CN207853783U - 电机控制器功率开关模块驱动电源 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种电机控制器功率开关模块驱动电源，包括第一电源支路和第二电源支路，其中：所述第一电源支路包括第一供电电源、第一直流变换电路及多个上桥臂输出端子，且所述第一直流变换电路的输入端连接到所述第一供电电源的输出端，所述多个上桥臂输出端子的输入端连接到所述第一直流变换电路的输出端；所述第二电源支路包括第二供电电源、第二直流变换电路及多个下桥臂输出端子，且第二直流变换电路的输入端连接到所述第二供电电源的输出端，所述多个下桥臂输出端子的输入端连接到所述第二直流变换电路的输出端。本实用新型使用两个不同的供电电源分别实现上桥臂和下桥臂输出端子供电，从而提高了电机的三相绕组主动短路的可靠性。
Description
技术领域
本实用新型涉及电机控制器领域，更具体地说，涉及一种电机控制器功率开关模块驱动电源。
背景技术
在电动汽车动力系统中，从成本、性能等方面考量，通常选用同步电机作为电动汽车的驱动电机。
运转在高速状态的电动汽车，在故障等情况下需要紧急停机的时候，同步电机会处于发电状态，由多个分别反并联在电机控制器的功率开关模块的多个开关管两端的二极管构成的不控整流桥，将同步电机发电运行所产生的电能对母线充电。上述馈电一方面会造成母线电容电压升高，带来高压危险；另一方面不控整流也会使电机处于不受控的状态，无法保证安全。
为提高电机停机过程中的安全性，可以通过同时打开功率开关模块中处于上桥臂的三个开关管，或者同时打开处于下桥臂的三个开关管，以将电机的三相绕组主动短路(Active Short Circuit，ASC)，来保证安全。上述功率开关模块中的开关管通常可选用IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)或MOSFET(MetalOxide Semiconductor Field Effect Transistor，金属氧化物半导体场效应晶体管)。如图1所示，功率开关模块中的每一个开关管分别由一个驱动器12驱动，且每个驱动器12连接到同一驱动电源11的电源输出部分(图1只示出了一个开关管与供电电源的连接关系，其余5个开关管与此类似)。
然而，在某些情况下，特别是在驱动电源11的供电电源本身故障，或者因功率开关模块故障造成驱动电源11异常的时候，功率开关模块中所有开关管将同时处于不受控的状态，从而导致电机控制器无法进入ASC状态。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题在于，针对上述因驱动电源异常或驱动电源的供电电源故障而导致无法实现电机的三相绕组主动短路的问题，提供一种电机控制器功率开关模块驱动电源。
本实用新型解决上述技术问题的技术方案是，提供一种电机控制器功率开关模块驱动电源，包括第一电源支路和第二电源支路，其中：所述第一电源支路包括第一供电电源、第一直流变换电路及多个上桥臂输出端子，且所述第一直流变换电路的输入端连接到所述第一供电电源的输出端，所述多个上桥臂输出端子的输入端连接到所述第一直流变换电路的输出端；所述第二电源支路包括第二供电电源、第二直流变换电路及多个下桥臂输出端子，且所述第二直流变换电路的输入端连接到所述第二供电电源的输出端，所述多个下桥臂输出端子的输入端连接到所述第二直流变换电路的输出端。
在本实用新型所述的电机控制器功率开关模块驱动电源中，所述第一供电电源为低压电池、所述第二供电电源为高压直流母线，或者所述第一供电电源为高压直流母线、所述第二供电电源为低压电池；所述上桥臂输出端子包括U相上桥臂输出端子、V相上桥臂输出端子、W相上桥臂输出端子；所述下桥臂输出端子包括U相下桥臂输出端子、V相下桥臂输出端子、W相下桥臂输出端子。
在本实用新型所述的电机控制器功率开关模块驱动电源中，所述第一供电电源和所述第二供电电源分别包括斩波变换单元
在本实用新型所述的电机控制器功率开关模块驱动电源中，在所述第二供电电源为高压直流母线时，所述第二直流变换电路包括电压预处理单元；在所述第一供电电源为高压直流母线时，所述第一直流变换电路包括电压预处理单元。
在本实用新型所述的电机控制器功率开关模块驱动电源中，所述斩波变换单元包括一个第一斩波子单元、一个第一变压器以及三个第一整流子单元，且所述第一变压器包括一个原边绕组及三个副边绕组；所述第一变压器的原边绕组连接到所述第一斩波子单元的输出端、所述三个第一整流子单元的输入端分别连接所述第一变压器的三个副边绕组。
在本实用新型所述的电机控制器功率开关模块驱动电源中，所述斩波变换单元包括三个第二斩波子单元、三个第二变压器以及三个第二整流子单元；所述三个第二斩波子单元的输出端分别连接到所述三个第二变压器的原边绕组，且所述三个第二整流子单元的输入端分别连接所述三个第二变压器的副边绕组。
在本实用新型所述的电机控制器功率开关模块驱动电源中，所述斩波变换单元包括一个第三斩波子单元、三个第三变压器以及三个第三整流子单元；所述三个第三变压器的原边绕组分别连接到所述第三斩波子单元的输出端、所述三个第三整流子单元的输入端分别连接所述三个第三变压器的副边绕组。
在本实用新型所述的电机控制器功率开关模块驱动电源中，所述第一供电电源和所述第二供电电源分别包括电压变换器。
在本实用新型所述的电机控制器功率开关模块驱动电源中，在所述第二供电电源为高压直流母线时，所述第二直流变换电路包括电压预处理单元；在所述第一供电电源为高压直流母线时，所述第一直流变换电路包括电压预处理单元。
在本实用新型所述的电机控制器功率开关模块驱动电源中，所述电压变换器由一个单输入多输出变换电路构成，或者所述电压变换器由三个单输入单输出变换电路构成。
实用新型本实用新型的电机控制器功率开关模块驱动电源，使用两个不同的供电电源分别实现上桥臂输出端子和下桥臂输出端子供电，从而提高了电机的三相绕组主动短路的可靠性。
附图说明
图1是现有功率模块驱动结构示意图；
图2是本实用新型电机控制器功率开关模块驱动电源实施例的示意图；
图3是本实用新型电机控制器功率开关模块驱动电源中第一直流变换电路/第二直流变换电路第一实施例的示意图；
图4是本实用新型电机控制器功率开关模块驱动电源中第一直流变换电路/第二直流变换电路第二实施例的示意图；
图5是本实用新型电机控制器功率开关模块驱动电源中第一直流变换电路/第二直流变换电路第三实施例的示意图；
图6是本实用新型电机控制器功率开关模块驱动电源中的第一直流变换电路/第二直流变换电路第四实施例的示意图；
图7是本实用新型电机控制器功率开关模块驱动电源中第一直流变换电路/第二直流变换电路第五实施例的示意图；
图8是本实用新型电机控制器功率开关模块驱动电源中第一直流变换电路/第二直流变换电路第六实施例的示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
如图2所示，是本实用新型电机控制器功率开关模块驱动电源，该电机控制器功率开关模块驱动电源可应用于电动汽车电机控制用变频器，以实现可靠的电机的三相绕组主动短路功能。本实施例中电机控制器功率开关模块驱动电源2包括第一电源支路21和第二电源支路22，上述第一电源支路21和第二电源支路22相互独立，并分别为功率模块的上桥臂输出端子和下桥臂输出端子供电。
上述第一电源支路21包括第一供电电源211、第一直流变换电路212及多个上桥臂输出端子(例如可包括U相上桥臂输出端子213、V相上桥臂输出端子214、W相上桥臂输出端子215)，且第一直流变换电路212的输入端连接到第一供电电源211的输出端，多个上桥臂输出端子的输入端连接到第一直流变换电路212的输出端，并由第一直流变换电路212将第一供电电源211的输出电压转换为多路预设电源分别输出到多个上桥臂输出端子。
第二电源支路22包括第二供电电源221、第二直流变换电路222及多个下桥臂输出端子(例如可包括U相下桥臂输出端子223、V相下桥臂输出端子224、W相下桥臂输出端子225)，且第二直流变换电路222的输入端连接到第二供电电源221的输出端，多个下桥臂输出端子的输入端连接到第二直流变换电路222的输出端，并由第二直流变换电路222将第二供电电源221的输出电压转换为多路预设电源分别输出到多个下桥臂输出端子。上述第二供电电源221独立于第一供电电源211。
上述电机控制器功率开关模块驱动电源通过相互独立的第一电源支路21和第二电源支路22分别为功率模块的上桥臂开关管和下桥臂开关管供电，可以大大提高电机的三相绕组主动短路功能的可靠性。
特别地，上述第一供电电源211可采用低压电池(例如输出电压为12V)，对应地，第二供电电源221可采用高压直流母线(即直接连接到功率模块的直流母线)。当然，第一供电电源211也可采用高压直流母线，此时第二供电电源221则采用低压电池。
在第一供电电源211采用低压电池、第二供电电源221采用高压直流母线时，第一直流变换电路212采用一级电压变换即可获得驱动电压，即第一直流变换电路212包括斩波变换单元，第二直流变换电路222则可采用一级或多级电压变换，即直接通过斩波变换单元获得驱动电压或先通过电压预处理单元将高压直流电转换为预设电压，然后再通过斩波变换单元获得驱动电压。
同样地，在第一供电电源211为高压直流母线、第二供电电源221为低压电池时，第一直流变换电路212可由电压预处理单元及斩波变换单元构成，或者仅斩波变换单元构成；而第二直流变换电路222则包括斩波变换单元。
如图3所示，在具体应用中，上述斩波变换单元可包括一个第一斩波子单元(可由开关管电路构成)、一个第一变压器以及三个第一整流子单元，且第一变压器包括一个原边绕组及三个副边绕组(该三个副边绕组分别用于为上桥臂输出端子或下桥臂输出端子供电)；第一斩波子单元的输入端连接到第一供电电源211、第二供电电源221或电压预处理单元的输出端，并将相应的输出电平斩波成脉冲形式输入到第一变压器的原边绕组，实现由直流电到交流电的转变；第一变压器的原边绕组连接到第一斩波子单元的输出端、三个第一整流子单元的输入端分别连接第一变压器的三个副边绕组。由于三个第一整流子单元的输入端连接到第一变压器的副边绕组，因此其输入端信号相同，对应的输出电平也相同，从而保证了桥臂输出端子的输出电平相同。
如图4所示，上述斩波变换单元还可通过以下方式实现：三个第二斩波子单元、三个第二变压器以及三个第二整流子单元；三个第二斩波子单元的输入端分别连接到第一供电电源211、第二供电电源221或电压预处理单元的输出端，并由该三个第二斩波子单元分别将相应的输出电平斩波成脉冲形式分别输入到三个第二变压器的原边绕组；三个第二整流子单元的输入端分别连接三个第二变压器的副边绕组。
如图5所示，上述斩波变换单元还可通过以下方式实现：一个第三斩波子单元、三个第三变压器以及三个第三整流子单元；第三斩波子单元的输入端连接到第一供电电源211、第二供电电源221或电压预处理单元的输出端，三个第三变压器的原边绕组分别连接到第三斩波子单元的输出端、三个第三整流子单元的输入端分别连接三个第三变压器的副边绕组。
此外，上述第一直流变换电路212和第二直流变换电路222中的斩波变换单元还可由降压变换器代替。该降压变换器可采用图6所示的单输入多输出变换电路，也可采用多个图7所示的单输入单输出变换电路。
特别地，当第二供电电源采用高压直流母线时，第二直流变换电路中的斩波变换单元还可使用降压(BUCK)变换器代替，即该降压变换器具体可由多个图8所示的单输入单输出变换电路构成。上述单输入多输出变换电路、单输入单输出变换电路和降压变换器中，通过输出到开关管S的PWM波或不同占空比的脉冲实现不同输出电压。上述单输入多输出变换电路、单输入单输出变换电路和降压变换器都是本领域技术人员熟知的电路，在此不再赘述。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种电机控制器功率开关模块驱动电源，其特征在于，包括第一电源支路和第二电源支路，其中：所述第一电源支路包括第一供电电源、第一直流变换电路及多个上桥臂输出端子，且所述第一直流变换电路的输入端连接到所述第一供电电源的输出端，所述多个上桥臂输出端子的输入端分别连接到所述第一直流变换电路的输出端；所述第二电源支路包括第二供电电源、第二直流变换电路及多个下桥臂输出端子，且所述第二直流变换电路的输入端连接到所述第二供电电源的输出端，所述多个下桥臂输出端子的输入端分别连接到所述第二直流变换电路的输出端。
2.根据权利要求1所述的电机控制器功率开关模块驱动电源，其特征在于：所述第一供电电源为低压电池、所述第二供电电源为高压直流母线，或者所述第一供电电源为高压直流母线、所述第二供电电源为低压电池；所述上桥臂输出端子包括U相上桥臂输出端子、V相上桥臂输出端子、W相上桥臂输出端子；所述下桥臂输出端子包括U相下桥臂输出端子、V相下桥臂输出端子、W相下桥臂输出端子。
3.根据权利要求1所述的电机控制器功率开关模块驱动电源，其特征在于：所述第一供电电源和所述第二供电电源分别包括斩波变换单元。
4.根据权利要求1所述的电机控制器功率开关模块驱动电源，其特征在于：在所述第二供电电源为高压直流母线时，所述第二直流变换电路包括电压预处理单元；在所述第一供电电源为高压直流母线时，所述第一直流变换电路包括电压预处理单元。
5.根据权利要求3所述的电机控制器功率开关模块驱动电源，其特征在于：所述斩波变换单元包括一个第一斩波子单元、一个第一变压器以及三个第一整流子单元，且所述第一变压器包括一个原边绕组及三个副边绕组；所述第一变压器的原边绕组连接到所述第一斩波子单元的输出端、所述三个第一整流子单元的输入端分别连接所述第一变压器的三个副边绕组。
6.根据权利要求3所述的电机控制器功率开关模块驱动电源，其特征在于：所述斩波变换单元包括三个第二斩波子单元、三个第二变压器以及三个第二整流子单元；所述三个第二斩波子单元的输出端分别连接到所述三个第二变压器的原边绕组，且所述三个第二整流子单元的输入端分别连接所述三个第二变压器的副边绕组。
7.根据权利要求3所述的电机控制器功率开关模块驱动电源，其特征在于：所述斩波变换单元包括一个第三斩波子单元、三个第三变压器以及三个第三整流子单元；所述三个第三变压器的原边绕组分别连接到所述第三斩波子单元的输出端、所述三个第三整流子单元的输入端分别连接所述三个第三变压器的副边绕组。
8.根据权利要求2所述的电机控制器功率开关模块驱动电源，其特征在于：所述第一供电电源和所述第二供电电源分别包括电压变换器。
9.根据权利要求8所述的电机控制器功率开关模块驱动电源，其特征在于：在所述第二供电电源为高压直流母线时，所述第二直流变换电路包括电压预处理单元；在所述第一供电电源为高压直流母线时，所述第一直流变换电路包括电压预处理单元。
10.根据权利要求8或9所述的电机控制器功率开关模块驱动电源，其特征在于：所述电压变换器由一个单输入多输出变换电路构成，或者所述电压变换器由三个单输入单输出变换电路构成。
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