[发明专利]用于检测逆变器模块中退饱和故障的方法和装置

说明书

技术领域

本公开涉及用于电动机/发电机的逆变器模块。

背景技术

该部分中的表述仅提供了与本公开相关的背景信息。因此，该表述不旨在构成对现有技术的承认。

逆变器使用例如绝缘栅驱动双极型晶体管（LGBT）或MOSFET的功率开关将高压DC电功率转变成高压AC功率，其被传递至电动机/发电机以在使用混合驱动和电驱动动力系系统的车辆中产生用于牵引作用力的扭矩。这种系统中的故障包括线到线的电气短路，接地故障，以及逆变器、电动机/发电机和在逆变器和电动机/发电机之间电气连接的多相电源总线的功率开关的击穿状态。与电动机/发电机的功率开关和绕组相关的故障可导致流过各种组件的过量电流，以及越过功率开关中之一或多个的集电极和发射极的电压幅值增大（被称为退饱和）。一个已知的故障模式是击穿状态，其中相同的逆变器引线中的上和下开关被同时转换为开。该状态导致击穿状态，其中DC总线被短路。该状态在DC总线上产生电压暂降。

已知的功率开关被控制为开状态或关状态的其中一个状态。当处于开状态中所述功率开关如设计那样起作用时，通过功率开关的电流是饱和的，即，全部的可用电流穿过开关，小部分电流由于开关电阻而耗散成热量。当处于关状态时，开关阻挡电流的流动。

功率开关中的退饱和故障会导致电流增大至超过最大运行极限，其中功率开关进入线性模式，这样对功率开关进行退饱和（DSAT）。当越过功率开关的集电极和发射极（Vce）的电压幅值升高高于阈值（例如1-2伏，此时门极-发射极电压为高）时，DSAT状态被认为出现。已知控制系统响应于DSAT故障包括立即关闭电动机/发电机。已知的系统被设置成监测功率开关集电极-发射极电压以检测DSAT故障，且包括控制系统以一旦检测到DSAT故障实现电动机/发电机的立即关闭。动力系系统暴露于外界干扰，外界干扰包括电磁干扰（EMI），其可触发故障的假检测和相关联的电动机/发电机的立即关闭（这是不需要的）。

已知的DSAT诊断方法包含使用硬件电路以监测电参数和执行设计用来保护硬件和系统不受电或热损害的补救动作。一个已知的保护防止DSAT故障的监测方法包括测量每个功率开关上的集电极和发射极之间的电压下降。已知的基于硬件的DSAT诊断被设计成迅速响应感知的故障，但是需要电路，所述电路必须在尚不知道系统性能的系统开发期间被设计且实施。因此，由于硬件电路制造公差变动和不期望的系统事件，基于硬件的诊断会遭受假判定的故障触发。由于硬件缺陷和公差叠加的问题，基于硬件的DSAT诊断会产生假判定的DSAT信号，导致电动机/发电机的不必要的关闭。已知的对与基于硬件的DSAT诊断相关的问题的补偿方法包括使用包括重试例程的诊断软件，其中首次的硬件诊断差错不触发系统宽范围关闭。已知的重试例程清除或抹去由基于硬件的诊断所检测到的故障，且允许系统使用重试计数重新开始可校准的次数。用于基于硬件的诊断的重试的数量可为预定的固定的值。该固定的重试数量形成保护以防止令人讨厌的差错，但是在真正的故障出现时会对硬件形成过载的状态。

发明内容

多相电动机/发电机被联接到逆变器模块。响应由基于硬件的退饱和诊断配置指示的逆变器模块中的初步故障，逆变器模块被停止且被设置成向逆变器模块供应电功率的高压总线上的电压被监测。当高压总线上的电压的变化大于预定的阈值时检测到产生真故障。当高压总线上的电压的变化小于预定的阈值时检测到产生假故障。

本发明提供如下方案：

1．用于监测逆变器模块的方法，所述逆变器模块用于多相电动机/发电机，所述方法包括：

响应于由基于硬件退饱和诊断配置所指示的所述逆变器模块中的初步故障的发生而：

停止所述逆变器模块的运行；

监测被设置成向所述逆变器模块供应电功率的高压总线上的电压；

当所述高压总线上的电压的变化大于预定的阈值时检测到真故障发生；以及

当所述高压总线上的电压的变化小于所述预定的阈值时检测到假故障发生。

2．根据方案1所述的方法，其中，当所述高压总线上的电压的变化大于所述预定的阈值时检测到真故障发生包括在采样窗口期间当所述高压总线上的电压的变化大于所述预定的阈值时检测到真故障发生。

3．根据方案2所述的方法，

其中，监测所述高压总线上的电压包括在所述采样窗口期间监测越过所述高压总线的基于时间的电压差；以及

其中，检测到所述假故障发生包括当所述基于时间的电压差小于所述预定的阈值时检测到所述假故障发生。

4．根据方案2所述的方法，