CN117353248B - 一种永磁同步电机反电动势电压泄放电路 - Google Patents

一种永磁同步电机反电动势电压泄放电路 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种永磁同步电机反电动势电压泄放电路，该电路应用在电池带动电机系统中，该电路包括：充电电流监测电路用于在工作电池反向充电的过程中在充电电流大于预设电流保护点阈值时输出过电流控制信号；母线电压监测电路用于在母线电压大于预设电压保护点阈值时输出过电压控制信号；硬件零矢量转换电路用于在接收到过电流控制信号或过电压控制信号后进入保护状态，并在进入或退出保护状态的瞬间产生硬件死区；在保护状态，硬件零矢量转换电路控制功率逆变电路的上桥臂驱动截止，下桥臂驱动导通。本发明通过硬件电路实现零矢量刹车，将电池母线电压和充电电流控制在预期值以下，从而有效地避免了电路功率器件损坏，提高了电池寿命。

Description

一种永磁同步电机反电动势电压泄放电路
技术领域
本发明涉及永磁同步电机技术领域，尤其涉及一种永磁同步电机反电动势电压泄放电路。
背景技术
永磁同步电机是一种高效、节能的电机，其因结构简单、体积小、效率高、功率因数高等优点被广泛的应用在冶金、陶瓷、橡胶、石油、纺织等行业中，作为中、低压电动机使用。永磁同步电机的永磁体通常采用稀土永磁材料，具有高磁能积和稳定的磁性能，当电机通电后，永磁体的磁场会与定子线圈的磁场相互作用，产生转矩驱动电机转动，同时永磁体的磁场的也会在转动过程中与定子线圈的磁场相互作用，产生反电动势。反电动势的可以抵消电源电压，从而减小电机的功耗和发热，提高电机的效率和稳定性，但是弱磁控制的电机系统中，在从弱磁区快速降低速度的过程中，难免存在电机反电动势电压过高的问题。
现有技术中，大多数电机变频板采用的是软件控制反电动势电压实现对电容的充电的限制，但是软件控制方式在软件跑飞或单片机工作异常时，将会失去对母线电压或电流的监控，无法做出响应来抑制反电动势电压对电容以及电池的充电电压和充电电流，导致反电动势电压超过电容、电池或者功率器件的耐受值，进而损坏线路板电容或者功率器件，缩短电池使用寿命。
发明内容
本发明提供一种永磁同步电机反电动势电压泄放电路，解决了现有的软件控制方式因软件跑飞或单片机工作异常导致的电路功率器件损坏以及电池寿命低的问题。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
第一方面，本发明提供一种永磁同步电机反电动势电压泄放电路，该电路应用在电池带动电机系统中，所述电池带动电机系统包括依次电连接的工作电池、功率逆变电路以及工作电机，所述工作电池与所述功率逆变电路之间通过母线连接；所述反电动势电压泄放电路包括：
充电电流监测电路，用于在所述工作电池反向充电的过程中，实时采集所述母线的充电电流，并在所述充电电流大于预设电流保护点阈值时输出过电流控制信号；
母线电压监测电路，用于在所述工作电池反向充电的过程中，实时采集所述母线上由反电动势电压产生的母线电压，并在所述母线电压大于预设电压保护点阈值时输出过电压控制信号；
硬件零矢量转换电路，用于在接收到所述过电流控制信号或所述过电压控制信号后进入保护状态，并在进入或退出所述保护状态的瞬间产生硬件死区；在所述保护状态，所述硬件零矢量转换电路控制所述功率逆变电路的上桥臂驱动截止，下桥臂驱动导通。
在一种可能的实现方式中，所述过电流控制信号和所述过电压控制信号均为低电平有效；
进入所述保护状态的瞬间为所述过电流控制信号或所述过电压控制信号由高电平跳变为低电平的瞬间；
退出所述保护状态的瞬间为所述过电流控制信号或所述过电压控制信号由低电平跳变为高电平的瞬间。
在一种可能的实现方式中，所述硬件零矢量转换电路包括第一控制器U1、第一场效应管Q8、第一电阻R38、第一电容C6、第二电阻R37、第三电阻R13、第四电阻R11、第二电容C2以及第二场效应管Q10；
所述第一控制器U1包括第一使能引脚、第一~第四输入引脚、第一~第四输出引脚、第二使能引脚、第五~第八输入引脚以及第五~第八输出引脚；所述第一使能引脚和所述第二使能引脚均为低电平有效；在所述第一使能引脚为低电平时，所述第一~第四输出引脚的输出电平对应所述第一~第四输入引脚的输入电平，在所述第一使能引脚为高电平时，所述第一~第四输出引脚的输出为高阻态；
所述第二使能引脚用于接收所述过电流控制信号和所述过电压控制信号，在所述第二使能引脚为低电平时，所述第五~第八输出引脚的输出电平对应所述第五~第八输入引脚的输入电平，在所述第二使能引脚为高电平时，所述第五~第八输出引脚的输出为高阻态；
所述第一使能引脚与所述第一电容C6、所述第一电阻R38的一端和所述第一场效应管Q8的漏极连接，所述第一电容C6和所述第一电阻R38并联且另一端接地，所述第一场效应管Q8的栅极与电源连接，所述第一场效应管Q8的源极通过所述第二电阻R37与所述第二使能引脚连接；所述第一~第四输入引脚通过所述第三电阻R13接地；所述第五~第八输入引脚与所述第四电阻R11的一端、所述第二电容C2的一端和所述第二场效应管Q10的漏极连接，所述第四电阻R11的另一端与电源连接，所述第二场效应管Q10的栅极与所述第二使能引脚连接，所述第二场效应管Q10的源极接地，所述第二电容C2的另一端与所述第二场效应管Q10的源极连接。
在一种可能的实现方式中，在所述硬件零矢量转换电路进入保护状态的瞬间，所述第四电阻R11和所述第二电容C2组成的第一滤波电路对所述下桥臂驱动的第一延时时间，大于所述第二电阻R37和所述第一电容C6组成的第二滤波电路对所述上桥臂驱动的第二延时时间，产生的硬件死区的死区时间为第一延时时间与所述第二延时时间的差值；
在所述硬件零矢量转换电路退出所述保护状态的瞬间，产生的硬件死区的死区时间为所述第一电阻R38和所述第一电容C6组成的第三滤波电路对所述上桥臂驱动的第三延时时间。
在一种可能的实现方式中，所述第一场效应管Q8的源极与漏极之间，以及所述第二场效应管Q10的源极与漏极之间均设有防逆流二极管；
所述第一场效应管Q8的源极与栅极之间，以及所述第二场效应管Q10的源极与栅极之间均设有双向击穿二极管。
在一种可能的实现方式中，所述母线电压监测电路包括母线电压采样模块、比较电路模块以及第五电阻R7；
所述母线电压采样模块用于检测反电动势电压产生的母线电压；
所述比较电路模块包括输入正极、输入负极以及输出端；所述输入正极用于接入所述预设电压保护点阈值，所述输入负极用于接入所述母线电压，所述输出端用于在所述母线电压超出所述预设电压保护点阈值时输出低电平信号；
所述第五电阻R7的一端与电源连接，另一端与所述输出端连接。
在一种可能的实现方式中，所述比较电路模块为比较器或运算放大器中的一种。
在一种可能的实现方式中，所述母线电压采样模块包括依次串联的第六电阻R1、第七电阻R2、第八电阻R3以及第九电阻R4，用于对所述工作电池反向充电的过程所述母线的电压进行分压；
所述母线电压为所述第八电阻R3和所述第九电阻R4连线上的电压。
在一种可能的实现方式中，所述充电电流监测电路包括第十二电阻R10、第十三电阻R32、第十四电阻R33、第十五电阻R34、第十六电阻R35、第一运放模块U9A、第二运放模块U9B、第三电容C5以及第四电容C4；
所述第一运放模块U9A的输入端正极与所述第十三电阻R32、所述第十四电阻R33和所述第三电容C5的一端连接，所述第十三电阻R32的另一端与电源连接，所述第三电容C5的另一端接地，所述第十四电阻R33的另一端用于接入实时采集的所述母线的充电电流；所述第一运放模块U9A的输入端负极与所述第十六电阻R35的一端、所述第十五电阻R34的一端以及地连接，所述第十五电阻R34的另一端接地，所述第十六电阻R35的另一端与所述第一运放模块U9A的输出端连接；所述第一运放模块U9A的输出端还与所述第十二电阻R10的一端以及所述第四电容C4的一端连接，所述第四电容C4的另一端接地，所述第十二电阻R10的另一端与所述第二运放模块U9B的输入端正极连接；所述第二运放模块U9B的输入端负极用于接入预设电压阈值；
在所述充电电流大于所述预设电流保护点阈值，即所述第一运放模块U9A的输出端电压低于所述预设电压阈值时，所述第二运放模块U9B输出低电平信号。
在一种可能的实现方式中，所述第一运放模块U9A和所述第二运放模块U9B为一个双运放芯片上的不同运放模块。
本发明实施例提供的永磁同步电机反电动势电压泄放电路在实际应用过程中，通过充电电流监测电路实时监测工作电池反向充电过程中母线的充电电流，并在充电电流大于预设电流保护点阈值时输出过电流控制信号；同时，通过母线电压监测电路实时监测工作电池反向充电过程中母线上由反电动势电压产生的母线电压，并在母线电压大于预设电压保护点阈值时输出过电压控制信号；硬件零矢量转换电路在接收到过电流控制信号或过电压控制信号后进入保护状态，在保护状态时硬件零矢量转换电路控制所述功率逆变电路的上桥臂驱动截止，下桥臂驱动导通，同时在进入或退出所述保护状态的瞬间产生硬件死区；本发明通过硬件零矢量转换电路在反电动势过大时输出过电流控制信号或过电压控制信号，从而通过控制硬件电平的变化控制功率逆变电路进入零矢量刹车状态，通过零矢量刹车迅速消耗掉多余的能量，将电池母线电压和充电电流控制在预期值以下，从而有效降低反电动势充电电流对工作电池电芯的冲击，提升电池的寿命，有效地提高永磁同步电机产品的不良率，同时有效地避免了电路功率器件损坏。
附图说明
图1为现有的软件零矢量控制的实现方案功能框图；
图2为本发明实施例提供的永磁同步电机反电动势电压泄放电路的整体结构示意图；
图3为本发明实施例提供的永磁同步电机反电动势电压泄放电路的功能框图；
图4为本发明实施例提供的永磁同步电机反电动势电压泄放电路的电路工作逻辑图；
图5为本发明实施例提供的永磁同步电机反电动势电压泄放电路的硬件零矢量转换电路与功率逆变电路的电路图；
图6为图5的部分电路放大图；
图7为本发明实施例提供的永磁同步电机反电动势电压泄放电路的母线电压监测电路的电路图；
图8为本发明实施例提供的永磁同步电机反电动势电压泄放电路的母线电压监测电路运算放大器的电路图；
图9为本发明实施例提供的永磁同步电机反电动势电压泄放电路的充电电流监测电路的电路图。
附图标记及说明：
1、工作电池；2、功率逆变电路；3、工作电机；4、充电电流监测电路；5、母线电压监测电路；51、母线电压采样模块；52、比较电路模块；6、硬件零矢量转换电路。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
以下，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本公开实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。另外，“基于”或“根据”的使用意味着开放和包容性，因为“基于”或“根据”一个或多个所述条件或值的过程、步骤、计算或其他动作在实践中可以基于额外条件或超出所述的值。
弱磁控制的电机系统中，在从弱磁区快速降低速度的过程中，难免存在电机反电动势电压过高的问题。如图1所示，现有技术中，大多数电机变频板采用的是软件控制反电动势电压实现对电容的充电的限制，即在电池反向充电的过程中，通过软件程序判断母线电压是否超过电路的过压保护点，在母线电压未超出过压保护点时，不改变功率逆变电路的正常工作；当母线电压超出过压保护点后，通过软件零矢量控制模块调整功率逆变电路上桥臂驱动与下桥臂驱动的运行状态，以实现对电机的控制。但是软件零矢量控制方法可能存在软件跑飞或执行软件程序的单片机工作异常的问题，在这种情况下会失去对母线电压或充电电流的监控，导致功率逆变电路无法做出响应来抑制反电动势电压对电容以及电池的充电电压和充电电流，导致通过电容和电池等功率器件的电压或电流超出该功率器件的耐受值，从而导致线路板电容损坏或者功率器件损坏，缩短电池使用寿命。
为了解决现有的软件控制方式因软件跑飞或单片机工作异常导致的电路功率器件损坏以及电池寿命低的问题，本发明提供了一种永磁同步电机反电动势电压泄放电路。
如图2所示，本发明实施例提供的一种永磁同步电机反电动势电压泄放电路应用在电池带动电机系统中，电池带动电机系统包括依次电连接的工作电池1、功率逆变电路2以及工作电机3，工作电池1与功率逆变电路2之间通过母线连接。
具体的，工作电池1可以为功率逆变电路2供电，通过功率逆变电路2驱动工作电机3工作；在工作电机3需要刹车或降速时，工作电机3能量回馈给功率逆变电路2，并对工作电池1进行反向充电。
本实施例提供的永磁同步电机反电动势电压泄放电路包括：充电电流监测电路4、母线电压监测电路5以及硬件零矢量转换电路6。
其中，充电电流监测电路4和母线电压监测电路5的输入端均与母线连接，输出端均与硬件零矢量转换电路6的输入端连接，硬件零矢量转换电路6的输出端与功率逆变电路2的输入端连接。
充电电流监测电路4用于在工作电池1反向充电的过程中，实时采集母线的充电电流，并在充电电流大于预设电流保护点阈值时输出过电流控制信号。
母线电压监测电路5用于在工作电池1反向充电的过程中，实时采集母线上由反电动势电压产生的母线电压，并在母线电压大于预设电压保护点阈值时输出过电压控制信号。
硬件零矢量转换电路6用于在接收到过电流控制信号或过电压控制信号后进入保护状态，并在进入或退出保护状态的瞬间产生硬件死区。
其中，在保护状态，硬件零矢量转换电路6控制功率逆变电路2的上桥臂驱动截止，下桥臂驱动导通。
如图2、图3所示，本发明的永磁同步电机反电动势电压泄放电路通过硬件电路实现对工作电机3的零矢量刹车。
具体的，工作电机3需要刹车或降速时，软件控制方式中的软件会进入负力矩控制。在软件程序跑飞或单片机工作状态异常时，工作电机3刹车或降速产生的过高的反电动势会产生过大的充电电流和母线电压，通过充电电流监测电路4实时监测充电电流的大小，并在充电电流大于预设电流保护点阈值时输出过电流控制信号；同时通过母线电压监测电路5实时监测母线上由反电动势电压产生的母线电压的大小，并在母线电压大于预设电压保护点阈值时输出过电压控制信号；当硬件零矢量转换电路6接收到过电流控制信号或过电压控制信号后，自动进入保护状态，在保护状态硬件零矢量转换电路6通过电平控制信号控制功率逆变电路2的上桥臂驱动截止，下桥臂驱动导通，从而控制工作电机3进入零矢量刹车，将工作电池1的母线电压控制在预设电压保护点阈值以下，将工作电池1的充电电流控制在预设电流保护点阈值以下。
如图3、图4所示，工作电机3在正常降速过程中会产生能量回馈，令工作电池1进入反向充电的过程中，在该过程中监测充电电流和母线电压，并在充电电流超出预设电流保护点阈值，即充电电流过流时；或母线电压超出预设电压保护点阈值，即母线电压过压时，控制硬件零矢量转换电路6触发硬件零矢量硬件刹车，即控制功率逆变电路2的三路上桥臂驱动截止，三路下桥臂驱动导通，直至过电流控制信号或过电压控制信号解除。若充电电流未过流，母线电压也未过压，则硬件零矢量转换电路6不会进入保护状态。
在本发明中，工作电机3的零矢量刹车是通过硬件电路实现的，而硬件电路中电信号的转变是一个非常快的过程，因此，本发明的硬件零矢量转换电路6还可以在进入或退出保护状态的瞬间产生硬件死区，从而保证电路不会因死区时间不足导致变频器功率器件受到损坏。
进一步的，在本发明实施例中，过电流控制信号和过电压控制信号均为低电平有效。
也就是说，硬件零矢量转换电路6进入保护状态的瞬间为过电流控制信号或过电压控制信号由高电平跳变为低电平的瞬间；退出保护状态的瞬间为过电流控制信号或过电压控制信号由低电平跳变为高电平的瞬间。
进一步的，如图5和图6所示，本发明的硬件零矢量转换电路6包括第一控制器U1、第一场效应管Q8、第一电阻R38、第一电容C6、第二电阻R37、第三电阻R13、第四电阻R11、第二电容C2以及第二场效应管Q10。
其中，第一控制器U1包括第一使能引脚、第一~第四输入引脚、第一~第四输出引脚O0~O3、第二使能引脚、第五~第八输入引脚以及第五~第八输出引脚。
在图5和图6中，第一使能引脚以OE1#表示，第一~第四输入引脚分别以I0、I1、I2、I3表示，第一~第四输出引脚分别以O0、O1、O2、O3表示，第二使能引脚以OE2#表示，第五~第八输入引脚分别以I4、I5、I6、I7，第五~第八输出引脚分别以O4、O5、O6、O7表示。
具体的，第一使能引脚和第二使能引脚均为低电平有效。在第一使能引脚为低电平时，第一~第四输出引脚的输出电平对应第一~第四输入引脚的输入电平，在第一使能引脚为高电平时，第一~第四输出引脚的输出为高阻态。
第二使能引脚用于接收过电流控制信号和过电压控制信号，在本实施例中，过电流控制信号或过电压控制信号均以Over_Voltage表示。第二使能引脚为低电平时，第五~第八输出引脚的输出电平对应第五~第八输入引脚的输入电平，在第二使能引脚为高电平时，第五~第八输出引脚的输出为高阻态。
第一使能引脚与第一电容C6、第一电阻R38的一端和第一场效应管Q8的漏极连接，第一电容C6和第一电阻R38并联且另一端接地，第一场效应管Q8的栅极与电源连接，第一场效应管Q8的源极通过第二电阻R37与第二使能引脚连接；第一~第四输入引脚通过第三电阻R13接地；第五~第八输入引脚与第四电阻R11的一端、第二电容C2的一端和第二场效应管Q10的漏极连接，第四电阻R11的另一端与电源连接，第二场效应管Q10的栅极与第二使能引脚连接，第二场效应管Q10的源极接地，第二电容C2的另一端与第二场效应管Q10的源极连接。
进一步的，为了保护第一场效应管Q8和第二场效应管Q10，第一场效应管Q8的源极与漏极之间，以及第二场效应管Q10的源极与漏极之间均设有防逆流二极管；
第一场效应管Q8的源极与栅极之间，以及第二场效应管Q10的源极与栅极之间均设有双向击穿二极管。
在本实施例中，功率逆变电路2包括第二控制器U3、三个上桥臂驱动电路以及三个下桥臂驱动电路。
其中，第二控制器U3包括第一~第三上桥臂驱动信号输入引脚、第一~第三下桥臂驱动信号输入引脚，以及多个用于与上桥臂驱动电路和下桥臂驱动电路连接的输出引脚。
在本实施例中，第一~第三上桥臂驱动信号输入引脚分别以HIN1、HIN2、HIN3表示，第一~第三下桥臂驱动信号输入引脚分别以LIN1、LIN2、LIN3表示，三个上桥臂驱动电路分别为以场效应管Q2、Q4、Q6为核心元器件的电路，三个下桥臂驱动电路分别为以场效应管Q3、Q5、Q7为核心元器件的电路。
具体的，在能量回馈过程中，当硬件零矢量转换电路6接收到Over_Voltage信号时，第一控制器U1产生硬件零矢量信号、三个上桥臂驱动截止信号以及三个下桥臂驱动导通信号。三个上桥臂驱动截止信号对应控制场效应管Q2、Q4、Q6截止，三个下桥臂驱动导通信号对应控制Q3、Q5、Q7导通，即将三个上桥臂驱动电路全部置为低电平，将三个下桥臂驱动电路全部置为高电平。
下桥臂驱动电路导通后在下桥臂消耗掉电机产生的反电动势，令电机动能全部消耗在电机本体及功率逆变电路2的下桥臂上，电流只在电机内部及下桥臂循环，从而使母线电压被限制在预设电压保护点阈值之下，不会产生过高的电压对母线电容和驱动功率器件造成电压冲击。
进一步的，在硬件零矢量转换电路6进入保护状态的瞬间，第四电阻R11和第二电容C2组成的第一滤波电路对下桥臂驱动的第一延时时间，大于第二电阻R37和第一电容C6组成的第二滤波电路对上桥臂驱动的第二延时时间，产生的硬件死区的死区时间为第一延时时间与第二延时时间的差值。
具体的，在充电电流超过预设电流保护点阈值，或母线电压超过预设电压保护点阈值时，向硬件零矢量转换电路6发出Over_Voltage低电平信号。当硬件零矢量转换电路6接收到Over_Voltage低电平信号后，第二使能引脚OE2#立即变为低电平，使能I4、I5、I6、I7控制O4、O5、O6变为低电平，从而控制三个下桥臂驱动电路导通，在此过程中，通过第四电阻R11和第二电容C2组成的第一滤波电路充电，使得LIN1、LIN2、LIN3接收到信号的时间延迟第一延时时间，即三个下桥臂驱动电路导通时延时第一延时时间。同时，由于第二电阻R37和第一电容C6组成的第二滤波电路放电，导致第一使能引脚OE1#延时变为低电平，从而导致HIN1、HIN2、HIN3接收到信号的时间延迟第二延时时间，即三个上桥臂驱动电路截止时延时第二延时时间。由于第一延时时间大于第二延时时间，所以硬件零矢量转换电路6进入保护状态的瞬间产生的硬件死区的死区时间为第一延时时间与第二延时时间的差值。
在硬件零矢量转换电路6退出保护状态的瞬间，产生的硬件死区的死区时间为第一电阻R38和第一电容C6组成的第三滤波电路对上桥臂驱动的第三延时时间。
在检测到充电电流和母线电压恢复正常后，即在充电电流小于预设电流保护点阈值，充电电压小于预设电压保护点阈值后。也就是说，在Over_Voltage变为高电平退出硬件零矢量转换电路6的保护状态时，第二使能引脚OE2#快速变为高电平，从而使O4、O5、O6快速变为高电平恢复高组态输出，即下桥臂驱动电路快速截止；第一使能引脚OE1#由于第一电阻R38和第一电容C6组成的第三滤波电路延时变为高电平，从而导致HIN1、HIN2、HIN3接收到信号的时间延迟第三延时时间，即三个上桥臂驱动电路导通时延时第三延时时间。硬件零矢量转换电路6退出保护状态的瞬间产生的硬件死区的死区时间为第三延时时间，即下桥臂截止到上桥臂导通的时间为第三延时时间。
上述设计使得硬件零矢量转换电路6的电平转换工作瞬间或保护状态退出瞬间产生硬件死区，防止在电平切换瞬间上桥臂驱动和下桥臂驱动之间由于死区的原因造成直通损坏，延长了上桥臂驱动和下桥臂驱动的使用寿命。
在本实施例中，UL、VL、WL、UH、VH、WH驱动信号为单片机产生的驱动信号，用于驱动工作电机3运行。
进一步的，如图7、图8所示，母线电压监测电路5包括母线电压采样模块51、比较电路模块52以及第五电阻R7。
其中，母线电压采样模块51用于检测反电动势电压产生的母线电压。
比较电路模块52包括输入正极、输入负极以及输出端。
输入正极用于接入预设电压保护点阈值，输入负极用于接入母线电压，输出端用于在母线电压超出预设电压保护点阈值时输出低电平信号。
在本实施例中，预设电压保护点阈值以VDC_REF表示，电阻R5与电阻R6串联对电源进行分压，调整电阻的阻值可以调整VDC_REF的数值。
第五电阻R7的一端与电源连接，另一端与输出端连接。
进一步的，比较电路模块52为比较器或运算放大器中的一种。
在本实施例中，比较器以U2表示，运算放大器以U11B表示。
进一步的，母线电压采样模块51包括依次串联的第六电阻R1、第七电阻R2、第八电阻R3以及第九电阻R4，用于对工作电池1反向充电的过程母线的电压进行分压。母线电压为第八电阻R3和第九电阻R4连线上的电压。调整上述电阻的数量及阻值可以调整待采集的母线电压的大小。
在本实施例中，母线电压指的是经过第六电阻R1、第七电阻R2、第八电阻R3以及第九电阻R4对功率逆变电路2的VDD点电压分压后的采样电压。
进一步的，如图9所示，充电电流监测电路4包括第十二电阻R10、第十三电阻R32、第十四电阻R33、第十五电阻R34、第十六电阻R35、第一运放模块U9A、第二运放模块U9B、第三电容C5以及第四电容C4。
其中，第一运放模块U9A的输入端正极与第十三电阻R32、第十四电阻R33和第三电容C5的一端连接，第十三电阻R32的另一端与电源连接，第三电容C5的另一端接地，第十四电阻R33的另一端用于接入实时采集的母线的充电电流；第一运放模块U9A的输入端负极与第十六电阻R35的一端、第十五电阻R34的一端以及地连接，第十五电阻R34的另一端接地，第十六电阻R35的另一端与第一运放模块U9A的输出端连接；第一运放模块U9A的输出端还与第十二电阻R10的一端以及第四电容C4的一端连接，第四电容C4的另一端接地，第十二电阻R10的另一端与第二运放模块U9B的输入端正极连接；第二运放模块U9B的输入端负极用于接入预设电压阈值。
在充电电流大于预设电流保护点阈值，即第一运放模块U9A的输出端电压低于预设电压阈值时，第二运放模块U9B输出低电平信号。
在本实施例中，采集的充电电流以M_SHUNT表示，预设电压阈值以VA_Charger表示，预设电流保护点阈值以IBUS表示。VA_Charger是通过电阻R8和电阻R9对电源分压得到的。
进一步的，第一运放模块U9A和第二运放模块U9B为一个双运放芯片上的不同运放模块。
本发明通过硬件零矢量转换电路6在反电动势过大时输出过电流控制信号或过电压控制信号，从而通过控制硬件电平的变化控制功率逆变电路2进入零矢量刹车状态，通过零矢量刹车迅速消耗掉多余的能量，将电池母线电压和充电电流控制在预期值以下，从而有效降低反电动势充电电流对工作电池1电芯的冲击，提升电池的寿命，有效地提高永磁同步电机产品的不良率，同时有效地避免了电路功率器件损坏。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何在本发明揭露的技术范围内的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种永磁同步电机反电动势电压泄放电路，其特征在于，应用在电池带动电机系统中，所述电池带动电机系统包括依次电连接的工作电池、功率逆变电路以及工作电机，所述工作电池与所述功率逆变电路之间通过母线连接；所述反电动势电压泄放电路包括：
充电电流监测电路，用于在所述工作电池反向充电的过程中，实时采集所述母线的充电电流，并在所述充电电流大于预设电流保护点阈值时输出过电流控制信号；
母线电压监测电路，用于在所述工作电池反向充电的过程中，实时采集所述母线上由反电动势电压产生的母线电压，并在所述母线电压大于预设电压保护点阈值时输出过电压控制信号；
硬件零矢量转换电路，用于在接收到所述过电流控制信号或所述过电压控制信号后进入保护状态，并在进入或退出所述保护状态的瞬间产生硬件死区；在所述保护状态，所述硬件零矢量转换电路控制所述功率逆变电路的上桥臂驱动截止，下桥臂驱动导通；
所述硬件零矢量转换电路包括第一电阻R38、第二电阻R37、第四电阻R11、第一电容C6和第二电容C2；
在所述硬件零矢量转换电路进入保护状态的瞬间，所述第四电阻R11和所述第二电容C2组成的第一滤波电路对所述下桥臂驱动的第一延时时间，大于所述第二电阻R37和所述第一电容C6组成的第二滤波电路对所述上桥臂驱动的第二延时时间，产生的硬件死区的死区时间为第一延时时间与所述第二延时时间的差值；
在所述硬件零矢量转换电路退出所述保护状态的瞬间，产生的硬件死区的死区时间为所述第一电阻R38和所述第一电容C6组成的第三滤波电路对所述上桥臂驱动的第三延时时间。
2.根据权利要求1所述的永磁同步电机反电动势电压泄放电路，其特征在于，所述过电流控制信号和所述过电压控制信号均为低电平有效；
进入所述保护状态的瞬间为所述过电流控制信号或所述过电压控制信号由高电平跳变为低电平的瞬间；
退出所述保护状态的瞬间为所述过电流控制信号或所述过电压控制信号由低电平跳变为高电平的瞬间。
3.根据权利要求2所述的永磁同步电机反电动势电压泄放电路，其特征在于，所述硬件零矢量转换电路还包括第一控制器U1、第一场效应管Q8、第三电阻R13以及第二场效应管Q10；
所述第一控制器U1包括第一使能引脚、第一~第四输入引脚、第一~第四输出引脚、第二使能引脚、第五~第八输入引脚以及第五~第八输出引脚；所述第一使能引脚和所述第二使能引脚均为低电平有效；在所述第一使能引脚为低电平时，所述第一~第四输出引脚的输出电平对应所述第一~第四输入引脚的输入电平，在所述第一使能引脚为高电平时，所述第一~第四输出引脚的输出为高阻态；
所述第二使能引脚用于接收所述过电流控制信号和所述过电压控制信号，在所述第二使能引脚为低电平时，所述第五~第八输出引脚的输出电平对应所述第五~第八输入引脚的输入电平，在所述第二使能引脚为高电平时，所述第五~第八输出引脚的输出为高阻态；
所述第一使能引脚与所述第一电容C6、所述第一电阻R38的一端和所述第一场效应管Q8的漏极连接，所述第一电容C6和所述第一电阻R38并联且另一端接地，所述第一场效应管Q8的栅极与电源连接，所述第一场效应管Q8的源极通过所述第二电阻R37与所述第二使能引脚连接；所述第一~第四输入引脚通过所述第三电阻R13接地；所述第五~第八输入引脚与所述第四电阻R11的一端、所述第二电容C2的一端和所述第二场效应管Q10的漏极连接，所述第四电阻R11的另一端与电源连接，所述第二场效应管Q10的栅极与所述第二使能引脚连接，所述第二场效应管Q10的源极接地，所述第二电容C2的另一端与所述第二场效应管Q10的源极连接。
4.根据权利要求3所述的永磁同步电机反电动势电压泄放电路，其特征在于，所述第一场效应管Q8的源极与漏极之间，以及所述第二场效应管Q10的源极与漏极之间均设有防逆流二极管；
所述第一场效应管Q8的源极与栅极之间，以及所述第二场效应管Q10的源极与栅极之间均设有双向击穿二极管。
5.根据权利要求2所述的永磁同步电机反电动势电压泄放电路，其特征在于，所述母线电压监测电路包括母线电压采样模块、比较电路模块以及第五电阻R7；
所述母线电压采样模块用于检测反电动势电压产生的母线电压；
所述比较电路模块包括输入正极、输入负极以及输出端；所述输入正极用于接入所述预设电压保护点阈值，所述输入负极用于接入所述母线电压，所述输出端用于在所述母线电压超出所述预设电压保护点阈值时输出低电平信号；
所述第五电阻R7的一端与电源连接，另一端与所述输出端连接。
6.根据权利要求5所述的永磁同步电机反电动势电压泄放电路，其特征在于，所述比较电路模块为比较器或运算放大器中的一种。
7.根据权利要求5所述的永磁同步电机反电动势电压泄放电路，其特征在于，所述母线电压采样模块包括依次串联的第六电阻R1、第七电阻R2、第八电阻R3以及第九电阻R4，用于对所述工作电池反向充电的过程所述母线的电压进行分压；
所述母线电压为所述第八电阻R3和所述第九电阻R4连线上的电压。
8.根据权利要求2所述的永磁同步电机反电动势电压泄放电路，其特征在于，所述充电电流监测电路包括第十二电阻R10、第十三电阻R32、第十四电阻R33、第十五电阻R34、第十六电阻R35、第一运放模块U9A、第二运放模块U9B、第三电容C5以及第四电容C4；
所述第一运放模块U9A的输入端正极与所述第十三电阻R32、所述第十四电阻R33和所述第三电容C5的一端连接，所述第十三电阻R32的另一端与电源连接，所述第三电容C5的另一端接地，所述第十四电阻R33的另一端用于接入实时采集的所述母线的充电电流；所述第一运放模块U9A的输入端负极与所述第十六电阻R35的一端、所述第十五电阻R34的一端以及地连接，所述第十五电阻R34的另一端接地，所述第十六电阻R35的另一端与所述第一运放模块U9A的输出端连接；所述第一运放模块U9A的输出端还与所述第十二电阻R10的一端以及所述第四电容C4的一端连接，所述第四电容C4的另一端接地，所述第十二电阻R10的另一端与所述第二运放模块U9B的输入端正极连接；所述第二运放模块U9B的输入端负极用于接入预设电压阈值；
在所述充电电流大于所述预设电流保护点阈值，即所述第一运放模块U9A的输出端电压低于所述预设电压阈值时，所述第二运放模块U9B输出低电平信号。
9.根据权利要求8所述的永磁同步电机反电动势电压泄放电路，其特征在于，所述第一运放模块U9A和所述第二运放模块U9B为一个双运放芯片上的不同运放模块。
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