[發明專利]一種升壓型三相電驅動器及其容錯控制方法

有效

• 申請號: 202211075441.9
• 申請日: 2022-09-05
• 公開（公告）號: CN115149884B
• 公開（公告）日: 2022-11-18
• 發明（設計）人: 馮延暉;孔繁偉;邱穎寧
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: H02P29/028
• 分類號: H02P29/028;H02P25/16;H02P27/08;H02P21/22
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 封睿

1.一種升壓型三相電驅動器，其特征在于，直流側由兩個串聯電容C_f組成，兩電容的中點通過3個雙向晶閘管TR1、TR2、TR3分別連接到a、b、c三相繞組端，串聯電容的另一端分別連接三相橋臂a相、b相、c相；供電電源U_In負極連接三相橋臂a相、b相、c相的下橋臂，正極連接電感L1，電感L1另一端連接二極管D7、D8、D9的正極，二極管D7、D8、D9負極分別連接a、b、c三相繞組端；三相橋臂a相、b相、c相由六個IGBT功率開關管S1~S6以及與開關管并聯的六個二極管D1~D6組成，每相橋臂串聯2個快速熔絲，共有6個快速熔絲F1~F6；當驅動器某一橋臂功率器件發生短路故障時，對應快速熔絲熔斷，斷開故障橋臂；開路故障時，故障橋臂自動失效，停止輸入故障橋臂開關管驅動信號，同時打開相應的雙向晶閘管，切換系統為升壓型三相四開關拓撲結構。

2.根據權利要求1所述的升壓型三相電驅動器，其特征在于，正常運行時采用轉速外環，電流內環雙閉環運行，其中轉速環采集電機轉速，與參考轉速作差輸入PI調節器，輸出q軸電流參考值；電流環采集三相電流、電機電角度，經過Park變換得到dq軸電流，分別與d、q軸電流參考值作差輸入PI調節器，輸出d、q軸電壓參考值，經過Park逆變換得到α、β軸電壓參考值，輸入SVPWM控制模塊生成6路控制IGBT門極通斷的信號；

容錯運行時采用電壓、轉速外環，電流內環三閉環運行，其中轉速環、電流環與正常運行時一致，電壓環中電壓參考值是正常運行時直流側電容電壓的兩倍，與采集到的直流側電容電壓作差，輸入PI調節器，輸出中間變量Tz，輸入到SVPWM模塊中，PI模塊不斷調整Tz的值直至直流側電容電壓Udc抬升到原先的兩倍，完成容錯控制。

3.一種升壓型三相電驅動器容錯控制方法，其特征在于，基于權利要求1-2任一項所述的升壓型三相電驅動器完成容錯控制，包括如下步驟：

步驟1、建立無故障情況下基本電壓矢量；

步驟2、根據故障開關管的位置，切換升壓型三相電驅動器的拓撲結構；

步驟3、重構單管或單相故障情況下的基本電壓矢量；

步驟4、采用4扇區劃分方式，對扇區進行劃分；

步驟5、從重構的基本電壓矢量中選擇作用矢量，并確定對應的作用時間；

步驟6、確定升壓型三相電驅動器重構拓撲后各開關管的導通時間；

步驟7、將開關管導通時間與三角載波進行調制，輸出開關管PWM脈沖信號，完成容錯控制。

4.根據權利要求3所述的升壓型三相電驅動器容錯控制方法，其特征在于，步驟1，建立無故障情況下基本電壓矢量，如表1所示：

表1 無故障基本電壓矢量表

其中(Sa Sb Sc)為a、b、c相橋臂的開關函數，函數值為“1”表示該相上橋臂開關管導通，“0”表示該相下橋壁開關管導通，開關管不同開關狀態組合分別對應8個基本電壓矢量，分別為：U0 (000)、U1 (100)、U2 (110)、U3 (010)、U4 (011)、U5 (001)、U6 (101)、U7(111)，表中Ua、Ub、Uc為三相驅動器三相相電壓，Uk為a、b、c三相電壓經過Clark變換后得到的基本電壓矢量，k取0~7，Udc為直流側電容電壓。

5.根據權利要求3所述的升壓型三相電驅動器容錯控制方法，其特征在于，步驟2，根據故障開關管的位置，切換升壓型三相電驅動器的拓撲結構，具體方法為：

a相故障時，升壓型三相電驅動器由b、c相的四個開關管控制，b相故障時，升壓型三相電驅動器由c、a相的四個開關管控制，c相故障時，升壓型三相電驅動器由a、b相的四個開關管控制，由于故障包括開路故障和短路故障，開路故障對應的雙向晶閘管動作如表2所示：

表2 不同開關管開路故障對應的雙向晶閘管動作

當開關管發生短路故障后，對應開關管的快速熔絲熔斷，將短路故障轉換為開路故障，短路故障對應的雙向晶閘管以及快速熔絲動作如表3所示；

表3 不同開關管短路故障對應的雙向晶閘管以及快速熔絲動作

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