CN205377725U - 一种可防止反向冲击的永磁同步电机驱动电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可防止反向冲击的永磁同步电机驱动电路，包括双向直流变换器、继电器和逆变模块；所述双向直流变换器为正向升压的双向直流变换器，双向直流变换器输入端的正极和负极对应连接于直流电源的正极和负极，逆变模块并联于双向直流变换器输出端的正极和负极之间，并且每个支路分别包括两个串联设置的驱动管，每支路中两驱动管的公共点与电机的相线连接。本永磁同步电机驱动电路可防止电机不可控再生制动时对系统的冲击。

Description

一种可防止反向冲击的永磁同步电机驱动电路

技术领域

本实用新型涉及电机驱动领域，特别是涉及一种可防止反向冲击的永磁同步电机驱动电路。

背景技术

再生制动技术作为一种电动汽车上独特的新技术，有助于提高汽车能源利用率，减轻制动器热负荷，减少磨损，提高汽车行驶安全性和使用经济性。但使用永磁同步电机时，电机具有固有磁场，当变频调速过程中电机控制器意外停机时，由于转子仍在旋转，将在电机相线上产生反电动势(此过程称为不可控再生制动)，当此反电动势高于电池电压或系统耐压时，将对系统安全产生威胁。

请参阅图1，在现有技术中，为防止反电动势对系统安全的威胁，采取了以下两方案：

方案一：在电机交流侧的相线上分别串联一个交流接触器K2，当不可控再生制动发生时，断开交流接触器，使得反电动势电流回路断开，保护系统安全；

方案二：在电机逆变器(所述逆变器即为图1中的六个IGBT)直流母线侧串联继电器K1，当不可控再生制动发生时，通过断开继电器，使反电动势整流后直流电流回路断开，保护系统安全。

但以上两技术方案存在以下问题：

在方案一中，不可控再生制动发生与保护动作执行之间存在时间差，时间差内，高反电动势在电机与逆变器支撑电容间形成回路产生电流，此时带负载断开接触器容易使交流接触器发生不可逆损坏，导致保护功能失效；

在方案二中，不可控再生制动发生后，断开直流侧接触器。反电动势通过逆变器IGBT上反并联的二极管整流出较高的直流电压与逆变器内支撑电容形成回路，使直流侧产生较高的电压应力，将直流侧设备击穿；并且，带负载断开继电器容易使得继电器发生不可逆的损坏，导致保护功能失效。

以上两种方式均不能在电机控制器失效时控制制动能量回收，利用电制动控制刹车力矩。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题，提供一种可防止电流反向冲击的永磁同步电机驱动电路，用于防止永磁同步电机控制器不可控再生制动时，对系统安全产生威胁。

本实用新型是这样实现的：

一种可防止反向冲击的永磁同步电机驱动电路，包括双向直流变换器、继电器和逆变模块；

所述双向直流变换器为正向升压反向降压的双向直流变换器，双向直流变换器输入端的正极和负极对应连接于直流电源的正极和负极，继电器串联于双向直流变换器的输出端线路上，逆变模块并联于双向直流变换器输出端的正极和负极之间；

逆变模块包括第一驱动管至第六驱动管，其中，第一驱动管和第二驱动管相互串联，第一驱动管和第二驱动管的公共端连接于永磁同步电机的第一相线圈；

第三驱动管和第四驱动管相互串联，第三驱动管和第四驱动管的公共端连接于永磁同步电机的第二相线圈；

第五驱动管和第六驱动管相互串联，第五驱动管和第六驱动管的公共端连接于永磁同步电机的第三相线圈。

进一步的，所述永磁同步电机为电动汽车的驱动电机，所述直流电源为电动汽车的动力电池。

进一步的，所述第一驱动管至第六驱动管为IGBT管，IGBT管的集电极与发射极之间并联有二极管，二极管的正极与发射极对应，二极管的负极与集电极对应。

进一步的，所述双向直流变换器的正向升压电压值大于车辆最高速时产生的反向电动势。

进一步的，所述双向直流变换器输出端的正极和负极之间并联有支撑电容。

本实用新型具有如下优点：本实用新型可防止反向冲击的永磁同步电机驱动电路在直流电源的输出端设置了正向升压反向降压的双向直流变换器，因此，不可控再生制动产生的瞬间高压小于双向直流变换器升压后的电压，因此不产生电流，可防止反射电流对系统的冲击。

附图说明

图1为现有永磁同步电机驱动电路的电路图；

图2为本实用新型实施方式可防止反向冲击的永磁同步电机驱动电路的电路图；

图3为双向DC/DC变换器的示意图。

具体实施方式

为详细说明本实用新型的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

请参阅图2，本实用新型公开了一种可防止反向冲击的永磁同步电机驱动电路，包括双向直流变换器、继电器、逆变模块，其中，双向直流变换器即为图2中的双向DC-DC，直流电源即图2中的动力电池。

双向直流变换器输入端的正极和负极对应连接于直流电源的正极和负极，继电器串联于双向直流变换器的输出端线路上，逆变模块并联于双向直流变换器输出端的正极和负极之间；

逆变模块将双向直流变换器输出的直流电逆变为交流电供永磁同步电机使用，逆变模块包括第一驱动管至第六驱动管，其中，图2中的D1至D6依次与第一驱动管至第六驱动管对应，第一驱动管和第二驱动管相互串联，第一驱动管和第二驱动管的公共端连接于永磁同步电机PMSM的第一相线圈；

第三驱动管和第四驱动管相互串联，第三驱动管和第四驱动管的公共端连接于永磁同步电机PMSM的第二相线圈；

第五驱动管和第六驱动管相互串联，第五驱动管和第六驱动管的公共端连接于永磁同步电机PMSM的第三相线圈。

在本实施方式中，所述第一驱动管至第六驱动管为IGBT管，在每个IGBT管的集电极与发射极之间并联有二极管，二极管的正极与发射极对应，二极管的负极与集电极对应。

而在其他实施方式中，所述第一驱动管至第六驱动管可选用其他常用的大功率驱动管。

在本实施方式电机驱动电路，在现有电机驱动电路(即图1所示电路)中增设了双向直流变换器，即图2的双向DC-DC。请参阅图3，图3中所示的双向DC/DC变换器即为图2中在双向DC-DC，双向DC-DC是一种能将一种直流电转化成另一种所需要直流电的，能够实现电流双向流动的装置，它可以把大电压小电流转化成小电压大电流输出或把小电压大电流转化成大电压小电流输出。它可以实现系统的双向隔离。在本实施方式中该双向DC-DC为正向升压的直流变换器，即正向输出电压大于正向输入电压，反向输入电压小于反向输出电压，在本实施方式中，在正常工作时，支撑电容两端的电压要大于动力电池两端的电压。

在所述双向直流变换器输出端的正极和负极之间并联有支撑电容，具有耐电压高、耐电流大、低阻抗、低电感、容量损耗小、漏电流小、温度性能好、充放电速度快、使用寿命长(约10万小时)、安全防爆稳定性好、无极性安装方便等优点。支撑电容可阻抗产生高幅值脉动电压，使直流母线上的电压波动保持在允许范围。

由于所述逆变模块具有PWM功能，即通过控制各驱动管的导通占空比可调整驱动管的有效电流与有效电压，在正常工作中可起到降压的作用。

例如在一实施方式中，所述直流电源的电压为300V，双向直流变换器的升压倍数为2，电机的额定电压为300V，此时，双向直流变换器的输出电压是600V，为使电机能正常工作，驱动管的占空比应设置在0.5左右，因此，从驱动管输出的电压就在300V左右，从而可以确保电机正常工作。

永磁同步电机是高于转折频率弱磁工作的，当电机驱动管发生故障停机时，电机失去弱磁磁通，磁通矢量和恢复成电机固有磁通，瞬间在双向DC-DC输出端的两端产生较高的电动势。

而直流电源即动力电池的电压较低，双向DC-DC可起到升压的作用，将直流母线侧电压(支撑电容电压)升高为不可控再生制动可产生的最高电压，驱动电机控制器工作。不可控再生制动产生的瞬间高压小于双向DC-DC升压后的电压，因此直流测不产生电流，可防止电流应力对系统影响。

当不可控再生制动发生时，可以通过控制DC-DC功率向动力电池充电，达到辅助汽车制动作用。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效形状或结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种可防止反向冲击的永磁同步电机驱动电路，其特征在于，包括双向直流变换器、继电器和逆变模块；

所述双向直流变换器为正向升压反向降压的双向直流变换器，双向直流变换器输入端的正极和负极对应连接于直流电源的正极和负极，继电器串联于双向直流变换器的输出端线路上，所述逆变模块并联于双向直流变换器输出端的正极和负极之间；

逆变模块包括第一驱动管至第六驱动管，其中，第一驱动管和第二驱动管相互串联，第一驱动管和第二驱动管的公共端连接于永磁同步电机的第一相线圈；

第三驱动管和第四驱动管相互串联，第三驱动管和第四驱动管的公共端连接于永磁同步电机的第二相线圈；

第五驱动管和第六驱动管相互串联，第五驱动管和第六驱动管的公共端连接于永磁同步电机的第三相线圈。

2.根据权利要求1所述的可防止反向冲击的永磁同步电机驱动电路，其特征在于，所述永磁同步电机为电动汽车的驱动电机，所述直流电源为电动汽车的动力电池。

3.根据权利要求2所述的可防止反向冲击的永磁同步电机驱动电路，其特征在于，所述第一驱动管至第六驱动管为IGBT管，IGBT管的集电极与发射极之间并联有二极管，二极管的正极与发射极对应，二极管的负极与集电极对应。

4.根据权利要求2所述的可防止反向冲击的永磁同步电机驱动电路，其特征在于，所述双向直流变换器的正向升压电压值大于车辆最高速时产生的反向电动势。

5.根据权利要求2所述的可防止反向冲击的永磁同步电机驱动电路，其特征在于，所述双向直流变换器输出端的正极和负极之间并联有支撑电容。