[实用新型]用于电机控制器的功率器件控制与过温保护系统

说明书

技术领域

本实用新型属于电机控制器技术领域，尤其涉及一种用于电机控制器的功率器件控制与过温保护系统。

背景技术

目前，电机控制器被广泛应用于各种需要采用电机进行驱动的设备，电机控制器中常用的功率器件主要有MOSFET和IGBT两种。通常而言，电动自行车、平衡车、滑板车等低压系统在电机控制器中采用MOSFET，高速电动汽车、高铁、空调等高压系统采用IGBT。在使用功率器件时需要关注的参数较多，其中，最大漏源电流是限制电机控制器和电机性能的一个重要参数。所谓最大漏源电流是指场效应管正常工作时，漏极和源极间所允许通过的最大电流，厂家针对功率器件所发布的规格书对该值有明确的限制，最大漏源电流在功率器件的温度处于常规工作温度以下时是固定值，而最大漏源电流在功率器件的温度处于常规工作温度以上时则呈现为一条随温度升高而减小的曲线。

由于功率器件的工作温度很难准确获取，通常是通过在功率器件的封装外表面布置温度传感器来近似采集，但这存在温度采集不准确、不可靠且增加成本的问题。所以现有技术在实际使用功率器件时，通常是恒定地取该曲线中最大值的80％作为最大漏源电流。然而，该种做法却存在以下弊端：一是没有充分利用功率器件在常规工作温度以下的通流能力，二是功率器件在长期高温工作时容易损坏。

综上所述，现有技术在电机控制器工作时将功率器件的最大漏源电流确定为固定值，从而导致在常规工作温度以下无法充分利用功率器件的通流能力以实现更大的输出功率，且在常规工作温度以上使功率器件因继续以原功率输出且长期高温运行而易受损坏。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于电机控制器的功率器件控制与过温保护系统，旨在解决现有技术所存在的在电机控制器工作时将功率器件的最大漏源电流确定为固定值，从而导致在常规工作温度以下无法充分利用功率器件的通流能力以实现更大的输出功率，且在常规工作温度以上使功率器件因继续以原功率输出且长期高温运行而易受损坏的问题。

本实用新型是这样实现的，提供一种用于电机控制器的功率器件控制与过温保护系统，所述电机控制器包括两电平逆变器、母线电压采集单元、矢量控制单元和转速采样单元，所述母线电压采集单元采集所述两电平逆变器的母线电压并输出母线电压信号给所述矢量控制单元，所述转速采样单元采集电机的转速并输出转速信号给所述矢量控制单元，所述矢量控制单元用于对所述两电平逆变器中每相桥臂上的开关管进行控制。

所述功率器件控制与过温保护系统包括：

电流模块，输入端连接所述两电平逆变器的母线电流输出端和所述矢量控制单元的开关管状态信号输出端，根据所述两电平逆变器的母线电流和所述矢量控制单元输出的开关管状态信号输出相应的三相电流信号。

电压模块，输入端连接所述两电平逆变器的三相电压输出端和所述矢量控制单元的开关管状态信号输出端，根据所述两电平逆变器的三相电压输出相应的三相下桥臂导通电压信号。

控制模块，输入端连接所述电流模块的输出端和所述电压模块的输出端，输出端连接所述矢量控制单元的输入端，根据所述三相电流信号和所述三相下桥臂导通电压信号获取所述功率器件的内阻，并根据所述功率器件的内阻得到功率器件的最大漏源电流，且输出最大漏源电流信号驱动所述矢量控制单元相应地控制功率器件的工作状态。

所述功率器件的内阻与所述功率器件的工作温度正相关，所述功率器件的最大漏源电流与所述功率器件的工作温度负相关。

本实用新型通过功率器件导通电压及导通时流经的真实电流获取功率器件的内阻，再得到最大漏源电流驱动矢量控制单元相应地控制功率器件的工作状态，最大漏源电流与功率器件的工作温度负相关。实现了电机控制器功率器件在常规工作温度以下，随温度降低加大最大漏源电流限制，以充分利用MOSFET等功率器件的通流能力，提升控制器转矩输出；在常规工作温度以上，随温度升高减小最大漏源电流限制，降低输出功率，防止长期高温运行损坏功率器件，降低其损坏的概率，从而充分利用功率器件特性，提升电机控制器运行范围，提高产品可靠性。

附图说明

图1是本实用新型实施例所提供的用于电机控制器的功率器件控制与过温保护系统的模块结构图；

图2是本实用新型实施例所提供的用于电机控制器的功率器件控制与过温保护系统的模块结构图；

图3是本实用新型实施例所提供的母线电流采集单元的电路结构图；

图4是本实用新型实施例所提供的三相下桥臂电压采样单元的电路结构图；

图5是本实用新型实施例所提供的功率器件工作温度与内阻的分段线性拟合曲线图；