WO2021253413A1 - 电机控制器、控制方法和动力总成 - Google Patents

电机控制器、控制方法和动力总成 Download PDF

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任晓斌
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    • H02M7/53876—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration with automatic control of output voltage or current with analogue control of three-phase output based on synthesising a desired voltage vector via the selection of appropriate fundamental voltage vectors, and corresponding dwelling times

Definitions

  • it further includes: controlling the vertical according to the torque of the motor, the current output from the output terminal, the speed of the motor, the temperature of the switching tube in the vertical bridge circuit, and the terminal voltage of the switching tube in the vertical bridge circuit.
  • the switch tube in the bridge circuit is controlled according to the torque of the motor, the current output from the output terminal, the speed of the motor, the temperature of the switching tube in the vertical bridge circuit, and the terminal voltage of the switching tube in the vertical bridge circuit.
  • FIG. 5 is a schematic diagram of a seven-segment PWM waveform provided by an embodiment of the application.
  • FIG. 8 is a schematic flowchart of a control method provided by an embodiment of this application.
  • V ON *T ON V OFF *T OFF , where V ON represents the voltage across the inductor when the inductor is turned on , V OFF represents the voltage across the inductor when the inductor is turned off, T ON represents the time when the inductor is turned on, and T OFF represents the time when the inductor is turned off.
  • Electric measurement method For example, a fixed current can be connected through a fixed coil, and a movable coil can be connected to the current to be measured. The two coils repel each other to generate torque, and the AC current can be measured according to the corresponding relationship between the torque and the current.
  • the PWM involved in this application may include space vector pulse width modulation (SVPWM), differential pulse width modulation (DPWM), sinusoidal pulse width modulation (SPWM), and the like.
  • SVPWM space vector pulse width modulation
  • DPWM differential pulse width modulation
  • SPWM sinusoidal pulse width modulation
  • the power assembly includes an MCU 11, a DC power supply 12, and a motor 13.
  • the two output terminals of the DC power supply 12 are connected to the two input terminals of the MCU 11, and the three-phase output terminal of the MCU 11 is connected to the three-phase input terminal of the motor 13.
  • the output voltage of the three-phase full-bridge two-level inverter circuit has only two levels, and the harmonics of the output voltage and the output current are relatively large, which causes the torque ripple and noise of the motor to become larger.
  • the loss increases.
  • the power is small in the low torque area, the switching loss accounts for a large proportion, and the system efficiency is low.
  • the use of this topology in the MCU of an electric vehicle will result in a reduction in cruising range.
  • the three-phase full-bridge three-level inverter circuit of FIG. 2 it includes two voltage dividing capacitors (the first capacitor C1 and the second capacitor C2), a neutral point n, and three bridge arms connected in series.
  • the two ends of the first capacitor C1 are respectively coupled to the positive pole and the neutral point n of the bus bar
  • the two ends of the second capacitor C2 are respectively coupled to the negative pole and the neutral point n of the bus bar
  • the terminal voltage of each voltage dividing capacitor Both are half of the DC power supply voltage Vdc, that is, Vdc/2.
  • Each vertical bridge arm or horizontal bridge arm also includes two diodes D0 connected in anti-parallel with the switch tube.
  • an embodiment of the present application provides an MCU 11.
  • the MCU 11 obtains the torque of the motor or the current output by the output terminal of the MCU 11, and converts one of the two (for example, by looking up a table)
  • the Q-axis current Iq and D-axis current Id of the motor are obtained, and the corresponding Q-axis voltage Uq and D-axis voltage Ud are obtained.
  • a horizontal bridge protection switch K1 may be included between the horizontal bridge circuit and the neutral point, or a horizontal bridge protection switch K2 may be included between the horizontal bridge circuit and the vertical bridge circuit, and when the control device 112 controls the horizontal bridge
  • the bridge protection switch K1 or the horizontal bridge protection switch K2 is closed, the horizontal bridge circuit is connected to the three-phase full bridge three-level inverter circuit 111, which is equivalent to enabling the switch tube in the horizontal bridge circuit.
  • the control device 112 controls the horizontal bridge protection switch K1 or the horizontal bridge protection switch K2 to turn off, the horizontal bridge circuit is separated from the three-phase full bridge three-level inverter circuit 111, which is equivalent to disabling the switch tube in the horizontal bridge circuit.
  • the control device 112 can execute the control method shown in FIG. 8:
  • the MCU When the torque of the motor is less than the first torque threshold (low torque zone), enable the switch tube in the horizontal bridge circuit, and the MCU adopts a three-level working mode, which can improve the system efficiency and the current value of the switch tube in the horizontal bridge circuit Less than the corresponding current capacity, will not damage the switch tube in the horizontal bridge circuit.
  • the motor torque is greater than or equal to the first torque threshold (high torque zone)
  • the current value of the switch tube in the cross-bridge circuit may exceed the corresponding current capacity.
  • the switch tube in the cross-bridge circuit is disabled, and the MCU uses two Level working mode can avoid damaging the switch tube in the horizontal bridge circuit.
  • the switching tube in the horizontal bridge circuit is disabled , That is, switch to two-level working mode.
  • the MCU is working in two-level mode, if the output current of the vertical bridge circuit is less than the difference between the first overcurrent threshold and the hysteresis of the overcurrent threshold, or the torque of the motor is less than or equal to the first torque threshold and torque
  • the difference of the threshold hysteresis enables the switch tube in the horizontal bridge circuit to switch to the three-level operating mode.
  • the control device can also adjust the duty cycle of the PWM control signal to make the voltage output by the output terminal of the vertical bridge circuit unchanged. Because the output voltage of the three-phase full-bridge two-level inverter circuit and the three-phase full-bridge three-level inverter circuit are different, in order to prevent the voltage ripple from impacting the motor, the duty ratio of the PWM control signal is adjusted to make the vertical bridge The output voltage of the output terminal of the circuit does not change.
  • the switch tube in the vertical bridge circuit is greater than the current capacity of the switch tube in the horizontal bridge circuit, that is, the specification of the switch tube in the vertical bridge circuit is greater than the specification of the switch tube in the vertical bridge circuit, so in the vertical bridge circuit
  • the switch tube of is more resistant to voltage and temperature, so the second voltage threshold is greater than the first voltage threshold, and the second temperature threshold is greater than the first temperature threshold.

Abstract

一种电机控制器、控制方法和动力总成，涉及逆变电路领域，用于降低逆变电路的成本，并且提升逆变电路的系统效率。电机控制器包括：三相全桥三电平逆变电路（111）、控制装置（112）；三相全桥三电平逆变电路（111）包括竖桥电路和横桥电路；竖桥电路中的开关管的电流容量大于或等于电机的最大电流，横桥电路中的开关管的电流容量小于竖桥电路中的开关管的电流容量；控制装置（112）用于根据电机的扭矩、输出端输出的电流、横桥电路中的开关管的温度以及横桥电路中的开关管的端电压，控制横桥电路中的开关管。

Description

电机控制器、控制方法和动力总成 技术领域
本申请涉及逆变电路领域，尤其涉及一种电机控制器(motor control unit，MCU)、控制方法和动力总成。
背景技术
在电动汽车中，电池通过逆变电路将电流输送给电机，通常逆变电路采用三相全桥逆变电路，三相全桥逆变电路包括三相全桥两电平逆变电路和三相全桥三电平逆变电路，两电平指输出相电压有两种电平状态，三电平指输出相电压有三种电平状态。
三相全桥两电平逆变电路输出的电压谐波和电流谐波较高，导致电机损耗增加；同时在小扭矩区域功率小，开关损耗所占比重大，逆变器的系统效率低；应用在电动汽车中会导致续航里程减少。三相全桥三电平逆变电路相比三相全桥两电平逆变电路，其开关管的数量增加一倍，并且所有开关管的电流容量相同，所有开关管持续工作易导致损坏，导致成本上升。
发明内容
本申请实施例提供一种MCU、控制方法和动力总成，用于降低逆变电路的成本，并且提升逆变电路的系统效率。
为达到上述目的，本申请的实施例采用如下技术方案：
第一方面，提供了一种电机控制器，包括：三相全桥三电平逆变电路、控制装置；三相全桥三电平逆变电路包括竖桥电路和横桥电路；竖桥电路中的开关管的电流容量大于或等于电机的最大电流，横桥电路中的开关管的电流容量小于竖桥电路中的开关管的电流容量。控制装置用于根据电机的扭矩、竖桥电路的输出端输出的电流、横桥电路中的开关管的温度以及横桥电路中的开关管的端电压，控制横桥电路中的开关管。
本申请实施例提供的电机控制器，在T型三相全桥三电平逆变电路的基础上，根据电机的扭矩、输出端输出的电流、横桥电路中的开关管的温度以及横桥电路中的开关管的端电压，控制横桥电路中的开关管。在低扭矩区域使能横桥电路中的开关管，使得MCU工作在三电平工作模式，可以提高逆变电路的系统效率。在高扭矩区域禁用横桥电路中的开关管，防止三相全桥逆变电路所有开关管持续工作，另外，横桥电路中的开关管的电流容量小于竖桥电路中的开关管的电流容量，即横桥电路可以降低开关管的规格，从而可以降低逆变电路的成本。
在一种可能的实施方式中，控制装置具体用于：如果电机的扭矩大于第一扭矩门限，或者，输出端输出的电流大于第一过流门限，或者，横桥电路中的开关管的温度大于第一温度门限，或者，横桥电路中的开关管的端电压大于第一电压门限，则禁用横桥电路中的开关管；否则，使能横桥电路中的开关管。该实施方式可以对横桥电路中的开关管进行保护，防止横桥电路中的开关管过流、过热、过压。
在一种可能的实施方式中，控制装置还用于：根据电机的扭矩、输出端输出的电流、电机的转速、竖桥电路中的开关管的温度、竖桥电路中的开关管的端电压，控制 竖桥电路中的开关管。
在一种可能的实施方式中，控制装置具体用于：在电机的扭矩大于第二扭矩门限或者输出端输出的电流大于第二过流门限时：如果电机的转速小于或等于转速门限，或者，如果竖桥电路中的开关管的温度大于第二温度门限或者竖桥电路中的开关管的端电压大于第二电压门限，则禁用竖桥电路中的开关管；否则，导通竖桥电路中上半桥或下半桥的开关管。在电机的扭矩小于或等于第二扭矩门限或者输出端输出的电流小于或等于第二过流门限时，使能竖桥电路中的开关管。该实施方式可以对竖桥电路中的开关管进行保护，防止竖桥电路中的开关管过流、过热、过压。
在一种可能的实施方式中，控制装置还用于：在使能或禁用横桥电路中的开关管之后，调整脉宽调制的占空比使输出端输出的电压不变。因为三相全桥两电平逆变电路和三相全桥三电平逆变电路输出的电压是不同的，为了防止电压脉动对电机造成冲击，所以调整PWM控制信号的占空比使得竖桥电路的输出端输出的电压不变。
第二方面，提供了一种电机控制器的控制方法，应用于如第一方面及其任一实施方式涉及的电机控制器，该控制方法包括：根据电机的扭矩、三相全桥三电平逆变电路的竖桥电路的输出端输出的电流、三相全桥三电平逆变电路的横桥电路中的开关管的温度以及横桥电路中的开关管的端电压，控制横桥电路中的开关管。
在一种可能的实施方式中，根据电机的扭矩、三相全桥三电平逆变电路的竖桥电路的输出端输出的电流、三相全桥三电平逆变电路的横桥电路中的开关管的温度以及横桥电路中的开关管的端电压，控制横桥电路中的开关管，包括：如果电机的扭矩大于第一扭矩门限，或者，输出端输出的电流大于第一过流门限，或者，横桥电路中的开关管的温度大于第一温度门限，或者，横桥电路中的开关管的端电压大于第一电压门限，则禁用横桥电路中的开关管；否则，使能横桥电路中的开关管。
在一种可能的实施方式中，还包括：根据电机的扭矩、输出端输出的电流、电机的转速、竖桥电路中的开关管的温度、竖桥电路中的开关管的端电压，控制竖桥电路中的开关管。
在一种可能的实施方式中，根据电机的扭矩、输出端输出的电流、电机的转速、竖桥电路中的开关管的温度、竖桥电路中的开关管的端电压，控制竖桥电路中的开关管，包括：在电机的扭矩大于第二扭矩门限或者输出端输出的电流大于第二过流门限时：如果电机的转速小于或等于转速门限，或者，如果竖桥电路中的开关管的温度大于第二温度门限或者竖桥电路中的开关管的端电压大于第二电压门限，则禁用竖桥电路中的开关管；否则，导通竖桥电路中上半桥或下半桥的开关管。在电机的扭矩小于或等于第二扭矩门限或者输出端输出的电流小于或等于第二过流门限时，使能竖桥电路中的开关管。
在一种可能的实施方式中，还包括：在使能或禁用横桥电路中的开关管之后，调整脉宽调制的占空比使输出端输出的电压不变。
第三方面，提供了一种动力总成，包括如第一方面及其任一实施方式所述的电机控制器、直流电源和电机，电机控制器用于将直流电源输出的直流电转换为交流电后向电机供电，并控制电机的转速。
第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储有计算 机程序，当其在计算机上运行时，如第二方面及其任一项实施方式所述的方法被执行。
第五方面，提供了一种包含指令的计算机程序产品，当指令在计算机或处理器上运行时，如第二方面及任一项实施方式所述的方法被执行。
第二方面到第五方面的技术效果参照第一方面的内容，在此不再重复。
附图说明
图1为本申请实施例提供的一种动力总成及MCU的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的另一种动力总成及MCU的结构示意图；
图3为本申请实施例提供的又一种动力总成及MCU的结构示意图；
图4为本申请实施例提供的一种三相全桥两电平逆变电路中各个电压矢量的空间位置的示意图；
图5为本申请实施例提供的一种七段式PWM波形的示意图；
图6为本申请实施例提供的一种三相全桥两电平逆变电路和电机结合后的系统的效率示意图；
图7为本申请实施例提供的再一种动力总成及MCU的结构示意图；
图8为本申请实施例提供的一种控制方法的流程示意图；
图9为本申请实施例提供的另一种控制方法的流程示意图；
图10为本申请实施例提供的再一种控制方法的流程示意图；
图11为本申请实施例提供的一种两电平工作模式中开关管的导通状态的示意图；
图12为本申请实施例提供的一种三相全桥三电平逆变电路中各个电压矢量的空间位置的示意图；
图13为本申请实施例提供的一种三电平工作模式中开关管的导通状态的示意图；
图14为本申请实施例提供的一种从两电平工作模式切换至三电平工作模式时开关管的导通状态的示意图。
具体实施方式
首先对本申请涉及的一些概念进行描述：
伏秒平衡原理：伏秒平衡原理最开始是针对电感提出来的，伏秒值就是伏秒积，当开关电路稳定工作的时候，一个开关周期内的电感的电流变化积分为零，即经过电感的电流增量和电流减量是相等。当伏秒平衡原理应用在脉宽调制(width modulation，PWM)中时，体现为下面的公式：V ON*T ON＝V OFF*T OFF，其中，V ON表示电感导通时电感两端的电压，V OFF表示电感关断时电感两端的电压，T ON表示电感导通的时间，T OFF表示电感关断的时间。
测量电机扭矩的方法包括但不限于平衡力法、传递法或能量转换法。
平衡力法：处于匀速工作状态的传动机械构件，在电机主轴上存在扭矩T，在电机机体同时存在扭矩T′，扭矩T和扭矩T′大小相等、方向相反。通过测量电机机体上的扭矩T′即可以得到电机主轴上扭矩T。假设F为力臂上的作用力，L为力臂长度，则T′＝LF。通过测量电机机体对测量点的作用力F和电机机体与测量点的力臂L即可得到T′，进而得到扭矩T。
传递法：电机向弹性元件传递扭矩时，弹性元件的物理参数会发生某种程度的变化，利用这种变化与扭矩的对应关系即可测量电机输出的扭矩。根据物理参数的不同， 传递法进一步包括磁弹性式、应变式、振弦式、光电式等，目前传递法在扭矩测量领域应用最为广泛。
能量转换法：根据能量守恒定律通过测量热能、电能等其它参数来间接测量电机的扭矩。
测量交流电流的方法包括但不限于电磁式测量方法、电动式测量方法和整流式测量方法。
电磁式测量方法：通过检测被测对象的磁通量变化来测量交流电流。
电动式测量方法：例如，可以通过固定线圈接通固定电流，可动线圈接通待测电流，两个线圈互斥从而产生扭矩，根据扭矩和电流的对应关系测量交流电流。
整流式测量方法：将待测交流通过整流转换为直流，根据直流与交流之间电流变换关系得到交流电流。但是该方法受限于对正弦波的交流进行测量。
本申请实施例中，MCU的输出端输出的交流电流与电机的扭矩是正相关的，MCU的输出端输出的电流越大则电机的扭矩越大，MCU的输出端输出的电流越小则电机的扭矩越小。
测量开关管的温度和端电压的方法：可以在开关管上安装温度传感器来测量开关管的温度。可以通过测量串联的开关管两端耦接的母线电压，来确定开关管的端电压。
本申请涉及的PWM可以包括空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation，SVPWM)、差分脉宽调制(differential pulse width modulation，DPWM)、正弦脉宽调制(sinusoidal pulse width modulation，SPWM)等。
本申请涉及的直流电源可以为太阳能电池、锂电池、铅蓄电池、大电容、燃料电池、固态电池等供电装置。
本申请涉及的电机可以为永磁同步电机、感应电机等交流电机。
本申请涉及的开关管可以为绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor，IGBT)、金属氧化物半导体(metal oxide semiconductor，MOS)管等。
如图1、图2和图3所示，本申请实施例提供了一种动力总成，可以应用于电动汽车、电动船舶或者其他领域中。
该动力总成包括MCU 11、直流电源12和电机13。直流电源12的两个输出端连接MCU 11的两个输入端，MCU 11的三相输出端连接电机13的三相输入端。
示例性的，MCU 11可以包括如图1所示的三相全桥两电平逆变电路，或者，包括如图2所示的中点箝位I型三相全桥三电平逆变电路，或者，包括如图3所示的T型三相全桥三电平逆变电路。
逆变电路的核心器件是开关管，MCU 11通过PWM控制开关管的导通和关断，将直流电源12输出的直流电转换为交流电后向电机13供电，并通过调整PWM控制信号的占空比来控制输出的交流电的电压和电流，进而控制电机13的转速。
图1所示的三相全桥两电平逆变电路，包括电容C1和三个桥臂。电容C1的两端分别与母线的正负极耦接，电容C1的两端还分别与三个桥臂的两端耦接。每个桥臂包括两个串联的第一开关管和第二开关管，还包括两个分别与开关管反并联的二极管D0。例如，第一个桥臂的第一开关管S1_A和第二开关管S2_A串联，第二个桥臂的第一开关管S1_B和第二开关管S2_B串联，第三个桥臂的第一开关管S1_C和第二开 关管S2_C串联。
每个桥臂中第一开关管和第二开关管的连接点即为该桥臂对应的输出端，例如，第一个桥臂的输出端为A，第二个桥臂的输出端为B，第三个桥臂的输出端为C。也就是说，第一个桥臂输出A相电压，第二个桥臂输出B相电压，第三个桥臂输出C相电压。三个输出端用于与电机13耦接。
在同一时刻每个桥臂总是一个开关管导通另一个开关管关闭。如果定义一个桥臂的上部开关管导通、下部开关管关断为状态1，上部开关管关断、下部开关管导通为状态0，则三个桥臂的开关管会形成八个不同的电压矢量，其中包括六个有效电压矢量(V1(001)、V2(010)、V3(011)、V4(100)、V5(101)和V6(110))以及两个零矢量(V0(000)和V7(111))。
图4示出了三相全桥两电平逆变电路中各个电压矢量的空间位置，示例性的，当参考电压矢量Vref处于III扇区时，参考电压矢量Vref由相邻的两个有效电压矢量V4(100)、V6(110)以及零矢量V0(000)/V7(111)合成。位于其它扇区内的参考电压矢量的计算方式与此类似。
根据伏秒平衡原理可以计算出与参考电压矢量相邻的两个有效电压矢量及零矢量的作用时间，可以得到如图5所示的七段式PWM波形。参考电压矢量指的某一时刻作用在某一扇区的电压矢量，根据平均值等效原理，参考电压矢量可以用它相邻的两个非零基本矢量和零矢量去等效。
图5中t0表示零矢量的作用时间，t1表示与参考电压矢量相邻的一个有效电压矢量的作用时间，t2表示与参考电压矢量相邻的另一个有效电压矢量的作用时间；A/B/C表示三相输出，与图1中的A/B/C相对应。从中可以看出每一相的输出电压只有高低两个电平。
如图6所示，为三相全桥两电平逆变电路和电机结合后的系统的效率示意图，图中的梯度数值表示系统效率，从中可以看出，在低扭矩区域系统效率较低，例如小于扭矩25Nm时系统效率小于90％，扭矩5Nm时系统效率更是低于80％。
下面的表1是新标欧洲循环测试(new European driving cycle，NEDC)公布的电动汽车稳态工作点数据，从“电机扭矩(Nm)”这一列数据中可以看出，电动汽车的稳态工作点都集中在低扭矩区。所以电动汽车的MCU在采用三相全桥两电平逆变电路时，系统效率是很低的。
表1
车速(km/h) 电机转速(rpm) 功率(KW) 电机扭矩(Nm)
30 2200 4 17
50 3700 5 12
70 5200 10 18
90 6700 15 21
100 7400 20 25
110 8100 24 28
130 9600 33 32
综上所述，三相全桥两电平逆变电路的输出电压只有两种电平，输出电压的谐波和输出电流的谐波较大，导致电机转矩脉动变大，噪声变大，损耗增加。同时在低扭矩区域功率小，开关损耗所占比重大，系统效率低，在电动汽车的MCU中采用这种拓扑会导致续航里程减少。
与图1所示的三相全桥两电平逆变电路相比，图2或图3所示的三相全桥三电平逆变电路的输出电压包含三个电平，输出电压的波形更接近理想的正弦波形，输出电压的谐波和输出电流的谐波均更小，可以提升逆变电路的系统效率。此外，在相同电压等级下，三相全桥三电平逆变电路的开关管的耐压小，还能降低电磁干扰，使得其在高压大功率场合中应用较为广泛。
对于图2的三相全桥三电平逆变电路，包括串联的两个分压电容(第一电容C1和第二电容C2)、中性点n以及三个桥臂。
其中，第一电容C1的两端分别与母线的正极和中性点n耦接，第二电容C2的两端分别与母线的负极和中性点n耦接，每个分压电容的端电压均为直流电源电压Vdc的一半即Vdc/2。
每一个桥臂包括四个串联的开关管，例如，第一个桥臂的第一开关管S1_A、第二开关管S2_A、第三开关管S3_A和第四开关管S4_A串联；第二个桥臂的第一开关管S1_B、第二开关管S2_B、第三开关管S3_B和第四开关管S4_B串联；第三个桥臂的第一开关管S1_C、第二开关管S2_C、第三开关管S3_C和第四开关管S4_C串联。
每一个桥臂中第二开关管和第三开关管的连接点即为该桥臂对应的输出端，例如，第一个桥臂的输出端为A，第二个桥臂的输出端为B，第三个桥臂的输出端为C。也就是说，第一个桥臂输出A相电压，第二个桥臂输出B相电压，第三个桥臂输出C相电压。三个输出端用于与电机13耦接。
每一个桥臂中的第一开关管和第三开关管互补导通，第二开关管和第四开关管互补导通。例如，第一开关管导通时，第三开关管关断，第三开关管导通时，第一开关管关断；第二开关管导通时，第四开关管关断，第四开关管导通时，第二开关管关断。
每一个桥臂还包括四个分别与开关管反并联的二极管D0。二极管D0也称为续流二极管，作为负载电流的续流通道，可以防止开关管损坏。
每一个桥臂还包括二极管D1和二极管D2，二极管D1将中性点n耦接至三个桥臂的第一开关管和第二开关管的连接点，二极管D2将中性点n耦接至三个桥臂的第三开关管和第四开关管的连接点。二极管D1和二极管D2称为箝位二极管。
以第一个桥臂为例，对I型三相全桥三电平逆变电路的工作方式进行说明。其中，假设中性点n的电压为参考0电位，从第一个竖桥臂的输出端A向电机流出电流方向为正方向。
(1)当第一开关管S1_A和第二开关管S2_A导通，第三开关管S3_A和第四开关管S4_A关断时，无论电流方向为正或者负，输出端A输出电压均为直流电源电压Vdc的一半即Vdc/2。
(2)当第二开关管S2_A和第三开关管S3_A导通，第一开关管S1_A和第四开关管S4_A关断时，该桥臂的两个箝位二极管D1和D2将输出端A箝位到中性点n， 无论电流方向为正或者负，输出端A输出电压均为0。
(3)当第三开关管S3_A和第四开关管S4_A导通，第一开关管S1_A和第二开关管S2_A关断时，无论电流方向为正或者负，输出端A输出电压均为-Vdc/2。
对于图3的T型三相全桥三电平逆变电路，包括第一电容C1、第二电容C2、具有三个竖桥臂的竖桥电路、具有三个横桥臂的横桥电路以及中性点n。
第一电容C1的两端分别与母线的正极和中性点n耦接，第二电容C2的两端分别与母线的负极和中性点n耦接。竖桥臂的两端分别与母线的正负极相耦接。
每个竖桥臂包括串联的两个开关管，例如第一个竖桥臂的第一开关管S1_A和第四开关管S4_A串联；第二个竖桥臂的第一开关管S1_B和第四开关管S4_B串联；第三个竖桥臂的第一开关管S1_C和第四开关管S4_C串联。
每个横桥臂包括反向串联的两个开关管，例如第一个横桥臂的第二开关管S2_A和第三开关管S3_A串联。第二个横桥臂的第二开关管S2_B和第三开关管S3_B串联；第三个横桥臂的第二开关管S2_C和第三开关管S3_C串联。
每个竖桥臂中两个开关管(第一开关管S1和第四开关管S4)的连接点即为该桥臂对应的输出端，例如，第一个竖桥臂的输出端为A，第二个竖桥臂的输出端为B，第三个竖桥臂的输出端为C。也就是说，第一个桥臂输出A相电压，第二个桥臂输出B相电压，第三个桥臂输出C相电压。三个输出端用于与电机13耦接。
一个横桥臂的两端分别与一个竖桥臂的输出端和中性点n耦接，例如第一个横桥臂的两端分别与第一个竖桥臂的输出端A和中性点n耦接，第二个横桥臂的两端分别与第二个竖桥臂的输出端B和中性点n耦接，第三个横桥臂的两端分别与第三个竖桥臂的输出端C和中性点n耦接。
每一个竖桥臂或横桥臂还包括两个分别与开关管反并联的二极管D0。
需要说明的是，T型三相全桥三电平逆变电路中竖桥电路与竖桥电路中的开关管可以采用不同种类的器件，例如，横桥电路采用MOS管，竖桥电路采用IGBT；或者，横桥电路采用IGBT，竖桥电路采用MOS管。
图3的T型三相全桥三电平逆变电路与图2的I型三相全桥三电平逆变电路相比，不再使用箝位二极管来将输出端箝位到中性点n，而是通过横桥臂中反向串联的两个开关管(例如第一个横桥臂的第二开关管S2_A和第三开关管S3_A)将竖桥臂的输出端(例如第一个竖桥臂的输出端A)与中性点n相连接，从而将竖桥臂的输出端箝位到中性点n。
以第一个竖桥臂和第一个横桥臂为例，对T型三相全桥三电平逆变电路的工作方式进行说明。其中，假设中性点n的电压为参考0电位，从第一个竖桥臂的输出端A向电机流出电流方向为正方向。
(1)当第一开关管S1_A和第二开关管S2_A导通，第三开关管S3_A和第四开关管S4_A关断时，无论电流方向为正或者负，输出端A输出电压均为直流电源电压Vdc的一半即Vdc/2。
(2)当第二开关管S2_A和第三开关管S3_A导通，第一开关管S1_A和第四开关管S4_A关断时，第二开关管S2_A和第三开关管S3_A将输出端A箝位到中性点n，无论电流方向为正或者负，输出端A输出电压均为0。
(3)当第三开关管S3_A和第四开关管S4_A导通，第一开关管S1_A和第二开关管S2_A关断时，无论电流方向为正或者负，输出端A输出电压均为-Vdc/2。
综上所述，无论是I型三相全桥三电平逆变电路还是T型三相全桥三电平逆变电路，每一输出端输出电压均有三种电平，因此与三相全桥两电平逆变电路相比，其输出电压谐波和输出电流谐波更小。但是，三相全桥三电平逆变电路相对于三相全桥两电平逆变电路，开关管的数量增加一倍，并且所有开关管的电流容量相同，所有开关管持续工作易导致损坏，导致成本上升。
本申请实施例提供了一种MCU和控制方法，T型三相全桥三电平逆变电路的基础上，根据电机的扭矩、输出端输出的电流、横桥电路中的开关管的温度以及横桥电路中的开关管的端电压，控制横桥电路中的开关管。在低扭矩区，使能横桥电路中的开关管，此时仍为T型三相全桥三电平逆变电路(可以简称为三电平工作模式)，可以提高系统效率和续航里程。否则禁用横桥电路中的开关管，此时退化为三相全桥两电平逆变电路(可以简称为两电平工作模式)，可以防止横桥电路中的开关管损坏，并且横桥电路中的开关管的电流容量小于竖桥电路中的开关管的电流容量，从而可以降低逆变电路的成本。同时还实现了对开关管的保护，在不同工作模式切换前后以及切换过程中，保证所有开关管能够得到保护。
如图7所示，本申请实施例提供了一种MCU 11，MCU 11获取电机的扭矩或者MCU 11的输出端输出的电流，将这二者中的一个转换(例如通过查表来转换)为电机的Q轴电流Iq和D轴电流Id，并得到相应的Q轴电压Uq和D轴电压Ud。经过进一步计算得到PWM控制信号的比较值来计算占空比，根据占空比来控制开关管的导通和关断，从而将直流电源12输出的直流电转换为交流电后向电机13供电，并且，控制输出的交流电的电压和电流，进而控制电机的转速。
该MCU 11包括：三相全桥三电平逆变电路111、控制装置112、横桥驱动电路113和竖桥驱动电路114。
三相全桥三电平逆变电路111为图3中所示的T型三相全桥三电平逆变电路，即包括横桥电路和竖桥电路，关于其结构的描述可以参照前面的描述，在此不再重复。
控制装置112可以通过横桥驱动电路113向横桥电路中的开关管发送PWM控制信号，以驱动横桥电路中的开关管导通或关断。控制装置112可以通过竖桥驱动电路114向竖桥电路中的开关管发送PWM控制信号，以驱动竖桥电路中的开关管导通或关断。其中，PWM控制信号是周期性高低电平信号。
竖桥电路中的开关管的电流容量大于或等于电机13的最大电流，横桥电路中的开关管的电流容量小于竖桥电路中的开关管的电流容量。例如，横桥电路中的开关管的电流容量可以为竖桥电路中的开关管的电流容量的1/6，还可以结合实际应用场景来确定这两者之间的比例，本申请对具体方式不作限定。
下面对如何控制横桥电路(或竖桥电路)中的开关管进行说明：
在一种可能的实施方式中，可以通过向横桥电路(或竖桥电路)中的开关管发送使能信号来使能横桥电路(或竖桥电路)中的开关管，通过向横桥电路(或竖桥电路)中的开关管发送禁用信号来禁用横桥电路(或竖桥电路)中的开关管。
例如，假设开关管为N沟道MOS管，控制装置112通过横桥驱动电路113向横 桥电路的开关管的栅极输出低电平(禁用信号)来使开关管截止，即可禁用横桥电路的开关管。控制装置112通过横桥驱动电路113向横桥电路的开关管的栅极输出PWM控制信号(使能信号)，即可使能横桥电路的开关管。
控制装置112通过竖桥驱动电路114向竖桥电路的开关管的栅极输出低电平(禁用信号)来使开关管截止，即可禁用横桥电路的开关管。控制装置112通过竖桥驱动电路114向竖桥电路的开关管的栅极输出PWM控制信号(使能信号)，即可使能横桥电路的开关管。
在另一种可能的实施方式中，可以通过物理开关来使能或禁用横桥电路(或竖桥电路)中的开关管。
可选的，在横桥电路与中性点之间还可以包括横桥保护开关K1，或者，在横桥电路与竖桥电路之间还可以包括横桥保护开关K2，当控制装置112控制横桥保护开关K1或横桥保护开关K2闭合时，横桥电路接入三相全桥三电平逆变电路111，相当于使能横桥电路中的开关管。当控制装置112控制横桥保护开关K1或横桥保护开关K2断开时，横桥电路脱离三相全桥三电平逆变电路111，相当于禁用横桥电路中的开关管。
可选的，在竖桥电路与母线的正负极之间还可以包括竖桥保护开关K3，当控制装置112控制竖桥保护开关K3闭合时，竖桥电路接入三相全桥三电平逆变电路111，相当于使能竖桥电路中的开关管。当控制装置112控制竖桥保护开关K3断开时，竖桥电路脱离三相全桥三电平逆变电路111，相当于禁用竖桥电路中的开关管。
控制装置112可以执行如图8所示的控制方法：
S801、根据电机的扭矩、竖桥电路的输出端输出的电流、横桥电路中的开关管的温度以及横桥电路中的开关管的端电压，控制横桥电路中的开关管。
电机的扭矩与竖桥电路的输出端输出的电流是线性相关的，或者可以称为是等价的，所以对这二者可以测量其中的任一个。
可以通过前文所述平衡力法、传递法或能量转换法等方式测量电机的扭矩。可以在MCU的输出端(即竖桥电路的输出端)与电机之间的通路安装电流互感器，通过测量电流互感器中的电流来间接测量竖桥电路的任一输出端输出的电流。因为前文所述的逆变电路输出的交流不是标准的正弦波，所以不适用于整流式测量方法，因此可以采用前文所述的电磁式测量方法或电动式测量方法。
关于如何测量开关管的温度以及端电压的方法见前文描述，在此不再重复。
具体的，如图10所示，该步骤可以包括：
S8011、如果电机的扭矩大于第一扭矩门限，或者，竖桥电路的输出端输出的电流大于第一过流门限，或者，横桥电路中的开关管的温度大于第一温度门限，或者，横桥电路中的开关管的端电压大于第一电压门限，则禁用横桥电路中的开关管。
电机的扭矩大于第一扭矩门限，竖桥电路的输出端输出的电流大于第一过流门限这两个条件是等价的。
本申请实施例中，不论在横桥电路还是竖桥电路中，开关管的温度大于一定温度门限也可以称为开关管过温，开关管的端电压大于一定电压门限也可以称为开关管过压，这两种情况都可以认为开关管出现故障。
S8012、否则，使能横桥电路中的开关管。
也就是说，电机的扭矩小于或等于第一扭矩门限或者竖桥电路的输出端输出的电流小于或等于第一过流门限，并且，横桥电路中的开关管的温度小于或等于第一温度门限，并且，横桥电路中的开关管的端电压小于或等于第一电压门限，则使能横桥电路中的开关管。
第一过流门限可以小于或等于横桥电路中的开关管的电流容量。示例性的，以横桥电路中的开关管的电流容量为竖桥电路中的开关管的电流容量的1/6为例，第一过流门限即可以小于或等于竖桥电路中的开关管的电流容量的1/6。
因为电机的扭矩与竖桥电路的输出端输出的电流是正相关的，第一扭矩门限相对于电机的峰值扭矩的比例可以小于或等于第一过流门限相对于竖桥电路中的开关管的电流容量的比例。示例性的，扭矩门限也可以小于或等于电机的峰值扭矩的1/6。
使能竖桥电路中的开关管并且使能横桥电路中的开关管，相当于MCU进入三电平工作模式。使能竖桥电路中的开关管但是禁用横桥电路中的开关管，相当于MCU进入两电平工作模式。关于如何使能竖桥电路中的开关管，可以始终使能竖桥电路中的开关管，或者，采用图9和图10所示的控制方法来确定何时使能竖桥电路中的开关管，本申请不作限定。如无特别说明，涉及的使能或禁用横桥电路中的开关管，从而使MCU在三电平工作模式与两电平工作模式之间切换时，默认竖桥电路中的开关管是使能的。
当电机的扭矩小于第一扭矩门限时(低扭矩区)，使能横桥电路中的开关管，MCU采用三电平工作模式，可以提高系统效率，并且横桥电路中的开关管的电流值小于相应的电流容量，不会损坏横桥电路中的开关管。当电机的扭矩大于或等于第一扭矩门限时(高扭矩区)，横桥电路中的开关管的电流值可能会超过相应的电流容量，此时禁用横桥电路中的开关管，MCU采用两电平工作模式，可以避免损坏横桥电路中的开关管。
为了防止MCU频繁在两电平工作模式和三电平工作模式之间频繁切换，可以对第一过流门限或第一扭矩门限引入门限回差。即将步骤S8012中的第一过流门限替换为第一过流门限与过流门限回差之差，第一扭矩门限替换为第一扭矩门限与扭矩门限回差之差。
例如，当MCU工作在三电平工作模式时，如果竖桥电路的输出端输出的电流大于第一过流门限，或者，电机的扭矩大于第一扭矩门限，则禁用横桥电路中的开关管，即切换至两电平工作模式。当MCU工作在两电平工作模式时，如果竖桥电路的输出端输出的电流小于第一过流门限与过流门限回差之差，或者，电机的扭矩小于或等于第一扭矩门限与扭矩门限回差之差，则使能横桥电路中的开关管，即切换至三电平工作模式。
需要说明的是，在使能或禁用横桥电路中的开关管之后，控制装置还可以调整PWM控制信号的占空比使竖桥电路的输出端输出的电压不变。因为三相全桥两电平逆变电路和三相全桥三电平逆变电路输出的电压是不同的，为了防止电压脉动对电机造成冲击，所以调整PWM控制信号的占空比使得竖桥电路的输出端输出的电压不变。
另外，在使能或禁用横桥电路中的开关管之后，控制装置还可以调整PWM控制 信号的占空比使竖桥电路的输出端输出的电流小于第一过流门限，防止横桥电路中的开关管因为过流而损坏。
如图11所示，在两电平工作模式，横桥电路中的开关管(第二开关管S2_A/S2_A/S2_C和第三开关管S3_A/S3_B/S3_C)处于禁用状态，竖桥电路中的开关管(第一开关管S1_A/S1_B/S1_C和第四开关管S4_A/S4_B/S4_C)处于周期性导通和关断状态。
在三电平工作模式，假设每相的输出电压为Vdc/2时为P状态，输出电压为0时为O状态，输出电压为-Vdc/2为N状态，则三相T型三电平逆变器共有27种开关状态。
图12示出了三相全桥三电平逆变电路中各个电压矢量的空间位置，示例性的，当参考电压矢量Vref位于图示的扇区时，参考电压矢量Vref由有效电压矢量PP0(00N)、P00(0NN)、PNN、P0N、PPN以及零矢量(PPP/000/NNN)合成。位于其他扇区的参考电压矢量的计算方法与此类似。
如图13所示，在三电平工作模式，横桥电路中和竖桥电路的每个桥臂中各有一个开关管保持导通或关断，其他开关管处于周期性导通和关断状态。
当参考电压矢量处于图12所示的扇区内时，从三电平工作模式切换成两电平工作模式时，参考电压矢量Vref从图12所示的由有效电压矢量PP0(00N)、P00(0NN)、PNN，P0N、PPN以及零矢量(PPP/000/NNN)合成，切换至图4所示的由有效电压矢量V4(100)、V6(110)以及零矢量V0(000)/V7(111)合成。通过调整有效电压矢量V4(100)、V6(110)的作用时间(通过调整PWM控制信号的点空比)，可以使得切换前后竖桥电路的输出端输出的电压不变。开关管的工作状态如图14所示。当从两电平工作模式切换至三电平工作模式时，切换方式正好相反。
本申请实施例提供的电机控制器和控制方法，在T型三相全桥三电平逆变电路的基础上，根据电机的扭矩、输出端输出的电流、横桥电路中的开关管的温度以及横桥电路中的开关管的端电压，使能或禁用横桥电路中的开关管。在低扭矩区域使能横桥电路中的开关管，使得MCU工作在三电平工作模式，可以提高逆变电路的系统效率。在高扭矩区域禁用横桥电路中的开关管，防止三相全桥逆变电路所有开关管持续工作，另外，横桥电路中的开关管的电流容量小于竖桥电路中的开关管的电流容量，即横桥电路可以降低开关管的规格，从而可以降低逆变电路的成本。
如图9所示，该控制方法还可以包括：
S901、根据电机的扭矩、输出端输出的电流、电机的转速、竖桥电路中的开关管的温度、竖桥电路中的开关管的端电压，控制竖桥电路中的开关管。
具体的，如图10所示，该步骤可以包括：
S9011、在电机的扭矩大于第二扭矩门限或者输出端输出的电流大于第二过流门限时：如果电机的转速小于或等于转速门限，或者，如果竖桥电路中的开关管的温度大于第二温度门限或者竖桥电路中的开关管的端电压大于第二电压门限，则禁用竖桥电路中的开关管，以保护竖桥电路。
因为竖桥电路中的开关管的电流容量大于横桥电路中的开关管的电流容量，所以第二过流门限大于第一过流门限，但是小于或等于竖桥电路中的开关管的电流容量。 又因为电机的扭矩与竖桥电路的输出端输出的电流是正相关的，所以第二扭矩门限大于第一扭矩门限，但是小于或等于电机的峰值扭矩。
S9012、否则，导通竖桥电路中上半桥或下半桥的开关管，以短路电机的绕组。
也就是说，在电机的扭矩大于第二扭矩门限或者输出端输出的电流大于第二过流门限时：如果电机的转速大于转速门限，并且，竖桥电路中的开关管的温度小于或等于第二温度门限，并且，竖桥电路中的开关管的端电压小于或等于第二电压门限，则导通竖桥电路中上半桥或下半桥的开关管，以短路电机的绕组。
S9013、在电机的扭矩小于或等于第二扭矩门限或者输出端输出的电流小于或等于第二过流门限时，使能竖桥电路中的开关管。
因为竖桥电路中的开关管的电流容量大于横桥电路中的开关管的电流容量，即竖桥电路中的开关管的规格要大于竖桥电路中的开关管的规格，所以竖桥电路中的开关管与横桥电路中的开关管相比，更耐压也更耐高温，所以第二电压门限大于第一电压门限，第二温度门限大于第一温度门限。
禁用竖桥电路中的开关管并且禁用横桥电路中的开关管，相当于MCU进入停机模式。
本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有计算机程序，当其在计算机或处理器上运行时，图8-图10中涉及的控制方法被执行。
本申请实施例还提供了一种包含指令的计算机程序产品，当指令在计算机或处理器上运行时，图8-图10中涉及的控制方法被执行。
本申请实施例提供了一种芯片系统，该芯片系统包括处理器，用于MCU执行图8-图10中涉及的控制方法。
在一种可能的设计中，该芯片系统还包括存储器，该存储器，用于保存必要的程序指令和数据。该芯片系统，可以包括芯片，集成电路，也可以包含芯片和其他分立器件，本申请实施例对此不作具体限定。
其中，本申请提供的计算机可读存储介质、计算机程序产品或芯片系统均用于执行上文所述的方法，因此，其所能达到的有益效果可参考上文所提供的实施方式中的有益效果，此处不再赘述。
本申请实施例涉及的处理器可以是一个芯片。例如，可以是现场可编程门阵列(field programmable gate array，FPGA)，可以是专用集成芯片(application specific integrated circuit，ASIC)，还可以是系统芯片(system on chip，SoC)，还可以是中央处理器(central processor unit，CPU)，还可以是网络处理器(network processor，NP)，还可以是数字信号处理电路(digital signal processor，DSP)，还可以是微控制器(micro controller unit，MCU)，还可以是可编程控制器(programmable logic device，PLD)或其他集成芯片。
本申请实施例涉及的存储器可以是易失性存储器或非易失性存储器，或可包括易失性和非易失性存储器两者。其中，非易失性存储器可以是只读存储器(read-only memory，ROM)、可编程只读存储器(programmable ROM，PROM)、可擦除可编程只读存储器(erasable PROM，EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(electrically EPROM，EEPROM)或闪存。易失性存储器可以是随机存取存储器(random access  memory，RAM)，其用作外部高速缓存。通过示例性但不是限制性说明，许多形式的RAM可用，例如静态随机存取存储器(static RAM，SRAM)、动态随机存取存储器(dynamic RAM，DRAM)、同步动态随机存取存储器(synchronous DRAM，SDRAM)、双倍数据速率同步动态随机存取存储器(double data rate SDRAM，DDR SDRAM)、增强型同步动态随机存取存储器(enhanced SDRAM，ESDRAM)、同步连接动态随机存取存储器(synchlink DRAM，SLDRAM)和直接内存总线随机存取存储器(direct rambus RAM，DR RAM)。应注意，本文描述的系统和方法的存储器旨在包括但不限于这些和任意其它适合类型的存储器。
应理解，在本申请的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件程序实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式来实现。该计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本申请实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或者数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(Digital Subscriber Line，DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中 心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可以用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质(例如，软盘、硬盘、磁带)，光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘(Solid State Disk，SSD))等。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请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申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (11)

  1. 一种电机控制器，其特征在于，包括：三相全桥三电平逆变电路、控制装置；所述三相全桥三电平逆变电路包括竖桥电路和横桥电路；所述竖桥电路中的开关管的电流容量大于或等于所述电机的最大电流，所述横桥电路中的开关管的电流容量小于所述竖桥电路中的开关管的电流容量；
    所述控制装置用于根据所述电机的扭矩、所述竖桥电路的输出端输出的电流、所述横桥电路中的开关管的温度以及所述横桥电路中的开关管的端电压，控制所述横桥电路中的开关管。
  2. 根据权利要求1所述的电机控制器，其特征在于，所述控制装置具体用于：
    如果所述电机的扭矩大于第一扭矩门限，或者，所述输出端输出的电流大于第一过流门限，或者，所述横桥电路中的开关管的温度大于第一温度门限，或者，所述横桥电路中的开关管的端电压大于第一电压门限，则禁用所述横桥电路中的开关管；
    否则，使能所述横桥电路中的开关管。
  3. 根据权利要求1-2任一项所述的电机控制器，其特征在于，所述控制装置还用于：
    根据所述电机的扭矩、所述输出端输出的电流、所述电机的转速、所述竖桥电路中的开关管的温度、所述竖桥电路中的开关管的端电压，控制所述竖桥电路中的开关管。
  4. 根据权利要求3所述的电机控制器，其特征在于，所述控制装置具体用于：
    在所述电机的扭矩大于第二扭矩门限或者所述输出端输出的电流大于第二过流门限时：
    如果所述电机的转速小于或等于转速门限，或者，如果所述竖桥电路中的开关管的温度大于第二温度门限或者所述竖桥电路中的开关管的端电压大于第二电压门限，则禁用所述竖桥电路中的开关管；否则，导通所述竖桥电路中上半桥或下半桥的开关管；
    在所述电机的扭矩小于或等于第二扭矩门限或者所述输出端输出的电流小于或等于第二过流门限时，使能所述竖桥电路中的开关管。
  5. 根据权利要求1-4任一项所述的电机控制器，其特征在于，所述控制装置还用于：
    在使能或禁用所述横桥电路中的开关管之后，调整脉宽调制的占空比使所述输出端输出的电压不变。
  6. 一种电机控制器的控制方法，其特征在于，应用于如权利要求1-5任一项所述的电机控制器，所述控制方法包括：
    根据电机的扭矩、三相全桥三电平逆变电路的竖桥电路的输出端输出的电流、所述三相全桥三电平逆变电路的横桥电路中的开关管的温度以及所述横桥电路中的开关管的端电压，控制所述横桥电路中的开关管。
  7. 根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述根据电机的扭矩、三相全桥三电平逆变电路的竖桥电路的输出端输出的电流、所述三相全桥三电平逆变电路的横桥电路中的开关管的温度以及所述横桥电路中的开关管的端电压，控制所述横桥电 路中的开关管，包括：
    如果所述电机的扭矩大于第一扭矩门限，或者，所述输出端输出的电流大于第一过流门限，或者，所述横桥电路中的开关管的温度大于第一温度门限，或者，所述横桥电路中的开关管的端电压大于第一电压门限，则禁用所述横桥电路中的开关管；
    否则，使能所述横桥电路中的开关管。
  8. 根据权利要求6-7任一项所述的控制方法，其特征在于，还包括：
    根据所述电机的扭矩、所述输出端输出的电流、所述电机的转速、所述竖桥电路中的开关管的温度、所述竖桥电路中的开关管的端电压，控制所述竖桥电路中的开关管。
  9. 根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述电机的扭矩、所述输出端输出的电流、所述电机的转速、所述竖桥电路中的开关管的温度、所述竖桥电路中的开关管的端电压，控制所述竖桥电路中的开关管，包括：
    在所述电机的扭矩大于第二扭矩门限或者所述输出端输出的电流大于第二过流门限时：
    如果所述电机的转速小于或等于转速门限，或者，如果所述竖桥电路中的开关管的温度大于第二温度门限或者所述竖桥电路中的开关管的端电压大于第二电压门限，则禁用所述竖桥电路中的开关管；否则，导通所述竖桥电路中上半桥或下半桥的开关管；
    在所述电机的扭矩小于或等于第二扭矩门限或者所述输出端输出的电流小于或等于第二过流门限时，使能所述竖桥电路中的开关管。
  10. 根据权利要求6-9任一项所述的控制方法，其特征在于，还包括：
    在使能或禁用所述横桥电路中的开关管之后，调整脉宽调制的占空比使所述输出端输出的电压不变。
  11. 一种动力总成，其特征在于，包括如权利要求1-5任一项所述的电机控制器、直流电源和电机，所述电机控制器用于将所述直流电源输出的直流电转换为交流电后向所述电机供电，并控制所述电机的转速。
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