CN109600030B - 用于功率装置的母线电容放电方法、系统及装置 - Google Patents

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Abstract

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、装置及车辆，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：控制上桥臂和下桥臂中的一个桥臂维持开通状态，以及控制上桥臂和下桥臂中的另一个桥臂交替进行开通与关断，而半桥电路直通时的直通电流取决于弱开通桥臂的控制极电压。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，即可将直流母线电容的电能逐渐释放完毕。同时，通过调节功率半导体器件的控制极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。
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：
根据预设的开通信号控制所述上桥臂和下桥臂中的一个桥臂维持开通状态，
根据预设的开通/关断信号控制所述上桥臂和下桥臂中的另一个桥臂交替进行开通与关断；
其中，所述开通信号或所述开通/关断信号中功率半导体器件的控制极电压是预设电压区间内的某个电压值，所述电压区间的下限值大于预设的控制极阈值电压，所述电压区间的上限值取决于所述半桥电路发生直通时控制功率半导体器件稳定输出一定电流值的控制极电压；所述开通/关断信号中功率半导体器件的控制极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：
所述方法还包括：
根据特定电压信号以及预先获取的所述开通信号中功率半导体器件的第一控制极电压参考值获取所述开通信号；
根据所述特定电压信号以及预先获取的所述开通/关断信号中功率半导体器件的第二控制极电压参考值获取所述开通/关断信号；
其中，所述特定电压信号的电压值取决于功率半导体器件输出电流范围最大时的控制极电压，所述第一控制极电压参考值或第二控制极电压参考值是所述电压区间内的某个电压值。
进一步地，本发明提供的一个优选技术方案是：
当所述第一控制极电压参考值是所述电压区间内的某个值时，所述方法还包括：
根据所述特定电压信号与所述第一控制极电压参考值获取第一直流脉冲信号，并且对所述第一直流脉冲信号进行滤波得到所述开通信号；
利用预设的第一脉宽调制信号并且根据所述第二控制极电压参考值对所述特定电压信号进行调制，得到所述开通/关断信号；
其中，所述第一脉宽调制信号的脉冲占空比小于等于所述第一占空比阈值。
进一步地，本发明提供的一个优选技术方案是：
当所述第二控制极电压参考值是所述电压区间内的某个值时，所述方法还包括：
根据所述特定电压信号与第一控制极电压参考值获取所述开通信号；
根据所述特定电压信号与第二控制极电压参考值获取第二直流脉冲信号并且对所述第二直流脉冲信号进行滤波；
利用预设的第二脉宽调制信号并且根据所述第二控制极电压参考值对滤波得到的电压信号进行调制，得到所述开通/关断信号；
其中，所述第二脉宽调制信号的脉冲占空比小于所述第一占空比阈值。
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用于驱动功率半导体器件导通与关断的驱动电路，在“根据预设的开通/关断信号控制所述上桥臂和下桥臂中的另一个桥臂交替进行开通与关断”的步骤之前，所述方法还包括：
控制所述另一个桥臂对应的驱动电路停止驱动相应的功率半导体器件导通与关断。
进一步地，本发明提供的一个优选技术方案是：
在“根据预设的开通/关断信号控制所述上桥臂和下桥臂中的另一个桥臂交替进行开通与关断”的步骤之后，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第二电压阈值进行比较；
根据所述电容电压与当前第二电压阈值的比较结果选择性地调整所述开通/关断信号中功率半导体器件的控制极电压的占空比。
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第二电压阈值的比较结果选择性地调整所述开通/关断信号中功率半导体器件的控制极电压的占空比”的步骤包括：
若所述电容电压小于等于当前第二电压阈值，则将所述占空比增大至所述当前第二电压阈值对应的占空比；
若所述电容电压大于当前第二电压阈值，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：
所述方法还包括：
判断所述开通/关断信号中功率半导体器件的控制极电压的占空比是否大于等于预设的第二占空比阈值：
若是，则重新控制所述另一个桥臂对应的驱动电路驱动相应的功率半导体器件导通与关断；
若否，则控制所述另一个桥臂对应的驱动电路继续停止驱动相应的功率半导体器件导通与关断。
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，则减小所述开通/关断信号中功率半导体器件的控制极电压的占空比；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：
第一控制装置，配置为根据预设的开通信号控制所述上桥臂和下桥臂中的一个桥臂维持开通状态；
第二控制装置，配置为根据预设的开通/关断信号控制所述上桥臂和下桥臂中的另一个桥臂交替进行开通与关断；
其中，所述开通信号或所述开通/关断信号中功率半导体器件的控制极电压是预设电压区间内的某个电压值，所述电压区间的下限值大于预设的控制极阈值电压，所述电压区间的上限值取决于所述半桥电路发生直通时控制功率半导体器件稳定输出一定电流值的控制极电压；所述开通/关断信号中功率半导体器件的控制极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：
所述母线电容放电系统还包括信号获取装置，所述信号获取装置包括第一信号获取模块和第二信号获取模块；
所述第一信号获取模块配置为根据特定电压信号以及预先获取的所述开通信号中功率半导体器件的第一控制极电压参考值获取所述开通信号；
所述第二信号获取模块配置为根据所述特定电压信号以及预先获取的所述开通/关断信号中功率半导体器件的第二控制极电压参考值获取所述开通/关断信号；
其中，所述特定电压信号的电压值取决于功率半导体器件输出电流范围最大时的控制极电压，所述第一控制极电压参考值或第二控制极电压参考值是所述电压区间内的某个电压值。
进一步地，本发明提供的一个优选技术方案是：
所述第一信号获取模块包括第一信号获取子模块，所述第二信号获取模块包括第二信号获取子模块；
所述第一信号获取子模块配置为根据特定电压信号与所述第一控制极电压参考值获取第一直流脉冲信号，并且对所述第一直流脉冲信号进行滤波得到所述开通信号；
所述第二信号获取子模块配置为利用预设的第一脉宽调制信号并且根据所述第二控制极电压参考值对所述特定电压信号进行调制，得到所述开通/关断信号；
其中，所述第一控制极电压参考值是所述电压区间内的某个电压值；所述第一脉宽调制信号的脉冲占空比小于所述第一占空比阈值。
进一步地，本发明提供的一个优选技术方案是：
所述第一信号获取模块包括第三信号获取子模块，所述第二信号获取模块包括第四信号获取子模块；
所述第三信号获取子模块配置为根据特定电压信号与所述第一控制极电压参考值获取所述开通信号；
所述第四信号获取子模块配置为执行如下操作：
根据所述特定电压信号与所述第二控制极电压参考值获取第二直流脉冲信号并且对所述第二直流脉冲信号进行滤波；
利用预设的第二脉宽调制信号并且根据所述第二控制极电压参考值对滤波得到的电压信号进行调制，得到所述开通/关断信号；
其中，所述第二控制极电压参考值是所述电压区间内的某个电压值；所述第二脉宽调制信号的脉冲占空比小于所述第一占空比阈值。
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用于驱动功率半导体器件导通与关断的驱动电路，所述母线电容放电系统还包括第三控制装置；
进一步地，本发明提供的一个优选技术方案是：
所述第二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第二电压阈值进行比较；
所述占空比调节单元配置为根据所述电容电压与当前第二电压阈值的比较结果选择性地调整所述开通/关断信号中功率半导体器件的控制极电压的占空比。
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第二电压阈值，则将所述占空比增大至所述当前第二电压阈值对应的占空比；
若所述电容电压大于当前第二电压阈值，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：
所述第三控制装置进一步配置为执行如下操作：
判断所述开通/关断信号中功率半导体器件的控制极电压的占空比是否大于等于预设的第二占空比阈值：
若是，则重新控制所述第二控制装置所控制桥臂对应的驱动电路驱动相应的功率半导体器件导通与关断；
若否，则控制所述第二控制装置所控制桥臂对应的驱动电路继续停止驱动相应的功率半导体器件导通与关断。
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四控制装置；所述第四控制装置包括开关装置检测模块、第一控制模块和第二控制模块；
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；
所述第一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；
所述第二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，则减小所述开通/关断信号中功率半导体器件的控制极电压的占空比；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中任一项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中任一项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，所述母线电容放电方法包括：
根据预设的开通信号控制所述上桥臂和下桥臂中的一个桥臂维持开通状态，
根据预设的开通/关断信号控制所述上桥臂和下桥臂中的另一个桥臂交替进行开通与关断；
其中，所述开通信号或所述开通/关断信号中功率半导体器件的控制极电压是预设电压区间内的某个电压值，所述电压区间的下限值大于预设的控制极阈值电压，所述电压区间的上限值取决于所述半桥电路发生直通时控制功率半导体器件稳定输出一定电流值的控制极电压；所述开通/关断信号中功率半导体器件的控制极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，所述方法还包括：
根据特定电压信号以及预先获取的所述开通信号中功率半导体器件的第一控制极电压参考值获取所述开通信号；
根据所述特定电压信号以及预先获取的所述开通/关断信号中功率半导体器件的第二控制极电压参考值获取所述开通/关断信号；
其中，所述特定电压信号的电压值取决于功率半导体器件输出电流范围最大时的控制极电压，所述第一控制极电压参考值或第二控制极电压参考值是所述电压区间内的某个电压值。
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，当所述第一控制极电压参考值是所述电压区间内的某个值时，所述方法还包括：
根据所述特定电压信号与第一控制极电压参考值获取第一直流脉冲信号，并且对所述第一直流脉冲信号进行滤波得到所述开通信号；
利用预设的第一脉宽调制信号并且根据所述第二控制极电压参考值对所述特定电压信号进行调制，得到所述开通/关断信号；
其中，所述第一脉宽调制信号的脉冲占空比小于等于所述第一占空比阈值。
方案4、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，当所述第二控制极电压参考值是所述电压区间内的某个值时，所述方法还包括：
根据所述特定电压信号与第一控制极电压参考值获取所述开通信号；
根据所述特定电压信号与第二控制极电压参考值获取第二直流脉冲信号并且对所述第二直流脉冲信号进行滤波；
利用预设的第二脉宽调制信号并且根据所述第二控制极电压参考值对滤波得到的电压信号进行调制，得到所述开通/关断信号；
其中，所述第二脉宽调制信号的脉冲占空比小于所述第一占空比阈值。
方案5、根据方案1至4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驱动功率半导体器件导通与关断的驱动电路，在“根据预设的开通/关断信号控制所述上桥臂和下桥臂中的另一个桥臂交替进行开通与关断”的步骤之前，所述方法还包括：
控制所述另一个桥臂对应的驱动电路停止驱动相应的功率半导体器件导通与关断。
方案6、根据方案5所述的用于功率装置的母线电容放电方法，其特征在于，在“根据预设的开通/关断信号控制所述上桥臂和下桥臂中的另一个桥臂交替进行开通与关断”的步骤之后，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第二电压阈值进行比较；
根据所述电容电压与当前第二电压阈值的比较结果选择性地调整所述开通/关断信号中功率半导体器件的控制极电压的占空比。
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第二电压阈值的比较结果选择性地调整所述开通/关断信号中功率半导体器件的控制极电压的占空比”的步骤包括：
若所述电容电压小于等于当前第二电压阈值，则将所述占空比增大至所述当前第二电压阈值对应的占空比；
若所述电容电压大于当前第二电压阈值，则不调整所述占空比。
方案8、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，所述方法还包括：
判断所述开通/关断信号中功率半导体器件的控制极电压的占空比是否大于等于预设的第二占空比阈值：
若是，则重新控制所述另一个桥臂对应的驱动电路驱动相应的功率半导体器件导通与关断；
若否，则控制所述另一个桥臂对应的驱动电路继续停止驱动相应的功率半导体器件导通与关断。
方案9、根据方案1至4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，则减小所述开通/关断信号中功率半导体器件的控制极电压的占空比；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10、根据方案9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11、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，所述母线电容放电系统包括：
第一控制装置，配置为根据预设的开通信号控制所述上桥臂和下桥臂中的一个桥臂维持开通状态；
第二控制装置，配置为根据预设的开通/关断信号控制所述上桥臂和下桥臂中的另一个桥臂交替进行开通与关断；
其中，所述开通信号或所述开通/关断信号中功率半导体器件的控制极电压是预设电压区间内的某个电压值，所述电压区间的下限值大于预设的控制极阈值电压，所述电压区间的上限值取决于所述半桥电路发生直通时控制功率半导体器件稳定输出一定电流值的控制极电压；所述开通/关断信号中功率半导体器件的控制极电压的占空比小于等于预设的第一占空比阈值。
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信号获取装置，所述信号获取装置包括第一信号获取模块和第二信号获取模块；
所述第一信号获取模块配置为根据特定电压信号以及预先获取的所述开通信号中功率半导体器件的第一控制极电压参考值获取所述开通信号；
所述第二信号获取模块配置为根据所述特定电压信号以及预先获取的所述开通/关断信号中功率半导体器件的第二控制极电压参考值获取所述开通/关断信号；
其中，所述特定电压信号的电压值取决于功率半导体器件输出电流范围最大时的控制极电压，所述第一控制极电压参考值或第二控制极电压参考值是所述电压区间内的某个电压值。
方案13、根据方案12所述的用于功率装置的母线电容放电系统，其特征在于，所述第一信号获取模块包括第一信号获取子模块，所述第二信号获取模块包括第二信号获取子模块；
所述第一信号获取子模块配置为根据特定电压信号与所述第一控制极电压参考值获取第一直流脉冲信号，并且对所述第一直流脉冲信号进行滤波得到所述开通信号；
所述第二信号获取子模块配置为利用预设的第一脉宽调制信号并且根据所述第二控制极电压参考值对所述特定电压信号进行调制，得到所述开通/关断信号；
其中，所述第一控制极电压参考值是所述电压区间内的某个电压值；所述第一脉宽调制信号的脉冲占空比小于所述第一占空比阈值。
方案14、根据方案12所述的用于功率装置的母线电容放电系统，其特征在于，所述第一信号获取模块包括第三信号获取子模块，所述第二信号获取模块包括第四信号获取子模块；
所述第三信号获取子模块配置为根据特定电压信号与所述第一控制极电压参考值获取所述开通信号；
所述第四信号获取子模块配置为执行如下操作：
根据所述特定电压信号与所述第二控制极电压参考值获取第二直流脉冲信号并且对所述第二直流脉冲信号进行滤波；
利用预设的第二脉宽调制信号并且根据所述第二控制极电压参考值对滤波得到的电压信号进行调制，得到所述开通/关断信号；
其中，所述第二控制极电压参考值是所述电压区间内的某个电压值；所述第二脉宽调制信号的脉冲占空比小于所述第一占空比阈值。
方案15、根据方案11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驱动功率半导体器件导通与关断的驱动电路，所述母线电容放电系统还包括第三控制装置；
所述第三控制装置配置为控制所述第二控制装置所控制桥臂对应的驱动电路停止驱动相应的功率半导体器件导通与关断。
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，所述第二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第二电压阈值进行比较；
所述占空比调节单元配置为根据所述电容电压与当前第二电压阈值的比较结果选择性地调整所述开通/关断信号中功率半导体器件的控制极电压的占空比。
方案17、根据方案16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第二电压阈值，则将所述占空比增大至所述当前第二电压阈值对应的占空比；
若所述电容电压大于当前第二电压阈值，则不调整所述占空比。
方案18、根据方案16所述的用于功率装置的母线电容放电系统，其特征在于，所述第三控制装置进一步配置为执行如下操作：
判断所述开通/关断信号中功率半导体器件的控制极电压的占空比是否大于等于预设的第二占空比阈值：
若是，则重新控制所述第二控制装置所控制桥臂对应的驱动电路驱动相应的功率半导体器件导通与关断；
若否，则控制所述第二控制装置所控制桥臂对应的驱动电路继续停止驱动相应的功率半导体器件导通与关断。
方案19、根据方案11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四控制装置；所述第四控制装置包括开关装置检测模块、第一控制模块和第二控制模块；
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；
所述第一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；
所述第二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，则减小所述开通/关断信号中功率半导体器件的控制极电压的占空比；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20、根据方案19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；
所述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21、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11至20中任一项所述的用于功率装置的母线电容放电系统。
方案22、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21所述的电机驱动系统。
方案23、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10中任一项所述的用于功率装置的母线电容放电方法。
方案24、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10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下列有益效果：
1、本发明提供的母线电容放电方法主要包括下列步骤：首先根据预设的开通信号控制上桥臂和下桥臂中的一个桥臂(为描述简洁，以下简称为“第一桥臂”)维持开通状态。然后根据预设的开通/关断信号控制上桥臂和下桥臂中的另一个桥臂(为描述简洁，以下简称为“第二桥臂”)交替进行开通与关断。其中，开通信号或开通/关断信号中功率半导体器件的控制极电压(为了描述简洁，将“开通信号中功率半导体器件的控制极电压”简称为“第一控制极电压”，将“开通/关断信号中功率半导体器件的控制电压”简称为“第二控制极电压”)是预设电压区间内的某个电压值，而电压区间的下限值大于预设的控制极阈值电压，电压区间的上限值取决于半桥电路发生直通时控制功率半导体器件稳定输出一定电流值的控制极电压，并且开通/关断信号中功率半导体器件的控制极电压的占空比小于等于预设的第一占空比阈值。
具体而言，当第二桥臂开通时半桥电路将处于直通状态，半桥电路与直流母线电容会形成导通回路。而功率半导体器件在导通回路中的导通等效阻抗取决于功率半导体的控制极电压，即控制极电压较小的功率半导体器件的导通等效阻抗远小于控制极电压较大的功率半导体器件的导通等效阻抗(如图10所示，在未设置负载等效电阻的情况下，当Vce＝4V且Vge＝15V(曲线2)时输出电流Ic≈3500A。当Vce＝4V且Vge＝9V(曲线1)时输出电流Ic不会随着Vce增大而增大，而是趋于一个较小值(曲线1所示的350A)，也就是说此时IGBT的导通等效阻抗很大)。
由此，可以得到：半桥电路处于直通状态时，若第一控制极电压是预设电压区间内的某个值而第二控制极电压是常规电压值，在该常规电压值控制下功率半导体器件能够达到较大的电流输出范围，也就是说第一控制极电压小于第二控制极电压，则第一桥臂中的功率半导体器件将会消耗掉直流母线电容中的大部分电能；若第二控制极电压是预设电压区间内的某个值而第一控制极电压是常规电压值，也就是说第二控制极电压小于第一控制极电压，则第二桥臂中的功率半导体器件将会消耗掉直流母线电容中的大部分电能。
进一步地，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，本发明设定第二桥臂中功率半导体器件的控制极电压占空比小于等于预设的第一占空比阈值来降低半桥电路的直通时间，从而通过控制半桥电路进行多次短时直通，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第二控制极电压的占空比，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第二控制极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进行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是本发明实施例中半桥电路的开通/关断控制方式示意图；
图3是本发明实施例中功率装置中直流母线电容的电压/电流示意图；
图4是本发明实施例中开通/关断信号中功率半导体器件的控制极电压占空比调整方法的主要步骤示意图；
图5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6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中第一信号获取子模块的主要结构示意图；
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中第四信号获取子模块的主要结构示意图；
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；
图9是图8所示三相桥式功率装置中功率半导体器件的传输特性曲线示意图；
图10是图8所示三相桥式功率装置中功率半导体器件的输出特性曲线示意图。
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控制极电压的占空比来控制功率半导体器件的导通时间，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。可选的，本发明中功率半导体器件是全控型功率半导体器件，如金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-EffectTransistor，MOSFET)、绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)或集成门极换流晶闸管(Integrated Gate Commutated Thyristor，IGCT)等器件。同时，这些全控型功率半导体器件均为三端器件，如MOSFET包含源极、漏极和门极，IGBT包含集电极、发射极和栅极，IGCT包含集电极、发射极和栅极。其中，源极、漏极、集电极和发射极是主电极，门极和栅极是控制极。而本发明中的控制极电压指的是施加在功率半导体器件的控制极的电压，如控制极电压可以是IGBT的门极与发射极之间的电压Vge，控制极电压还可以是MOSFET的栅极与漏极之间的电压Vgd。
继续参阅附图9，图9示例性示出了三相桥式功率装置中功率半导体器件的传输特性曲线。其中，功率半导体器件IGBT的集电极与发射极之间的电压Vce＝20V。如图9所示，IGBT的输出电流Ic会随着门极与发射极之间的电压Vge(为了提高输出电流Ic，往往将Vge设置为15V)的增大而增大。
同时，IGBT的输出电流Ic还会受到负载等效电阻的限制，当半桥电路直通时负载等效电阻被短路，IGBT的输出电流Ic将会变得极大。继续参阅附图10，图10示例性示出了三相桥式功率装置中功率半导体器件的输出特性曲线。其中，功率半导体器件IGBT的集电极与发射极之间的电压Vce＝20V。曲线1是Vge＝9V时IGBT的输出电流Ic曲线，曲线2是Vge＝15V时IGBT的输出电流Ic曲线。如图10所示，在未设置负载等效电阻的情况下，当Vce＝4V且Vge＝15V(曲线2)时输出电流Ic≈3500A，此时IGBT会在短时间内产生剧热而烧毁。当Vce＝4V且Vge＝9V(曲线1)时输出电流Ic趋于350A。也就是说，当Vge＝9V时输出电流Ic并不会随着Vce的增大而增大，即IGBT的导通等效阻抗很大。
综上所述，为了降低半桥电路的直通电流，需要降低半桥电路中上桥臂或下桥臂中功率半导体器件的控制极电压(图8所示的IGBT的Vge)。例如，假设图8中第1个半桥电路的功率半导体器件S1的控制极电压是15V(如Vge＝15V)，功率半导体器件S2的控制极电压是9V(如Vge＝9V)，则功率半导体器件S1的导通等效阻抗将远小于功率半导体器件S2的导通等效阻抗，此时该半桥电路的直通电流受控于功率半导体器件S2的控制极电压。也就是说，功率半导体器件S2将会消耗大部分直通电流，直流母线电容电压也会随着直通电流的降低而降低，直至将所有电能释放完毕。
下面结合附图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。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：获取开通信号以及开通/关断信号。
由前文可知：当半桥电路的一个桥臂中功率半导体器件的控制极电压大于另一个桥臂中功率半导体器件的控制极电压时，控制极电压较小的功率半导体器件的导通等效阻抗将会远大于控制极电压较大的功率半导体器件的导通等效阻抗，因而控制极电压较小的功率半导体器件将会消耗大部分的直通电流，从而实现了直流母线电容的放电。基于此，在本实施例中可以设定为开通信号中功率半导体器件的控制极电压(为了描述简洁，将“开通信号中功率半导体器件的控制极电压”简称为“第一控制极电压”)是预设电压区间内的某个电压值，或者还可以设定开通/关断信号中功率半导体器件的控制极电压(为了描述简洁，将“开通/关断信号中功率半导体器件的控制极电压”简称为“第二控制极电压”)是预设电压区间内的某个电压值。而上述电压区间的下限值大于预设的控制极阈值电压，电压区间的上限值取决于半桥电路发生直通时控制功率半导体器件稳定输出一定电流值(如图10曲线1所示的350A，此时控制极电压是9V)的控制极电压。控制极阈值电压取决于功率半导体器件的类型，即不同类型的功率半导体器件所对应的控制极阈值电压也不相同。
具体地，本实施例中可以按照下列步骤获取开通信号以及开通/关断信号：
步骤S1021：根据特定电压信号以及预先获取的开通信号中功率半导体器件的第一控制极电压参考值获取开通信号。
本实施例中特定电压信号的电压值取决于功率半导体器件输出电流范围最大时的控制极电压。可选的，特定电压信号的电压值与功率半导体器件输出电流范围最大时的控制极电压相等。例如，当功率半导体器件是IGBT时，特定电压信号可以是电压值为15V的电压信号。
步骤S1022：根据特定电压信号以及预先获取的开通/关断信号中功率半导体器件的第二控制极电压参考值获取开通/关断信号。其中，第一控制极电压参考值或第二控制极电压参考值是前述电压区间内的某个电压值。例如，当功率半导体器件是IGBT时电压区间的下限值是5V，上限值是9V。
进一步地，在本实施例中当第一控制极电压参考值是前述电压区间内的某个值时可以按照下列步骤获取开通信号以及开通/关断信号：
步骤1：根据特定电压信号与第一控制极电压参考值获取第一直流脉冲信号。
步骤2：对第一直流脉冲信号进行滤波得到开通信号。
具体地，本实施例中可以对特定电压信号进行斩波处理从而得到第一直流脉冲信号，进而对第一直流脉冲信号进行滤波(如低频滤波)得到开通信号。其中，开通信号中功率半导体器件的第一控制极电压Vge_low1如下式(1)所示：
Vge_low1＝V1×D1 (1)
公式(1)中各参数含义是：
V1是特定电压信号的电压值，D1是对特定电压信号进行斩波处理所使用的脉宽调制信号的占空比。可选的，当Vge_low1＝6V时该脉宽调制信号可以是占空比D1＝40％且频率为10kHz的信号。
步骤3：利用预设的第一脉宽调制信号并且根据第二控制极电压参考值对特定电压信号进行调制，得到开通/关断信号。
本实施例中第一脉宽调制信号的脉冲占空比小于预设的第一占空比阈值(如0.1％)，也就是说第二控制极电压的脉宽很低(如6μs)。可选的，开通/关断信号中第二控制极电压的电压值与特定电压信号的电压值相等。例如，当功率半导体器件是IGBT时，第二控制极电压的电压值可以是15V。
参阅附图2，图2示例性示出了本实施例中半桥电路的开通/关断控制方式。如图2中左侧半桥电路所示，在本实施方案(即第一控制极电压参考值是前述电压区间内的某个值)中利用步骤1至2所获取的开通信号控制半桥电路的下桥臂维持开通状态(如利用第一控制极电压是6V的开通信号控制下桥臂维持导通状态)，并且利用步骤3所获取的开通/关断信号控制半桥电路的上桥臂交替进行开通与关断(如利用第二控制极电压是15V的开通/关断信号控制上桥臂交替进行开通与关断)，下桥臂将会在半桥电路直通时消耗掉大部分的直通电流，从而实现对直流母线电容的放电。
再进一步地，在本实施例中当第二控制极电压参考值是前述电压区间内的某个值时可以按照下列步骤获取开通信号以及开通/关断信号：
步骤1：根据特定电压信号与第一控制极电压参考值获取开通信号。可选的，开通中第一控制极电压的电压值与特定电压信号的电压值相等。例如，当功率半导体器件是IGBT时，第一控制极电压的电压值可以是15V。
步骤2：根据特定电压信号与第二控制极电压参考值获取第二直流脉冲信号。
步骤3：对第二直流脉冲信号进行滤波。
具体地，本实施例中可以对特定电压信号进行斩波处理从而得到第二直流脉冲信号，进而对第二直流脉冲信号进行低频滤波得到电压值是第二控制极电压参考值的电压信号，该电压信号的电压值Vge_low2如下式(2)所示：
Vge_low2＝V2×D2 (2)
公式(2)中各参数含义是：
V2是特定电压信号的电压幅值，D2是对特定电压信号进行斩波处理所使用的脉宽调制信号的占空比。可选的，当Vge_low2＝6V时该脉宽调制信号可以是占空比D2＝40％且频率为10kHz的信号。
步骤4：利用预设的第二脉宽调制信号并且根据第二控制极电压参考值对滤波得到的电压信号进行调制，得到开通/关断信号。
本实施例中第二脉宽调制信号的脉冲占空比小于预设的第一占空比阈值(如0.1％)，也就是说第二控制极电压的脉宽很低(如6μs)。
参阅附图2，图2示例性示出了本实施例中半桥电路的开通/关断控制方式。如图2中右侧半桥电路所示，在本实施方案(即第二控制极电压参考值是前述电压区间内的某个值)中利用步骤1所获取的开通信号控制半桥电路的下桥臂维持开通状态(如利用第一控制极电压是15V的开通信号控制下桥臂维持导通状态)，并且利用步骤2至步骤4所获取的开通/关断信号控制半桥电路的上桥臂交替进行开通与关断(如利用第二控制极电压是6V的开通信号控制上桥臂交替进行开通与关断)，上桥臂将会在半桥电路直通时消耗大部分的直通电流，从而实现对直流母线电容的放电。
返回至附图8，当利用本实施方案所公开的半桥电路的开通/关断控制方式(即第二控制极电压参考值是前述电压区间内的某个值)对图8所示功率装置的三个半桥电路同时进行控制时，不仅可以实现直流母线电容C1与C2的放电控制，还可以实现电机主动短路(Active Short Circuit，ASC)。其中，电机主动短路的制动措施主要是控制功率装置中三个半桥电路的上桥臂同时开通并且下桥臂交替进行开通与关断，或者控制控制功率装置中三个半桥电路的下桥臂同时开通并且上桥臂交替进行开通与关断。
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。
例如，使用图2中右侧半桥电路的开通/关断方式，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也可以实现直流母线电容放电。参阅附图3，图3示例性示出了上桥臂维持导通状态且下桥臂交替进行开通与关断的放电过程中直流母线电容的电压/电流的变化状态。其中，上桥臂的开通信号中控制极电压恒为15V，下桥臂的开通/关断信号是由高电平Vge_low与低电平构成直流脉冲信号。如图3所示，在第1个高电平Vge_low期间半桥电路发生直通且直通电流迅速升高，而随着直通电流升高直流母线电容的电容电压Udc降低，同时在第1个低电平期间半桥电路关断直通电流降为0。在第2个高电平Vge_low期间半桥电路再次发生直通，直通电流虽然也会迅速升高但其最大值会随Udc降低(第1个高电平Vge_low结束后Udc降低)而降低，而随着直通电流升高Udc再次降低。在第3个高电平Vge_low期间半桥电路再次发生直通，直通电流的最大值再次随Udc降低(第2个高电平Vge_low结束后Udc降低)而降低，而随着直通电流升高Udc再次降低。综上所述，Udc会随着每次半桥电路的直通而呈阶梯式下降。
步骤S103：根据开通信号控制上桥臂和下桥臂中的一个桥臂维持开通状态。
步骤S104：控制另一个桥臂对应的驱动电路停止驱动相应的功率半导体器件导通与关断。
具体地，本实施例中驱动电路是功率装置中用于驱动功率半导体器件导通与关断的电路。由前述可知，当半桥电路发生长时间直通时直通电流会对功率半导体器件发生损害。而功率装置通常会设置短路保护来避免直通电流损害功率半导体器件。具体而言，功率装置检测到半桥电路发生直通后会立即控制半桥电路中的功率半导体器件关断。基于此，为了避免放电期间功率半导体器件由于短路保护而关断，可以将控制相关驱动电路停止驱动功率半导体器件导通与关断。例如，若驱动电路包括使能控制端则将该使能控制端与驱动信号输入端均设置为无效状态，若驱动电路不包括使能控制端则将驱动信号输入端设置为无效状态。
步骤S105：根据开通/关断信号控制上述另一个桥臂交替进行开通与关断。
基于上述步骤S102至步骤S105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。
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。
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对开通/关断信号中控制极电压的占空比进行调整步骤，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第二电压阈值进行比较。
步骤3：根据电容电压与当前第二电压阈值的比较结果选择性地调整开通/关断信号中控制极电压的占空比。
例如，第二电压阈值包括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开通/关断信号中控制极电压的占空比：若电容电压小于等于当前第二电压阈值，则将占空比增大至当前第二电压阈值对应的占空比。若电容电压大于当前第二电压阈值，则不调整占空比。
参阅附图4，图4示例性示出了本实施例中一种开通/关断信号中控制极电压的占空比调整方法的主要步骤。其中，第二电压阈值包括Vth1和Vth2且Vth1>Vth2，第二电压阈值Vth1对应的占空比DT1小于第二电压阈值Vth2对应的占空比DT2。如图4所示，本实施例中可以按照下列步骤调整控制极电压的占空比：
步骤S201：设定开通/关断信号中控制极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第二电压阈值Vth1。具体地，若电容电压小于等于第二电压阈值Vth1，则转至步骤S204。若电容电压大于第二电压阈值Vth1，则转至步骤S202。
步骤S204：设定占空比为第二电压阈值Vth1对应的占空比DT1。
步骤S205：判断电容电压是否小于等于第二电压阈值Vth2。具体地，若电容电压小于等于第二电压阈值Vth2，则转至步骤S206。若电容电压大于第二电压阈值Vth2，则转至步骤S204。
步骤S206：设定占空比为第二电压阈值Vth2对应的占空比DT2。
本实施例中调整占空比的过程中还需要判断占空比是否大于等于第二占空比阈值，以避免占空比过大产生较大短路电流触发功率半导体器件进行退饱和保护。具体地，若开通/关断信号中控制极电压的占空比大于等于第二占空比阈值，则重新控制前述的另一个桥臂对应的驱动电路驱动相应的功率半导体器件导通与关断。若开通/关断信号中控制极电压的占空比小于第二占空比阈值，则控制前述的另一个桥臂对应的驱动电路继续停止驱动相应的功率半导体器件导通与关断。也就是说，当占空比较大时利用驱动电路正常驱动功率半导体器件，不再进行直流母线电容放电。
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并且根据监测结果来选择性中断放电的步骤，具体为：
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，则减小开通/关断信号中控制极电压的占空比；若否，则停止对直流母线电容放电。
本实施例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。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。
具体地，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5，图5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。如图5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可以配置为根据预设的开通信号控制上桥臂和下桥臂中的一个桥臂维持开通状态。第二控制装置可以配置为根据预设的开通/关断信号控制上桥臂和下桥臂中的另一个桥臂交替进行开通与关断。其中，开通信号或开通/关断信号中功率半导体器件的控制极电压是预设电压区间内的某个电压值，电压区间的下限值大于预设的控制极阈值电压，电压区间的上限值取决于半桥电路发生直通时控制功率半导体器件稳定输出一定电流值的控制极电压；开通/关断信号中功率半导体器件的控制极电压的占空比小于等于预设的第一占空比阈值。
进一步地，本实施例中图5所示的母线电容放电系统还可以包括信号获取装置，该信号获取装置可以包括第一信号获取模块和第二信号获取模块。具体地，第一信号获取模块可以配置为根据特定电压信号以及预先获取的开通信号中功率半导体器件的第一控制极电压参考值获取开通信号。第二信号获取模块可以配置为根据特定电压信号以及预先获取的开通/关断信号中功率半导体器件的第二控制极电压参考值获取开通/关断信号。其中，特定电压信号的电压值取决于功率半导体器件输出电流范围最大时的控制极电压，第一控制极电压参考值或第二控制极电压参考值是电压区间内的某个电压值。
进一步地，本实施例中第一信号获取模块可以包括第一信号获取子模块，而第二信号获取模块可以包括第二信号获取子模块。
具体地，第一信号获取子模块可以配置为根据特定电压信号与第一控制极电压参考值获取第一直流脉冲信号，并且对第一直流脉冲信号进行滤波得到开通信号。第二信号获取子模块可以配置为利用预设的第一脉宽调制信号并且根据第二控制极电压参考值对特定电压信号进行调制，得到开通/关断信号。其中，第一控制极电压参考值是前述电压区间内的某个电压值；第一脉宽调制信号的脉冲占空比小于预设的第一占空比阈值。
参阅附图6，图6示例性示出了本实施例中第一信号获取子模块的主要结构。如图6所示，本实施例中第一信号获取子模块可以包括第一直流斩波电路和第一滤波电路。具体地，第一直流斩波电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、开关管T1和开关管T2。可选的，开关管T1是NPN型三极管，开关管T2是PNP型三极管。第一滤波电路包括电阻R5和电容C1。
下面对图6所示的半桥电路(该半桥电路包括由功率半导体器件HSS构成的上桥臂和由功率半导体器件LSS构成的下桥臂)的放电控制过程进行说明。
在非放电情况下，脉宽调制信号Vge_ctrl是低电平信号，第一直流斩波电路和第一滤波电路不工作使得二极管D1不导通，此时控制驱动电路正常驱动功率半导体器件HSS与功率半导体器件LSS。
在放电情况下，控制驱动电路正常驱动功率半导体器件LSS，使得功率半导体器件LSS交替进行导通与关断，即控制下桥臂交替进行导通与关断。控制驱动电路停止驱动功率半导体器件HSS，同时基于脉宽调制信号Vge_ctrl(该脉宽调制信号Vge_ctrl的脉冲占空比是40％，频率是10kHz)并利用第一直流斩波电路与第一滤波电路将15V电压信号转换为控制极电压为6V的开通信号，进而利用该开通信号控制功率半导体器件HSS维持导通状态，即控制上桥臂维持开通状态。
进一步地，本实施例中本实施例中第一信号获取模块可以包括第三信号获取子模块，而第二信号获取模块可以包括第四信号获取子模块。
具体地，第三信号获取子模块可以配置为根据特定电压信号与第一控制极电压参考值获取开通信号。
第四信号获取子模块可以配置为执行如下操作：根据特定电压信号与第二控制极电压参考值获取第二直流脉冲信号并且对第二直流脉冲信号进行滤波，以及利用预设的第二脉宽调制信号并且根据第二控制极电压参考值对滤波得到的电压信号进行调制，得到开通/关断信号。其中，第二控制极电压参考值是前述电压区间内的某个电压值；第二脉宽调制信号的脉冲占空比小于预设的第一占空比阈值。
参阅附图7，图7示例性示出了本实施例中第四信号获取子模块的主要结构。如图7所示，本实施例中第四信号获取子模块可以包括第二直流斩波电路、第二滤波电路和信号调制电路。具体地，第二直流斩波电路包括电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、开关管T3和开关管T4。第二滤波电路包括电阻R10和电容C2。信号调制电路包括电阻R11、开关管T5和二极管D3。可选的，开关管T3是NPN型三极管，开关管T4是PNP型三极管，开关管T5是PNP型三极管。
下面对图7所示的半桥电路(该半桥电路包括由功率半导体器件HSS构成的上桥臂和由功率半导体器件LSS构成的下桥臂)的放电控制过程进行说明。
在非放电情况下，脉宽调制信号Vge_ctrl是低电平信号，第二直流斩波电路、第二滤波电路和信号调制电路不工作使得二极管D3不导通，此时控制驱动电路正常驱动功率半导体器件HSS与功率半导体器件LSS。
在放电情况下，控制驱动电路停止驱动功率半导体器件LSS并控制功率半导体器件LSS维持导通状态，即控制下桥臂维持开通状态。控制驱动电路正常驱动功率半导体器件HSS，同时基于脉宽调制信号Vge_ctrl(该脉宽调制信号Vge_ctrl的电压占空比是40％，频率是10kHz)并利用第二直流斩波电路与第二滤波电路将15V电压信号转换为6V的电压信号，进而基于脉宽调制信号AD_ctrl(该脉宽调制信号AD_ctrl的脉冲占空比是0.1％，频率是100～200Hz)并利用信号调制电路将该电压信号转换为开通/关断信号，以便控制功率半导体器件HSS交替进行导通与关断，即控制上桥臂交替进行导通与关断。
进一步地，本实施例中第二控制装置12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第二电压阈值进行比较。占空比调节单元可以配置为根据电容电压与当前第二电压阈值的比较结果选择性地调整开通/关断信号中第二控制极电压的占空比，具体为：若电容电压小于等于当前第二电压阈值，则将占空比增大至当前第二电压阈值对应的占空比。若电容电压大于当前第二电压阈值，则不调整占空比。
进一步地，本实施例中图5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控制第二控制装置所控制桥臂对应的驱动电路停止驱动相应的功率半导体器件导通与关断。
具体地，第三控制装置可以判断开通/关断信号中第二控制极电压的占空比是否大于等于预设的第二占空比阈值，进而根据判断来控制驱动电路。具体为：
若第二控制极电压的占空比大于等于第二占空比阈值，则重新控制第二控制装置所控制桥臂对应的驱动电路驱动相应的功率半导体器件导通与关断。若第二控制极电压的占空比小于第二占空比阈值，则继续控制第二控制装置所控制桥臂对应的驱动电路停止驱动相应的功率半导体器件导通与关断。
进一步地，本实施例中图5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包括开关装置检测模块、第一控制模块和第二控制模块。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。第一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。第二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，则减小开通/关断信号中控制极电压的占空比；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。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。
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5至7中示出。
应该理解，图5至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 (22)

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，所述母线电容放电方法包括：
根据预设的开通信号控制所述上桥臂和下桥臂中的一个桥臂维持开通状态，
根据预设的开通/关断信号控制所述上桥臂和下桥臂中的另一个桥臂交替进行开通与关断；
其中，所述开通信号或所述开通/关断信号中功率半导体器件的控制极电压是预设电压区间内的某个电压值，所述电压区间的下限值大于预设的控制极阈值电压，所述电压区间的上限值取决于所述半桥电路发生直通时控制功率半导体器件稳定输出一定电流值的控制极电压；所述开通/关断信号中功率半导体器件的控制极电压的占空比小于等于预设的第一占空比阈值，以降低所述半桥电路的直通时间；
通过下列方式获取所述开通信号和所述开通/关断信号：
根据特定电压信号以及预先获取的所述开通信号中功率半导体器件的第一控制极电压参考值获取所述开通信号；
根据所述特定电压信号以及预先获取的所述开通/关断信号中功率半导体器件的第二控制极电压参考值获取所述开通/关断信号；
其中，所述特定电压信号的电压值取决于功率半导体器件输出电流范围最大时的控制极电压，所述第一控制极电压参考值或第二控制极电压参考值是所述电压区间内的某个电压值。
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，当所述第一控制极电压参考值是所述电压区间内的某个值时，所述方法还包括：
根据所述特定电压信号与第一控制极电压参考值获取第一直流脉冲信号，并且对所述第一直流脉冲信号进行滤波得到所述开通信号；
利用预设的第一脉宽调制信号并且根据所述第二控制极电压参考值对所述特定电压信号进行调制，得到所述开通/关断信号；
其中，所述第一脉宽调制信号的脉冲占空比小于等于所述第一占空比阈值。
3.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，当所述第二控制极电压参考值是所述电压区间内的某个值时，所述方法还包括：
根据所述特定电压信号与第一控制极电压参考值获取所述开通信号；
根据所述特定电压信号与第二控制极电压参考值获取第二直流脉冲信号并且对所述第二直流脉冲信号进行滤波；
利用预设的第二脉宽调制信号并且根据所述第二控制极电压参考值对滤波得到的电压信号进行调制，得到所述开通/关断信号；
其中，所述第二脉宽调制信号的脉冲占空比小于所述第一占空比阈值。
4.根据权利要求1至3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驱动功率半导体器件导通与关断的驱动电路，在“根据预设的开通/关断信号控制所述上桥臂和下桥臂中的另一个桥臂交替进行开通与关断”的步骤之前，所述方法还包括：
控制所述另一个桥臂对应的驱动电路停止驱动相应的功率半导体器件导通与关断。
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，在“根据预设的开通/关断信号控制所述上桥臂和下桥臂中的另一个桥臂交替进行开通与关断”的步骤之后，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第二电压阈值进行比较；
根据所述电容电压与当前第二电压阈值的比较结果选择性地调整所述开通/关断信号中功率半导体器件的控制极电压的占空比。
6.根据权利要求5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第二电压阈值的比较结果选择性地调整所述开通/关断信号中功率半导体器件的控制极电压的占空比”的步骤包括：
若所述电容电压小于等于当前第二电压阈值，则将所述占空比增大至所述当前第二电压阈值对应的占空比；
若所述电容电压大于当前第二电压阈值，则不调整所述占空比。
7.根据权利要求5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：
判断所述开通/关断信号中功率半导体器件的控制极电压的占空比是否大于等于预设的第二占空比阈值：
若是，则重新控制所述另一个桥臂对应的驱动电路驱动相应的功率半导体器件导通与关断；
若否，则控制所述另一个桥臂对应的驱动电路继续停止驱动相应的功率半导体器件导通与关断。
8.根据权利要求1至3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，则减小所述开通/关断信号中功率半导体器件的控制极电压的占空比；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，所述母线电容放电系统包括：
第一控制装置，配置为根据预设的开通信号控制所述上桥臂和下桥臂中的一个桥臂维持开通状态；
第二控制装置，配置为根据预设的开通/关断信号控制所述上桥臂和下桥臂中的另一个桥臂交替进行开通与关断；
信号获取装置，其包括第一信号获取模块和第二信号获取模块；所述第一信号获取模块配置为根据特定电压信号以及预先获取的所述开通信号中功率半导体器件的第一控制极电压参考值获取所述开通信号；所述第二信号获取模块配置为根据所述特定电压信号以及预先获取的所述开通/关断信号中功率半导体器件的第二控制极电压参考值获取所述开通/关断信号；所述特定电压信号的电压值取决于功率半导体器件输出电流范围最大时的控制极电压，所述第一控制极电压参考值或第二控制极电压参考值是所述电压区间内的某个电压值；
其中，所述开通信号或所述开通/关断信号中功率半导体器件的控制极电压是预设电压区间内的某个电压值，所述电压区间的下限值大于预设的控制极阈值电压，所述电压区间的上限值取决于所述半桥电路发生直通时控制功率半导体器件稳定输出一定电流值的控制极电压；所述开通/关断信号中功率半导体器件的控制极电压的占空比小于等于预设的第一占空比阈值，以降低所述半桥电路的直通时间。
11.根据权利要求10所述的用于功率装置的母线电容放电系统，其特征在于，所述第一信号获取模块包括第一信号获取子模块，所述第二信号获取模块包括第二信号获取子模块；
所述第一信号获取子模块配置为根据特定电压信号与所述第一控制极电压参考值获取第一直流脉冲信号，并且对所述第一直流脉冲信号进行滤波得到所述开通信号；
所述第二信号获取子模块配置为利用预设的第一脉宽调制信号并且根据所述第二控制极电压参考值对所述特定电压信号进行调制，得到所述开通/关断信号；
其中，所述第一控制极电压参考值是所述电压区间内的某个电压值；所述第一脉宽调制信号的脉冲占空比小于所述第一占空比阈值。
12.根据权利要求10所述的用于功率装置的母线电容放电系统，其特征在于，所述第一信号获取模块包括第三信号获取子模块，所述第二信号获取模块包括第四信号获取子模块；
所述第三信号获取子模块配置为根据特定电压信号与所述第一控制极电压参考值获取所述开通信号；
所述第四信号获取子模块配置为执行如下操作：
根据所述特定电压信号与所述第二控制极电压参考值获取第二直流脉冲信号并且对所述第二直流脉冲信号进行滤波；
利用预设的第二脉宽调制信号并且根据所述第二控制极电压参考值对滤波得到的电压信号进行调制，得到所述开通/关断信号；
其中，所述第二控制极电压参考值是所述电压区间内的某个电压值；所述第二脉宽调制信号的脉冲占空比小于所述第一占空比阈值。
13.根据权利要求10至12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驱动功率半导体器件导通与关断的驱动电路，所述母线电容放电系统还包括第三控制装置；
所述第三控制装置配置为控制所述第二控制装置所控制桥臂对应的驱动电路停止驱动相应的功率半导体器件导通与关断。
14.根据权利要求13所述的用于功率装置的母线电容放电系统，其特征在于，所述第二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第二电压阈值进行比较；
所述占空比调节单元配置为根据所述电容电压与当前第二电压阈值的比较结果选择性地调整所述开通/关断信号中功率半导体器件的控制极电压的占空比。
15.根据权利要求14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第二电压阈值，则将所述占空比增大至所述当前第二电压阈值对应的占空比；
若所述电容电压大于当前第二电压阈值，则不调整所述占空比。
16.根据权利要求14所述的用于功率装置的母线电容放电系统，其特征在于，所述第三控制装置进一步配置为执行如下操作：
判断所述开通/关断信号中功率半导体器件的控制极电压的占空比是否大于等于预设的第二占空比阈值：
若是，则重新控制所述第二控制装置所控制桥臂对应的驱动电路驱动相应的功率半导体器件导通与关断；
若否，则控制所述第二控制装置所控制桥臂对应的驱动电路继续停止驱动相应的功率半导体器件导通与关断。
17.根据权利要求10至12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四控制装置；所述第四控制装置包括开关装置检测模块、第一控制模块和第二控制模块；
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；
所述第一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；
所述第二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，则减小所述开通/关断信号中功率半导体器件的控制极电压的占空比；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。
18.根据权利要求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；
所述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。
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；
所述系统还包括权利要求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。
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权利要求19所述的电机驱动系统。
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权利要求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。
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权利要求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。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112104251A (zh) * 2020-07-27 2020-12-18 华为技术有限公司 一种主动放电方法、控制器、系统以及车辆
CN112737301B (zh) * 2020-12-29 2022-07-01 联合汽车电子有限公司 直流母线电容放电方法
CN112688585B (zh) * 2020-12-30 2022-07-08 东风汽车有限公司 逆变器控制方法、存储介质及电子设备
EP4046850A1 (en) * 2021-02-18 2022-08-24 Power Integrations, Inc. Active discharge of an electric drive system
JP2022126599A (ja) * 2021-02-18 2022-08-30 パワー・インテグレーションズ・インコーポレーテッド 電気的駆動システムの能動放電
CN114157188A (zh) * 2021-03-29 2022-03-08 德马科技集团股份有限公司 刹车电压控制系统及方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103138554A (zh) * 2013-04-03 2013-06-05 西安西驰电子传动与控制有限公司 一种直流无刷电机驱动器的上下半桥驱动互锁方法
CN105103427A (zh) * 2013-09-25 2015-11-25 富士电机株式会社 绝缘栅型半导体装置

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4835743B2 (ja) * 2009-10-07 2011-12-14 株式会社デンソー 電力変換回路の制御装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103138554A (zh) * 2013-04-03 2013-06-05 西安西驰电子传动与控制有限公司 一种直流无刷电机驱动器的上下半桥驱动互锁方法
CN105103427A (zh) * 2013-09-25 2015-11-25 富士电机株式会社 绝缘栅型半导体装置

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