CN214281275U - 一种逆变器系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种逆变器系统，包括：至少两个并联设置的逆变器、电动机、第一电流传感器和电机控制模块；逆变器的第一输入端均与电源正极连接，逆变器的第二输入端均与电源负极连接；逆变器用于将电能由直流电转换为交流电；电动机的输入端分别与所有逆变器的输出端电连接，用于接收所有逆变器转换的交流电而被驱动；第一电流传感器设置于电动机的输入端，用于检测输入至电动机的第一电流；电机控制模块分别与各逆变器电连接，用于根据第一电流发出驱动信号至各个逆变器。本实用新型提供的技术方案，可提高逆变器系统的冗余度和性能。

Description

一种逆变器系统

技术领域

本实用新型涉及电动汽车技术领域，尤其涉及一种逆变器系统。

背景技术

在电动汽车中，电机系统是实现电池的直流电供电与车轮机械能转换、实现电机的驱动运行的关键部件，属于电动汽车的核心功率部件。随着电动车在市场的扩张，消费者对电机系统的性能和可靠性要求越来越高。

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种逆变器系统，可提高逆变器系统的冗余度和性能。

本实用新型实施例提供了一种逆变器系统，包括：至少两个并联设置的逆变器、电动机、第一电流传感器和电机控制模块；

所述逆变器的第一输入端均与电源正极连接，所述逆变器的第二输入端均与电源负极连接；所述逆变器用于将电能由直流电转换为交流电；

所述电动机的输入端分别与所有所述逆变器的输出端电连接，用于接收所有所述逆变器转换的交流电而被驱动；所述第一电流传感器设置于所述电动机的输入端，用于检测输入至所述电动机的第一电流；

所述电机控制模块分别与各所述逆变器电连接，用于根据所述第一电流发出驱动信号至各个所述逆变器。

可选的，所述逆变器系统还可以包括：与所述逆变器一一对应的电容；所述电容的第一端与对应逆变器的第一输入端电连接；所述电容的第二端与对应逆变器的第二输入端电连接。

可选的，所述电机控制模块可以包括主控制回路和辅助控制回路；所述辅助控制回路与所述第一电流传感器电连接，用于获取所述第一电流；所述辅助控制回路与所述主控制回路电连接，用于将所述第一电流发送至所述主控制回路，并将所述主控制回路反馈的驱动信号分别发送至各个逆变器。

可选的，所述主控制回路还可以与整车系统电连接，用于实现所述逆变器系统和所述整车系统之间的交互。

可选的，所述逆变器还可以包括：自检电路，用于对所述逆变器的运行参数进行检测；所述辅助控制回路还与各所述逆变器电连接，用于对各个所述逆变器之间的所述运行参数进行校核，并根据所述运行参数对所述逆变器进行控制。

可选的，所述自检电路至少可以包括温度传感器、电压传感器和第二电流传感器；所述运行参数至少包括温度信息、电压信息和第二电流信息；所述辅助控制回路用于对各个逆变器的温度信息进行分辨并在所述温度信息大于温度阈值时降低所述驱动信号；所述辅助控制回路还用于对各个逆变器的电压信息进行分辨并在所述电压信息大于电压阈值时降低所述驱动信号；所述辅助控制回路还用于对各个逆变器的第二电流信息进行分辨并在所述第二电流信息大于电流阈值时降低所述驱动信号。

可选的，所述第一电流传感器的测量精度可以大于所述第二电流传感器的测量精度。

可选的，所述自检电路还可以包括故障检测电路，用于对所述逆变器进行故障检测；所述辅助控制回路还用于在所述逆变器发生故障后，停止发送驱动信号至所述逆变器，并向未发生故障的逆变器发送驱动信号。

可选的，所述电动机可以为三相电动机，包括A相输入端、B相输入端和C相输入端；所述逆变器为三相桥式逆变器，包括6个开关管；所述逆变器系统包括第一A相电流传感器、第一B相电流传感器和第一C相电流传感器；所述第一A相电流传感器设置于所述A相输入端，用于检测所述三相电动机的第一A相电流；所述第一B相电流传感器设置于所述B相输入端，用于检测所述三相电动机的第一B相电流；所述第一C相电流传感器设置于所述C相输入端，用于检测所述三相电动机的第一C相电流；所述主控制回路用于根据所述第一A相电流、所述第一B相电流和所述第一C相电流产生6路与所述6个开关管一一对应的脉宽调制信号；所述辅助控制回路用于将6路脉宽调制信号输出至各个逆变器。

可选的，所述逆变器可以包括多个开关管；所述逆变器还包括：驱动单元，所述驱动单元用于根据所述驱动信号驱动所述逆变器；所述辅助控制回路与所述驱动单元电连接，用于对各个逆变器中的驱动信号进行检验，并保证各个逆变器的对应开关管同时导通或关断。

本实用新型中，通过在电源与电动机之间设置至少两个并联设置的逆变器，并在电动机的输入端设置第一电流传感器，第一电流传感器检测输入至电动机的第一电流，并将第一电流传输至电机控制模块，电机控制模块根据第一电流发送驱动信号至各逆变器，以控制各逆变器将电源的电能由直流电转换为交流电来驱动电动机，可以实现多个逆变器同时为电动机供电，提高逆变器的性能；还可以在部分逆变器出现故障时，自动调节各逆变器的供电状态，避免电动机突然断电情况，从而提高逆变器系统的冗余度。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种逆变器系统的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的一种逆变器系统的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

图1是本实用新型实施例提供的一种逆变器系统的结构示意图。如图1所示，该逆变器系统10包括：至少两个并联设置的逆变器100(图中示例性的标出两个并联设置的逆变器101和102)、电动机200、第一电流传感器300和电机控制模块400；逆变器100的第一输入端均与电源正极连接，逆变器100的第二输入端均与电源负极连接；逆变器100用于将电能由直流电转换为交流电；电动机200的输入端分别与所有逆变器100的输出端电连接，用于接收所有逆变器转换的交流电而被驱动；第一电流传感器300设置于电动机200的输入端，用于检测输入至电动机200的第一电流；电机控制模块400分别与各逆变器100电连接，用于根据第一电流发出驱动信号至各个逆变器100。

电动机200可以是能够将电能转换成机械能以驱动其他设备运动的器件，电动机200所使用的电能一般为交流电，而电源端的供电一般为直流电，因此需要在电源与电动机200之间设置可以将直流电转换为交流电的设备器件，以供电动机200使用，逆变器100就是可以将直流电能转换为交流电能的设备器件。现有技术中一般在电源与电动机200之间设置一个逆变器100，已经不能满足用户对逆变器系统10高性能的要求。

本实用新型实施例，在电源与电动机200之间设置至少两个逆变器100，且多个逆变器100并联设置，并在电动机200的输入端设置第一电流传感器300来检测输入至电动机200的第一电流，电机控制模块400根据第一电流产生驱动信号并发送至各逆变器100，以控制各逆变器100将电源的电能由直流电转换为交流电来驱动电动机200工作。具体的，第一电流传感器300可以是能感受到被测电流的信息，并能将检测感受到的信息按一定规律变换成为符合一定标准需要的电信号或其他所需形式的信息输出的检测装置，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。第一电流传感器300与电机控制模块400电连接，可以检测电动机200输入端的电流情况，并生成第一电流传输至电机控制模块400。电机控制模块400可以是具有计算处理功能的控制装置，电机控制模块400分别与各逆变器100电连接，根据第一电流产生驱动信号，并发送至各逆变器100，具体控制各逆变器100将电源的直流电转换为交流电的工作状态，以实现多个逆变器100同时为电动机200供电；另外在部分逆变器出现故障时，电机控制模块还可以自动调节各逆变器100的供电状态，避免电动机突然断电情况。本实用新型实施例提供的逆变器系统10，可以提高逆变器的性能和冗余度。

可选的，继续参考图1所示，该逆变器系统10还可以包括：与逆变器100一一对应的电容500(图中示例性的标出两个电容510和520)；电容500的第一端与对应逆变器100的第一输入端电连接；电容500的第二端与对应逆变器100的第二输入端电连接。在各逆变器100第一输入端和第二输入端之间设置一一对应的电容500，即各电容500与一一对应的逆变器100并联设置，可以有效支撑各逆变器100的稳定工作。

可选的，继续参考图1所示，电机控制模块400可以包括主控制回路410和辅助控制回路420；辅助控制回路420与第一电流传感器300电连接，用于获取第一电流；辅助控制回路420与主控制回路410电连接，用于将第一电流发送至主控制回路410，并将主控制回路410反馈的驱动信号分别发送至各个逆变器100。

主控制回路410可以是能够实现逆变器系统10核心算法的中央处理器，主要负责逆变器系统10核心算法和与整车系统之间的交互，并将控制信号提供给辅助控制回路420。辅助控制回路420可以是能够接接收信号、发送信号以及对各装置器件进行检测控制的执行控制器，主要负责接收各逆变器100以及第一电流传感器300反馈的信息，并对各逆变器100上报的信息参数进行互相校核，还负责根据各设备器件反馈的信息分解主控制回路410对各设备器件的指令需求，实现对各设备器件的控制。

主控制回路410与辅助控制回路420电连接，辅助控制回路420与第一电流传感器300电连接，辅助控制回路420还与各逆变器100电连接，主控制回路410通过辅助控制回路420接收第一电流传感器300检测得到的第一电流，并做出相关计算，生成驱动信号，随后发送至辅助控制回路420；辅助控制回路420根据驱动信号产生驱动指令，控制各逆变器100的工作状态。

图2是本实用新型实施例提供的一种逆变器系统的结构框图。可选的，参考图2所示，主控制回路410还可以与整车系统20电连接，用于实现逆变器系统10和整车系统20之间的交互。

示例性的，主控制回路410还与电动车的整车系统20电连接，用户可以通过整车系统20对主控制回路410发送控制指令，进而实现对逆变器系统10的控制。

可选的，继续参考图2所示，逆变器100(图2中示例性的标出一个逆变器)还可以包括：自检电路110，用于对逆变器100的运行参数进行检测；辅助控制回路420还可以与各逆变器100电连接，用于对各个逆变器100之间的运行参数进行校核，并根据运行参数对逆变器100进行控制。

自检电路110可以包括各种具有检测功能的传感器，自检电路110可以实时对各逆变器的运行状态进行检测，如温度、电压、电流等。辅助控制回路420分别与各逆变器100的自检电路110电连接，自检电路110将检测信息反馈至辅助控制回路420，辅助控制回路420根据对各检测信息进行校核，以判断各逆变器100的运行参数是否正常，并根据运行参数对各逆变器100的工作状态进行调整，以实现对各逆变器100的控制。

可选的，继续参考图2所示，自检电路110至少可以包括温度传感器111、电压传感器112和第二电流传感器113；运行参数至少可以包括温度信息、电压信息和第二电流信息；辅助控制回路420用于对各个逆变器100的温度信息进行分辨并在温度信息大于温度阈值时降低驱动信号；辅助控制回路420还用于对各个逆变器100的电压信息进行分辨并在电压信息大于电压阈值时降低驱动信号；辅助控制回路420还用于对各个逆变器100的第二电流信息进行分辨并在第二电流信息大于电流阈值时降低驱动信号。

温度传感器111是可以对各逆变器100的工作温度进行实时检测的检测装置，电压传感器112是可以对各逆变器100的工作电压进行实时检测的检测装置，第二电流传感器113是可以对各逆变器100的工作电流进行实时检测的检测装置，自检电路110将温度传感器111、电压传感器112和第二电流传感器113集成在各逆变器100中，实时检测各逆变器100的运行状态，将温度信息、电压信息和第二电流信息等运行参数反馈至辅助控制回路420，辅助控制回路420对温度信息、电压信息和第二电流信息进行分辨，确定各逆变器100的温度状态、电压状态和第二电流状态，并判断各运行参数是否正常，在各运行参数出现异常时，调整驱动信号，以调整各逆变器100的工作状态，具体的，在温度信息大于温度阈值时降低驱动信号，在电压信息大于电压阈值时降低驱动信号，在第二电流信息大于电流阈值时降低驱动信号。可以理解的是，驱动信号可以为能够调节宽度或占空比的脉宽调制信号，降低驱动信号即减小脉冲宽度或减小占空比。

可选的，第一电流传感器300的测量精度可以大于第二电流传感器113的测量精度。

本实用新型实施例提供的第一电流传感器300用于检测电动机200输入端的第一电流，以使主控制回路410能够根据第一电流精准计算生成驱动信号，因此第一电流传感器300的测量精度相对较高；第二电流传感器113用于检测各逆变器100的第二电流信息，以使辅助控制回路420校核第二电流信息是否正常，因此，第二电流传感器113的测量精度相对较低。

可选的，继续参考图2所示，自检电路110还可以包括故障检测电路114，用于对逆变器100进行故障检测；辅助控制回路410还用于在逆变器100发生故障后，停止发送驱动信号至逆变器100，并向未发生故障的逆变器100发送驱动信号。

自检电路110的故障检测电路114用于实时对各逆变器100的工作状态进行检测，检测各逆变器100是否发生短路、断路等故障，并当某一逆变器出现故障时，辅助控制回路420会进入跛行模式，对发生故障的逆变器停止发送驱动信号以控制出现故障的逆变器停用，并向未发生故障的逆变器发生驱动信号，即仅靠未发生故障的逆变器维持运行。

可选的，继续参考图1所示，电动机200可以为三相电动机，包括A相输入端A_in、B相输入端B_in和C相输入端C_in；逆变器100可以为三相桥式逆变器，包括6个开关管(T1、T2、T3、T4、T5和T6)；该逆变器系统10可以包括第一A相电流传感器310、第一B相电流传感器320和第一C相电流传感器330；第一A相电流传感器310设置于A相输入端A_in，用于检测三相电动机的第一A相电流；第一B相电流传感器320设置于B相输入端B_in，用于检测三相电动机的第一B相电流；第一C相电流传感器330设置于C相输入端C_in，用于检测三相电动机的第一C相电流；主控制回路410用于根据第一A相电流、第一B相电流和第一C相电流产生6路与6个开关管(T1、T2、T3、T4、T5和T6)一一对应的脉宽调制信号；辅助控制回路420用于将6路脉宽调制信号输出至各个逆变器100。

电动机200可以是三相电动机，具有三个输入端：A相输入端A_in、B相输入端B_in和C相输入端C_in，相对应的，各逆变器100为三相桥式逆变器，6个开关管(T1、T2、T3、T4、T5和T6)可以为绝缘栅双极型晶体管IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)、金属-氧化物半导体场效应晶体管MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)、集成门极换流晶闸管IGCT(Integrated Gate-Commutated Thyristor)等。在电动机200的三个输入端上分别设置三个第一电流传感器，即在A相输入端A_in上设置第一A相电流传感器310，B相输入端B_in上设置第一B相电流传感器320，C相输入端C_in上设置第一C相电流传感器330，分别检测三个输入端的第一A相电流、第一B相电流和第一C相电流，通过辅助控制回路420发送至主控制回路410，主控制回路410根据三个第一电流产生驱动信号，具体的，对各逆变器100的6个开关管(T1、T2、T3、T4、T5和T6)产生相应的脉宽调制信号，并通过辅助控制回路420控制各逆变器100的6个开关管(T1、T2、T3、T4、T5和T6)的导通与关断。

可选的，继续参考图2所示，逆变器100可以包括多个开关管；逆变器100还可以包括：驱动单元120，驱动单元120用于根据驱动信号驱动逆变器100；辅助控制回路420与驱动单元120电连接，用于对各个逆变器100中的驱动信号进行检验，并保证各个逆变器的对应开关管同时导通或关断。

各逆变器100通过驱动单元120与辅助控制回路420电连接，用于接收辅助控制回路420发送的驱动信号，以及其他控制指令，通过检验各驱动信号是否正确，保证各逆变器100的多个开关管的同时导通或关断，以保证各逆变器100的开关动作完全一致，避免延时。

本实用新型实施例中，在电源与电动机之间设置至少两个并联设置的逆变器，第一电流传感器检测电动机输入端的第一电流，并通过辅助控制回路发送至主控制回路，主控制回路根据第一电流产生驱动信号，并通过辅助控制回路发送至各逆变器的驱动单元，以实现对各逆变器的同时控制；同时在各逆变器中还设置与辅助控制回路电连接的自检电路，自检电路的温度传感器、电压传感器和电流传感器对各逆变器的运行参数进行检测，自检电路的故障检测电路对各逆变器的运行状态进行检测，辅助控制回路在某一逆变器的运行参数出现异常时，降低该逆变器的驱动信号，在某一逆变器的运行状态出现短路、断路等故障时自动激活跛行模式，停止出现故障的逆变器，仅靠未发生故障的逆变器维持运行。本实用新型实施例提供的逆变器系统，可以实现多个逆变器同时为电动机供电，提高逆变器的性能；还可以在部分逆变器出现故障时，自动调节各逆变器的供电状态，避免电动机突然断电情况，从而提高逆变器系统的冗余度。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种逆变器系统，其特征在于，包括：至少两个并联设置的逆变器、电动机、第一电流传感器和电机控制模块；

所述逆变器的第一输入端均与电源正极连接，所述逆变器的第二输入端均与电源负极连接；所述逆变器用于将电能由直流电转换为交流电；

所述电动机的输入端分别与所有所述逆变器的输出端电连接，用于接收所有所述逆变器转换的交流电而被驱动；所述第一电流传感器设置于所述电动机的输入端，用于检测输入至所述电动机的第一电流；

所述电机控制模块分别与各所述逆变器电连接，用于根据所述第一电流发出驱动信号至各个所述逆变器。

2.根据权利要求1所述的逆变器系统，其特征在于，还包括：与所述逆变器一一对应的电容；

所述电容的第一端与对应逆变器的第一输入端电连接；所述电容的第二端与对应逆变器的第二输入端电连接。

3.根据权利要求1所述的逆变器系统，其特征在于，所述电机控制模块包括主控制回路和辅助控制回路；

所述辅助控制回路与所述第一电流传感器电连接，用于获取所述第一电流；所述辅助控制回路与所述主控制回路电连接，用于将所述第一电流发送至所述主控制回路，并将所述主控制回路反馈的驱动信号分别发送至各个逆变器。

4.根据权利要求3所述的逆变器系统，其特征在于，

所述主控制回路还与整车系统电连接，用于实现所述逆变器系统和所述整车系统之间的交互。

5.根据权利要求3所述的逆变器系统，其特征在于，所述逆变器还包括：自检电路，用于对所述逆变器的运行参数进行检测；

所述辅助控制回路还与各所述逆变器电连接，用于对各个所述逆变器之间的所述运行参数进行校核，并根据所述运行参数对所述逆变器进行控制。

6.根据权利要求5所述的逆变器系统，其特征在于，所述自检电路至少包括温度传感器、电压传感器和第二电流传感器；所述运行参数至少包括温度信息、电压信息和第二电流信息；

所述辅助控制回路用于对各个逆变器的温度信息进行分辨并在所述温度信息大于温度阈值时降低所述驱动信号；所述辅助控制回路还用于对各个逆变器的电压信息进行分辨并在所述电压信息大于电压阈值时降低所述驱动信号；所述辅助控制回路还用于对各个逆变器的第二电流信息进行分辨并在所述第二电流信息大于电流阈值时降低所述驱动信号。

7.根据权利要求6所述的逆变器系统，其特征在于，所述第一电流传感器的测量精度大于所述第二电流传感器的测量精度。

8.根据权利要求6所述的逆变器系统，其特征在于，所述自检电路还包括故障检测电路，用于对所述逆变器进行故障检测；

所述辅助控制回路还用于在所述逆变器发生故障后，停止发送驱动信号至所述逆变器，并向未发生故障的逆变器发送驱动信号。

9.根据权利要求3所述的逆变器系统，其特征在于，所述电动机为三相电动机，包括A相输入端、B相输入端和C相输入端；所述逆变器为三相桥式逆变器，包括6个开关管；

所述逆变器系统包括第一A相电流传感器、第一B相电流传感器和第一C相电流传感器；所述第一A相电流传感器设置于所述A相输入端，用于检测所述三相电动机的第一A相电流；所述第一B相电流传感器设置于所述B相输入端，用于检测所述三相电动机的第一B相电流；所述第一C相电流传感器设置于所述C相输入端，用于检测所述三相电动机的第一C相电流；

所述主控制回路用于根据所述第一A相电流、所述第一B相电流和所述第一C相电流产生6路与所述6个开关管一一对应的脉宽调制信号；所述辅助控制回路用于将6路脉宽调制信号输出至各个逆变器。

10.根据权利要求3所述的逆变器系统，其特征在于，所述逆变器包括多个开关管；所述逆变器还包括：驱动单元，所述驱动单元用于根据所述驱动信号驱动所述逆变器；

所述辅助控制回路与所述驱动单元电连接，用于对各个逆变器中的驱动信号进行检验，并保证各个逆变器的对应开关管同时导通或关断。

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