[发明专利]在电动机失速过程中保护逆变器功率器件的方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请基于并要求2006年4月28日提交的韩国申请号为 10-2006-0038792的韩国申请作为优先权，在此引用其全部公开内容作 为参考。

技术领域

本发明总体上涉及一种在电动机失速时保护逆变器功率器件的方 法；本发明更特别涉及一种通过限制电动机在失速或在低速范围内运 行时所输出的电动机转矩，来防止逆变器功率器件过热的方法。

背景技术

一般来说，逆变器是从可变电压/可变频率的直流电源(DC)产生 三相交流电(AC)然后运行交流电动机的装置，作为逆变器开关的功 率器件以全桥形式来使用。当逆变器工作时，从功率器件产生热量。 如果功率器件结点处的温度超过温度极限，就会缩短使用寿命，并因 而烧坏功率器件，因而需要恰当的散热器结构。将这种逆变器散热器 结构设计成能够承受暂时或持续的额定负载。假设各个相位(U，V和 W)的功率器件的发热量相同，设计这种散热器结构(参见图1(a))。 然而，当电动机失速或在低速范围内工作时，各个相位之间的发热量 发生变化。特别是在电动机失速时，在最坏的情况下，一个相位的发 热量可能是各个相位发热量相同情况下的两倍。在此情况下，当结点 温度超过容许极限时，就会因燃烧而引起功率器件损坏。

换言之，逆变器的散热器结构在电动机正常工作时各相位具有相 等发热量，而在电动机失速时热量只集中在一个相位上(参见图1(c))。 所以，在电动机失速或在低速范围内工作时，逆变器的散热器结构不 能避免单个相位过热。如果单个相位的结点温度超过结点的临界条件 温度时，就会损坏逆变器的散热器结构。

为此目的，为防止逆变器功率器件在电动机失速时过载，如图1b 所示，提出了一种方法，将传感器安装在功率器件的壳体Tc和散热板 Ts上，然后测量温度。将测量温度加上因施加负载而升温的估计值， 从而计算出功率器件结点温度。当计算温度超过预定温度时，根据预 定输出递减图形(参考图1(d))确定递减率，再乘以转矩命令Trq^*， 因此防止功率器件因过载引起的过热(参见图1(e))。仅供参考，在 图1(f)中，附图标记Tc指壳体温度。

然而，利用输出递减图形来防止逆变器功率器件过热的常规方法 存在一些问题，当电动机失速或在低速范围内工作时，功率器件各相 位之间的温度不平衡，因此当任一相位的温度超过容许限制时引起的 燃烧都会损坏功率器件。

发明内容

本发明提供一种防止逆变器功率部件在电动机失速时过热的方 法，其中PI控制器接收结点与壳体之间温度差的反馈值，其是利用最 大逆变器损失和热阻的乘积计算出来的，该最大逆变器损失是利用功 率器件的温度极限值和壳体温度之间的温度差计算的，并且在其中限 制输出转矩，以便通过限制当电动机失速或在低速范围内工作时可输 出的转矩来防止逆变器的功率器件过热。

本发明的一个实施方式提供一种保护逆变器功率器件的方法，包 括下列步骤：第一步，检测并根据电动机工作，对逆变器功率器件结 点的最大容许温度和功率器件与散热板之间的壳体温度进行运算，计 算出电动机工作产生的运转速度的绝对值，根据计算出的绝对值应用 不同的图形增益；第二步，计算由输入电动机转矩命令和基于电动机 工作的电动机转速引起的逆变器损失；第三步，对在第一步和第二步 中计算出的值进行运算，然后计算逆变器功率器件结点温度与壳体温 度之间的差值；第四步，限制PI控制器的输出，PI控制器通过反馈接 收在第三步中计算的温度差；和第五步，利用PI控制器在第四步中的 输出，根据输入电动机转矩命令，限制电动机的运转转矩输出。

附图说明

为更好理解本发明的本质和目的，下面将参考附图进行详细描述， 其中：

图1a是表示常规逆变器结构的图；

图1b是表示电动机正常工作时功率器件的常规热量分配的图；

图1c是表示电动机失速或在低速范围内工作时功率器件常规热量 分配的图；

图1d是表示常规逆变器功率器件的散热结构的图；

图1e是表示防止功率器件过热的常规转矩输出递减图形的图；

图1f是表示防止功率器件过热的常规方框图的图；

图2是表示根据本发明防止功率器件过热方框图的图；

图3是表示根据本发明防止功率器件过热的流程图。

具体实施方式