[發明專利]在電動機失速過程中保護逆變器功率器件的方法

有效

• 申請號: 200610162932.1
• 申請日: 2006-11-29
• 公開（公告）號: CN101064426A
• 公開（公告）日: 2007-10-31
• 發明（設計）人: 文湘賢;任亨彬
• 申請（專利權）人: 現代自動車株式會社
• 主分類號: H02H7/122
• 分類號: H02H7/122;H02H5/04
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司
• 代理人: 龍淳

相關申請的交叉引用

本申請基于并要求2006年4月28日提交的韓國申請號為 10-2006-0038792的韓國申請作為優先權，在此引用其全部公開內容作 為參考。

技術領域

本發明總體上涉及一種在電動機失速時保護逆變器功率器件的方 法；本發明更特別涉及一種通過限制電動機在失速或在低速范圍內運 行時所輸出的電動機轉矩，來防止逆變器功率器件過熱的方法。

背景技術

一般來說，逆變器是從可變電壓/可變頻率的直流電源(DC)產生 三相交流電(AC)然后運行交流電動機的裝置，作為逆變器開關的功 率器件以全橋形式來使用。當逆變器工作時，從功率器件產生熱量。 如果功率器件結點處的溫度超過溫度極限，就會縮短使用壽命，并因 而燒壞功率器件，因而需要恰當的散熱器結構。將這種逆變器散熱器 結構設計成能夠承受暫時或持續的額定負載。假設各個相位(U，V和 W)的功率器件的發熱量相同，設計這種散熱器結構(參見圖1(a))。 然而，當電動機失速或在低速范圍內工作時，各個相位之間的發熱量 發生變化。特別是在電動機失速時，在最壞的情況下，一個相位的發 熱量可能是各個相位發熱量相同情況下的兩倍。在此情況下，當結點 溫度超過容許極限時，就會因燃燒而引起功率器件損壞。

換言之，逆變器的散熱器結構在電動機正常工作時各相位具有相 等發熱量，而在電動機失速時熱量只集中在一個相位上(參見圖1(c))。 所以，在電動機失速或在低速范圍內工作時，逆變器的散熱器結構不 能避免單個相位過熱。如果單個相位的結點溫度超過結點的臨界條件 溫度時，就會損壞逆變器的散熱器結構。

為此目的，為防止逆變器功率器件在電動機失速時過載，如圖1b 所示，提出了一種方法，將傳感器安裝在功率器件的殼體Tc和散熱板 Ts上，然后測量溫度。將測量溫度加上因施加負載而升溫的估計值， 從而計算出功率器件結點溫度。當計算溫度超過預定溫度時，根據預 定輸出遞減圖形(參考圖1(d))確定遞減率，再乘以轉矩命令Trq^*， 因此防止功率器件因過載引起的過熱(參見圖1(e))。僅供參考，在 圖1(f)中，附圖標記Tc指殼體溫度。

然而，利用輸出遞減圖形來防止逆變器功率器件過熱的常規方法 存在一些問題，當電動機失速或在低速范圍內工作時，功率器件各相 位之間的溫度不平衡，因此當任一相位的溫度超過容許限制時引起的 燃燒都會損壞功率器件。

發明內容

本發明提供一種防止逆變器功率部件在電動機失速時過熱的方 法，其中PI控制器接收結點與殼體之間溫度差的反饋值，其是利用最 大逆變器損失和熱阻的乘積計算出來的，該最大逆變器損失是利用功 率器件的溫度極限值和殼體溫度之間的溫度差計算的，并且在其中限 制輸出轉矩，以便通過限制當電動機失速或在低速范圍內工作時可輸 出的轉矩來防止逆變器的功率器件過熱。

本發明的一個實施方式提供一種保護逆變器功率器件的方法，包 括下列步驟：第一步，檢測并根據電動機工作，對逆變器功率器件結 點的最大容許溫度和功率器件與散熱板之間的殼體溫度進行運算，計 算出電動機工作產生的運轉速度的絕對值，根據計算出的絕對值應用 不同的圖形增益；第二步，計算由輸入電動機轉矩命令和基于電動機 工作的電動機轉速引起的逆變器損失；第三步，對在第一步和第二步 中計算出的值進行運算，然后計算逆變器功率器件結點溫度與殼體溫 度之間的差值；第四步，限制PI控制器的輸出，PI控制器通過反饋接 收在第三步中計算的溫度差；和第五步，利用PI控制器在第四步中的 輸出，根據輸入電動機轉矩命令，限制電動機的運轉轉矩輸出。

附圖說明

為更好理解本發明的本質和目的，下面將參考附圖進行詳細描述， 其中：

圖1a是表示常規逆變器結構的圖；

圖1b是表示電動機正常工作時功率器件的常規熱量分配的圖；

圖1c是表示電動機失速或在低速范圍內工作時功率器件常規熱量 分配的圖；

圖1d是表示常規逆變器功率器件的散熱結構的圖；

圖1e是表示防止功率器件過熱的常規轉矩輸出遞減圖形的圖；

圖1f是表示防止功率器件過熱的常規方框圖的圖；

圖2是表示根據本發明防止功率器件過熱方框圖的圖；

圖3是表示根據本發明防止功率器件過熱的流程圖。

具體實施方式