CN109245505A - 用于功率装置的母线电容放电方法、系统及装置 - Google Patents

用于功率装置的母线电容放电方法、系统及装置 Download PDF

Info

Publication number
CN109245505A
CN109245505A CN201811187613.5A CN201811187613A CN109245505A CN 109245505 A CN109245505 A CN 109245505A CN 201811187613 A CN201811187613 A CN 201811187613A CN 109245505 A CN109245505 A CN 109245505A
Authority
CN
China
Prior art keywords
bridge arm
control
voltage
bus capacitor
capacitance
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201811187613.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109245505B (zh
Inventor
苏谢祖
张帆
张煜
洪文成
单亮
路红亮
杜永红
陈伟
谢启河
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NIO Holding Co Ltd
Original Assignee
NIO Nextev Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NIO Nextev Ltd filed Critical NIO Nextev Ltd
Priority to CN201811187613.5A priority Critical patent/CN109245505B/zh
Publication of CN109245505A publication Critical patent/CN109245505A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109245505B publication Critical patent/CN109245505B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L15/00—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
    • B60L15/007—Physical arrangements or structures of drive train converters specially adapted for the propulsion motors of electric vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • H02M1/322—Means for rapidly discharging a capacitor of the converter for protecting electrical components or for preventing electrical shock
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility

Abstract

本发明涉及电力电子技术领域，具体提供了一种用于功率装置的母线电容放电方法、系统及装置，旨在解决如何有效且可靠地对母线电容进行主动放电的技术问题。为此目的，本发明提供的方法主要包括以下步骤：控制第一桥臂维持开通状态，增大第二桥臂所对应控制极驱动电阻的电阻值并且根据驱动信号控制第二桥臂交替进行开通与关断。基于上述步骤，不需要在功率装置中设置额外的电路结构，通过控制半桥电路进行多次短时直通(直通状态时半桥电路与直流母线电容形成导通回路)，即可将直流母线电容的电能逐渐释放完毕。同时，通过调节控制极驱动电阻的电阻值和功率半导体器件的正向导通电压的占空比来控制半桥电路的直通时间，能够有效解决放电失控问题。

Description

用于功率装置的母线电容放电方法、系统及装置
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，具体涉及一种用于功率装置的母线电容放电方法、系统及装置。
背景技术
新能源汽车的电机驱动系统(Electric Drive System，EDS)中通常具有高容值的母线电容(如数百微法及其以上的母线电容)。当动力电池的主继电器断开后，母线电容上会留存较多的残余电荷并且其电容电压与动力电池的输出电压相等。而动力电池的输出电压往往高达数百伏(如250V至450V之间)，为了避免母线电容上的高压对人体造成危害，需要在主继电器断开后立即对母线电容进行放电。
母线电容的放电方法主要包括被动放电方法和主动放电方法。其中，被动放电方法的放电时间较慢，因而不适于对放电速度要求较高的应用场景(如车辆发生碰撞)。主动放电方法能够在较短时间内将母线电容的电容电压放电至安全电压以下。具体地，主动放电方法主要包括利用放电电阻的主动放电方法以及利用电机绕组的主动放电方法。利用放电电阻的主动放电方法需要使用大功率电阻进行放电，致使放电电阻的体积较大、成本较高并且还需要设置额外的放电控制电路和冷却装置来对放电电阻进行控制和散热。利用电机绕组的主动放电方法主要是利用电机绕组的等效电阻来消耗母线电容中的电能，当发生放电失控时电机可能会产生非预期的电机转矩，因而具有潜在的危害。
发明内容
为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决如何有效且可靠地对母线电容进行主动放电的技术问题。为此目的，本发明提供了一种用于功率装置的母线电容放电方法、系统及装置。其中，所述功率装置包括并联设置的半桥电路和直流母线电容，所述半桥电路包括上桥臂和下桥臂，所述上桥臂和下桥臂均包括功率半导体器件以及与所述功率半导体器件的控制电极连接的控制极驱动电阻。
在第一方面，本发明提供的一种用于功率装置的母线电容放电方法主要包括下列步骤：
控制第一桥臂维持开通状态；
增大第二桥臂所对应控制极驱动电阻的电阻值并且根据预设的驱动信号控制所述第二桥臂交替进行开通与关断；
其中，当所述第一桥臂是上桥臂时所述第二桥臂是下桥臂，当所述第二桥臂是下桥臂时所述第二桥臂是上桥臂；所述增大后的电阻值取决于预设的所述驱动信号中功率半导体器件的正向导通电压的电压上升时间，所述正向导通电压的占空比小于等于预设的第一占空比阈值。
进一步地，本发明提供的一个优选技术方案是：
所述功率装置还包括第一主动短路控制模块且所述第一主动短路控制模块上未设置有能够接收短路控制信号的信号接口，所述第一主动短路控制模块配置为根据预先获取的短路控制信号控制相应的桥臂交替进行开通与关断，或者控制所述桥臂开通；
“控制第一桥臂维持开通状态”的步骤包括：利用所述功率装置中预设的所述第一桥臂的驱动模块控制所述第一桥臂开通；
“根据预设的驱动信号控制所述第二桥臂交替进行开通与关断”的步骤包括：根据所述驱动信号触发启动所述第二桥臂对应的第一主动短路控制模块，以使所述第一主动短路控制模块能够根据所述驱动信号控制所述第二桥臂交替进行开通与关断。
进一步地，本发明提供的一个优选技术方案是：
所述方法还包括：
判断所述正向导通电压的占空比是否大于等于预设的第二占空比阈值：若是，则利用所述第一桥臂的驱动模块控制所述第一桥臂关断。
进一步地，本发明提供的一个优选技术方案是：
所述功率装置还包括第二主动短路控制模块且所述第二主动短路控制模块上设置有能够接收短路控制信号的信号接口，所述第二主动短路控制模块配置为根据预先获取的短路控制信号控制相应的桥臂交替进行开通与关断，或者控制所述桥臂开通；
“控制第一桥臂维持开通状态”的步骤包括：控制所述第一桥臂对应的第二主动短路控制模块根据预先通过所述信号接口接收到的短路控制信号控制所述第一桥臂开通；
“根据预设的驱动信号控制所述第二桥臂交替进行开通与关断”的步骤包括：控制所述功率装置中预设的所述第二桥臂的驱动模块停止驱动所述第二桥臂，以及控制所述第二桥臂对应的第二主动短路控制模块根据预先通过所述信号接口接收到的驱动信号控制所述第二桥臂交替进行开通与关断；或者
“根据预设的驱动信号控制所述第二桥臂交替进行开通与关断”的步骤包括：利用所述第二桥臂的驱动模块并且根据所述驱动信号控制所述第二桥臂交替进行开通与关断。
进一步地，本发明提供的一个优选技术方案是：
所述方法还包括：
判断所述正向导通电压的占空比是否大于等于预设的第二占空比阈值：若是，则利用所述第二桥臂的驱动模块控制所述第二桥臂关断。
进一步地，本发明提供的一个优选技术方案是：
所述方法还包括：
检测所述直流母线电容的电容电压；
按照电压值由大至小的顺序依次对所述电容电压与多个预设的电压阈值进行比较；
根据所述电容电压与当前电压阈值的比较结果选择性地调整所述驱动信号中正向导通电压的占空比。
进一步地，本发明提供的一个优选技术方案是：
“根据所述电容电压与当前电压阈值的比较结果选择性地调整所述驱动信号中正向导通电压的占空比”的步骤包括：
若所述电容电压小于等于当前电压阈值，则将所述占空比增大至所述当前电压阈值对应的占空比；
若所述电容电压大于当前电压阈值，则不调整所述占空比。
进一步地，本发明提供的一个优选技术方案是：
所述功率装置还包括用于控制与储能装置通断的开关装置，所述方法还包括：
检测所述开关装置是否闭合；
当未检测到所述开关装置闭合时，继续对所述直流母线电容放电；
当检测到所述开关装置闭合时，继续判断是否获取到持续放电指令：若是，则减小所述驱动信号中正向导通电压的占空比；若否，则停止对所述直流母线电容放电；
其中，所述减小后的占空比小于等于预设的第三占空比阈值，所述第三占空比阈值取决于功率半导体器件的结温上限。
进一步地，本发明提供的一个优选技术方案是：
“检测所述开关装置是否闭合”的步骤包括：
获取一定时间内所述直流母线电容的电容电压；
判断所述电容电压是否发生变化：
若所述电容电压维持不变，则判定所述开关装置闭合；
若所述电容电压下降，则判定所述开关装置未闭合。
在第二方面，本发明提供的一种用于功率装置的母线电容放电系统主要包括下列结构：
第一控制装置，配置为控制第一桥臂维持开通状态；
第二控制装置，配置为增大第二桥臂所对应控制极驱动电阻的电阻值并且根据预设的驱动信号控制所述第二桥臂交替进行开通与关断；
其中，当所述第一桥臂是上桥臂时所述第二桥臂是下桥臂，当所述第二桥臂是下桥臂时所述第二桥臂是上桥臂；所述增大后的电阻值取决于预设的所述驱动信号中功率半导体器件的正向导通电压的电压上升时间，所述正向导通电压的占空比小于等于预设的第一占空比阈值。
进一步地，本发明提供的一个优选技术方案是：
所述功率装置还包括第一主动短路控制模块且所述第一主动短路控制模块上未设置有能够接收短路控制信号的信号接口，所述第一主动短路控制模块配置为根据预先获取的短路控制信号控制相应的桥臂交替进行开通与关断，或者控制所述桥臂开通；
所述第一控制装置包括第一控制模块，所述第一控制模块配置为利用所述功率装置中预设的所述第一桥臂的驱动模块控制所述第一桥臂开通；
所述第二控制装置包括第二控制模块，所述第二控制模块配置为根据所述驱动信号触发启动所述第二桥臂对应的第一主动短路控制模块，以使所述第一主动短路控制模块能够根据所述驱动信号控制所述第二桥臂交替进行开通与关断。
进一步地，本发明提供的一个优选技术方案是：
所述母线电容放电系统还包括：
第三控制装置，配置为判断所述驱动信号中正向导通电压的占空比是否大于等于预设的第二占空比阈值：若是，则利用所述第一桥臂的驱动模块控制所述第一桥臂关断。
进一步地，本发明提供的一个优选技术方案是：
所述功率装置还包括第二主动短路控制模块且所述第二主动短路控制模块上设置有能够接收短路控制信号的信号接口，所述第二主动短路控制模块配置为根据预先获取的短路控制信号控制相应的桥臂交替进行开通与关断，或者控制所述桥臂开通；
所述第一控制装置还包括第三控制模块，所述第三控制模块配置为控制所述第一桥臂对应的第二主动短路控制模块根据预先通过所述信号接口接收到的短路控制信号控制所述第一桥臂开通；
所述第二控制装置还包括第四控制模块或第五控制模块；
所述第四控制模块配置为控制所述功率装置中预设的所述第二桥臂的驱动模块停止驱动所述第二桥臂，以及控制所述第二桥臂对应的第二主动短路控制模块根据预先通过所述信号接口接收到的驱动信号控制所述第二桥臂交替进行开通与关断；
所述第五控制模块配置为控制所述第二桥臂的驱动模块根据所述驱动信号控制所述第二桥臂交替进行开通与关断。
进一步地，本发明提供的一个优选技术方案是：
所述母线电容放电系统还包括：
第四控制装置，配置为判断所述驱动信号中正向导通电压的占空比是否大于等于预设的第二占空比阈值：若是，则利用所述第二桥臂的驱动模块控制所述第二桥臂关断。
进一步地，本发明提供的一个优选技术方案是：
所述第一控制装置还包括占空比调节模块；所述占空比调节模块包括电容电压检测单元、电容电压比较单元和占空比调节单元；
所述电容电压检测单元配置为检测所述直流母线电容的电容电压；
所述电容电压比较单元配置为按照电压值由大至小的顺序依次对所述电容电压与多个预设的电压阈值进行比较；
所述占空比调节单元配置为根据所述电容电压与当前电压阈值的比较结果选择性地调整所述驱动信号中正向导通电压的占空比。
进一步地，本发明提供的一个优选技术方案是：
所述占空比调节单元进一步配置为执行如下操作：
若所述电容电压小于等于当前电压阈值，则将所述占空比增大至所述当前电压阈值对应的占空比；
若所述电容电压大于当前电压阈值，则不调整所述占空比。
进一步地，本发明提供的一个优选技术方案是：
所述功率装置还包括用于控制与储能装置通断的开关装置，所述母线电容放电系统还包括第五控制装置；所述第五控制装置包括开关装置检测模块、第六控制模块和第七控制模块；
所述开关装置检测模块配置为检测所述开关装置是否闭合；
所述第六控制模块配置为当未检测到所述开关装置闭合时，继续对所述直流母线电容放电；
所述第七控制模块配置为当检测到所述开关装置闭合时，继续判断是否获取到持续放电指令：若是，则减小所述正向导通电压的占空比；若否，则停止对所述直流母线电容放电；
其中，所述减小后的占空比小于等于预设的第三占空比阈值，所述第三占空比阈值取决于功率半导体器件的结温上限。
进一步地，本发明提供的一个优选技术方案是：
所述开关装置检测模块包括电容电压获取单元和电容电压判断单元；
所述电容电压获取单元配置为获取一定时间内所述直流母线电容的电容电压；
电容电压判断单元配置为判断所述电容电压是否发生变化：若所述电容电压维持不变，则判定所述开关装置闭合；若所述电容电压下降，则判定所述开关装置未闭合。
在第三方面，本发明提供的一种电机驱动系统主要包括下列结构：
功率装置，其设置于储能装置与电机之间，用于将储能装置的输出功率转换为电机的驱动功率；
所述系统还包括上述技术方案中任一项所述的用于功率装置的母线电容放电系统。
在第四方面，本发明提供的一种车辆包括电机驱动系统，所述电机驱动系统是上述技术方案所述的电机驱动系统。
在第五方面，本发明提供的一种存储装置中存储有多条程序，所述程序适于由处理器加载以执行上述技术方案所述的用于功率装置的母线电容放电方法。
在第六方面，本发明提供的一种控制装置包括处理器和存储设备，所述存储设备适于存储多条程序，所述程序适于由所述处理器加载以执行上述技术方案所述的用于功率装置的母线电容放电方法。
方案1、一种用于功率装置的母线电容放电方法，其特征在于，所述功率装置包括并联设置的半桥电路和直流母线电容，所述半桥电路包括上桥臂和下桥臂，所述上桥臂和下桥臂均包括功率半导体器件以及与所述功率半导体器件的控制电极连接的控制极驱动电阻，所述母线电容放电方法包括：
控制第一桥臂维持开通状态；
增大第二桥臂所对应控制极驱动电阻的电阻值并且根据预设的驱动信号控制所述第二桥臂交替进行开通与关断；
其中，当所述第一桥臂是上桥臂时所述第二桥臂是下桥臂，当所述第二桥臂是下桥臂时所述第二桥臂是上桥臂；所述增大后的电阻值取决于预设的所述驱动信号中功率半导体器件的正向导通电压的电压上升时间，所述正向导通电压的占空比小于等于预设的第一占空比阈值。
方案2、根据方案1所述的用于功率装置的母线电容放电方法，其特征在于，所述功率装置还包括第一主动短路控制模块且所述第一主动短路控制模块上未设置有能够接收短路控制信号的信号接口，所述第一主动短路控制模块配置为根据预先获取的短路控制信号控制相应的桥臂交替进行开通与关断，或者控制所述桥臂开通；
“控制第一桥臂维持开通状态”的步骤包括：利用所述功率装置中预设的所述第一桥臂的驱动模块控制所述第一桥臂开通；
“根据预设的驱动信号控制所述第二桥臂交替进行开通与关断”的步骤包括：根据所述驱动信号触发启动所述第二桥臂对应的第一主动短路控制模块，以使所述第一主动短路控制模块能够根据所述驱动信号控制所述第二桥臂交替进行开通与关断。
方案3、根据方案2所述的用于功率装置的母线电容放电方法，其特征在于，所述方法还包括：
判断所述正向导通电压的占空比是否大于等于预设的第二占空比阈值：若是，则利用所述第一桥臂的驱动模块控制所述第一桥臂关断。
方案4、根据方案1所述的用于功率装置的母线电容放电方法，其特征在于，所述功率装置还包括第二主动短路控制模块且所述第二主动短路控制模块上设置有能够接收短路控制信号的信号接口，所述第二主动短路控制模块配置为根据预先获取的短路控制信号控制相应的桥臂交替进行开通与关断，或者控制所述桥臂开通；
“控制第一桥臂维持开通状态”的步骤包括：控制所述第一桥臂对应的第二主动短路控制模块根据预先通过所述信号接口接收到的短路控制信号控制所述第一桥臂开通；
“根据预设的驱动信号控制所述第二桥臂交替进行开通与关断”的步骤包括：控制所述功率装置中预设的所述第二桥臂的驱动模块停止驱动所述第二桥臂，以及控制所述第二桥臂对应的第二主动短路控制模块根据预先通过所述信号接口接收到的驱动信号控制所述第二桥臂交替进行开通与关断；或者
“根据预设的驱动信号控制所述第二桥臂交替进行开通与关断”的步骤包括：利用所述第二桥臂的驱动模块并且根据所述驱动信号控制所述第二桥臂交替进行开通与关断。
方案5、根据方案4所述的用于功率装置的母线电容放电方法，其特征在于，所述方法还包括：
判断所述正向导通电压的占空比是否大于等于预设的第二占空比阈值：若是，则利用所述第二桥臂的驱动模块控制所述第二桥臂关断。
方案6、根据方案1至5中任一项所述的用于功率装置的母线电容放电方法，其特征在于，所述方法还包括：
检测所述直流母线电容的电容电压；
按照电压值由大至小的顺序依次对所述电容电压与多个预设的电压阈值进行比较；
根据所述电容电压与当前电压阈值的比较结果选择性地调整所述驱动信号中正向导通电压的占空比。
方案7、根据方案6所述的用于功率装置的母线电容放电方法，其特征在于，“根据所述电容电压与当前电压阈值的比较结果选择性地调整所述驱动信号中正向导通电压的占空比”的步骤包括：
若所述电容电压小于等于当前电压阈值，则将所述占空比增大至所述当前电压阈值对应的占空比；
若所述电容电压大于当前电压阈值，则不调整所述占空比。
方案8、根据方案1至5中任一项所述的用于功率装置的母线电容放电方法，其特征在于，所述功率装置还包括用于控制与储能装置通断的开关装置，所述方法还包括：
检测所述开关装置是否闭合；
当未检测到所述开关装置闭合时，继续对所述直流母线电容放电；
当检测到所述开关装置闭合时，继续判断是否获取到持续放电指令：若是，则减小所述驱动信号中正向导通电压的占空比；若否，则停止对所述直流母线电容放电；
其中，所述减小后的占空比小于等于预设的第三占空比阈值，所述第三占空比阈值取决于功率半导体器件的结温上限。
方案9、根据方案8所述的用于功率装置的母线电容放电方法，其特征在于，“检测所述开关装置是否闭合”的步骤包括：
获取一定时间内所述直流母线电容的电容电压；
判断所述电容电压是否发生变化：
若所述电容电压维持不变，则判定所述开关装置闭合；
若所述电容电压下降，则判定所述开关装置未闭合。
方案10、一种用于功率装置的母线电容放电系统，其特征在于，所述功率装置包括并联设置的半桥电路和直流母线电容，所述半桥电路包括上桥臂和下桥臂，所述上桥臂和下桥臂均包括功率半导体器件以及与所述功率半导体器件的控制电极连接的控制极驱动电阻，所述母线电容放电系统包括：
第一控制装置，配置为控制第一桥臂维持开通状态；
第二控制装置，配置为增大第二桥臂所对应控制极驱动电阻的电阻值并且根据预设的驱动信号控制所述第二桥臂交替进行开通与关断；
其中，当所述第一桥臂是上桥臂时所述第二桥臂是下桥臂，当所述第二桥臂是下桥臂时所述第二桥臂是上桥臂；所述增大后的电阻值取决于预设的所述驱动信号中功率半导体器件的正向导通电压的电压上升时间，所述正向导通电压的占空比小于等于预设的第一占空比阈值。
方案11、根据方案10所述的用于功率装置的母线电容放电系统，其特征在于，所述功率装置还包括第一主动短路控制模块且所述第一主动短路控制模块上未设置有能够接收短路控制信号的信号接口，所述第一主动短路控制模块配置为根据预先获取的短路控制信号控制相应的桥臂交替进行开通与关断，或者控制所述桥臂开通；
所述第一控制装置包括第一控制模块，所述第一控制模块配置为利用所述功率装置中预设的所述第一桥臂的驱动模块控制所述第一桥臂开通；
所述第二控制装置包括第二控制模块，所述第二控制模块配置为根据所述驱动信号触发启动所述第二桥臂对应的第一主动短路控制模块，以使所述第一主动短路控制模块能够根据所述驱动信号控制所述第二桥臂交替进行开通与关断。
方案12、根据方案11所述的用于功率装置的母线电容放电系统，其特征在于，所述母线电容放电系统还包括：
第三控制装置，配置为判断所述驱动信号中正向导通电压的占空比是否大于等于预设的第二占空比阈值：若是，则利用所述第一桥臂的驱动模块控制所述第一桥臂关断。
方案13、根据方案10所述的用于功率装置的母线电容放电系统，其特征在于，所述功率装置还包括第二主动短路控制模块且所述第二主动短路控制模块上设置有能够接收短路控制信号的信号接口，所述第二主动短路控制模块配置为根据预先获取的短路控制信号控制相应的桥臂交替进行开通与关断，或者控制所述桥臂开通；
所述第一控制装置还包括第三控制模块，所述第三控制模块配置为控制所述第一桥臂对应的第二主动短路控制模块根据预先通过所述信号接口接收到的短路控制信号控制所述第一桥臂开通；
所述第二控制装置还包括第四控制模块或第五控制模块；
所述第四控制模块配置为控制所述功率装置中预设的所述第二桥臂的驱动模块停止驱动所述第二桥臂，以及控制所述第二桥臂对应的第二主动短路控制模块根据预先通过所述信号接口接收到的驱动信号控制所述第二桥臂交替进行开通与关断；
所述第五控制模块配置为控制所述第二桥臂的驱动模块根据所述驱动信号控制所述第二桥臂交替进行开通与关断。
方案14、根据方案13所述的用于功率装置的母线电容放电系统，其特征在于，所述母线电容放电系统还包括：
第四控制装置，配置为判断所述驱动信号中正向导通电压的占空比是否大于等于预设的第二占空比阈值：若是，则利用所述第二桥臂的驱动模块控制所述第二桥臂关断。
方案15、根据方案10至14中任一项所述的用于功率装置的母线电容放电系统，其特征在于，所述第一控制装置还包括占空比调节模块；所述占空比调节模块包括电容电压检测单元、电容电压比较单元和占空比调节单元；
所述电容电压检测单元配置为检测所述直流母线电容的电容电压；
所述电容电压比较单元配置为按照电压值由大至小的顺序依次对所述电容电压与多个预设的电压阈值进行比较；
所述占空比调节单元配置为根据所述电容电压与当前电压阈值的比较结果选择性地调整所述驱动信号中正向导通电压的占空比。
方案16、根据方案15所述的用于功率装置的母线电容放电系统，其特征在于，所述占空比调节单元进一步配置为执行如下操作：
若所述电容电压小于等于当前电压阈值，则将所述占空比增大至所述当前电压阈值对应的占空比；
若所述电容电压大于当前电压阈值，则不调整所述占空比。
方案17、根据方案10至14中任一项所述的用于功率装置的母线电容放电系统，其特征在于，所述功率装置还包括用于控制与储能装置通断的开关装置，所述母线电容放电系统还包括第五控制装置；所述第五控制装置包括开关装置检测模块、第六控制模块和第七控制模块；
所述开关装置检测模块配置为检测所述开关装置是否闭合；
所述第六控制模块配置为当未检测到所述开关装置闭合时，继续对所述直流母线电容放电；
所述第七控制模块配置为当检测到所述开关装置闭合时，继续判断是否获取到持续放电指令：若是，则减小所述正向导通电压的占空比；若否，则停止对所述直流母线电容放电；
其中，所述减小后的占空比小于等于预设的第三占空比阈值，所述第三占空比阈值取决于功率半导体器件的结温上限。
方案18、根据方案17所述的用于功率装置的母线电容放电系统，其特征在于，所述开关装置检测模块包括电容电压获取单元和电容电压判断单元；
所述电容电压获取单元配置为获取一定时间内所述直流母线电容的电容电压；
电容电压判断单元配置为判断所述电容电压是否发生变化：若所述电容电压维持不变，则判定所述开关装置闭合；若所述电容电压下降，则判定所述开关装置未闭合。
方案19、一种电机驱动系统，其特征在于包括：
功率装置，其设置于储能装置与电机之间，用于将储能装置的输出功率转换为电机的驱动功率；
所述系统还包括方案10至18中任一项所述的用于功率装置的母线电容放电系统。
方案20、一种车辆，包括电机驱动系统，其特征在于，所述电机驱动系统是方案19所述的电机驱动系统。
方案21、一种存储装置，其中存储有多条程序，其特征在于，所述程序适于由处理器加载以执行方案1至9中任一项所述的用于功率装置的母线电容放电方法。
方案22、一种控制装置，包括处理器和存储设备，所述存储设备适于存储多条程序，其特征在于，所述程序适于由所述处理器加载以执行方案1至9中任一项所述的用于功率装置的母线电容放电方法。
与最接近的现有技术相比，上述技术方案至少具有如下有益效果：
1、本发明提供的母线电容放电方法主要包括下列步骤：首先控制第一桥臂维持开通状态。然后增大第二桥臂所对应控制极驱动电阻的电阻值并且根据预设的驱动信号控制第二桥臂交替进行开通与关断。其中，增大后的电阻值取决于预设的驱动信号(由高低电平组成的脉冲信号)中功率半导体器件的正向导通电压的电压上升时间(如控制极侧电压由0上升至功率半导体器件的正向导通电压阈值所需要的时间)，正向导通电压的占空比小于等于预设的第一占空比阈值。
具体而言，当驱动信号向第二桥臂中的功率半导体器件输出高电平脉冲信号时，由于控制极驱动电阻的电阻值较大，控制极侧电压将在一定时间内缓慢上升至功率半导体器件的正向导通电压阈值。随后功率半导体器件导通，使得半桥电路与直流母线电容形成导通回路，直流母线电容经由该导通回路放电。同时，为了避免导通回路中的直通电流对功率半导体器件造成损害，本发明还设定第二桥臂中功率半导体器件的正向导通电压占空比小于等于预设的第一占空比阈值，以便在功率半导体器件完全导通之前关断功率半导体器件来降低半桥电路的直通时间。基于此，本发明通过控制半桥电路进行多次短时直通就可以将直流母线电容的电能逐渐释放完毕。
2、本发明提供的母线电容放电方法还可以根据直流母线电容的电容电压的降低来逐渐增加驱动信号中正向导通电压的占空比，以便在整个放电过程中放电电流保持一致。
3、在功率装置的开关装置(该开关装置是用于控制功率装置与储能装置通断的开关装置)闭合的情况下，本发明提供的母线电容放电方法将设定正向导通电压的占空比为一个较小值(该较小值取决于功率半导体器件的结温上限)，从而既可以对直流母线电容继续放电还不会损坏功率半导体器件。
附图说明
图1是本发明实施例中一种用于功率装置的母线电容放电方法的主要步骤示意图；
图2是本发明实施例中一种控制极驱动电阻切换电路的主要结构示意图；
图3是本发明实施例中放电过程中电容电压与直通电流的变化曲线示意图；
图4是本发明实施例中第一种可同时实现主动短路保护与母线电容放电的半桥电路控制示意图；
图5是本发明实施例中第二种可同时实现主动短路保护与母线电容放电的半桥电路控制示意图；
图6是本发明实施例中一种功率半导体器件的正向导通电压占空比调整方法的主要步骤示意图；
图7是本发明实施例中一种用于功率装置的母线电容放电系统的主要结构示意图；
图8是一种用于电机驱动系统的三相桥式功率装置的主要结构示意图。
具体实施方式
下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。
当前功率装置中直流母线电容的主动放电方法主要包括利用放电电阻或电机绕组来消耗电容中的电能，这种方法电路需要设置额外的电路结构并且当发生放电失控时电机可能会产生非预期的电机转矩。基于此，本发明提供了一种利用功率装置中半桥电路直通来消耗电能的方法对直流母线电容进行放电，这种方法既不需要设置额外的电路结构还可以通过控制半桥电路的直通时间来有效控制放电过程。
下面结合附图对利用半桥电路直通进行直流母线电容放电的具体过程进行说明。
参阅附图8，图8示例性示出了一种用于电机驱动系统的三相桥式功率装置的主要结构。如图8所示，该三相桥式功率装置包括三个半桥电路并且这三个半桥电路分别与电机的三相绕组连接，每个半桥电路均包括上桥臂和下桥臂，而每个上桥臂和每个下桥臂均包括功率半导体器件。具体地，第1个半桥电路中上桥臂包括功率半导体器件S1，下桥臂包括功率半导体器件S2。第2个半桥电路中上桥臂包括功率半导体器件S3，下桥臂包括功率半导体器件S4。第3个半桥电路中上桥臂包括功率半导体器件S5，下桥臂包括功率半导体器件S6。第1个半桥电路的上桥臂与下桥臂之间设置有连接端子，该连接端子与电机的绕组U连接。第2个半桥电路的上桥臂与下桥臂之间设置有连接端子，该连接端子与电机的绕组V连接。第3个半桥电路的上桥臂与下桥臂之间设置有连接端子，该连接端子与电机的绕组W连接。
半桥电路直通指的是半桥电路的上桥臂和下桥臂同时导通，而利用半桥电路直通放电指的是在半桥电路直通后与直流母线电容形成导通回路，直流母线电容的电能经由该导通回路中的功率半导体器件释放。为了避免导通回路中的直通电流对功率半导体器件造成损害，可以通过调节功率半导体器件的正向导通电压的占空比来控制功率半导体器件的正向导通时间，进而控制半桥电路的直通时间。通过控制半桥电路进行多次短时直通，可以将直流母线电容的电能逐渐释放完毕。
下面结合附图1对本发明提供的一种用于功率装置的母线电容放电方法进行说明。
参阅附图1，图1示例性示出了本实施例中一种用于功率装置的母线电容放电方法的主要步骤。其中，功率装置可以包括并联设置的半桥电路和直流母线电容，半桥电路包括上桥臂和下桥臂，上桥臂和下桥臂均包括功率半导体器件以及与功率半导体器件的控制电极连接的控制极驱动电阻。如图1所示，本实施例中可以按照下列步骤对功率装置的母线电容进行放电：
步骤S101：判断是否获取到主动放电启动指令。具体地，若获取到主动放电指令则转至步骤S102，若未获取到主动放电指令则继续获取主动放电启动指令。
本实施例中主动放电启动指令可以是用户当前录入的指令，也可以是负载(如储能装置或电机)发生故障后触发生成的指令。
步骤S102：控制第一桥臂维持开通状态。
步骤S103：增大第二桥臂所对应控制极驱动电阻的电阻值。
其中，当第一桥臂是上桥臂时第二桥臂是下桥臂，当第二桥臂是下桥臂时所述第二桥臂是上桥臂，增大后的电阻值取决于预设的驱动信号中功率半导体器件的正向导通电压的电压上升时间。可选的，电压上升时间可以是控制极侧电压由0上升至功率半导体器件的正向导通电压阈值所需要的时间。
本实施例中可以在功率装置中设置阻值不同的两个控制极驱动电阻，以便在非放电情况下使用较小阻值的控制极驱动电阻来正常驱动功率半导体器件，在放电情况下使用较大阻值的控制极驱动电阻来延缓功率半导体器件的导通时间。下面结合附图2对本发明提供的一种控制极驱动电阻切换电路进行说明。
参阅附图2，图2示例性示出了本实施例中一种控制极驱动电阻切换电路的主要结构。如图2所示，本实施例中控制极驱动电阻切换电路主要包括控制极驱动电阻R1、控制极驱动电阻R2、限流电阻R3、限流电阻R4、开关管T1、开关管T2和二极管D1。其中，控制极驱动电阻R1的电阻值远小于控制极驱动电阻R2的电阻值，开关管T1是NPN型三极管，开关管T2是N型衬底P型沟道的金属氧化物半导体场效应管(Positive Channel Metal OxideSemiconductor，PMOS)。图2所示的Ton端子是驱动信号的输入端，Gate端子是用于与功率半导体器件的控制极连接(如功率半导体器件是IGBT时Gate端子与IGBT的门极连接)的端子，SW_gate端子是切换电阻的控制信号输入端子。
具体地，控制极驱动电阻R1的一端与Ton端子连接，控制极驱动电阻R1的另一端与PMOS管的源极S连接。控制极驱动电阻R2的一端与Ton端子连接，控制极驱动电阻R2的另一端与PMOS管的漏极D连接。限流电阻R3的一端与SW_gate端子连接，限流电阻R3的另一端与NPN型三极管的基极连接。限流电阻R4的一端与NPN型三极管的集电极连接，限流电阻R4的另一端与PMOS管的源极S连接。同时，NPN型三极管的发射极接地GND，PMOS管的漏极D还与Gate端子连接，PMOS管的栅极与NPN型三极管的集电极连接。
图2所示控制极驱动电阻切换电路的具体工作过程是：
在非放电情况下，SW_gate端子的输入信号是高电平信号。
当输入至Ton的驱动信号是高电平信号时NPN型三极管导通，当NPN型三极管导通后在高电平信号的控制下PMOS管被触发导通。当PMOS管导通后控制极驱动电阻R1与R2形成并联电路，而由于R1的电阻值远小于R2的电阻值，因此R1与R2的并联阻值可约等于R1的阻值。
在放电情况下，SW_gate端子的输入信号是低电平信号。
当输入至Ton的驱动信号是高电平信号时，NPN型三极管和PMOS管均关断，此时只有控制极驱动电阻R2与IGBT的门极连接。
步骤S104：根据预设的驱动信号控制第二桥臂交替进行开通与关断。
基于上述步骤S102至步骤S104即可实现利用半桥电路对直流母线电容放电，而在放电过程中若获取到放电中断指令则立即停止放电并且控制半桥电路正常工作。下面结合附图对使用上述母线电容放电方法对直流母线电容放电过程中电容电压与直通电流的变化过程进行说明。
参阅附图3，图3示例性示出了下桥臂维持导通状态且上桥臂交替进行开通与关断的放电过程中电容电压Udc与直通电流Ic的变化过程。其中，下桥臂中功率半导体器件的正向导通电压恒Vge_lss为15V，上桥臂的驱动信号是由高电平与低电平构成的直流脉冲信号。
第1个脉冲周期：
高电平期间：由于控制极驱动电阻的电阻值较大使得控制极侧的电压在t1时段内缓慢上升至功率半导体器件的正向导通电压阈值Vth。如图3所示，在t1时段内由于功率半导体器件仍处于关断状态，因此电容电压Udc保持不变，直通电流Ic＝0。在t2时段内功率半导体器件导通使得半桥电路发生直通，直通电流Ic迅速升高，而随着直通电流Ic升高电容电压Udc随之降低。
低电平期间：功率半导体器件完关断，电容电压Udc不再继续降低，直通电流Ic＝0。
第2个脉冲周期：
与第1个脉冲周期类似，电容电压Udc会在半桥电路发生直通时释放一部分电能。但是，直通电流Ic虽然也会迅速升高但其最大值会随Udc降低(第1个脉冲周期结束后Udc降低)而降低。
当前对电机驱动系统中所使用的功率装置进行直流母线电容放电时还存在如何实现电机主动短路(Active Short Circuit，ASC)的问题。为解决这个问题，本发明还提供了两种优选的母线电容放电实施方案，下面对这两种优选的母线电容放电实施方案进行说明。
需要提前说明的是，本发明中电机驱动系统所使用的功率装置可以包括第一主动短路控制模块或第二主动短路控制模块，并且第一主动短路控制模块和第二主动短路控制模块都可以根据预先获取的短路控制信号控制相应的桥臂交替进行开通与关断，或者控制相应的桥臂开通，从而实现电机主动短路功能。第一主动短路控制模块与第二主动短路控制模块的主要区别是：第一主动短路控制模块上未设置有能够接收短路控制信号的信号接口，第二主动短路控制模块上设置有能够接收短路控制信号的信号接口。也就是说，第一主动短路控制模块不能通过外设的接口来接收短路控制信号，而第一主动短路控制模块可以通过外设的信号接口直接接收短路控制信号。
进一步地，在本发明中功率装置还可以包括驱动桥臂开通与关断的驱动模块。可选的，可以将某个桥臂对应的驱动模块与主动短路控制模块(第一主动短路控制模块或第二主动短路控制模块)组合成一个新模块，该新模块同时具备主动短路控制模块与驱动模块的功能。又可选的，可以将主动短路控制模块或驱动模块划分为多个子模块，这些子模块的组合能够实现主动短路控制模块或驱动模块的功能。
下面结合附图4和5对分别针对上述两种优选的母线电容放电实施方案进行说明。
实施方案一
本实施方案中功率装置包括第一主动短路控制模块。具体地，参阅附图4，图4示例性示出了本实施方案中半桥电路的控制方式。本实施方案中可以按照下列步骤对直流母线电容放电：
步骤1：判断是否获取到主动放电启动指令：若是，则转至步骤2；若否，则继续获取主动放电启动指令。
步骤2：利用下桥臂的驱动模块(图4所示与IGBT2连接的驱动模块)控制下桥臂中功率半导体器件IGBT2导通。
当在放电过程中需要进行电机主动电路保护时，根据短路控制信号(图4所示的脉冲信号ASC_CMD)触发启动IGBT2对应的第一主动短路控制模块，第一主动短路控制模块根据短路控制信号控制IGBT2继续维持导通状态。
步骤3：将上桥臂中功率半导体器件IGBT1的控制极驱动电阻切换为阻值较大的电阻Rgon_large。其中，电阻Rgon_normal的电阻值小于电阻Rgon_large的电阻值。
步骤4：利用驱动信号(图4所示的脉冲信号AD_CMD)触发启动上桥臂对应的第一主动短路控制模块(图4所示与IGBT1连接的第一主动短路控制模块)，使得第一主动短路控制模块能够根据驱动信号控制上桥臂交替进行开通与关断。
返回参阅附图8，当基于上述步骤2至步骤4并利用图8中的第1个半桥电路对直流母线电容放电时，功率半导体器件S1在第一主动短路控制模块的控制下交替进行导通与关断，功率半导体器件S2在驱动模块的控制下持续导通。而在放电过程中根据短路控制信号触发启动功率半导体器件S2、S4和S6的第一主动短路控制模块，功率半导体器件S2在第一主动短路控制模块的控制下仍维持导通状态，功率半导体器件S4和S6在各自的第一主动短路控制模块的控制下导通。在此过程中，第1个半桥电路仍然可以对直流母线电容的放电。同时，为了避免放电失控在放电过程中若检测到功率半导体器件S1的正向导通电压的占空比大于等于预设的第二占空比阈值，则立即利用驱动模块关断功率半导体器件S2。
实施方案二
本实施方案中功率装置包括第二主动短路控制模块。具体地，参阅附图5，图5示例性示出了本实施方案中半桥电路的控制方式。本实施方案中可以按照下列步骤对直流母线电容放电：
步骤1：判断是否获取到主动放电启动指令：若是，则转至步骤2；若否，则继续获取主动放电启动指令。
步骤2：控制下桥臂对应的第二主动短路控制模块(图5所示IGBT2所连接的第二主动短路控制模块)根据预先通过信号接口接收到的短路控制信号(图5所示的脉冲信号ASC_CMD)控制下桥臂中的功率半导体器件IGBT2导通。
步骤3：将上桥臂中功率半导体器件IGBT1的控制极驱动电阻切换为阻值较大的电阻Rgon_large。其中，电阻Rgon_normal的电阻值小于电阻Rgon_large的电阻值。
步骤4：控制上桥臂的驱动模块(图5所示IGBT1所连接的驱动模块)根据驱动信号(图5所示输入至驱动模块的脉冲信号AD_CMD)控制上桥臂中的功率半导体器件IGBT1交替进行开通与关断。
可替代地，本实施方案中还可以按照下列步骤控制功率半导体器件IGBT1交替进行开通与关断：首先控制上桥臂的驱动模块停止驱动上桥臂，然后控制上桥臂对应的第二主动短路控制模块(图5所示IGBT1所连接的第二主动短路控制模块)根据预先通过信号接口接收到的驱动信号(图5所示虚线框中的脉冲信号AD_CMD)控制上桥臂交替进行开通与关断。
返回参阅附图8，当基于上述步骤2至步骤4并利用图8中的第1个半桥电路对直流母线电容放电时，功率半导体器件S1在第二主动短路控制模块或驱动模块的控制下交替进行导通与关断，功率半导体器件S2在第二主动短路控制模块的控制下持续导通。而在放电过程中控制功率半导体器件S4和S6导通即可实现电机主动短路保护并不会影响对直流母线电容的放电。同时，为了避免放电失控在放电过程中若检测到功率半导体器件S1的正向导通电压的占空比大于等于预设的第二占空比阈值，则立即利用驱动模块关断功率半导体器件S1。
上述实施例中虽然将各个步骤按照上述先后次序的方式进行了描述，但是本领域技术人员可以理解，为了实现本实施例的效果，不同的步骤之间不必按照这样的次序执行，其可以同时(并行)执行或以颠倒的次序执行，这些简单的变化都在本发明的保护范围之内。
要说明的是，本实施例中虽然仅提供了控制下桥臂维持开通状态并且控制上桥臂交替进行开通与关断来实现直流母线电容放电这一具体实施方式。但是，在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员也可以控制上桥臂维持开通状态并且控制下桥臂交替进行开通与关断来实现直流母线电容放电，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。
进一步地，在本实施例中图1所示的母线电容放电方法还可以包括调整驱动信号中正向导通电压占空比的步骤，具体为：
步骤1：检测直流母线电容的电容电压。
步骤2：按照电压值由大至小的顺序依次对电容电压与多个预设的电压阈值进行比较。
步骤3：根据电容电压与当前电压阈值的比较结果选择性地调整驱动信号中正向导通电压的占空比。
例如，电压阈值包括Vth1、Vth2且Vth3且Vth1>Vth2>Vth3时，首先对电容电压与Vth1进行比较并且根据比较结果选择性的调整占空比，然后对电容电压与Vth2进行比较并且根据比较结果选择性的调整占空比，最后对电容电压与Vth3进行比较并且根据比较结果选择性的调整占空比。
具体地，本实施例中可以按照下列步骤根据比较结果选择性地调整驱动信号中正向导通电压的占空比：若电容电压小于等于当前电压阈值，则将占空比增大至当前电压阈值对应的占空比。若电容电压大于当前电压阈值，则不调整占空比。
参阅附图6，图6示例性示出了本实施例中一种驱动信号中正向导通电压占空比调整方法的主要步骤。其中，电压阈值包括Vth1和Vth2且Vth1>Vth2，电压阈值Vth1对应的占空比DT1小于电压阈值Vth2对应的占空比DT2。如图6所示，本实施例中可以按照下列步骤调整正向导通电压的占空比：
步骤S201：设定驱动信号中正向导通电压的占空比初始值为DT0。
步骤S202：检测直流母线电容的电容电压。
步骤S203：判断电容电压是否小于等于电压阈值Vth1。具体地，若电容电压小于等于电压阈值Vth1，则转至步骤S204。若电容电压大于电压阈值Vth1，则转至步骤S202。
步骤S204：设定占空比为电压阈值Vth1对应的占空比DT1。
步骤S205：判断电容电压是否小于等于电压阈值Vth2。具体地，若电容电压小于等于电压阈值Vth2，则转至步骤S206。若电容电压大于电压阈值Vth2，则转至步骤S204。
步骤S206：设定占空比为电压阈值Vth2对应的占空比DT2。
为了避免放电失控在放电过程中若检测到正向导通电压的占空比大于等于第二占空比阈值，则立即利用驱动模块关断相关桥臂。
进一步地，在本实施例中图1所示的母线电容放电方法还可以包括在放电过程中监测功率装置中开关装置的开闭状态并且根据监测结果来选择性中断放电的步骤。其中，开关装置指的是功率装置中用于控制与储能装置通断的装置。具体地，中断放电步骤主要包括：
检测开关装置是否闭合：当未检测到开关装置闭合时，继续对直流母线电容放电。当检测到开关装置闭合时，继续判断是否获取到持续放电指令：若是，则减小驱动信号中正向导通电压的占空比；若否，则停止对直流母线电容放电。其中，减小后的占空比小于等于预设的第三占空比阈值，而第三占空比阈值取决于功率半导体器件的结温上限。
本实施例中可以按照下列步骤检测开关装置是否闭合：
步骤1：获取一定时间内直流母线电容的电容电压。
步骤2：判断电容电压是否发生变化：若电容电压维持不变，则判定开关装置闭合。若电容电压下降，则判定开关装置未闭合。
基于上述方法实施例，本发明还提供了一种存储装置，该存储装置中存储有多条程序并且这些程序可以适于由处理器加载以执行上述方法实施例所述的用于功率装置的母线电容放电方法。
进一步地，基于上述方法实施例，本发明还提供了一种控制装置，该控制装置可以包括处理器和存储设备。具体地，存储装置中存储有多条程序并且这些程序可以适于由处理器加载以执行上述方法实施例所述的用于功率装置的母线电容放电方法。
再进一步地，基于与方法实施例相同的技术构思，本发明实施例还提供一种用于功率装置的母线电容放电系统。下面结合附图对该用于功率装置的母线电容放电系统行具体说明。
参阅附图7，图7示例性示出了本实施例中一种用于功率装置的母线电容放电系统的主要结构。其中，功率装置可以包括并联设置的半桥电路和直流母线电容，半桥电路包括上桥臂和下桥臂，上桥臂和下桥臂均包括功率半导体器件以及与功率半导体器件的控制电极连接的控制极驱动电阻。如图7所示，本实施例中母线电容放电系统主要包括第一控制装置11和第二控制装置12。具体地，第一控制装置11可以配置为控制第一桥臂维持开通状态。第二控制装置可以配置为增大第二桥臂所对应控制极驱动电阻的电阻值并且根据预设的驱动信号控制第一桥臂交替进行开通与关断。其中，当第一桥臂是上桥臂时第二桥臂是下桥臂，当第二桥臂是下桥臂时第二桥臂是上桥臂；增大后的电阻值取决于预设的驱动信号中功率半导体器件的正向导通电压的电压上升时间，正向导通电压的占空比小于等于预设的第一占空比阈值。
进一步地，本实施例中功率装置还可以包括第一主动短路控制模块且第一主动短路控制模块上未设置有能够接收短路控制信号的信号接口，该第一主动短路控制模块可以配置为根据预先获取的短路控制信号控制相应的桥臂交替进行开通与关断，或者控制桥臂开通。具体地，第一控制装置可以包括第一控制模块，第一控制模块可以配置为利用功率装置中预设的第一桥臂的驱动模块控制第一桥臂开通。第二控制装置可以包括第二控制模块，第二控制模块可以配置为利用驱动信号触发启动第二桥臂对应的第一主动短路控制模块，以使第一主动短路控制模块能够根据驱动信号控制第二桥臂交替进行开通与关断。
相应地，本实施例中图7所示的母线电容放电系统还可以包括第三控制装置，该第三控制装置可以配置为判断正向导通电压的占空比是否大于等于预设的第二占空比阈值：若是，则利用第一桥臂的驱动模块控制第一桥臂关断。
进一步地，本实施例中功率装置还可以包括第二主动短路控制模块且第二主动短路控制模块上设置有能够接收短路控制信号的信号接口，该第二主动短路控制模块可以配置为根据预先获取的短路控制信号控制相应的桥臂交替进行开通与关断，或者控制桥臂开通。具体地，第一控制装置还可以包括第三控制模块，该第三控制模块可以配置为控制第一桥臂对应的第二主动短路控制模块根据预先通过信号接口接收到的短路控制信号控制第一桥臂开通。第二控制装置还可以包括第四控制模块或第五控制模块。第四控制模块可以配置为控制功率装置中预设的第二桥臂的驱动模块停止驱动第二桥臂，以及控制第二桥臂对应的第二主动短路控制模块根据预先通过信号接口接收到的驱动信号控制第二桥臂交替进行开通与关断。第五控制模块可以配置为控制第二桥臂的驱动模块根据驱动信号控制第二桥臂交替进行开通与关断。
相应地，本实施例中图7所示的母线电容放电系统还可以包括第四控制装置，该第四控制装置可以配置为判断正向导通电压的占空比是否大于等于预设的第二占空比阈值：若是，则利用第二桥臂的驱动模块控制第二桥臂关断。
进一步地，本实施例中图7所示的第一控制装置11还可以包括占空比调节模块，该占空比调节模块可以包括电容电压检测单元、电容电压比较单元和占空比调节单元。具体地，电容电压检测单元可以配置为检测直流母线电容的电容电压，电容电压比较单元可以配置为按照电压值由大至小的顺序依次对电容电压与多个预设的电压阈值进行比较，占空比调节单元可以配置为根据电容电压与当前电压阈值的比较结果选择性地调整正向导通电压的占空比。
在本实施例中占空比调节单元还可以配置为执行如下操作：若电容电压小于等于当前电压阈值，则将占空比增大至当前电压阈值对应的占空比。若电容电压大于当前电压阈值，则不调整占空比。
进一步地，本实施例中功率装置还可以包括用于控制与储能装置通断的开关装置，图7所示的母线电容放电系统还可以包括第五控制装置，该第五控制装置可以包括开关装置检测模块、第六控制模块和第七控制模块。具体地，开关装置检测模块可以配置为检测开关装置是否闭合。第六控制模块可以配置为当未检测到开关装置闭合时，继续对直流母线电容放电。第七控制模块可以配置为当检测到开关装置闭合时，继续判断是否获取到持续放电指令：若是，则减小正向导通电压的占空比；若否，则停止对直流母线电容放电。其中，减小后的占空比小于等于预设的第三占空比阈值，第三占空比阈值取决于功率半导体器件的结温上限。
在本实施例中开关装置检测模块可以包括电容电压获取单元和电容电压判断单元。具体地，电容电压获取单元可以配置为获取一定时间内直流母线电容的电容电压。电容电压判断单元可以配置为判断电容电压是否发生变化：若电容电压维持不变，则判定开关装置闭合；若电容电压下降，则判定开关装置未闭合。
上述用于功率装置的母线电容放电系统实施例可以用于执行上述用于功率装置的母线电容放电方法实施例，其技术原理、所解决的技术问题及产生的技术效果相似，所属技术领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的用于功率装置的母线电容放电的具体工作过程及有关说明，可以参考前述用于功率装置的母线电容放电方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
本领域技术人员可以理解，上述用于功率装置的母线电容放电系统还包括一些其他公知结构，例如处理器、控制器、存储器等，其中，存储器包括但不限于随机存储器、闪存、只读存储器、可编程只读存储器、易失性存储器、非易失性存储器、串行存储器、并行存储器或寄存器等，处理器包括但不限于CPLD/FPGA、DSP、ARM处理器、MIPS处理器等，为了不必要地模糊本公开的实施例，这些公知的结构未在图7中示出。
应该理解，图7中的各个模块的数量仅仅是示意性的。根据实际需要，各模块可以具有任意的数量。
本领域技术人员可以理解，可以对实施例中的系统中的装置进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个系统中。可以把实施例中的装置或模块或单元组合成一个装置或模块或单元，以及此外可以把它们分成多个子装置或子模块或子单元。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。
基于上述系统实施例，本发明还提供了一种电机驱动系统，该电机驱动系统可以包括功率装置和上述系统实施例所述的用于功率装置的母线电容放电系统。其中，功率装置设置于储能装置与电机之间，用于将储能装置的输出功率转换为电机的驱动功率。
进一步地，基于上述电机驱动系统实施例，本发明还提供了一种车辆，该车辆包括上述电机驱动系统实施例所述的电机驱动系统。
本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于功率装置的母线电容放电方法，其特征在于，所述功率装置包括并联设置的半桥电路和直流母线电容，所述半桥电路包括上桥臂和下桥臂，所述上桥臂和下桥臂均包括功率半导体器件以及与所述功率半导体器件的控制电极连接的控制极驱动电阻，所述母线电容放电方法包括：
控制第一桥臂维持开通状态；
增大第二桥臂所对应控制极驱动电阻的电阻值并且根据预设的驱动信号控制所述第二桥臂交替进行开通与关断；
其中，当所述第一桥臂是上桥臂时所述第二桥臂是下桥臂，当所述第二桥臂是下桥臂时所述第二桥臂是上桥臂；所述增大后的电阻值取决于预设的所述驱动信号中功率半导体器件的正向导通电压的电压上升时间，所述正向导通电压的占空比小于等于预设的第一占空比阈值。
2.根据权利要求1所述的用于功率装置的母线电容放电方法，其特征在于，所述功率装置还包括第一主动短路控制模块且所述第一主动短路控制模块上未设置有能够接收短路控制信号的信号接口，所述第一主动短路控制模块配置为根据预先获取的短路控制信号控制相应的桥臂交替进行开通与关断，或者控制所述桥臂开通；
“控制第一桥臂维持开通状态”的步骤包括：利用所述功率装置中预设的所述第一桥臂的驱动模块控制所述第一桥臂开通；
“根据预设的驱动信号控制所述第二桥臂交替进行开通与关断”的步骤包括：根据所述驱动信号触发启动所述第二桥臂对应的第一主动短路控制模块，以使所述第一主动短路控制模块能够根据所述驱动信号控制所述第二桥臂交替进行开通与关断。
3.根据权利要求2所述的用于功率装置的母线电容放电方法，其特征在于，所述方法还包括：
判断所述正向导通电压的占空比是否大于等于预设的第二占空比阈值：若是，则利用所述第一桥臂的驱动模块控制所述第一桥臂关断。
4.根据权利要求1所述的用于功率装置的母线电容放电方法，其特征在于，所述功率装置还包括第二主动短路控制模块且所述第二主动短路控制模块上设置有能够接收短路控制信号的信号接口，所述第二主动短路控制模块配置为根据预先获取的短路控制信号控制相应的桥臂交替进行开通与关断，或者控制所述桥臂开通；
“控制第一桥臂维持开通状态”的步骤包括：控制所述第一桥臂对应的第二主动短路控制模块根据预先通过所述信号接口接收到的短路控制信号控制所述第一桥臂开通；
“根据预设的驱动信号控制所述第二桥臂交替进行开通与关断”的步骤包括：控制所述功率装置中预设的所述第二桥臂的驱动模块停止驱动所述第二桥臂，以及控制所述第二桥臂对应的第二主动短路控制模块根据预先通过所述信号接口接收到的驱动信号控制所述第二桥臂交替进行开通与关断；或者
“根据预设的驱动信号控制所述第二桥臂交替进行开通与关断”的步骤包括：利用所述第二桥臂的驱动模块并且根据所述驱动信号控制所述第二桥臂交替进行开通与关断。
5.根据权利要求4所述的用于功率装置的母线电容放电方法，其特征在于，所述方法还包括：
判断所述正向导通电压的占空比是否大于等于预设的第二占空比阈值：若是，则利用所述第二桥臂的驱动模块控制所述第二桥臂关断。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的用于功率装置的母线电容放电方法，其特征在于，所述方法还包括：
检测所述直流母线电容的电容电压；
按照电压值由大至小的顺序依次对所述电容电压与多个预设的电压阈值进行比较；
根据所述电容电压与当前电压阈值的比较结果选择性地调整所述驱动信号中正向导通电压的占空比。
7.根据权利要求6所述的用于功率装置的母线电容放电方法，其特征在于，“根据所述电容电压与当前电压阈值的比较结果选择性地调整所述驱动信号中正向导通电压的占空比”的步骤包括：
若所述电容电压小于等于当前电压阈值，则将所述占空比增大至所述当前电压阈值对应的占空比；
若所述电容电压大于当前电压阈值，则不调整所述占空比。
8.根据权利要求1至5中任一项所述的用于功率装置的母线电容放电方法，其特征在于，所述功率装置还包括用于控制与储能装置通断的开关装置，所述方法还包括：
检测所述开关装置是否闭合；
当未检测到所述开关装置闭合时，继续对所述直流母线电容放电；
当检测到所述开关装置闭合时，继续判断是否获取到持续放电指令：若是，则减小所述驱动信号中正向导通电压的占空比；若否，则停止对所述直流母线电容放电；
其中，所述减小后的占空比小于等于预设的第三占空比阈值，所述第三占空比阈值取决于功率半导体器件的结温上限。
9.根据权利要求8所述的用于功率装置的母线电容放电方法，其特征在于，“检测所述开关装置是否闭合”的步骤包括：
获取一定时间内所述直流母线电容的电容电压；
判断所述电容电压是否发生变化：
若所述电容电压维持不变，则判定所述开关装置闭合；
若所述电容电压下降，则判定所述开关装置未闭合。
10.一种用于功率装置的母线电容放电系统，其特征在于，所述功率装置包括并联设置的半桥电路和直流母线电容，所述半桥电路包括上桥臂和下桥臂，所述上桥臂和下桥臂均包括功率半导体器件以及与所述功率半导体器件的控制电极连接的控制极驱动电阻，所述母线电容放电系统包括：
第一控制装置，配置为控制第一桥臂维持开通状态；
第二控制装置，配置为增大第二桥臂所对应控制极驱动电阻的电阻值并且根据预设的驱动信号控制所述第二桥臂交替进行开通与关断；
其中，当所述第一桥臂是上桥臂时所述第二桥臂是下桥臂，当所述第二桥臂是下桥臂时所述第二桥臂是上桥臂；所述增大后的电阻值取决于预设的所述驱动信号中功率半导体器件的正向导通电压的电压上升时间，所述正向导通电压的占空比小于等于预设的第一占空比阈值。
CN201811187613.5A 2018-10-12 2018-10-12 用于功率装置的母线电容放电方法、系统及装置 Active CN109245505B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811187613.5A CN109245505B (zh) 2018-10-12 2018-10-12 用于功率装置的母线电容放电方法、系统及装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811187613.5A CN109245505B (zh) 2018-10-12 2018-10-12 用于功率装置的母线电容放电方法、系统及装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109245505A true CN109245505A (zh) 2019-01-18
CN109245505B CN109245505B (zh) 2020-12-04

Family

ID=65053448

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811187613.5A Active CN109245505B (zh) 2018-10-12 2018-10-12 用于功率装置的母线电容放电方法、系统及装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109245505B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111009881A (zh) * 2019-12-11 2020-04-14 珠海格力电器股份有限公司 一种igbt保护方法及电机系统
EP3975402A1 (en) 2020-09-29 2022-03-30 STMicroelectronics S.r.l. A discharge control circuit, corresponding system, vehicle and method

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006324794A (ja) * 2005-05-17 2006-11-30 Toyota Motor Corp 電圧駆動型半導体素子の駆動装置
CN101542903A (zh) * 2007-01-18 2009-09-23 丰田自动车株式会社 功率半导体元件的驱动电路
US20110080149A1 (en) * 2009-10-07 2011-04-07 Junichi Fukuta Power conversion control apparatus
CN103269155A (zh) * 2013-05-17 2013-08-28 深圳市禾望电气有限公司 一种级联拓扑的功率单元的放电控制方法和系统
CN106656130A (zh) * 2016-09-22 2017-05-10 国电南瑞科技股份有限公司 一种分段电阻型igbt驱动电路及其控制方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006324794A (ja) * 2005-05-17 2006-11-30 Toyota Motor Corp 電圧駆動型半導体素子の駆動装置
CN101542903A (zh) * 2007-01-18 2009-09-23 丰田自动车株式会社 功率半导体元件的驱动电路
US20110080149A1 (en) * 2009-10-07 2011-04-07 Junichi Fukuta Power conversion control apparatus
CN103269155A (zh) * 2013-05-17 2013-08-28 深圳市禾望电气有限公司 一种级联拓扑的功率单元的放电控制方法和系统
CN106656130A (zh) * 2016-09-22 2017-05-10 国电南瑞科技股份有限公司 一种分段电阻型igbt驱动电路及其控制方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111009881A (zh) * 2019-12-11 2020-04-14 珠海格力电器股份有限公司 一种igbt保护方法及电机系统
CN111009881B (zh) * 2019-12-11 2021-07-13 珠海格力电器股份有限公司 一种igbt保护方法及电机系统
EP3975402A1 (en) 2020-09-29 2022-03-30 STMicroelectronics S.r.l. A discharge control circuit, corresponding system, vehicle and method

Also Published As

Publication number Publication date
CN109245505B (zh) 2020-12-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102723854B (zh) 用于开关元件的驱动电路
US11070046B2 (en) Short-circuit protection circuit for self-arc-extinguishing type semiconductor element
US9461457B2 (en) Driver for target switching element and control system for machine using the same
US9240739B2 (en) Driving system for driving switching element
JP5195220B2 (ja) 電力変換回路の駆動回路
CN109600030A (zh) 用于功率装置的母线电容放电方法、系统及装置
JP5206198B2 (ja) 電力変換回路の駆動回路
CN109428473A (zh) 车辆的电源系统
US20110221370A1 (en) Discharge control device for power conversion system
CN102969918B (zh) 三相桥式逆变器系统及紧急下短路保护电路
TWI671991B (zh) 整流器及使用其之發電機
CN106416072A (zh) 为用于半导体功率开关的驱动电路产生动态基准信号的装置和方法
CN109756012A (zh) 过电流判断装置和使用该过电流判断装置的驱动单元
EP3054578B1 (en) Power conversion device
US20130229208A1 (en) Drive circuit for switching elements
CN112510652A (zh) 电池充电电路、充电设备和电子设备
CN109245505A (zh) 用于功率装置的母线电容放电方法、系统及装置
CA2855433A1 (en) Circuit for fault protection
JP5098872B2 (ja) 電力変換回路の駆動回路
JP2002281737A (ja) Ｉｇｂｔ直列接続式ゲート駆動回路
JP2013118756A (ja) パワースイッチング素子の駆動装置
KR20160122921A (ko) 인버터의 구동을 위한 게이트 드라이버
JP2019530411A (ja) ソーラーモジュール、太陽光発電システム、および電圧制限方法
CN112147427A (zh) 功率模块的故障检测方法及故障检测电路
US20210044287A1 (en) Switch driving circuit and driving apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
TA01 Transfer of patent application right
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20200904

Address after: Susong Road West and Shenzhen Road North, Hefei Economic and Technological Development Zone, Anhui Province

Applicant after: Weilai (Anhui) Holding Co., Ltd

Address before: 30 Floor of Yihe Building, No. 1 Kangle Plaza, Central, Hong Kong, China

Applicant before: NIO NEXTEV Ltd.

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant