CN112910289B - 逆变器、逆变器控制方法及电机系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种逆变器、逆变器控制方法及电机系统。逆变器包括控制装置和单相控制电路，单相控制电路包括两个以上的桥臂电路，桥臂电路包括上桥臂控制开关和下桥臂控制开关。该逆变器中的一个单相控制电路包括两个以上并联的桥臂电路，多个桥臂电路电路可以错开导通，分摊各桥臂电路中各控制开关的开关次数，提升逆变器等效开关频率，提升开关频率的上限，使逆变器的单个控制开关的实际开关频率在较低的范围内，不会造成很大的温升，进而达到抑制转子涡流损耗的效果，从而实现电机的高效率、超高速的运行控制，提高电机驱动的使用可靠性。

Description

逆变器、逆变器控制方法及电机系统

技术领域

本申请涉及逆变器技术领域，特别是涉及一种逆变器、逆变器控制方法及电机系统。

背景技术

随着能源和环境问题的关注度上升，燃料电池技术受到了人们的重视。由于燃料电池的的能量密度大，且在大载重量，长续航交通领域有先天优势，燃料电池技术通常应用在汽车中，有效提高了汽车的工作性能。

燃料电池汽车有两大核心系统，一是电池堆，二是压缩空气和氢供应系统。为实现较高的能量转换效率，燃料电池内部的化学反应对空气的温度、湿度、压力和流量等参数有着严格的要求，一个性能优越并能很好地与燃料电池系统进行匹配的超高速空气压缩机可以满足燃料电池对空气的要求。该超高速空压机一般最高转速一般在12万转/min，稳定运行速度一般为8万转/min，对于超高速空压机的驱动是保障电机性能的重要因素之一。

传统的驱动超高速空压机的方法通常采用IGBT(Insulated Gate BipolarTransistor，绝缘栅双极型晶体管)实现三相电机驱动，为实现高速驱动，需要提高IGBT的开关频率到20-30KHz，从而导致IGBT损耗非常大，散热困难，温升高，同时高开关频率也会造成电流谐波大的问题，传统的驱动电机方法使用不可靠。

发明内容

本发明针对传统的驱动电机方法使用不可靠的问题，提出了一种逆变器、逆变器控制方法及电机系统，该逆变器、逆变器控制方法及电机系统可以达到提高电机驱动的使用可靠性的技术效果。

一种逆变器，包括控制装置和单相控制电路，所述单相控制电路包括两个以上的桥臂电路，所述桥臂电路包括上桥臂控制开关和下桥臂控制开关，所述上桥臂控制开关的控制端和所述下桥臂控制开关的控制端均连接所述控制装置，所述上桥臂控制开关的第一端用于连接电源正极，所述下桥臂控制开关的第二端用于连接电源负极，所述上桥臂控制开关的第二端和所述下桥臂开关的第一端连接后的公共连接端作为所述单相控制电路的输出端，所述输出端用于连接电机的一相绕组。

上述逆变器，包括控制装置和单相控制电路，单相控制电路包括两个以上的桥臂电路，桥臂电路包括上桥臂控制开关和下桥臂控制开关，上桥臂控制开关的控制端和下桥臂控制开关的控制端均连接控制装置，上桥臂控制开关的第一端用于连接电源正极，下桥臂控制开关的第二端用于连接电源负极，上桥臂控制开关的第二端和下桥臂开关的第一端连接后的公共连接端作为单相控制电路的输出端，输出端用于连接电机的一相绕组。该逆变器中的一个单相控制电路包括两个以上的桥臂电路，桥臂电路采用多管并联方式，将多个桥臂电路应用于单个单相控制电路，单个单相控制电路连接电机的一相绕组。多个桥臂电路电路可以错开导通，分摊各桥臂电路中各控制开关的开关次数，从而采用交错导通的方式提升逆变器等效开关频率，成倍的提升开关频率的上限，使逆变器的单个控制开关的实际开关频率在较低的范围内，不会造成很大的温升，进而达到抑制转子涡流损耗的效果，从而实现电机的高效率、超高速的运行控制，提高电机驱动的使用可靠性。

在其中一个实施例中，所述单相控制电路的数量为三个，各所述单相控制电路的输出端分别用于连接电机的三相绕组。

在其中一个实施例中，各所述单相控制电路均包括相同数量的桥臂电路。

在其中一个实施例中，逆变器还包括供电装置，所述供电装置连接所述桥臂电路。

在其中一个实施例中，逆变器还包括温度检测装置，所述温度检测装置设置于所述桥臂电路，所述温度检测装置连接所述控制装置。

在其中一个实施例中，各所述桥臂电路的上桥臂控制开关和下桥臂控制开关均对应设置一所述温度检测装置。

在其中一个实施例中，所述桥臂电路的上桥臂控制开关和下桥臂控制开关为硅绝缘栅型双极晶体管；或所述桥臂电路的上桥臂控制开关和下桥臂控制开关为场效应晶体管。

一种逆变器控制方法，基于上述的逆变器实现，所述逆变器控制方法包括以下步骤：

获取所述桥臂电路的上桥臂控制开关和下桥臂控制开关的工作参数；

当根据所述工作参数判断存在异常运行的控制开关时，控制所述异常运行的控制开关所处的桥臂电路停止工作。

在其中一个实施例中，所述单相控制电路的数量为三个，所述当根据所述工作参数判断存在异常运行的控制开关时，控制所述异常运行的控制开关所处的桥臂电路停止工作，包括：

当根据所述工作参数判断存在异常运行的控制开关时，控制所述异常运行的控制开关所处的桥臂电路停止工作，并控制其他单相控制电路中与所述异常运行的控制开关所处的桥臂电路对应的桥臂电路停止工作。

在其中一个实施例中，所述工作参数包括控制开关的温度和/或控制开关的工作电压。

上述逆变器控制方法，包括控制装置和单相控制电路，单相控制电路包括两个以上的桥臂电路，桥臂电路包括上桥臂控制开关和下桥臂控制开关，上桥臂控制开关的控制端和下桥臂控制开关的控制端均连接控制装置，上桥臂控制开关的第一端用于连接电源正极，下桥臂控制开关的第二端用于连接电源负极，上桥臂控制开关的第二端和下桥臂开关的第一端连接后的公共连接端作为单相控制电路的输出端，输出端用于连接电机的一相绕组。该逆变器中的一个单相控制电路包括两个以上的桥臂电路，桥臂电路采用多管并联方式，将多个桥臂电路应用于单个单相控制电路，单个单相控制电路连接电机的一相绕组。多个桥臂电路电路可以错开导通，分摊各桥臂电路中各控制开关的开关次数，从而采用交错导通的方式提升逆变器等效开关频率，成倍的提升开关频率的上限，使逆变器的单个控制开关的实际开关频率在较低的范围内，不会造成很大的温升，进而达到抑制转子涡流损耗的效果，从而实现电机的高效率、超高速的运行控制，提高电机驱动的使用可靠性。

一种电机系统，包括电机和如上述的逆变器。

上述电机系统，包括控制装置和单相控制电路，单相控制电路包括两个以上的桥臂电路，桥臂电路包括上桥臂控制开关和下桥臂控制开关，上桥臂控制开关的控制端和下桥臂控制开关的控制端均连接控制装置，上桥臂控制开关的第一端用于连接电源正极，下桥臂控制开关的第二端用于连接电源负极，上桥臂控制开关的第二端和下桥臂开关的第一端连接后的公共连接端作为单相控制电路的输出端，输出端用于连接电机的一相绕组。该逆变器中的一个单相控制电路包括两个以上的桥臂电路，桥臂电路采用多管并联方式，将多个桥臂电路应用于单个单相控制电路，单个单相控制电路连接电机的一相绕组。多个桥臂电路电路可以错开导通，分摊各桥臂电路中各控制开关的开关次数，从而采用交错导通的方式提升逆变器等效开关频率，成倍的提升开关频率的上限，使逆变器的单个控制开关的实际开关频率在较低的范围内，不会造成很大的温升，进而达到抑制转子涡流损耗的效果，从而实现电机的高效率、超高速的运行控制，提高电机驱动的使用可靠性。

附图说明

图1为一个实施例中逆变器的结构示意图；

图2为一个实施例中逆变器控制方法的流程图；

图3为另一个实施例中逆变器控制方法的流程图；

图4为一个实施例中逆变器的工作流程图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本申请进行更加全面的描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在一个实施例中，提供一种逆变器，包括控制装置和单相控制电路，单相控制电路包括两个以上的桥臂电路，桥臂电路包括上桥臂控制开关和下桥臂控制开关，上桥臂控制开关的控制端和下桥臂控制开关的控制端均连接控制装置，上桥臂控制开关的第一端用于连接电源正极，下桥臂控制开关的第二端用于连接电源负极，上桥臂控制开关的第二端和下桥臂开关的第一端连接后的公共连接端作为单相控制电路的输出端，输出端用于连接电机的一相绕组。该逆变器中的一个单相控制电路包括两个以上的桥臂电路，桥臂电路采用多管并联方式，将多个桥臂电路应用于单个单相控制电路，单个单相控制电路连接电机的一相绕组。多个桥臂电路电路可以错开导通，分摊各桥臂电路中各控制开关的开关次数，从而采用交错导通的方式提升逆变器等效开关频率，成倍的提升开关频率的上限，使逆变器的单个控制开关的实际开关频率在较低的范围内，不会造成很大的温升，进而达到抑制转子涡流损耗的效果，从而实现电机的高效率、超高速的运行控制，提高电机驱动的使用可靠性。

具体地，在本实施例中，逆变器连接的电机为超高速空压机，该超高速空压机的最高转速一般在12万转/min，稳定运行速度一般为8万转/min。单相控制电路用于连接电机的一相绕组，根据电机的结构不同，单相控制电路的数量也不一样。例如当电机为包括三相绕组的三相电机时，单相控制电路的数量为三个，三个单相控制电路分别连接电机的三相绕组，实现电机的三相控制。

单相控制电路包括两个以上的桥臂电路，各桥臂电路可以交错导通，即控制装置可以控制在不同的时刻或不同的情况下，导通对应的桥臂电路，只要有一个桥臂电路导通，则与该桥臂电路连接的电机也可以接收到交流电力。从而使不同的桥臂电路可以依次轮流导通，分摊了导通次数，桥臂电路中的上桥臂开关和下桥臂开关分摊了开关次数，避免了一个桥臂电路中的控制开关频繁切换导通或关断状态造成的控制开关损耗大和温升高的问题，也减少了逆变器中的电流谐波，提高了逆变器的工作性能。

单相控制电路为上下桥臂结构，桥臂电路包括上桥臂控制开关和下桥臂控制开关。上桥臂控制开关的控制端和下桥臂控制开关的控制端均连接控制装置，由控制装置控制上桥臂控制开关和下桥臂控制开关的导通状态。控制装置控制上桥臂控制开关和下桥臂控制开关的导通状态的方式并不是唯一的，在本实施例中，控制装置向上桥臂控制开关和下桥臂控制开关发送PWM(Pulse width modulation，脉冲宽度调制)波，上桥臂控制开关和下桥臂控制开关根据接收到的PWM波中的高电平或低电平不同，会切换自身的导通或关断状态。控制装置可以通过调节PWM波的占空比对上桥臂控制开关和下桥臂控制开关的导通关断时刻和时间进行调整，调节过程简单，使用便捷。

上桥臂控制开关的第一端用于连接电源正极，下桥臂控制开关的第二端用于连接电源负极，上桥臂控制开关的第二端和下桥臂开关的第一端的公共连接端作为单相控制电路的输出端。上桥臂控制开关和下桥臂控制开关可在不同时刻导通，当电流为正方向时，需要开通上桥臂控制开关，此时控制装置可控制不同桥臂电路中的上桥臂控制开关依次分别开通。当电流为负方向时，需要开通下桥臂控制开关，此时控制装置可控制不同桥臂电路中的下桥臂控制开关依次分别开通。由于每个开关管的开关频率受到一次开关产生的能量损失与散热功率的限制，不可无限提升，通过多路桥臂电路并联，桥臂电路又包括上桥臂控制开关和下桥臂控制开关，可以分摊开关次数，则可成倍的提升开关频率的上限，从而减小定子电流中的谐波，全面降低转子涡流损耗，实现电机超高速的运行稳定控制。

逆变器通过桥臂电路中上桥臂控制开关和通断和下桥臂控制开关的通断将接入的直流电力转换为交流电力提供给电机，电机为永磁同步电机，上桥臂控制开关的第二端和下桥臂开关的第一端的公共连接端作为单相控制电路的输出端，输出端用于连接电机，电机接收交流电力后运行，压缩空气，满足燃料电池对空气的要求。

在一个实施例中，单相控制电路的数量为三个，各单相控制电路的输出端分别用于连接电机的三相绕组。当电机为包括三相绕组的三相电机时，单相控制电路的数量为三个，三个单相控制电路分别连接电机的三相绕组，具体为第一单相控制电路连接第一相绕组，第二单相控制电路连接第二相绕组，第三单相控制电路连接第三相绕组，三个单相控制电路一起实现电机的三相控制。

在一个实施例中，各单相控制电路均包括相同数量的桥臂电路。由于单相控制电路的数量为三个时，当各单相控制电路的输出端分别用于连接电机的三相绕组，因此各单相控制电路均包括相同数量的桥臂电路有利于保持电机的三相绕组驱动的一致性，从而提高逆变器和电机的工作性能。

在一个实施例中，逆变器还包括供电装置，供电装置连接桥臂电路。供电装置为逆变器提供能量转换的直流电力，具体地，供电装置作为电源，供电装置的正极连接上桥臂控制开关的第一端，供电装置的负极连接下桥臂控制开关的第二端。供电装置的结构并不是唯一的，在本实施例中，供电装置包括直流电源，直流电源的正极连接上桥臂控制开关的第一端，直流电源的负极连接下桥臂控制开关的第二端。进一步地，供电装置还可以包括电容，电容的一端连接直流电源的正极，电容的另一端连接直流电源的负极，电容并联在直流电源的两端，可以起到稳压和滤除杂波的作用。

在一个实施例中，逆变器还包括温度检测装置，温度检测装置设置于桥臂电路，温度检测装置连接控制装置。温度检测装置设置于桥臂电路并连接控制装置，可以检测桥臂电路中的上桥臂控制开关和下桥臂控制开关的温度，并将检测到的温度发送至控制装置，控制装置可根据接收到的温度对相应的控制开关进行控制，例如当控制装置检测存在温度超过设定阈值的控制开关时，控制该控制开关关断，避免对控制开关和电机造成损坏，以延长逆变器和电机的工作寿命，进一步地，当控制装置检测存在温度超过设定阈值的控制开关时，控制温度异常的控制开关所处的桥臂电路的所有控制开关均关断，以及当单相控制电路的数量为多个时，控制装置控制其他单相控制电路中与异常运行的控制开关所处的桥臂电路对应的桥臂电路中的控制开关均关断，以提高逆变器运行的安全性。

此外，在一个实施例中，控制装置除了可以对桥臂电路中的控制开关的温度进行监测外，还能检测各控制开关是否出现工作故障，当控制装置检测到存在出现了工作故障的控制开关时，控制该控制开关关断，造成对器件造成进一步的损坏。进一步地，当控制装置检测到出现了工作故障的控制开关时，控制出现工作故障的控制开关所处的桥臂电路的所有控制开关均关断，以及当单相控制电路的数量为多个时，控制装置控制其他单相控制电路中与出现工作故障的控制开关所处的桥臂电路对应的桥臂电路中的控制开关均关断，以提高逆变器运行的安全性。

检测各控制开关是否出现工作故障的方式并不是唯一的，在本实施例中，控制开关故障通过控制装置中的驱动芯片判断，有两种故障，一种是驱动欠压故障，控制开关的控制端电压欠压，另一种是驱动直通短路故障，通过检查控制开关的第一端和第二端电压，用控制开关退饱和的特性来判断上下管直通短路。

在一个实施例中，各桥臂电路的上桥臂控制开关和下桥臂控制开关均对应设置一温度检测装置。从而控制装置可以对所有控制开关的温度进行监测，当有控制开关出现温度异常时及时发现处理，提高逆变器和连接逆变器的电机的使用可靠性。

在一个实施例中，桥臂电路的上桥臂控制开关和下桥臂控制开关为硅绝缘栅型双极晶体管，或桥臂电路的上桥臂控制开关和下桥臂控制开关为场效应晶体管。上桥臂控制开关和下桥臂控制开关的类型并不是唯一的，当上桥臂控制开关和下桥臂控制开关为硅绝缘栅型双极晶体管时，具有输入阻抗高、驱动功率小、工作频率高、导通压降较低和功耗较小等优点，当上桥臂控制开关和下桥臂控制开关为场效应晶体管时，具有较快的开关速度、具有较强的过载能力等优点。可以理解，在其他实施例中，上桥臂控制开关和下桥臂控制开关也可以为其他类型的器件，只要本领域技术人员认为可以实现即可。

上述逆变器，包括控制装置和单相控制电路，单相控制电路包括两个以上的桥臂电路，桥臂电路包括上桥臂控制开关和下桥臂控制开关，上桥臂控制开关的控制端和下桥臂控制开关的控制端均连接控制装置，上桥臂控制开关的第一端用于连接电源正极，下桥臂控制开关的第二端用于连接电源负极，上桥臂控制开关的第二端和下桥臂开关的第一端连接后的公共连接端作为单相控制电路的输出端，输出端用于连接电机的一相绕组。该逆变器中的一个单相控制电路包括两个以上的桥臂电路，桥臂电路采用多管并联方式，将多个桥臂电路应用于单个单相控制电路，单个单相控制电路连接电机的一相绕组。多个桥臂电路电路可以错开导通，分摊各桥臂电路中各控制开关的开关次数，从而采用交错导通的方式提升逆变器等效开关频率，成倍的提升开关频率的上限，使逆变器的单个控制开关的实际开关频率在较低的范围内，不会造成很大的温升，进而达到抑制转子涡流损耗的效果，从而实现电机的高效率、超高速的运行控制，提高电机驱动的使用可靠性。

在一个实施例中，提供一种逆变器控制方法，该方法基于上述的逆变器实现，逆变器控制方法可通过逆变器的控制装置执行，包括以下步骤：

步骤S120：获取桥臂电路的上桥臂控制开关和下桥臂控制开关的工作参数。

具体地，由控制装置获取桥臂电路的上桥臂控制开关和下桥臂控制开关的工作参数。工作参数的类型并不是唯一的，根据工作参数的类型不同，得到工作参数的器件也不同。例如当工作参数为温度时，得到工作参数的器件为温度检测装置，温度检测装置设置于桥臂电路，用于获取桥臂电路的上桥臂控制开关和下桥臂控制开关的温度并发送至控制装置。进一步地，温度检测装置的数量与桥臂电路中的控制开关的数量相等，可在桥臂电路中的每一个控制开关处均设置一个温度检测装置，从而控制装置可以对所有控制开关的温度进行监测，提高逆变器和连接逆变器的电机的使用可靠性。

步骤S140：当根据工作参数判断存在异常运行的控制开关时，控制异常运行的控制开关所处的桥臂电路停止工作。

当根据工作参数判断存在异常运行的控制开关时，控制异常运行的控制开关所处的桥臂电路停止工作，避免对桥臂电路及其他器件造成进一步的损坏，提高逆变器运行安全性。

在一个实施例中，单相控制电路的数量为三个，步骤S140包括步骤S142。

步骤S420：当根据工作参数判断存在异常运行的控制开关时，控制异常运行的控制开关所处的桥臂电路停止工作，并控制其他单相控制电路中与异常运行的控制开关所处的桥臂电路对应的桥臂电路停止工作。

当根据工作参数判断存在异常运行的控制开关时，控制异常运行的控制开关所处的桥臂电路停止工作，并控制其他单相控制电路中与异常运行的控制开关所处的桥臂电路对应的桥臂电路停止工作，以使连接电机各相绕组的单相控制电路的工作结构保持一致，有利于电机稳定工作，提高工作性能。

可扩展地，当根据工作参数判断存在异常运行的控制开关时，获取异常运行的控制开关所处的桥臂电路的数量，控制其他单相控制电路中与异常运行的控制开关所处的桥臂电路的数量相等数量的桥臂电路停止工作，以使电机的每相绕组连接的正常工作的桥臂电路的数量相等，提高电机的工作性能。

在一个实施例中，工作参数包括控制开关的温度和/或控制开关的工作电压。当工作参数包括控制开关的温度时，控制装置可根据接收到的温度对相应的控制开关进行控制，例如当控制装置检测存在温度超过设定阈值的控制开关时，控制该控制开关关断，避免对控制开关和电机造成损坏，以延长逆变器和电机的工作寿命，进一步地，当控制装置检测存在温度超过设定阈值的控制开关时，控制温度异常的控制开关所处的桥臂电路的所有控制开关均关断，以及当单相控制电路的数量为多个时，控制装置控制其他单相控制电路中与异常运行的控制开关所处的桥臂电路对应的桥臂电路中的控制开关均关断，以提高逆变器运行的安全性。

当工作参数包括控制开关的工作电压时，控制装置可根据接收到的工作电压判断控制开关是否存在故障。控制开关的工作电压的类型也不是唯一的，例如可以为控制开关的控制端电压和/或控制开关的第一端和第二端电压，控制装置接收到控制开关的控制端电压后，若判断控制开关的控制端电压欠压，则认为该控制开关出现工作故障。控制装置接收到控制开关的第一端和第二端电压后，用控制开关退饱和的特性来判断上下管直通短路，判断控制开关是否存在驱动直通短路故障。可以理解，在其他实施例中，工作参数还可以包括其他类型的参数，只要本领域技术人员认为可以实现即可。

上述逆变器控制方法，包括控制装置和单相控制电路，单相控制电路包括两个以上的桥臂电路，桥臂电路包括上桥臂控制开关和下桥臂控制开关，上桥臂控制开关的控制端和下桥臂控制开关的控制端均连接控制装置，上桥臂控制开关的第一端用于连接电源正极，下桥臂控制开关的第二端用于连接电源负极，上桥臂控制开关的第二端和下桥臂开关的第一端连接后的公共连接端作为单相控制电路的输出端，输出端用于连接电机的一相绕组。该逆变器中的一个单相控制电路包括两个以上的桥臂电路，桥臂电路采用多管并联方式，将多个桥臂电路应用于单个单相控制电路，单个单相控制电路连接电机的一相绕组。多个桥臂电路电路可以错开导通，分摊各桥臂电路中各控制开关的开关次数，从而采用交错导通的方式提升逆变器等效开关频率，成倍的提升开关频率的上限，使逆变器的单个控制开关的实际开关频率在较低的范围内，不会造成很大的温升，进而达到抑制转子涡流损耗的效果，从而实现电机的高效率、超高速的运行控制，提高电机驱动的使用可靠性。

在一个实施例中，提供一种电机系统，包括电机和如上述的逆变器。逆变器的输出端为单相控制电路的输出端，逆变器的输出端连接电机。

为了更好地理解上述实施例，以下结合一个具体的实施例进行详细的解释说明。在一个实施例中，电机系统包括电机和逆变器，电机为高速电机，逆变器包括供电装置、控制装置和单相控制电路，单相控制电路的数量为三个，各单相控制电路的输出端分别用于连接电机的三相绕组。控制开关为开关管，控制装置与每一个开关管的控制端连接，通过控制装置发出的PWM波占空比控制开关管的开通及关断。单相控制电路包括A相单相控制电路、B相单相控制电路、C相单相控制电路，A、B、C三相单相控制电路都为上下桥臂结构，以A相为例，请参见图，其中AH1、AH2、AH3为A相上桥臂，AL1、AL2、AL3为A相下桥臂。供电装置为逆变器提供能量转换的直流电力，控制装置通过控制器PWM波占空比控制逆变器开关管的开通关断，逆变器通过开关管的通断将直流电力转换为交流电力提供给高速电机，高速电机为永磁同步电机，开关管的各桥臂输出端与电机连接，通过接收交流电力驱动燃料电池用空压机运行压缩空气。逆变器中的开关管可以是硅绝缘栅型双极晶体管(si-IGBT),也可以是场效应晶体管(MOSFET)。

具体工作框图见附图3，每个桥臂中的各开关管都有温度传感器，也同步检测各开关管的故障信号。开关管故障通过控制装置的驱动芯片判断，有两种故障，一直是驱动欠压故障，控制端电压欠压，另一种是驱动直通短路故障，通过检查IGBT的Vce电压，用IGBT退饱和的特性来判断上下管直通短路。当各单相控制电路温度正常时，同时驱动无故障时，处在正常工作模式。当空压机正常运行时，转速限制在12万转，通过控制装置发出的PWM占空比信息，控制各相单相控制电路开断，将A相单相控制电路、B相单相控制电路、C相单相控制电路中的三个上下桥臂全部使用，以A相桥臂为例，见图所示，A相电流为正方向时，这时A相上桥臂需要开通，通过AH1、AH2、AH3这三个A相上桥臂依次分别开通。A相电流为负方向时，这时A相下桥臂需要开通，通过AL1、AL2、AL3这三个A相下桥臂依次分别开通。这种三并联结构交错开通三路桥臂的原因是由于每个开关管的开关频率受到一次开关产生的能量损失与散热功率的限制，不可无限提升。将多个开关管应用于单个桥臂，分摊开关次数，则可成倍的提升开关频率的上限，从而减小定子电流中的谐波，全面降低转子涡流损耗，从而实现电机超高速的运行稳定控制。

保持运行模式：当控制装置检测到单相控制电路温度过温时，先判断是几个开关管过温，如果其中有一个开关温度超过设定阈值或者某一相开关报出故障信号时，将该路开关管的上下管都关断停止，同时其他相的对应开关管也同时停止工作。如AH3温度超过阈值，则将AH3、BH3、CH3和AL3、BL3、CL3关断，同时通过其他的开关管两路交错导通继续工作，同时控制装置将会限制最高允许转速为8万转，以此保证电机稳定运行不会停止工作。如果装置温度降低后，自动恢复到正常运行装置。

如果其中有两个开关温度超过设定阈值或者某一相开关报出故障信号时，过温或驱动故障两路IGBT关断，导通剩下一路IGBT，转速限制为4万转，保证电机能继续工作。同时如果装置温度降低后，自动恢复到正常运行装置。如果三路IGBT过温或驱动故障，则停机保护。逆变器采用多管并联方式，将多个开关管应用于单个桥臂电路，将多个桥臂电路应用于单个单相控制电路，多个桥臂电路和多个开关管错开导通，分摊开关次数，从而采用交错导通的方式提升逆变器等效开关频率，成倍的提升开关频率的上限，使开关管实际的开关频率在较低的范围内，进而达到抑制转子涡流损耗的效果，从而实现电机的高效率、超高速的运行控制。

上述电机系统，包括控制装置和单相控制电路，单相控制电路包括两个以上的桥臂电路，桥臂电路包括上桥臂控制开关和下桥臂控制开关，上桥臂控制开关的控制端和下桥臂控制开关的控制端均连接控制装置，上桥臂控制开关的第一端用于连接电源正极，下桥臂控制开关的第二端用于连接电源负极，上桥臂控制开关的第二端和下桥臂开关的第一端连接后的公共连接端作为单相控制电路的输出端，输出端用于连接电机的一相绕组。该逆变器中的一个单相控制电路包括两个以上的桥臂电路，桥臂电路采用多管并联方式，将多个桥臂电路应用于单个单相控制电路，单个单相控制电路连接电机的一相绕组。多个桥臂电路电路可以错开导通，分摊各桥臂电路中各控制开关的开关次数，从而采用交错导通的方式提升逆变器等效开关频率，成倍的提升开关频率的上限，使逆变器的单个控制开关的实际开关频率在较低的范围内，不会造成很大的温升，进而达到抑制转子涡流损耗的效果，从而实现电机的高效率、超高速的运行控制，提高电机驱动的使用可靠性。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种逆变器，其特征在于，包括控制装置和单相控制电路，所述单相控制电路包括三个桥臂电路，各所述桥臂电路交错导通，所述桥臂电路包括上桥臂控制开关和下桥臂控制开关，所述上桥臂控制开关的控制端和所述下桥臂控制开关的控制端均连接所述控制装置，所述上桥臂控制开关的第一端用于连接电源正极，所述下桥臂控制开关的第二端用于连接电源负极，所述上桥臂控制开关的第二端和所述下桥臂控制开关的第一端连接后的公共连接端作为所述单相控制电路的输出端，所述输出端用于连接电机的一相绕组；

还包括温度检测装置，所述温度检测装置设置于所述桥臂电路，所述温度检测装置连接所述控制装置，所述温度检测装置用于检测所述桥臂电路中的上桥臂控制开关和下桥臂控制开关的温度并发送至控制装置，所述控制装置根据接收到的温度对相应的控制开关进行控制；当所述控制装置检测到存在温度超过设定阈值的控制开关时，控制温度异常的控制开关所处的桥臂电路的所有控制开关均关断，以及当所述单相控制电路的数量为多个时，所述控制装置控制其他单相控制电路中与异常运行的控制开关所处的桥臂电路对应的桥臂电路中的控制开关均关断；

所述控制装置还用于根据接收到的控制开关的工作电压判断控制开关是否存在故障，所述工作电压包括控制开关的控制端电压和/或控制开关的第一端和第二端电压。

2.根据权利要求1所述的逆变器，其特征在于，所述单相控制电路的数量为三个，各所述单相控制电路的输出端分别用于连接电机的三相绕组。

3.根据权利要求1所述的逆变器，其特征在于，还包括供电装置，所述供电装置连接所述桥臂电路。

4.根据权利要求1所述的逆变器，其特征在于，各所述桥臂电路的上桥臂控制开关和下桥臂控制开关均对应设置一所述温度检测装置。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的逆变器，其特征在于，所述桥臂电路的上桥臂控制开关和下桥臂控制开关为硅绝缘栅型双极晶体管；或所述桥臂电路的上桥臂控制开关和下桥臂控制开关为场效应晶体管。

6.一种逆变器控制方法，其特征在于，基于权利要求1-5任意一项所述的逆变器实现，所述逆变器控制方法包括以下步骤：

获取所述桥臂电路的上桥臂控制开关和下桥臂控制开关的工作参数；所述工作参数包括温度；

当根据所述工作参数判断存在异常运行的控制开关时，控制所述异常运行的控制开关所处的桥臂电路停止工作；

当检测到存在温度超过设定阈值的控制开关时，控制温度异常的控制开关所处的桥臂电路的所有控制开关均关断，以及当所述单相控制电路的数量为多个时，控制其他单相控制电路中与异常运行的控制开关所处的桥臂电路对应的桥臂电路中的控制开关均关断；

所述工作参数包括控制开关的工作电压，所述根据所述工作参数判断存在异常运行的控制开关包括：根据接收到的工作电压判断控制开关是否存在故障，所述工作电压包括控制开关的控制端电压和/或控制开关的第一端和第二端电压。

7.根据权利要求6所述的逆变器控制方法，其特征在于，所述单相控制电路的数量为三个，所述当根据所述工作参数判断存在异常运行的控制开关时，控制所述异常运行的控制开关所处的桥臂电路停止工作，包括：

当根据所述工作参数判断存在异常运行的控制开关时，控制所述异常运行的控制开关所处的桥臂电路停止工作，并控制其他单相控制电路中与所述异常运行的控制开关所处的桥臂电路对应的桥臂电路停止工作。

8.一种电机系统，其特征在于，包括电机和如权利要求1-5任意一项所述的逆变器。

Images