CN108336942B - 三相电机驱动电路 - Google Patents

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Abstract

一种三相电机驱动电路，其可以包括：逆变电路，设置用以驱动三相电机；供电单元，设置用以向所述逆变电路供应逆变驱动电压和逆变故障检测电压；以及控制器，设置用以根据所述三相电机是否被驱动来对所述供电单元供应给所述逆变电路的电压进行选择，并且通过定期地检测所述逆变电路的指定节点的电压电平来确定状态，本发明的实施例针对一种三相电机驱动电路，其能够定期地确定在三相电机驱动逆变电路中的多个开关元件是否具有故障或损坏，并且定期地监测施加到三相电机的三相电压。

Description

三相电机驱动电路
相关申请的交叉引用
本申请要求于2017年1月18日提交的申请号为10-2017-0008917的韩国申请的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明涉及三相电机驱动电路，并且更具体地，涉及这样一种三相电机驱动电路，其能够定期地确定在三相电机驱动逆变电路中的多个开关元件是否具有故障或损坏并且定期地监测施加到三相电机的三相电压。
背景技术
本发明涉及三相电机驱动电路，并且更具体地，涉及这样一种三相电机驱动电路，其能够定期地确定在三相电机驱动逆变电路中的多个开关元件是否具有故障或损坏并且定期地监测施加到三相电机的三相电压。
通常，当三相电机驱动电路通过如图1中示出的逆变电路100将三相AC电压施加给三相电机200的定子绕组时，三相AC电压产生旋转磁场。然后，在转子切割磁通量时，在转子导体中产生电流。
逆变电路100是指对供应给三相电机200的电压和频率进行转换的电力转换装置。逆变电路100也用作速度控制装置，其根据负载条件改变从商用电源供应的电压和频率，并将改变的电压和频率提供给三相电机200，以便控制三相电机200以所需的速度运行。
逆变电路100包括多个开关元件(例如，FET)，并且通过开关元件的重复接通/断开操作输出能够满足三相电机200所要求条件的电压和频率。
逆变电路100具有与三相电机200的对应相连接的输出终端，以便供应电压。
当三相电机200由于逆变电路100和三相电机200彼此连接而短路时，逆变电路100可能会损坏。此外，三相电机200可能由于短路不会被正常驱动，并且三相电机200的异常操作可能导致与其连接的其它元件发生故障。
相关技术在2015年7月13日公布的公开号为10-2015-0081183、发明名称为“三相电机的短路检测器”的韩国专利中进行了公开。
发明内容
本发明的实施例针对一种三相电机驱动电路，其能够定期地确定在三相电机驱动逆变电路中的多个开关元件是否具有故障或损坏，并且定期地监测施加到三相电机的三相电压。
在一个实施例中，三相电机驱动电路可以包括：逆变电路，设置用以驱动三相电机；供电单元，设置用以向所述逆变电路供应逆变驱动电压和逆变故障检测电压；以及控制器，设置用以根据所述三相电机是否被驱动来对所述供电单元供应给所述逆变电路的电压进行选择，并且通过定期地检测所述逆变电路的指定节点的电压电平来确定状态。
所述控制器可以检测：节点N1的电压电平，所述逆变电路的高电平开关元件F1、F3以及F5的一个终端U1、V1以及W1通过所述节点N1的电压电平共同连接到所述供电单元的输出终端；以及与所述高电平开关元件F1、F3以及F5的另一个终端和低电平开关元件F2、F4以及F6的一个终端分别地共同连接的节点N2至N4的电压电平，其中，所述高电平开关元件F1、F3以及F5的另一个终端和所述低电平开关元件F2、F4以及F6的一个终端与所述三相电机的对应相连接。
逆变电路可以包括分别彼此串联连接的三个高电平开关元件和三个低电平开关元件。
所述高电平开关元件F1、F3以及F5的一个终端U1、V1以及W1可以与所述供电单元的输出终端连接，所述高电平开关元件F1、F3以及F5的另一个终端可以与所述三相电机的对应相连接，所述低电平开关元件F2、F4以及F6的一个终端可以与所述三相电机的对应相连接，所述低电平开关元件F2、F4以及F6的另一个终端可以接地，并且电阻器R1至R6可以并联连接到对应开关元件F1至F6。
所述电阻器可以以彼此连接的电阻器对(R1，R2)、(R3，R4)以及(R5，R6)的值的总和彼此不同的方式实现。
所述供电单元可以包括：第一供电单元，设置用以通过第一和第二FET的切换向所述逆变电路供应所述逆变驱动电压；以及第二供电单元，设置用以通过第一和第二晶体管的切换向所述逆变电路供应所述逆变故障检测电压。
可以为所述逆变电路供应所述逆变驱动电压被以驱动所述三相电机，并且当所述三相电机未被驱动时，可以供应所述逆变故障检测电压以定期地确定所述逆变电路的每个所述开关元件是否具有故障或损坏。
当所述三相电机被驱动时，所述控制器可以向所述逆变电路施加所述逆变驱动电压，并且当所述三相电机未被驱动时，向所述逆变电路施加所述逆变故障检测电压。
所述控制器可以检测所述三相电机驱动电路的指定节点处的电压，将所检测的电压与查找表中存储的电压进行对比，并且根据所检测的电压确定所述逆变电路中对应开关元件的状态。
针对施加到所述逆变电路的对应开关元件F1至F6的电压，将所述指定节点N1至N4处检测到的电压根据正常状态或故障状态事先以查找表形式进行存储。
附图说明
图1示出了根据相关领域的在逆变电路和三相电机之间的连接配置。
图2示出了根据本发明实施例的三相电机驱动电路的示意性配置。
具体实施方式
下文将参考附图详细描述本发明的实施例。应注意，附图并非按照精确的比例绘制，仅为了方便并清楚描述起见，可能在线条的粗细或部件的尺寸上进行了夸大。此外，本文使用的术语通过考虑本发明的功能来进行定义，并且可以根据用户或操作者的习惯或意图进行改变。因此，应根据本文所阐述的整体公开内容来对术语进行定义。
图2示出了根据本发明实施例的三相电机驱动电路的示意性配置。
如图2中所示，根据本发明实施例的三相电机驱动电路可以包括逆变电路100、三相电机200、供电单元300以及控制器400。
逆变电路100可以包括多个开关元件F1至F6，以供应用于操作三相电机200的三相电压。
逆变电路100的多个开关元件F1至F6可以进行切换以向三相电机200施加驱动电压。
例如，多个开关元件F1至F6可以包括FET(场效应晶体管)、BJT(双极性晶体管)、SCR(可控硅整流器)、GTO(栅极可关断)晶闸管以及IGBT(绝缘栅双极晶体管)。
逆变电路100的多个开关元件F1至F6可以分成分别彼此串联连接的三个高电平开关元件F1、F3以及F5以及三个低电平开关元件F2、F4以及F6。
高电平开关元件F1、F3以及F5的一个终端U1、V1以及W1可以与供电单元300的输出终端连接以便供应驱动电压，并且高电平开关元件F1、F3以及F5的另一个终端可以与三相电机200的对应相连接。低电平开关元件F2、F4以及F6的一个终端U2、V2以及W2可以与三相电机200的对应相连接，并且低电平开关元件F2、F4以及F6的另一个终端可以接地。
逆变电路100的输出终端可以指示与三相电机200的对应相连接的高电平开关元件F1、F3以及F5的另一个终端以及低电平开关元件F2、F4以及F6的一个终端。
由于开关元件F1至F6的连接配置通常应用在逆变电路100中，因此，此处不再赘述。
控制器(MCU)400可以检测节点N1至N4的电压电平。高电平开关元件F1、F3以及F5的一个终端U1、V1以及W1可以通过节点N1共同连接到供电单元300的输出终端，并且与三相电机200的对应相连接的高电平开关元件F1、F3以及F5的另一个终端和低电平开关元件F2、F4以及F6的一个终端分别可以共同连接到节点N2至N4。
在本实施例中，逆变电路100的开关元件F1至F6可以分别并联连接至电阻器R1至R6。
由于开关元件F1和F2以串联方式彼此连接，因此分别并联连接至开关元件F1和F2的电阻器R1和R2可以以串联方式彼此连接。同样地，分别并联连接至开关元件F3和F4的电阻器R3和R4可以以串联方式彼此连接，并且分别并联连接至开关元件F5和F6的电阻器R5和R6可以以串联方式彼此连接。
此时，对应电阻器R1至R6的值可以以每个串联连接的电阻器对(R1，R2)、(R3，R4)以及(R5和R6)的值的总和彼此不同的方式设置。
例如，当第一电阻器R1设置为10KΩ时，第二电阻器R2设置为10KΩ，第三电阻器R3设置为20KΩ，第四电阻器R4设置为10KΩ，第五电阻器R5设置为30KΩ，第六电阻器R6设置为10KΩ，第一串联电阻器R1和R2的值可以为20KΩ，第二串联电阻器R3和R4的值可以为30KΩ，第三串联电阻器R5和R6的值可以为40KΩ，这意味着串联电阻器的值彼此不同。
然而，电阻器值仅是示例。在其它实施例中，可以施加不同电阻器值。
供电单元300可以包括：第一供电单元301，用于通过第一和第二FET F0和FO′的切换来供应逆变驱动电压(例如，BAT电压)；以及第二供电单元302，用于通过第一和第二晶体管TR1和TR2的切换来供应逆变故障检测电压(例如，5V)。
第一供电单元301可以通过彼此串联连接的第一和第二FET F0和FO′来向逆变电路100供应电池电压，第二供电单元302可以向逆变电路100供应电压(例如，5V)，所述电压通过彼此串联连接的第一和第二晶体管TR1和TR2来设置。
例如，可以通过节点N1向逆变电路100供应12.5V的逆变驱动电压或者5V的逆变故障检测电压。
可以向逆变电路100供应逆变驱动电压(BAT电压)以驱动三相电机200，并且当三相电机200未被驱动时，可以供应逆变故障检测电压(例如，5V)以确定逆变电路100的每个开关元件F1至F6是否具有故障或损坏。
此时，逆变故障检测电压可以通过第一和第二晶体管TR1和TR2的切换来供应，逆变驱动电压可以通过第一和第二FET F0和F0′的切换来供应。当逆变驱动电压未被供应时，例如，当三相电机未被驱动时，可以供应逆变故障检测电压。
因此，即使三相电机200未被驱动时，控制器400也可以定期监测由电阻器R1至R6分压的电压(例如，逆变故障检测电压)，并确定开关元件F1至F5是否具有故障或损坏(例如，短路)。
例如，当第一开关元件F1具有故障(例如，短路)时，第一节点N1可以具有与第二节点N2相同的电压值，当第二开关元件F2具有故障(例如，短路)时，第二节点N2可以具有接地电平GND。此外，当第一开关元件F1具有故障(例如，断开连接)时，第二节点N2的电压电平可以低于正常状态，当第二开关元件F2具有故障(例如，断开连接)时，第二节点N2的电压电平可以低于正常状态下的第一节点N1的电压电平，并且高于正常状态下的第二节点N2的电压电平。
同样地，控制器400可以检测第一和第三节点N1和N3的电压电平以确定开关元件F3和F4是否具有故障(例如，短路或者断开连接)，并且检测第一和第四节点N1和N4的电压电平以确定开关元件F5和F6是否具有故障。
控制器400可以根据每个状态(例如，正常状态或者故障状态)以查找表(lookuptable)的形式存储电压，所述电压针对施加给开关元件F1至F6的电压(例如，逆变驱动电压和逆变故障检测电压)通过对应节点N1至N4检测得到。
此外，控制器400总是可以通过参考查找表来确定逆变电路100的开关元件F1至F6是否具有故障。
例如，根据本实施例的三相电机驱动电路可以在驱动三相电机时向逆变电路100施加逆变驱动电压(例如，BAT电压)，并且在未驱动三相电机时，向逆变电路100施加逆变故障检测电压(例如，5V)。
因此，控制器400可以检测三相电机驱动电路的对应指定节点N1至N4处的电压，将所检测的电压与查找表中存储的电压进行对比，并且根据所检测的电压一直确定状态(例如，正常状态或者故障状态)。
根据本发明实施例，三相电机驱动电路可以定期地确定三相电机驱动逆变电路中的多个开关元件是否具有故障或损坏，并且定期监测施加到三相电机的三相电压。
尽管出于示意性目的，已经对本发明的优选实施例进行了公开，但是本领域技术人员应理解，在不脱离所附权利要求书限定的本发明的范围和精神的情况下，可以进行各种修改、添加以及替换。

Claims (7)

1.一种三相电机驱动电路，其特征在于，包括：
逆变电路，设置用以驱动三相电机；
供电单元，设置用以向所述逆变电路供应逆变驱动电压和逆变故障检测电压；以及
控制器，设置用以根据所述三相电机是否被驱动来对所述供电单元供应给所述逆变电路的电压进行选择，并且通过定期地检测所述逆变电路的指定节点的电压电平来确定状态，
当所述三相电机被驱动时，所述控制器向所述逆变电路施加所述逆变驱动电压，并且当所述三相电机未被驱动时，向所述逆变电路施加所述逆变故障检测电压，
所述控制器检测所述三相电机驱动电路的指定节点处的电压，将所检测的电压与查找表中存储的电压进行对比，并且根据所检测的电压确定所述逆变电路中对应开关元件的状态，
针对施加到所述逆变电路的对应开关元件的电压，将所述指定节点处检测到的电压根据正常状态或故障状态事先以查找表形式进行存储。
2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述控制器检测：
节点的电压电平，所述逆变电路的高电平开关元件的一个终端通过所述节点的电压电平共同连接到所述供电单元的输出终端；以及
与所述高电平开关元件的另一个终端和低电平开关元件的一个终端分别地共同连接的节点的电压电平，其中，所述高电平开关元件的另一个终端和所述低电平开关元件的一个终端与所述三相电机的对应相连接。
3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述逆变电路包括分别彼此串联连接的三个高电平开关元件和三个低电平开关元件。
4.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述高电平开关元件的一个终端与所述供电单元的输出终端连接，所述高电平开关元件的另一个终端与所述三相电机的对应相连接，所述低电平开关元件的一个终端与所述三相电机的对应相连接，所述低电平开关元件的另一个终端接地，并且电阻器并联连接到对应开关元件。
5.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，所述电阻器以彼此连接的电阻器对的值的总和彼此不同的方式实现。
6.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述供电单元包括：
第一供电单元，设置用以通过第一和第二FET的切换向所述逆变电路供应所述逆变驱动电压；以及
第二供电单元，设置用以通过第一和第二晶体管的切换向所述逆变电路供应所述逆变故障检测电压。
7.根据权利要求6所述的电路，其特征在于，为所述逆变电路供应所述逆变驱动电压以驱动所述三相电机，并且
当所述三相电机未被驱动时，供应所述逆变故障检测电压以定期地确定所述逆变电路的每个所述开关元件是否具有故障或损坏。
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