本發(fā)明涉及電力電子設(shè)備領(lǐng)域，尤其是一種電動(dòng)汽車用高容錯(cuò)雙可靠性保險(xiǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。

背景技術(shù)：

隨著化石能源的不斷緊缺，以及污染的不斷嚴(yán)重，電動(dòng)汽車以它無污染，噪聲小等優(yōu)點(diǎn)，越來越受到人們的歡迎。近年來，電動(dòng)汽車行業(yè)發(fā)展迅速，市場(chǎng)占有率也不斷增加，與此同時(shí)，人們對(duì)于電動(dòng)汽車的要求也不斷提高，特別是對(duì)其穩(wěn)定性，可靠性，安全性的要求。

作為電動(dòng)汽車傳動(dòng)控制系統(tǒng)的核心—電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，是保證電動(dòng)汽車可靠性，穩(wěn)定性，安全性的關(guān)鍵，但也是最易發(fā)生故障的薄弱環(huán)節(jié)。為了解決這種情況，國內(nèi)外研究人員提出了各種容錯(cuò)技術(shù)，以維護(hù)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。但多數(shù)此類技術(shù)均以單一一種容錯(cuò)結(jié)構(gòu)為主體，缺乏一定的可靠性，或是降低了系統(tǒng)的性能，一定程度上不能滿足電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)高可靠性，高穩(wěn)定性的要求。

本發(fā)明就是為了解決以上問題而進(jìn)行的改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種高容錯(cuò)，高可靠性，高效率的一種電動(dòng)汽車用高容錯(cuò)雙可靠性保險(xiǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。

本發(fā)明為解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種電動(dòng)汽車用高容錯(cuò)雙可靠性保險(xiǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，包括三相全橋逆變電路、單橋臂冗余型容錯(cuò)拓?fù)潆娐芳伴_關(guān)冗余型容錯(cuò)拓?fù)潆娐?，所述三相全橋逆變電路包括開關(guān)管T₁、開關(guān)管T₂、開關(guān)管T₃、開關(guān)管T₄、開關(guān)管T₅、開關(guān)管T₆、熔斷器FU1、熔斷器FU2、二極管D₁、二極管D₂、二極管D₃、二極管D₄、二極管D₅和二極管D₆，開關(guān)管T₁與T₂順向串聯(lián)構(gòu)成第一個(gè)橋臂，開關(guān)管T₃與T₄順向串聯(lián)構(gòu)成第二個(gè)橋臂，開關(guān)管T₅與T₆順向串聯(lián)構(gòu)成第三個(gè)橋臂，三個(gè)橋臂同方向并聯(lián)構(gòu)成了一個(gè)三相橋式逆變電路，在開關(guān)管T₁和開關(guān)管T₂的連接處引出第一根輸出線，在開關(guān)管T₃和開關(guān)管T₄的連接處引出第二根輸出線，在開關(guān)管T₅和開關(guān)管T₆的連接處引出第三根輸出線，第一根輸出線、第二根輸出線和第三根輸出線分別與電機(jī)的三相線相連接，第一根輸出線、第二根輸出線和第三根輸出線均與熔斷器FU1和FU2相連，所述熔斷器FU1和FU2之間為串聯(lián)，開關(guān)管T₁反并聯(lián)一只二極管D₁，開關(guān)管T₂反并聯(lián)一只二極管D₂，開關(guān)管T₃反并聯(lián)一只二極管D₃，開關(guān)管T₄反并聯(lián)一只二極管D₄，開關(guān)管T₅反并聯(lián)一只二極管D₅，開關(guān)管T₆反并聯(lián)一只二極管D₆；

所述單橋臂冗余型容錯(cuò)拓?fù)潆娐钒ㄩ_關(guān)管T_n1、開關(guān)管T_n2、二極管D_n1、二極管D_n2、雙向晶閘管TR₁、雙向晶閘管TR₂和雙向晶閘管TR₃，開關(guān)管T_n1與T_n2順向串聯(lián)構(gòu)成第四個(gè)橋臂，在兩個(gè)開關(guān)管T_n1與T_n2之間的連接處引出第四根輸出線，第四根輸出線設(shè)置有三個(gè)連接端子，雙向晶閘管TR₁的一端與第四根輸出線的一個(gè)連接端子相連，雙向晶閘管TR₁的另一端與熔斷器FU1和FU2之間的第三根導(dǎo)線相連、雙向晶閘管TR₂的一端與第四根輸出線的一個(gè)連接端子相連，雙向晶閘管TR₂的另一端與熔斷器FU1和FU2之間的第二根導(dǎo)線相連，雙向晶閘管TR₃的一端與第四根輸出線的一個(gè)連接端子相連，雙向晶閘管TR₃的另一端與熔斷器FU1和FU2之間的第一根導(dǎo)線相連；開關(guān)管T_n1反并聯(lián)一只二極管D_n1，開關(guān)管T_n2反并聯(lián)一只二極管D_n2；

所述開關(guān)冗余型容錯(cuò)拓?fù)潆娐钒娙軨₁、電容C₂，雙向晶閘管TR₄，雙向晶閘管TR₅和雙向晶閘管TR₆，在電容C₁和電容C₂之間的連接處引出第五根輸出線，雙向晶閘管TR₄一端與第五根輸出線相連，雙向晶閘管TR₄另一端與熔斷器FU1和FU2之間的第三根導(dǎo)線相連、雙向晶閘管TR₅一端與第五根輸出線相連，雙向晶閘管TR₅另一端與熔斷器FU1和FU2之間的第二根導(dǎo)線相連，雙向晶閘管TR₆一端與第五根輸出線相連，雙向晶閘管TR₆另一端與熔斷器FU1和FU2之間的第一根導(dǎo)線相連；

進(jìn)一步的，該電機(jī)驅(qū)動(dòng)器在正常工作狀態(tài)時(shí)，雙向晶閘管TR₄，雙向晶閘管TR₅和雙向晶閘管TR₆處于關(guān)斷狀態(tài)；

更進(jìn)一步的，第一個(gè)橋臂、第二個(gè)橋臂、第三個(gè)橋臂和第四個(gè)橋臂的一端分別與第一根導(dǎo)線相連，第一個(gè)橋臂、第二個(gè)橋臂、第三個(gè)橋臂和第四個(gè)橋臂的另一端分別與第二根導(dǎo)線相連，電容C₁和C₂串聯(lián)后一端與第一根導(dǎo)線相連，電容C₁和C₂串聯(lián)后另一端與第二根導(dǎo)線相連；

具體的，驅(qū)動(dòng)器的逆變故障隔離通常采用快速熔絲和半導(dǎo)體開關(guān)器件來實(shí)現(xiàn)，利用短路功率管或者晶閘管是實(shí)現(xiàn)故障的處理，使得系統(tǒng)得以正常運(yùn)行，該驅(qū)動(dòng)器正常工作時(shí)雙向晶閘管TR₁、雙向晶閘管TR₂和雙向晶閘管TR₃均處于關(guān)斷狀態(tài)；

其中，驅(qū)動(dòng)器的逆變故障隔離通常采用快速熔絲和半導(dǎo)體開關(guān)器件來實(shí)現(xiàn)，利用短路功率管或者晶閘管是實(shí)現(xiàn)故障的處理，使得系統(tǒng)得以正常運(yùn)行，該驅(qū)動(dòng)器正常工作時(shí)雙向晶閘管TR₁、雙向晶閘管TR₂和雙向晶閘管TR₃均處于關(guān)斷狀態(tài)；

開關(guān)管T_n1與T_n2順向串聯(lián)構(gòu)成的第四個(gè)橋臂為輔助橋臂。

工作原理為：當(dāng)沒有橋臂發(fā)生故障時(shí)，驅(qū)動(dòng)器主電路工作為一個(gè)三相全橋逆變電路，如圖1，由控制器給出PWM波，控制開關(guān)管的通斷，整個(gè)驅(qū)動(dòng)器正常運(yùn)行；如圖2，單橋臂冗余型容錯(cuò)拓?fù)涫窃诋?dāng)某一橋臂發(fā)生故障時(shí)(圖中假設(shè)為第一個(gè)橋臂故障)，通過采用熔斷器(FU1)熔斷將故障橋臂與繞組隔離，控制器觸發(fā)相應(yīng)的雙向晶閘管(圖中為TR₃)導(dǎo)通，將繞組從故障橋臂切換到輔助橋臂，重構(gòu)后的拓?fù)渑c正常逆變器相同，控制策略也無需調(diào)整；如圖3，當(dāng)某一橋臂出現(xiàn)故障后(圖中假設(shè)為第一個(gè)橋臂故障)，與該橋臂相連的雙向晶閘管(圖中為TR₆)被觸發(fā)導(dǎo)通，故障橋臂被串聯(lián)電容取代，電機(jī)由四開關(guān)逆變器驅(qū)動(dòng)。與傳統(tǒng)六開關(guān)逆變器相比，四開關(guān)逆變器具有四個(gè)基本電壓矢量。四開關(guān)逆變器PWM調(diào)制策略中，輸出線性最大電壓矢量的幅值是六開關(guān)逆變器的一半，此時(shí)可將改變母線電壓，矢量控制等策略應(yīng)用于四開關(guān)逆變器電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，保證驅(qū)動(dòng)器穩(wěn)定工作。

本發(fā)明所述的一種電動(dòng)汽車用高容錯(cuò)雙可靠性保險(xiǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的有益效果是：常用的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器電路中單橋臂冗余型容錯(cuò)拓?fù)潆娐泛休o助橋臂，本發(fā)明是原驅(qū)動(dòng)器電路中的輔助橋臂用串聯(lián)的兩電容代替，構(gòu)成了一種開關(guān)冗余型容錯(cuò)拓?fù)潆娐?，并與三相全橋逆變電路連接形成一體化，實(shí)現(xiàn)了單橋臂冗余型容錯(cuò)拓?fù)浜烷_關(guān)冗余型容錯(cuò)拓?fù)湎嘟Y(jié)合的雙可靠性保險(xiǎn)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，滿足了目前對(duì)于電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)高容錯(cuò)，高可靠性，高效率的要求。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種電動(dòng)汽車用高容錯(cuò)雙保險(xiǎn)可靠性電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的主電路整體拓?fù)鋱D；

圖2為當(dāng)沒有發(fā)生橋臂故障時(shí)，三相全橋逆變電路工作圖。

圖3為當(dāng)某一橋臂發(fā)生故障時(shí)(圖中假設(shè)為第一個(gè)橋臂故障)，單橋臂冗余型容錯(cuò)拓?fù)潆娐饭ぷ鲌D。

圖4為當(dāng)某一橋臂發(fā)生故障時(shí)(圖中假設(shè)為第一個(gè)橋臂故障)，開關(guān)冗余型容錯(cuò)拓?fù)潆娐饭ぷ鲌D。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合圖示與具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。

參照?qǐng)D1、圖2、圖3、圖4所示，該一種電動(dòng)汽車用高容錯(cuò)雙可靠性保險(xiǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，包括三相全橋逆變電路、單橋臂冗余型容錯(cuò)拓?fù)潆娐芳伴_關(guān)冗余型容錯(cuò)拓?fù)潆娐?，所述三相全橋逆變電路包括開關(guān)管T₁、開關(guān)管T₂、開關(guān)管T₃、開關(guān)管T₄、開關(guān)管T₅、開關(guān)管T₆、熔斷器FU1、熔斷器FU2、二極管D₁、二極管D₂、二極管D₃、二極管D₄、二極管D₅和二極管D₆，開關(guān)管T₁與T₂順向串聯(lián)構(gòu)成第一個(gè)橋臂，開關(guān)管T₃與T₄順向串聯(lián)構(gòu)成第二個(gè)橋臂，開關(guān)管T₅與T₆順向串聯(lián)構(gòu)成第三個(gè)橋臂，三個(gè)橋臂同方向并聯(lián)構(gòu)成了一個(gè)三相橋式逆變電路，在開關(guān)管T₁和開關(guān)管T₂的連接處引出第一根輸出線1，在開關(guān)管T₃和開關(guān)管T₄的連接處引出第二根輸出線2，在開關(guān)管T₅和開關(guān)管T₆的連接處引出第三根輸出線3，第一根輸出線1、第二根輸出線2和第三根輸出線3分別與電機(jī)4的三相線相連接，第一根輸出線1、第二根輸出線2和第三根輸出線3均與熔斷器FU1和FU2相連，所述熔斷器FU1和FU2之間為串聯(lián)，開關(guān)管T₁反并聯(lián)一只二極管D₁，開關(guān)管T₂反并聯(lián)一只二極管D₂，開關(guān)管T₃反并聯(lián)一只二極管D₃，開關(guān)管T₄反并聯(lián)一只二極管D₄，開關(guān)管T₅反并聯(lián)一只二極管D₅，開關(guān)管T₆反并聯(lián)一只二極管D₆；

所述單橋臂冗余型容錯(cuò)拓?fù)潆娐钒ㄩ_關(guān)管T_n1、開關(guān)管T_n2、二極管D_n1、二極管D_n2、雙向晶閘管TR₁、雙向晶閘管TR₂和雙向晶閘管TR₃，開關(guān)管T_n1與T_n2順向串聯(lián)構(gòu)成第四個(gè)橋臂，在兩個(gè)開關(guān)管T_n1與T_n2之間的連接處引出第四根輸出線5，第四根輸出線5設(shè)置有三個(gè)連接端子，雙向晶閘管TR₁的一端與第四根輸出線5的一個(gè)連接端子相連，雙向晶閘管TR₁的另一端與熔斷器FU1和FU2之間的第三根導(dǎo)線3相連、雙向晶閘管TR₂的一端與第四根輸出線5的一個(gè)連接端子相連，雙向晶閘管TR₂的另一端與熔斷器FU1和FU2之間的第二根導(dǎo)線2相連，雙向晶閘管TR₃的一端與第四根輸出線5的一個(gè)連接端子相連，雙向晶閘管TR₃的另一端與熔斷器FU1和FU2之間的第一根導(dǎo)線1相連；開關(guān)管T_n1反并聯(lián)一只二極管D_n1，開關(guān)管T_n2反并聯(lián)一只二極管D_n2；

所述開關(guān)冗余型容錯(cuò)拓?fù)潆娐钒娙軨₁、電容C₂，雙向晶閘管TR₄，雙向晶閘管TR₅和雙向晶閘管TR₆，在電容C₁和電容C₂之間的連接處引出第五根輸出線6，雙向晶閘管TR₄一端與第五根輸出線6相連，雙向晶閘管TR₄另一端與熔斷器FU1和FU2之間的第三根導(dǎo)線3相連、雙向晶閘管TR₅一端與第五根輸出線6相連，雙向晶閘管TR₅另一端與熔斷器FU1和FU2之間的第二根導(dǎo)線2相連，雙向晶閘管TR₆一端與第五根輸出線6相連，雙向晶閘管TR₆另一端與熔斷器FU1和FU2之間的第一根導(dǎo)線1相連；

進(jìn)一步的，該電機(jī)驅(qū)動(dòng)器在正常工作狀態(tài)時(shí)，雙向晶閘管TR₄，雙向晶閘管TR₅和雙向晶閘管TR₆處于關(guān)斷狀態(tài)；

更進(jìn)一步的，第一個(gè)橋臂、第二個(gè)橋臂、第三個(gè)橋臂和第四個(gè)橋臂的一端分別與第一根導(dǎo)線7相連，第一個(gè)橋臂、第二個(gè)橋臂、第三個(gè)橋臂和第四個(gè)橋臂的另一端分別與第二根導(dǎo)線8相連，電容C₁和C₂串聯(lián)后一端與第一根導(dǎo)線7相連，電容C₁和C₂串聯(lián)后另一端與第二根導(dǎo)線8相連；

其中，驅(qū)動(dòng)器的逆變故障隔離通常采用快速熔絲和半導(dǎo)體開關(guān)器件來實(shí)現(xiàn)，利用短路功率管或者晶閘管是實(shí)現(xiàn)故障的處理，使得系統(tǒng)得以正常運(yùn)行，該驅(qū)動(dòng)器正常工作時(shí)雙向晶閘管TR₁、雙向晶閘管TR₂和雙向晶閘管TR₃均處于關(guān)斷狀態(tài)；

具體的，該電機(jī)驅(qū)動(dòng)器電路與控制器相連，控制器可發(fā)出PWM波；

開關(guān)管T_n1與T_n2順向串聯(lián)構(gòu)成的第四個(gè)橋臂為輔助橋臂。

當(dāng)沒有橋臂發(fā)生故障時(shí)，驅(qū)動(dòng)器主電路工作為一個(gè)三相全橋逆變電路，如圖1，由控制器給出PWM波，控制開關(guān)管的通斷，整個(gè)驅(qū)動(dòng)器正常運(yùn)行；如圖2，單橋臂冗余型容錯(cuò)拓?fù)涫窃诋?dāng)某一橋臂發(fā)生故障時(shí)(圖中假設(shè)為第一個(gè)橋臂故障)，通過采用熔斷器(FU1)熔斷將故障橋臂與繞組隔離，控制器觸發(fā)相應(yīng)的雙向晶閘管(圖中為TR₃)導(dǎo)通，將繞組從故障橋臂切換到輔助橋臂，重構(gòu)后的拓?fù)渑c正常逆變器相同，控制策略也無需調(diào)整；如圖3，當(dāng)某一橋臂出現(xiàn)故障后(圖中假設(shè)為第一個(gè)橋臂故障)，與該橋臂相連的雙向晶閘管(圖中為TR₆)被觸發(fā)導(dǎo)通，故障橋臂被串聯(lián)電容取代，電機(jī)由四開關(guān)逆變器驅(qū)動(dòng)。與傳統(tǒng)六開關(guān)逆變器相比，四開關(guān)逆變器具有四個(gè)基本電壓矢量。四開關(guān)逆變器PWM調(diào)制策略中，輸出線性最大電壓矢量的幅值是六開關(guān)逆變器的一半，此時(shí)可將改變母線電壓，矢量控制等策略應(yīng)用于四開關(guān)逆變器電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，保證驅(qū)動(dòng)器穩(wěn)定工作。

常用的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器電路中單橋臂冗余型容錯(cuò)拓?fù)潆娐泛休o助橋臂，本發(fā)明是原驅(qū)動(dòng)器電路中的輔助橋臂用串聯(lián)的兩電容代替，構(gòu)成了一種開關(guān)冗余型容錯(cuò)拓?fù)潆娐?，并與三相全橋逆變電路連接形成一體化，實(shí)現(xiàn)了單橋臂冗余型容錯(cuò)拓?fù)浜烷_關(guān)冗余型容錯(cuò)拓?fù)湎嘟Y(jié)合的雙可靠性保險(xiǎn)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，滿足了目前對(duì)于電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)高容錯(cuò)，高可靠性，高效率的要求。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等同物界定。