一種可防止反向沖擊的永磁同步電機驅動電路的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及電機驅動領域，特別是涉及一種可防止反向沖擊的永磁同步電機驅動電路。
【背景技術】
[0002]再生制動技術作為一種電動汽車上獨特的新技術，有助于提高汽車能源利用率，減輕制動器熱負荷，減少磨損，提高汽車行駛安全性和使用經濟性。但使用永磁同步電機時，電機具有固有磁場，當變頻調速過程中電機控制器意外停機時，由于轉子仍在旋轉，將在電機相線上產生反電動勢(此過程稱為不可控再生制動)，當此反電動勢高于電池電壓或系統(tǒng)耐壓時，將對系統(tǒng)安全產生威脅。
[0003]請參閱圖1，在現有技術中，為防止反電動勢對系統(tǒng)安全的威脅，采取了以下兩方案:
[0004]方案一:在電機交流側的相線上分別串聯一個交流接觸器K2，當不可控再生制動發(fā)生時，斷開交流接觸器，使得反電動勢電流回路斷開，保護系統(tǒng)安全；
[0005]方案二:在電機逆變器(所述逆變器即為圖1中的六個IGBT)直流母線側串聯繼電器Kl，當不可控再生制動發(fā)生時，通過斷開繼電器，使反電動勢整流后直流電流回路斷開，保護系統(tǒng)安全。
[0006]但以上兩技術方案存在以下問題:
[0007]在方案一中，不可控再生制動發(fā)生與保護動作執(zhí)行之間存在時間差，時間差內，高反電動勢在電機與逆變器支撐電容間形成回路產生電流，此時帶負載斷開接觸器容易使交流接觸器發(fā)生不可逆損壞，導致保護功能失效；
[0008]在方案二中，不可控再生制動發(fā)生后，斷開直流側接觸器。反電動勢通過逆變器IGBT上反并聯的二極管整流出較高的直流電壓與逆變器內支撐電容形成回路，使直流側產生較高的電壓應力，將直流側設備擊穿;并且，帶負載斷開繼電器容易使得繼電器發(fā)生不可逆的損壞，導致保護功能失效。
[0009]以上兩種方式均不能在電機控制器失效時控制制動能量回收，利用電制動控制剎車力矩。
【實用新型內容】
[0010]本實用新型要解決的技術問題，提供一種可防止電流反向沖擊的永磁同步電機驅動電路，用于防止永磁同步電機控制器不可控再生制動時，對系統(tǒng)安全產生威脅。
[0011 ]本實用新型是這樣實現的:
[0012]—種可防止反向沖擊的永磁同步電機驅動電路，包括雙向直流變換器、繼電器和逆變模塊；
[0013 ]所述雙向直流變換器為正向升壓反向降壓的雙向直流變換器，雙向直流變換器輸入端的正極和負極對應連接于直流電源的正極和負極，繼電器串聯于雙向直流變換器的輸出端線路上，逆變模塊并聯于雙向直流變換器輸出端的正極和負極之間；
[0014]逆變模塊包括第一驅動管至第六驅動管，其中，第一驅動管和第二驅動管相互串聯，第一驅動管和第二驅動管的公共端連接于永磁同步電機的第一相線圈；
[0015]第三驅動管和第四驅動管相互串聯，第三驅動管和第四驅動管的公共端連接于永磁同步電機的第二相線圈；
[0016]第五驅動管和第六驅動管相互串聯，第五驅動管和第六驅動管的公共端連接于永磁同步電機的第三相線圈。
[0017]進一步的，所述永磁同步電機為電動汽車的驅動電機，所述直流電源為電動汽車的動力電池。
[0018]進一步的，所述第一驅動管至第六驅動管為IGBT管，IGBT管的集電極與發(fā)射極之間并聯有二極管，二極管的正極與發(fā)射極對應，二極管的負極與集電極對應。
[0019]進一步的，所述雙向直流變換器的正向升壓電壓值大于車輛最高速時產生的反向電動勢。
[0020]進一步的，所述雙向直流變換器輸出端的正極和負極之間并聯有支撐電容。
[0021]本實用新型具有如下優(yōu)點:本實用新型可防止反向沖擊的永磁同步電機驅動電路在直流電源的輸出端設置了正向升壓反向降壓的雙向直流變換器，因此，不可控再生制動產生的瞬間高壓小于雙向直流變換器升壓后的電壓，因此不產生電流，可防止反射電流對系統(tǒng)的沖擊。
【附圖說明】
[0022]圖1為現有永磁同步電機驅動電路的電路圖；
[0023]圖2為本實用新型實施方式可防止反向沖擊的永磁同步電機驅動電路的電路圖；
[0024]圖3為雙向DC/DC變換器的示意圖。
【具體實施方式】
[0025]為詳細說明本實用新型的技術內容、構造特征、所實現目的及效果，以下結合實施方式并配合附圖詳予說明。
[0026]請參閱圖2，本實用新型公開了一種可防止反向沖擊的永磁同步電機驅動電路，包括雙向直流變換器、繼電器、逆變模塊，其中，雙向直流變換器即為圖2中的雙向DC-DC，直流電源即圖2中的動力電池。
[0027]雙向直流變換器輸入端的正極和負極對應連接于直流電源的正極和負極，繼電器串聯于雙向直流變換器的輸出端線路上，逆變模塊并聯于雙向直流變換器輸出端的正極和負極之間；
[0028]逆變模塊將雙向直流變換器輸出的直流電逆變?yōu)榻涣麟姽┯来磐诫姍C使用，逆變模塊包括第一驅動管至第六驅動管，其中，圖2中的Dl至D6依次與第一驅動管至第六驅動管對應，第一驅動管和第二驅動管相互串聯，第一驅動管和第二驅動管的公共端連接于永磁同步電機PMSM的第一相線圈；
[0029]第三驅動管和第四驅動管相互串聯，第三驅動管和第四驅動管的公共端連接于永磁同步電機PMSM的第二相線圈；
[0030]第五驅動管和第六驅動管相互串聯，第五驅動管和第六驅動管的公共端連接于永磁同步電機PMSM的第三相線圈。
[0031]在本實施方式中，所述第一驅動管至第六驅動管為IGBT管，在每個IGBT管的集電極與發(fā)射極之間并聯有二極管，二極管的正極與發(fā)射極對應，二極管的負極與集電極對應。
[0032]而在其他實施方式中，所述第一驅動管至第六驅動管可選用其他常用的大功率驅動管。
[0033]在本實施方式電機驅動電路，在現有電機驅動電路(即圖1所示電路)中增設了雙向直流變換器，即圖2的雙向DC-DC。請參閱圖3，圖3中所示的雙向DC/DC變換器即為圖2中在雙向DC-DC，雙向DC-DC是一種能將一種直流電轉化成另一種所需要直流電的，能夠實現電流雙向流動的裝置，它可以把大電壓小電流轉化成小電壓大電流輸出或把小電壓大電流轉化成大電壓小電流輸出。它可以實現系統(tǒng)的雙向隔離。在本實施方式中該雙向DC-DC為正向升壓的直流變換器，即正向輸出電壓大于正向輸入電壓，反向輸入電壓小于反向輸出電壓，在本實施方式中，在正常工作時，支撐電容兩端的電壓要大于動力電池兩端的電壓。
[0034]在所述雙向直流變換器輸出端的正極和負極之間并聯有支撐電容，具有耐電壓高、耐電流大、低阻抗、低電感、容量損耗小、漏電流小、溫度性能好、充放電速度快、使用壽命長(約10萬小時)、安全防爆穩(wěn)定性好、無極性安裝方便等優(yōu)點。支撐電容可阻抗產生高幅值脈動電壓，使直流母線上的電壓波動保持在允許范圍。
[0035]由于所述逆變模塊具有PWM功能，即通過控制各驅動管的導通占空比可調整驅動管的有效電流與有效電壓，在正常工作中可起到降壓的作用。
[0036]例如在一實施方式中，所述直流電源的電壓為300V，雙向直流變換器的升壓倍數為2，電機的額定電壓為300V，此時，雙向直流變換器的輸出電壓是600V，為使電機能正常工作，驅動管的占空比應設置在0.5左右，因此，從驅動管輸出的電壓就在300V左右，從而可以確保電機正常工作。
[0037]永磁同步電機是高于轉折頻率弱磁工作的，當電機驅動管發(fā)生故障停機時，電機失去弱磁磁通，磁通矢量和恢復成電機固有磁通，瞬間在雙向DC-DC輸出端的兩端產生較高的電動勢。
[0038]而直流電源即動力電池的電壓較低，雙向DC-DC可起到升壓的作用，將直流母線側電壓(支撐電容電壓)升高為不可控再生制動可產生的最高電壓，驅動電機控制器工作。不可控再生制動產生的瞬間高壓小于雙向DC-DC升壓后的電壓，因此直流測不產生電流，可防止電流應力對系統(tǒng)影響。
[0039]當不可控再生制動發(fā)生時，可以通過控制DC-DC功率向動力電池充電，達到輔助汽車制動作用。
[0040]以上所述僅為本實用新型的實施例，并非因此限制本實用新型的專利范圍，凡是利用本實用新型說明書及附圖內容所作的等效形狀或結構變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本實用新型的專利保護范圍內。
【主權項】
1.一種可防止反向沖擊的永磁同步電機驅動電路，其特征在于，包括雙向直流變換器、繼電器和逆變模塊； 所述雙向直流變換器為正向升壓反向降壓的雙向直流變換器，雙向直流變換器輸入端的正極和負極對應連接于直流電源的正極和負極，繼電器串聯于雙向直流變換器的輸出端線路上，所述逆變模塊并聯于雙向直流變換器輸出端的正極和負極之間； 逆變模塊包括第一驅動管至第六驅動管，其中，第一驅動管和第二驅動管相互串聯，第一驅動管和第二驅動管的公共端連接于永磁同步電機的第一相線圈； 第三驅動管和第四驅動管相互串聯，第三驅動管和第四驅動管的公共端連接于永磁同步電機的第二相線圈； 第五驅動管和第六驅動管相互串聯，第五驅動管和第六驅動管的公共端連接于永磁同步電機的第三相線圈。2.根據權利要求1所述的可防止反向沖擊的永磁同步電機驅動電路，其特征在于，所述永磁同步電機為電動汽車的驅動電機，所述直流電源為電動汽車的動力電池。3.根據權利要求2所述的可防止反向沖擊的永磁同步電機驅動電路，其特征在于，所述第一驅動管至第六驅動管為IGBT管，IGBT管的集電極與發(fā)射極之間并聯有二極管，二極管的正極與發(fā)射極對應，二極管的負極與集電極對應。4.根據權利要求2所述的可防止反向沖擊的永磁同步電機驅動電路，其特征在于，所述雙向直流變換器的正向升壓電壓值大于車輛最高速時產生的反向電動勢。5.根據權利要求2所述的可防止反向沖擊的永磁同步電機驅動電路，其特征在于，所述雙向直流變換器輸出端的正極和負極之間并聯有支撐電容。
【專利摘要】本實用新型公開了一種可防止反向沖擊的永磁同步電機驅動電路，包括雙向直流變換器、繼電器和逆變模塊；所述雙向直流變換器為正向升壓的雙向直流變換器，雙向直流變換器輸入端的正極和負極對應連接于直流電源的正極和負極，逆變模塊并聯于雙向直流變換器輸出端的正極和負極之間，并且每個支路分別包括兩個串聯設置的驅動管，每支路中兩驅動管的公共點與電機的相線連接。本永磁同步電機驅動電路可防止電機不可控再生制動時對系統(tǒng)的沖擊。
【IPC分類】H02P27/06, H02P6/00
【公開號】CN205377725
【申請?zhí)枴緾N201620123925
【發(fā)明人】盧鋼
【申請人】福建萬潤新能源科技有限公司
【公開日】2016年7月6日
【申請日】2016年2月17日