掉电时也可实现主动短路；在执行主动短路之前，先将电机转速降低到第一阈值转速以内，避免半导体开关管反向耐压过高而且在电机转速降低到第二阈值转速时进入自由停车状态，最终达到高速时良好制动且低速时防止制动扭矩突变的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种电机三相定子绕组主动短路系统以及方法
本专利技术涉及电机领域，尤其涉及一种电机三相定子绕组主动短路系统。
技术介绍
在控制器出现故障时，通常采用主动短路电机的三相定子绕组(ACS，ACTIVESHORTCURRENT)的方式实现快速制动，即将IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor，绝缘栅双极型晶体管)模块的上桥或下桥保持开通。上桥或下桥开通能够主动短路三相电机定子绕组，这种主动短路的策略能够让电机Q轴产生一个负向电流，因此电动汽车能够得到一个有效制动力进入安全停车状态。具体地，在现有的ASC方案中，利用IGBT模块正常工作时的PWM(PulseWidthModulation,脉冲宽度调制)发波通道控制上桥或下桥开通，即用高电平替代正常工作时的PWM波发送给IGBT模块的上桥或下桥。具体的，由MCU(MicrocontrollerUnit,微控制单元)置高电平给CPLD(ComplexProgrammableLogicDevice，复杂可编程逻辑器件)，CPLD再将上桥或下桥的驱动芯片的ASC输入端输入高电平，驱动芯片输出一个高电平给上桥或下桥的门极，让IGBT的上桥或下桥保持开通。如果PWM发波通道中出现其他元器件失效问题，这样会影响主动短路三相定子绕组正常执行。另外，现有的ASC方案适用于反电动势较低(如低于750V最高转速)的电机控制器领域。因为正常工作的IGBT模块，如果要实现ASC需要先将IGBT模块全部封管，然后在开通，在封管的过程中会产生与电机转速相关的反向电动势。如果电机在高速情况进入ASC，则会产生较高的反向电动势，而反向电动势过高就会造成IGBT模块的反向耐压过高，这样就会存在反向电压应力过高，在ASC过程中会存在风险。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种电机三相定子绕组主动短路系统以及方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种电机三相定子绕组主动短路系统，包括：第一主动短路通道，为半导体开关管的上桥的正常工作路径，包括依次连接的MCU、CPLD、用于与半导体开关管的上桥连接的上桥驱动芯片；第二主动短路通道，包括依次连接的MCU、隔离模块、用于与半导体开关管的下桥连接的下桥驱动芯片；主动短路执行模块，用于检测电机控制器故障并判断故障类型，如果故障类型为下桥驱动芯片检测故障，则通过第一主动短路通道开通半导体开关管的上桥以主动短路电机三相定子绕组；如果故障类型为非下桥驱动芯片检测故障，则通过第二主动短路通道开通半导体开关管的下桥以主动短路电机三相定子绕组。在本专利技术所述的电机三相定子绕组主动短路系统中，所述第二主动短路通道还包括位于MCU与隔离模块之间的或门，所述或门的两个输入端分别接收MCU的主动短路信号以及低压侧电压掉电信号；所述第二主动短路通道还用于在低压侧电压掉电时被触发开通半导体开关管的下桥以主动短路电机三相定子绕组。在本专利技术所述的电机三相定子绕组主动短路系统中，所述系统还包括：主动短路预处理模块，用于在主动短路执行模块工作之前，检测电机转速，并在电机转速超出主动短路的第一阈值转速时通知电机控制器撤除扭矩前进动力直至电机转速降低到第一阈值转速；主动短路终止模块，用于在电机转速降低到第二阈值转速时通知主动短路执行模块终止执行主动短路，进入自由停车状态，其中，第一阈值转速大于第二阈值转速。在本专利技术所述的电机三相定子绕组主动短路系统中，所述系统还包括第一阈值转速确定模块，用于根据与三相定子绕组连接的半导体开关管的最高耐压值计算电机在产生与最高耐压值相同的反向电动势时的阈值工作频率，根据所述阈值工作频率确定第一阈值转速。在本专利技术所述的电机三相定子绕组主动短路系统中，所述系统还包括主动短路启动模块，用于根据电机转速计算电机工作频率，根据电机工作频率计算反向电动势，并根据电机D轴电感、电机工作频率、反向电动势计算电机短路电流，并在电机短路电流超过阈值电流时预测三相定子绕组可以主动短路。本专利技术还公开了一种电机三相定子绕组主动短路方法，包括：S100、检测电机控制器故障并判断故障类型，如果故障类型为下桥驱动芯片检测故障，则执行步骤S200，如果故障类型为非下桥驱动芯片检测故障，则执行步骤S300；S200、通过第一主动短路通道开通半导体开关管的上桥以主动短路电机三相定子绕组；S300、通过第二主动短路通道开通半导体开关管的下桥以主动短路电机三相定子绕组；其中，第一主动短路通道为半导体开关管的上桥的正常工作路径，包括依次连接的MCU、CPLD、用于与半导体开关管的上桥连接的上桥驱动芯片；第二主动短路通道包括依次连接的MCU、隔离模块、用于与半导体开关管的下桥连接的下桥驱动芯片。在本专利技术所述的电机三相定子绕组主动短路方法中，所述第二主动短路通道还包括位于MCU与隔离模块之间的或门，所述或门的两个输入端分别接收MCU的主动短路信号以及低压侧电压掉电信号；所述方法还包括：在低压侧电压掉电时触发第二主动短路通道开通半导体开关管的下桥以主动短路电机三相定子绕组。在本专利技术所述的电机三相定子绕组主动短路方法中，步骤S100之前还包括：检测电机转速，并在电机转速超出主动短路的第一阈值转速时通知电机控制器撤除扭矩前进动力直至电机转速降低到第一阈值转速；步骤S200或者S300之后还均包括S400：在主动短路电机三相定子绕组的过程中，当电机转速降低到第二阈值转速时终止执行主动短路，进入自由停车状态，其中，第一阈值转速大于第二阈值转速。在本专利技术所述的电机三相定子绕组主动短路方法中，所述步骤S100之前还包括：根据与三相定子绕组连接的半导体开关管的最高耐压值计算电机在产生与最高耐压值相同的反向电动势时的阈值工作频率，根据所述阈值工作频率确定第一阈值转速。在本专利技术所述的电机三相定子绕组主动短路方法中，步骤S100之前还包括：根据电机转速计算电机工作频率，根据电机工作频率计算反向电动势，并根据电机D轴电感、电机工作频率、反向电动势计算电机短路电流，并在电机短路电流超过阈值电流时预测三相定子绕组可以主动短路。实施本专利技术的电机三相定子绕组主动短路系统以及方法，具有以下有益效果：本专利技术提供两个主动短路通道，根据电机控制器故障的类型启动相应的路径，提高了主动短路的可靠性和安全性；进一步地，在低压侧掉电时也可以通过将半导体开关管开通实现主动短路；更进一步地，在执行主动短路之前，先将电机转速降低到第一阈值转速以内，因此可以避免高速情况进入ASC导致的半导体开关管反向耐压过高的问题，提高了主动短路的安全性，适用的电机控制器领域更广，而且在电机转速降低到第二阈值转速时进入自由停车状态，最终达到高速时良好制动且低速时防止制动扭矩突变的效果。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图：图1是本专利技术实施例一的流程图；图2是两种主动短路通道的示意图。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下面将参照相关附图对本专利技术进行更全面的描述。附图中给出了本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电机三相定子绕组主动短路系统，其特征在于，包括：第一主动短路通道，为半导体开关管的上桥的正常工作路径，包括依次连接的MCU、CPLD、用于与半导体开关管的上桥连接的上桥驱动芯片；第二主动短路通道，包括依次连接的MCU、隔离模块、用于与半导体开关管的下桥连接的下桥驱动芯片；主动短路执行模块，用于检测电机控制器故障并判断故障类型，如果故障类型为下桥驱动芯片检测故障，则通过第一主动短路通道开通半导体开关管的上桥以主动短路电机三相定子绕组；如果故障类型为非下桥驱动芯片检测故障，则通过第二主动短路通道开通半导体开关管的下桥以主动短路电机三相定子绕组。

【技术特征摘要】
1.一种电机三相定子绕组主动短路系统，其特征在于，包括：第一主动短路通道，为半导体开关管的上桥的正常工作路径，包括依次连接的MCU、CPLD、用于与半导体开关管的上桥连接的上桥驱动芯片；第二主动短路通道，包括依次连接的MCU、隔离模块、用于与半导体开关管的下桥连接的下桥驱动芯片；主动短路执行模块，用于检测电机控制器故障并判断故障类型，如果故障类型为下桥驱动芯片检测故障，则通过第一主动短路通道开通半导体开关管的上桥以主动短路电机三相定子绕组；如果故障类型为非下桥驱动芯片检测故障，则通过第二主动短路通道开通半导体开关管的下桥以主动短路电机三相定子绕组。2.根据权利要求1所述的电机三相定子绕组主动短路系统，其特征在于，所述第二主动短路通道还包括位于MCU与隔离模块之间的或门，所述或门的两个输入端分别接收MCU的主动短路信号以及低压侧电压掉电信号；所述第二主动短路通道还用于在低压侧电压掉电时被触发开通半导体开关管的下桥以主动短路电机三相定子绕组。3.根据权利要求1所述的电机三相定子绕组主动短路系统，其特征在于，所述系统还包括：主动短路预处理模块，用于在主动短路执行模块工作之前，检测电机转速，并在电机转速超出主动短路的第一阈值转速时通知电机控制器撤除扭矩前进动力直至电机转速降低到第一阈值转速；主动短路终止模块，用于在电机转速降低到第二阈值转速时通知主动短路执行模块终止执行主动短路，进入自由停车状态，其中，第一阈值转速大于第二阈值转速。4.根据权利要求3所述的电机三相定子绕组主动短路系统，其特征在于，所述系统还包括第一阈值转速确定模块，用于根据与三相定子绕组连接的半导体开关管的最高耐压值计算电机在产生与最高耐压值相同的反向电动势时的阈值工作频率，根据所述阈值工作频率确定第一阈值转速。5.根据权利要求1所述的电机三相定子绕组主动短路系统，其特征在于，所述系统还包括主动短路启动模块，用于根据电机转速计算电机工作频率，根据电机工作频率计算反向电动势，并根据电机D轴电感、电机工作频率、反向电动势计算电机短路电流，并在电机短路电流超过阈值电流时预测三相定子绕组可以主动短路。6.一种电机...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋建军，
申请(专利权)人：苏州汇川联合动力系统有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32