[发明专利]高压永磁同步电机驱动系统

说明书

技术领域

本发明涉及新能源车技术，特别涉及一种高压永磁同步电机驱动系统。

背景技术

新能源汽车大多数采用超过200VDC的高压永磁同步电机驱动系统。高压永磁同步电机驱动系统如图1所示，包括高压继电器(Main Relay)、主电容(DC-link)、三相桥式交流逆变电路；所述主电容同所述三相桥式交流逆变电路的三个桥臂并联后同所述高压继电器(Main Relay)串联在高压电池两端。当主电容上发生过压失效时(如超过450V)，高压继电器(Main Relay)打开，高压永磁同步电机驱动系统将从正常模式切换至失效响应模式，模式切换过程中易出现较大暂态浪涌电压(可能超过800V)，因此需要为控制系统设计相应的失效响应模式，迅速将电压放掉，避免浪涌电压损坏逆变电路内的功率器件。

通常的解决方案是：当电路检测到主电容上发生过压失效时，由电机控制器内的复杂可编程逻辑器件(CPLD)迅速响应，将三相桥式交流逆变电路的三个桥臂的下桥臂的三个功率管(通常为IGBT)全部导通，上桥臂的三个功率管全部断开，进入下三管短路(ASC，Active short circuit)模式，防止电压进一步提升，如图2所示。

桥臂中的功率管采用IGBT(绝缘栅双极型晶体管)时，在上桥臂的三个IGBT的门极和集电极之间，存在主动箝位电路(Active Clamping)，如图3所示。在暂态电压过高时(如超过500V)快速地导通和关断上桥臂的三个IGBT，将主电容上的能量迅速消耗，可同样达到降压目的。图4是主动箝位电路生效后对IGBT的集电极和发射极间电压V_CE的抑制效果示意图。

采用下三管短路加主动箝位电路保的护模式，可保护系统在发生故障后，高压继电器(Main Relay)正常断开时，各电子器件无过压风险。但在一些特殊工况下，仍无法充分保护器件。如在系统已完成上一组运行周期，开始下电。此时高压继电器(Main Relay)突然发生非期望闭合，由于线束等效电感与主电容构成LC震荡回路，直流侧电压将迅速上升，可能超过800V，高压继电器非期望闭合时产生的浪涌电压波形如图5所示。当电路检测到有超过450V的过压产生，电机控制器内的复杂可编程逻辑器件(CPLD)将三相桥式交流逆变电路的三个桥臂中的下桥臂的三个功率管(通常为IGBT)全部导通，上桥臂的三个功率管全部断开，进入下三管短路(ASC，Active short circuit)模式。但由于高压继电器(Main Relay)已非期望闭合，直流侧电压无法迅速放掉。当电压继续升至500V时，三个桥臂中的上三个开关管的主动箝位电路使能，开关管IGBT导通。下三管短路(ASC，Active short circuit)模式及上三管IGBT的主动箝位电路(Active Clamping)电路的同时生效，导致上下桥臂直通，暂态电流可能超过2000A，如图6所示，开关管(IGBT)将在几微秒内被击穿。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种高压永磁同步电机驱动系统，可在不增加额外硬件检测电路的前提下，在高压继电器断开时，保护功率器件不被暂态高压击穿，同时还可在高压继电器发生非期望闭合时，保护功率器件不被暂态高压浪涌击穿。

为解决上述技术问题，本发明提供的高压永磁同步电机驱动系统，包括高压继电器、主电容、三相桥式交流逆变电路、电机控制器、主动箝位电路；

所述主电容，同所述三相桥式交流逆变电路的三个桥臂并联后同所述高压继电器串联在高压电池两端；

所述三相桥式交流逆变电路的功率管采用IGBT，三个桥臂的上桥臂的三个IGBT的门极和集电极之间设置主动箝位电路；

所述电机控制器，当高压继电器切断后，进入快速主动放电模式；

所述电机控制器，在快速主动放电模式下，如果主电容两端的电压超过箝位阀值，立即控制三相桥式交流逆变电路的三个桥臂的六个IGBT全部断开，即进入六管全断模式，经过n毫秒后，n为正数，再控制三相桥式交流逆变电路的三个桥臂的下桥臂的三个IGBT全部导通，上桥臂的三个IGBT全部断开，即进入下三管短路模式。

较佳的，0<n<5。

较佳的，所述高压永磁同步电机驱动系统，为新能源车用永磁同步电机驱动系统，当驱动系统发生故障，整车控制器控制所述高压继电器切断，并输出高压继电器切断信号到所述电机控制器。