[发明专利]具母线电流侦测及短路保护的方法及其装置

说明书

一种具母线电流侦测与短路保护的方法及其装置，其装置包括：一电流侦测电路用以侦测三相电流产生电压差；一开关电路连接电流侦测电路与接地端之间；及一信号处理电路用以滤除电压差的高频交流信号成分电流，留下低频信号成分电流，等效于母线电流；其中还滤除电压差的低频信号成分电流，留下高频交流信号成分电流，经积分后产生第一积分电流及电流变化率，若第一积分电流达到第一临界值，同时电流变化率达到第二临界值时判断发生短路现象，启动开关电路切断三相电流的回路，达到既侦测母线电流又做到短路保护的目的。

技术领域

本发明关于一种具母线电流侦测及短路保护的方法及其装置，特别是关于一种使用于电动车马达的电力转换电路，具有侦测电源侧的母线电流，以及可瞬间微短路保护的方法及其装置。

背景技术

在电动车的马达控制器应用中，一般需侦测电源侧的母线电流以作为电池保护、功率估算或马达输出功率曲线控制等目的。一般马达电力转换电路侦测电源侧的母线电流，对于瞬间的微短路现象并无法实时反应。

例如中国台湾专利第105205618号“IGBT短路检测保护电路及基于IGBT的可控整流电路”可通过二极管与源闸双极晶体管(IGBT)的汲极端，检测引脚处的电压大于一阈值电压时即表示为短路。

又如中国台湾专利第103108665号“具短路保护的桥式电路及其方法”，利用侦测单元的微光耦合器，当侦测单元侦测到电容电流比预设电流大时分析为短路。

再如图1所示，为一现有三相马达控制电路的短路保护电路，可通过侦测流经每一三相开关上臂K1～K3或下臂K4～K6的电流大小T1～T3来达到短路侦测目的。然而以上的专利技术只能做短路保护或相电流测量，无法做到短路保护兼具电源侧母线电流测量的目的。

如图2所示，现有的马达控制电路若要做到相电流侦测可由三种方式达成，方式一为线电流测量，线电流测量可利S1～S3三颗霍尔传感器(Hall Sensor)加在三相开关的输出端来测量，称为非接触式测量。方式二为接触式测量，利用R1～R3三颗分流电阻(ShuntResistor)分别加在三相开关的上臂或下臂来测量。方式三为母线电流测量，如参考文献“Single-Shunt Three-Phase Current Reconstruction Algorithm for Sensorless FOCof a PMSM”提出用单一分流电阻R4加在电源侧的接地端来达成母线电流测量与相电流侦测，但方式三必需配合脉波宽度调变(PWM)电路取样时序才可能完成，若要做短路保护，则反应的时间会太长，无法有效达到短路保护的目的。

发明内容

为解决现有无法做到既可侦测母线电流又可短路保护的缺失，本发明的目的即在于提供一种既可侦测母线电流又可实时短路保护的方法及其装置。

为达成上述目的，本发明主要技术特征在于提供一种具母线电流侦测与短路保护的方法，首先侦测一三相电流，产生一电压差，接着滤除电压差的高频交流信号成分电流，留下低频信号成分电流，即等效于母线电流；同时滤除电压差的低频信号成分电流，留下高频交流信号成分电流，然后积分高频交流信号成分电流产生第一积分电流及第二积分电流，再将第一积分电流与第二积分电流相减产生一电流变化率，最后比较第一积分电流是否达到第一临界值，及比较电流变化率是否达到第二临界值，若两者同时满足时即判断为发生短路现象，切断三相电流的回路，达到既侦测母线电流又做到短路保护的目的。

为达成上述目的，本发明次要技术特征在于提供一种具母线电流侦测与短路保护的装置包括：一电流侦测电路用以侦测三相电流产生电压差；一开关电路连接电流侦测电路与接地端之间；及一信号处理电路用以滤除电压差的高频交流信号成分电流，留下低频信号成分电流，等效于母线电流；其中还滤除电压差的低频信号成分电流，留下高频交流信号成分电流，经积分后产生第一积分电流及电流变化率，若第一积分电流达到第一临界值，同时电流变化率达到第二临界值时判断发生短路现象，启动开关电路切断三相电流的回路，达到既侦测母线电流又做到短路保护的目的。