CN107306106B - 交流旋转机的控制装置及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的交流旋转机的控制装置及控制方法在将交流旋转机设为三相短路状态的情况下,防止因功率转换器的上臂和下臂的开关元件同时导通引起的直流电源的持续短路。其包括:开关停止单元,该开关停止单元在检测到异常时,使与上臂或下臂的某一个臂相连的多个开关元件全部截止,使与未截止的臂相连的多个开关元件全部导通;开关停止单元,该开关停止单元在即使使开关停止单元动作,也持续检测到异常的情况下,使与上臂或下臂连接的开关元件导通或截止,以使得其导通和截止会与开关停止单元的动作相反;以及开关停止单元,该开关停止单元在即使使开关停止单元动作,也持续检测到异常的情况下,使上臂或下臂的所有开关元件截止。

Description

交流旋转机的控制装置及控制方法
技术领域
本发明涉及交流旋转机的控制装置及控制方法,尤其涉及设置了开关元件产生异常时的保护装置及保护方法的交流旋转机的控制装置及控制方法。
背景技术
搭载于电动车或混合动力汽车的电动车辆中并与驱动用交流旋转机相连的交流旋转机的控制装置具有将由直流电源提供的交流旋转机驱动用的直流功率转换为交流功率、或将由交流旋转机产生的交流功率转换为直流电源充电用的直流功率的功率转换功能。
为了实现这种功率转换功能,在交流旋转机的控制装置中,通常使用 MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor:金属氧化物半导体场效应晶体管)等开关元件。
对于搭载了永磁体同步交流旋转机的电动车的情况,随着交流旋转机的转速的上升,由安装在转子上的磁体所产生的感应电压上升。设置有通过交流旋转机的控制装置来进行抑制的单元,以使得该感应电压不超过开关元件等的耐压。
例如,在专利文献1的逆变器保护方法及其装置中,使与直流电源的高电压侧相连的上臂的开关元件或与直流电源的低电压侧相连的下臂的开关元件的任一方全部为导通状态,从而变为三相短路状态,由此使电流在交流旋转机与交流旋转机的控制装置之间回流,以抑制过电压。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利特开2002-199744号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
为了在产生了开关元件保持导通状态那样的短路故障的情况下也抑制过电压而设为三相短路状态,但在专利文献1的逆变器保护方法及其装置中,由于使上臂或下臂的任一臂的所有开关元件导通,因此存在如下问题:例如在上臂的某个开关元件产生短路故障的情况下,若进行使下臂的所有开关元件导通的三相短路,则产生短路故障的开关元件所在的相上会持续在直流电源中产生短路。
本发明为了解决上述课题而完成,其目的在于提供一种交流旋转机的控制装置及控制方法,该交流旋转机的控制装置在变为三相短路状态的情况下,防止因上臂和下臂的开关元件同时导通而引起的直流电源的持续短路。
解决技术问题所采用的技术方案
本发明的交流旋转机的控制装置包括:功率转换器,该功率转换器具有分别与向交流旋转机的各相提供驱动电流的上臂及下臂相连的开关元件;以及异常检测单元,该异常检测单元对交流旋转机或交流旋转机的控制装置的异常进行检测,其特征在于,包括:第一开关停止单元,该第一开关停止单元在由异常检测单元检测到异常时,使与上臂或下臂的某一个臂相连的多个开关元件全部截止,并使与未截止的臂相连的多个开关元件全部导通;以及第二开关停止单元,该第二开关停止单元在即使使第一开关停止单元动作也持续通过异常检测单元检测到异常的情况下,使与上臂和下臂相连的开关元件导通或截止,以使得其导通和截止会与第一开关元件停止单元的动作相反。
发明效果
根据本发明的交流旋转机的控制装置,能防止在设为三相短路状态的情况下,因上臂和下臂的开关元件同时导通而引起的直流电源的持续短路。此外,能检测出上臂和下臂中的哪一个产生异常。
附图说明
图1是表示本发明实施方式1所涉及的交流旋转机的控制装置的示意结构图。
图2是表示本发明实施方式1所涉及的交流旋转机的控制装置的处理的流程图。
具体实施方式
实施方式1.
图1示出本发明实施方式1所涉及的交流旋转机的控制装置的示意结构。
另外,也在交流旋转机的控制装置的动作中同时说明本发明所涉及的交流旋转机的控制方法。
交流旋转机的控制装置1是如下装置:具有由上臂的开关元件2与下臂的开关元件5的组、上臂的开关元件3与下臂的开关元件6的组、上臂的开关元件4与下臂的开关元件7的组这三组构成的功率转换器(也称为逆变器控制装置),利用功率转换器控制部(也称为逆变器控制部)即微机8的指示来使各个开关元件2~7导通或截止,从而将从直流电源9获得的直流功率转换为交流功率,或将从交流旋转机10获得的交流功率转换为直流功率。
平滑电容器11为了对上臂的开关元件2~4和下臂的开关元件5~7进行导通截止切换时产生的浪涌电压、电力运行再生时的电源电压进行平滑化而设置。
接触器12是对直流电源9与交流旋转机的控制装置1的电力交换的阻断和导通进行切换的开关。
微机8中设置有:对交流旋转机或交流旋转机的控制装置的异常(例如开关元件中流过过电流等)进行检测的异常检测单元13;将使各个开关元件断续地导通的情况停止的第一开关停止单元14(也称为开关停止单元A)、第二开关停止单元15(也称为开关停止单元B)、第三开关停止单元16(也称为开关停止单元C);以及对上臂的开关元件2~4和下臂的开关元件5~7 的故障进行检测的第一臂故障检测单元17(也称为臂故障检测单元A)以及第二臂故障检测单元18(也称为臂故障检测单元B)。
图2是表示本发明实施方式1中的交流旋转机的控制装置1的处理的流程图,在微机8内进行处理。这里,处理设为在微机8内进行处理,但也可以由逻辑电路等硬件电路构成。
下面,参照图2的流程图,对本发明实施方式1所涉及的交流旋转机的控制装置进行说明。
首先,在步骤S101中,对是否检测到故障进行判定。
实施方式1中,作为故障,假设上臂或下臂的开关元件的至少某一个产生短路故障(维持导通状态)的情况来说明动作。
例如若上臂的开关元件2产生短路故障,则每当下臂的开关元件5被断续地导通控制时,直流电源9或平滑电容器11会因交流旋转机的控制装置1 内的电路而短路,从而在上臂的开关元件2与下臂的开关元件5中流过过电流。过电流例如由带有检测过电流的功能的前置驱动器IC(未图示)等判断开关元件的端子电压(例如在MOSFET的情况下,若有过电流,则漏极-源极间会流过大电流,因此漏极-源极间的电位差变大)是否在规定值以上来进行检测。
在步骤S101中断续地检测到过电流从而判定为检测到故障的情况下,进入步骤S102。该故障检测步骤由图1的第一异常检测单元13来实施。
步骤S101中判定为未检测到故障的情况下,判断为所有开关元件均处于正常动作状态,从而结束处理。
步骤S102中,从微机8输出使上臂或下臂的任一臂的所有开关元件截止的指令。并且,从微机8输出使未截止的臂的所有开关元件导通的指令。该指令由图1的第一开关停止单元14来实施,以作为第一开关停止步骤。之后进入步骤S103,判定是否检测到故障。该故障检测步骤由图1的异常检测单元13来实施。
步骤S103中判定为检测到故障的情况下,进入步骤S105。
步骤S103中判定为未检测到故障的情况下,进入步骤S104,判断为步骤S102中设为导通一侧的臂的开关元件的至少一个产生异常,从而结束处理。该判断由图1的第一臂故障检测单元17来实施,以作为第一臂故障检测步骤。
步骤S105中,从微机8输出使步骤S102中设为导通的臂的所有开关元件截止的指令。并且,从微机8输出使步骤S102中设为截止的臂的所有开关元件导通的指令。该指令由图1的第二开关停止单元15来实施,以作为第二开关停止步骤。之后进入步骤S106,判定是否检测到故障。该故障检测步骤由图1的异常检测单元13来实施。
步骤S106中判定为检测到故障的情况下,进入步骤S108。
步骤S106中判定为未检测到故障的情况下,进入步骤S107,判断为步骤S105中设为导通一侧的臂的开关元件的至少一个产生异常,从而结束处理。该判断由图1的第一臂故障检测单元17来实施,以作为第一臂故障检测步骤。
步骤S108中,从微机8输出使上臂或下臂的所有开关元件截止的指令。该指令由图1的第三开关停止单元16来实施,以作为第三开关停止步骤。之后,进入步骤S109,判断为上臂的开关元件中的至少一个产生异常并且下臂的开关元件中的至少一个产生异常(判定为两臂的异常),从而结束处理。该判断由图1的第二臂故障检测单元18来实施,以作为第二臂故障检测步骤。
由此,根据本实施方式,在第一开关停止单元14进行的第一开关停止步骤、第二开关停止单元15进行的第二开关停止步骤以及第三开关停止单元 16进行的第三开关停止步骤中,分别通过进行异常检测从而设为三相短路状态的情况下,能防止因上臂和下臂的开关元件同时导通引起的直流电源的持续短路。此外,能检测出上臂和下臂中的哪一个产生异常。
本发明不限于上述实施方式,能在其发明范围内对实施方式进行适当变更。
标号说明
1 交流旋转机的控制装置
2~7 开关元件
8 微机
9 直流电源
10 交流旋转机
11 平滑电容器
12 接触器
13 异常检测单元
14 第一开关停止单元
15 第二开关停止单元
16 第三开关停止单元
17 第一臂故障检测单元
18 第二臂故障检测单元。

Claims (4)

1.一种交流旋转机的控制装置,包括:
功率转换器,该功率转换器具有分别与向交流旋转机的各相提供驱动电流的上臂及下臂相连的开关元件;以及异常检测单元,该异常检测单元对所述交流旋转机或所述交流旋转机的控制装置的异常进行检测,其特征在于,包括:
第一开关停止单元,该第一开关停止单元在由所述异常检测单元检测到异常时,使与所述上臂或所述下臂的某一个臂相连的多个开关元件全部截止,并使与未截止的臂相连的多个开关元件全部导通;
第二开关停止单元,该第二开关停止单元在即使使所述第一开关停止单元进行动作、也持续通过所述异常检测单元检测到异常的情况下,使与所述上臂和所述下臂相连的开关元件导通或截止,以使得其导通和截止会与所述第一开关元件停止单元的动作相反;
第一臂故障检测单元,该第一臂故障检测单元根据是在所述第一开关停止单元进行动作时还是在所述第二开关停止单元进行动作时、所述异常检测单元不再检测到异常,判定为在具有由所述第一开关停止单元或所述第二开关停止单元设为导通的开关元件的臂中产生异常,由此来判定是所述上臂的故障还是所述下臂的故障;
第三开关停止单元,该第三开关停止单元在即使使所述第二开关停止单元进行动作、也持续通过所述异常检测单元检测到异常的情况下,使所述上臂和所述下臂的所有开关元件截止;以及
第二臂故障检测单元,该第二臂故障检测单元在所述第三开关停止单元进行动作的情况下,判定为所述上臂和所述下臂双方产生故障。
2.如权利要求1所述的交流旋转机的控制装置,其特征在于,
所述异常检测单元对所述开关元件的过电流进行检测。
3.一种交流旋转机的控制方法,
对具有分别与上臂和下臂相连的开关元件的功率转换器进行控制来进行交流旋转机的控制,该上臂和下臂向所述交流旋转机的各相提供驱动电流,其特征在于,具有:
第一开关停止步骤,该第一开关停止步骤在检测到所述交流旋转机或所述交流旋转机的控制装置的异常时,使与所述上臂或所述下臂的某一个臂相连的多个开关元件全部截止,并使与未截止的臂相连的多个开关元件全部导通;
第二开关停止步骤,该第二开关停止步骤在即使使所述第一开关停止步骤进行动作也持续检测到异常的情况下,使与所述上臂和所述下臂相连的开关元件导通或截止,以使得其导通和截止会与所述第一开关元件停止步骤的动作相反;
第一臂故障检测步骤,该第一臂故障检测步骤根据是在所述第一开关停止步骤进行动作时还是在所述第二开关停止步骤进行动作时不再检测到异常,判定为在具有由所述第一开关停止步骤或所述第二开关停止步骤设为导通的开关元件的臂中产生异常,由此来判定是所述上臂的故障还是所述下臂的故障;
第三开关停止步骤,该第三开关停止步骤在即使使所述第二开关停止步骤进行动作、也持续检测到异常的情况下,使所述上臂和所述下臂的所有开关元件截止;以及
第二臂故障检测步骤,该第二臂故障检测步骤在所述第三开关停止步骤进行动作的情况下,判定为所述上臂和所述下臂双方产生故障。
4.如权利要求3所述的交流旋转机的控制方法,其特征在于,
异常检测对所述开关元件的过电流进行检测。
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