[發(fā)明專利]用于實(shí)施補(bǔ)救性電短路的系統(tǒng)和方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410249871.7
• 申請(qǐng)日: 2014-06-06
• 公開（公告）號(hào): CN104242741B
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: S.E.舒爾茲
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): H02P6/08
• 分類號(hào): H02P6/08;H02M7/48;H02P21/00
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所11105
• 代理人: 葛青

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于實(shí)施補(bǔ)救性電短路的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)

內(nèi)置式永磁(IPM)同步電機(jī)通常在混合電動(dòng)和電池電動(dòng)車輛中用作電牽引電動(dòng)機(jī)。IPM同步電機(jī)通過(guò)DC功率電源連同電流控制的電壓源逆變器供能，DC電源通常為可再充電電池模塊。但是，用于這樣的電機(jī)轉(zhuǎn)子中的永磁體可能使電動(dòng)機(jī)控制器進(jìn)行的對(duì)經(jīng)檢測(cè)的電動(dòng)機(jī)或驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)故障的響應(yīng)變復(fù)雜。

例如，在較高電動(dòng)機(jī)速度下，旋轉(zhuǎn)磁體可在電動(dòng)機(jī)定子繞組中產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)(EMF)電壓。如果電壓逆變器中的轉(zhuǎn)換響應(yīng)于檢測(cè)到的故障被臨時(shí)禁用，則反電動(dòng)勢(shì)電壓可能使逆變器中的二極管導(dǎo)通，由此允許電流朝向電池模塊流回。該電流流動(dòng)狀況通常被稱為“不可控發(fā)電運(yùn)行”(UCG)狀態(tài)。UCG狀態(tài)特征可包括存在作用在電機(jī)上的相對(duì)大量的再生制動(dòng)扭矩，以及回到電池模塊的大的電流傳導(dǎo)。

為了防止該結(jié)果，作為故障狀況補(bǔ)救措施，IPM式同步電機(jī)的控制器可將多相電機(jī)的每一相短路到一個(gè)或多個(gè)其他相，以使電流可從一相流到另一相，而不是流動(dòng)回到電池模塊。在三相電機(jī)中，該補(bǔ)救措施被稱為“三相短路”。在較高的電動(dòng)機(jī)速度下，制動(dòng)扭矩相對(duì)低，這對(duì)于牽引驅(qū)動(dòng)應(yīng)用是有利的。在三相短路操作期間，電機(jī)阻抗將限制電動(dòng)機(jī)電流。另外，定子電流接近用于大部分電動(dòng)機(jī)速度的電機(jī)的特征電流。

發(fā)明內(nèi)容

混合動(dòng)力車輛可包括DC電總線、AC電總線、永磁同步電機(jī)(EM)和功率逆變器模塊(PIM)。EM可包括布置在AC電總線上的多個(gè)電相位繞組，并且可操作以從旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生AC電信號(hào)。PIM可以以電的方式(electrically)布置在DC電總線和AC電總線之間，并且可在斷開狀態(tài)、可控切換狀態(tài)和多相短路狀態(tài)之間轉(zhuǎn)變。

控制器可與PIM電通訊，并且配置為：命令PIM到斷開狀態(tài)；確定產(chǎn)生的AC電信號(hào)的電流的相位角；和命令PIM進(jìn)入可控切換狀態(tài)。一旦在可控切換狀態(tài)，則控制器可控制PIM以向EM應(yīng)用與產(chǎn)生的電流的經(jīng)確定的相位角異相的電壓，同時(shí)使應(yīng)用的電壓的幅值從最大電壓斜線下降到零。一旦處于零，控制器可命令PIM進(jìn)入多相短路狀態(tài)。

PIM可包括多個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)，其每一個(gè)分別可在電斷開狀態(tài)、電閉合狀態(tài)之間轉(zhuǎn)變。PIM的斷開狀態(tài)可包括所有半導(dǎo)體開關(guān)電斷開。PIM的可控開關(guān)狀態(tài)可包括半導(dǎo)體開關(guān)可控制以將來(lái)自DC電總線的DC電信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)锳C電信號(hào)，并且將AC電信號(hào)應(yīng)用到AC電總線；并且PIM的多相短路狀態(tài)可包括一半的半導(dǎo)體開關(guān)閉合，以使所有的多個(gè)電相位繞組電聯(lián)接在一起。

通常，應(yīng)用的異相的電壓和產(chǎn)生的電流的經(jīng)確定的相位角之交的相位差可等于-180度加電壓提前角。電壓提前角可以是EM的旋轉(zhuǎn)速度和/或控制器取樣周期的函數(shù)。因此，控制器可進(jìn)一步配置為監(jiān)測(cè)電動(dòng)機(jī)的速度。如果速度值不可容易地獲得(例如來(lái)自傳感器)，則控制器可配置為通過(guò)計(jì)算產(chǎn)生的AC電信號(hào)的電流的經(jīng)確定的相位角的導(dǎo)數(shù)而獲得EM的速度。

在一種配置中，控制器可配置為使所應(yīng)用的電壓的幅值在EM的基礎(chǔ)周期的2至3倍范圍內(nèi)的時(shí)間周期內(nèi)從最大電壓斜線下降到零。

類似地，一種在旋轉(zhuǎn)的多相電機(jī)(EM)中實(shí)施補(bǔ)救短路的方法，包括檢測(cè)故障狀況；和首先命令功率逆變器模塊(PIM)進(jìn)入電斷開狀態(tài)。一旦處于斷開狀態(tài)，則控制器可確定由旋轉(zhuǎn)EM產(chǎn)生的電流的相位角，并且可控制PIM向EM應(yīng)用與產(chǎn)生的電流的相位角異相的電壓。應(yīng)用的電壓信號(hào)的幅值可在一時(shí)間周期上從第一電壓斜線下降到零；之后PIM可被命令以將EM的全部電繞組電聯(lián)接到彼此。

在結(jié)合附圖時(shí)，本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)以及其他特征和優(yōu)點(diǎn)將從下面實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的最佳模式的詳細(xì)描述變得顯而易見。

附圖說(shuō)明

圖1是具有多相電機(jī)、功率逆變器模塊和控制器的示例性車輛的示意圖，所述控制器實(shí)施本文提出的車上的多相短路狀態(tài)；

圖2是3相電機(jī)、功率逆變器模塊和電池模塊的示意性電路圖；

圖3是示出實(shí)施電機(jī)中補(bǔ)救性多相短路的方法的第一配置的示意性流程圖；

圖4是描繪作為用于多個(gè)電動(dòng)機(jī)速度的電動(dòng)機(jī)基本周期的函數(shù)的電流過(guò)沖的幅值時(shí)間曲線；

圖5是示出實(shí)施電機(jī)中補(bǔ)救性多相短路的方法的第二配置的示意性流程圖。

具體實(shí)施方式