对永磁电动机控制电路的保护制造技术

对永磁电动机控制电路的保护。提供保护永磁电动机系统中的电动机控制电路的方法和设备。永磁电动机系统，包括永磁电动机，具有与永磁电动机的相位对应的预定数量的绕组；和直流（ＤＣ）总线，耦合到电源并向电动机系统提供工作功率。电动机控制电路连接到直流总线以从它接收工作功率并连接到永磁电动机的绕组以控制永磁电动机。保护电路连接到直流总线以从它接收电压从而操作保护电路并用于根据直流总线上感测的电压来检测预定的电动机控制电路故障条件，并且响应于此而为电动机控制电路提供保护。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总的涉及永磁电动机系统，并且更特别地涉及在永磁电动 机系统中对诸如逆变器的永磁电动机控制电路的保护.
技术介绍
永磁电动机系统通常包括永磁电动机控制电路，比如逆变器.这 种电动机控制电路中的故障可由大量潜在的问趙引起.例如，逆变器 偏置功率损失、微处理器故陣、电源开关故陣或传感器故陣可以引起 逆变器的故障.为了防止这种故障，需要提供故障处理策略.但是， 许多这种故障处理策略提供多个故陣模式，这些故陣模式要求外部信 息来应用一个或多个策略或者在使用各种测量之间进行切换.由此所期望的是，提供一种不要求外部信息的电动机控制电路保 护方案.此外，期望的是，提供一种可作为逆变器的初级保护或逆变 器的冗余备份保护利用的电动机控制保护方案.而且，从随后的详细 描述和所附权利要求并结合附图和前面的
和
技术介绍
，本发 明的其它所期望的特征和特性将变得清楚.
技术实现思路
提供了一种逆变器保护电路，用于保护逆变器，该逆变器通过直流(DC)总线提供的电压来操作用于控制同步电动机.该逆变器保护 电路包括保护控制器和电源.保护控制器耦合到电动机控制电路并检 测预定的电动机控制电路故障条件.该电源耦合到直流总线和保护控 制器，以便利用从直流总线提供的电压来给保护控制器供电.提供了一种用于保护电动机系统中的电动机控制电路的方法.该 方法包括感测直流总线上预定电动机控制电路故陣条件的方法，该直 流总线通过由直流总线供电的保护电路来向电动机控制电路供电.附图说明随后结合以下附困描述本专利技术，其中相同的标记表示相同时元素，并且.图l描绘了根据本专利技术的实施例的永磁电动机系统的方框图； 图2描绘了根据本专利技术的实施例的图1的电动机系统的保护电路的操作的流程图；和图3描绘了根据本专利技术的实施例的图1的电动机系统的保护电路的搮作的时序图.具体实施方式随后的详细描述实际上仅仅是示例性并且不试图限制本专利技术或者 本专利技术的应用和用途.此外，不试图用在之前
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技术介绍
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技术实现思路
和附图说明中给出的任何明确或暗示的原理来进行界定.参考图l，永磁电动机系统IOO，比如用于混合动力汽车的电驱动 系统，包括永磁电动机105，比如具有三相的内部永磁(IPM)同步电 动机.诸如逆变器110的电动机控制电路经由具有高电压节点117和低 电压节点119的直流总线115来接收来自电源(未示出)，比如电池或 燃料电池的功率，并耦合到其控制的电动机105.逆变器110例如是三 相电压源逆变器，比如如图1所描绘的三桥臂逆变器110，其包括开关 元件120、 121、 122、 123、 124、 125和反并联二极管130、 131、 132、 133、 134、 135.尽管三桥臂逆变器110在图1中被描绘为电动机控制电路，本专利技术不限于该类型的逆变器，根据本专利技术的实施例，电动机控制电路可以 是任何类型的逆变器110或利用一个或多个开关元件来控制电动机105 相位两端的电压的其它电压源控制电路。三相电压源逆变器，比如三 桥臂逆变器IIO，通常被应用来控制混合动力汽车车辆的电动机系统 IOO中的电动机相电流的大小和频率，混合动力汽车车辆包括电池供电 的和燃料电池供电的车辆。当在这种电动机系统100中的电动机105是 IPM电动机时，电动机系统100对基于各种逆变器110的故陣的反应是所 关心的.例如，三相永磁电动机105包括转子和三个绕组138并固有地利用 转子的机械旋转而产生反电动势(反EMF).反EMF的电压电平取决于 电动机105的速度.在足够高的电动机速度，所产生的反EMF超过了直 流总线115上向逆变器110供电的电压，并且反EMF电压的不受控生成(UCG)跟着发生.在普通逆变器110操作期间借助由逆变器110生成的 磁场削弱而防止UCG.磁场削弱降低了反EMF电压以使它保持在低于直 流总线115电压以下的电平，使得反EMF电压的UCG不会发生。如果在电动机105处于高速时发生逆变器110故陣，但是逆变器IIO 操作停止并且逆变器生成的磁场削弱将会丢失，导致了反EMF电压的 UCG.在UCG期间，逆变器110运转得像作为负栽的具有直流链路(即直 流总线115)的全桥整流器.车辆的动能被转换成电功率并且转储到直 流链路中。由电动机生成的电流和转矩的量不是可控制的，并且为了 防止电流从反EMF电压的UCG流动到连接到直流链路的电池中，典型的 当然动作是打开电池和逆变器110之间直流总线115的高电压触点(未 示出).在电池不用作为负栽的情况下，直流总线115电压快速增加并 且可以损坏逆变器IIO.根据本专利技术的实施例，保护电路140包括电源145、例如高压保护(HVP)控制器的保护控制器150、和门驱动电路170.电源145连接到门驱动i路170，以作为其工作电压，为了保护电动机控制电路110和 电动机105，必须将直流总线115的电压限制在安全工作电平内，因此，护控制il50和门驱动电路170提供了可靠电源.用于保护电路140的任 何其它电源将把潜在故陣机制引入到保护电路140.保护控制器150具有连接到电源140的偏置功率输入端152，用于接 收从直流总线115电压生成的偏置功率，以及具有连接到直流总线115 的高电压节点117和低电压节点119的故障检测输入端154,比如电压感 测输入缺.保护控制器150利用故障检测输入154来响应于在故陣检测 输入端154处直流总线115两端感测的电压而确定预定的电动机控制故 障条件.电动机控制处理器(未示出)将高频脉宽调制(PWM)信号提供给 保护控制器150的PWM输入端156.以本领域技术人员已知的方式，电动 机控制处理器以预定方式生成PWM信号来控制开关元件120、 121、 122、 123、 124、 125去把电动机相电压的基波分量调节到想要的幅度、相位 和频率。响应于在故陣检测输入端154感测的电压，保护控制器150将 使PWM直通模块158将PWM信号传到门信号输出端159,或者响应于指明预定电动机控制故陣条件的所感测的电压，信号通知PWM直通模块158 以阻塞PWM信号，并且使笫一故陣响应分量160或笫二故陣响应分量164 生成门保护信号并将门保护信号提供给输出端159.门驱动电路170具有偏置功率输入端172，连接到电源145以从中接 收工作功率.门驱动电路170是本领域技术人员已知的常规电路，其在 偏置功率输入端172处接收偏置功芈，并且响应于PWM信号或在连接到 保护控制器150的输出端159的门信号输入端174接收的门保护信号，经 由输出端176将门信号提供给开关元件120、 121、 122、 123、 124、 125 以用于其门控制搮作.因此，在正常操作期间，门驱动电路170将把高 频PWM信号作为PWM门控制信号提供给开关元件120、 121、 122、 123、 124、 125，以便调节电动机105相电压的基波分量到想要的幅度、相位 和频率.但是当由保护控制器150检测到预定的电动机控制故陣条件 时，门驱动电路170将响应于故陣条件生成的门保护信号而提供所生成 的故障驱动信号.根据本专利技术的实施例，保护控制器150利用两个故障模式来处理预 定的电动机控制故障条件.笫一故陣模本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种逆变器保护电路，用于保护永磁电动机系统中的逆变器，该永磁电动机系统包括用于向逆变器提供工作电压的直流总线（ＤＣ），该逆变器保护电路包括：　保护控制器，耦合到直流总线并根据由它提供的电压来检测预定的逆变器故障条件；和　电源，耦合到直流总线和保护控制器，用于利用从直流总线提供的电压来给保护控制器供电。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：D唐，BA维尔奇科，S希蒂，ML塞洛吉，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]