[发明专利]一种电动车用永磁电机驱动装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种电动汽车用驱动装置。

背景技术

随着全社会对能源和环境问题的关注，电动汽车成为关注的焦点。永磁电机驱动系统具有高效节能、功率密度高、出转矩能力大等优点，广泛应用于电动汽车驱动系统中。但是永磁电机如果处于弱磁状态，一旦逆变器出现保护，IGBT封锁，电机的反电势迅速升高，此电压如果超过逆变器的直流电压，就会迅速向电池中充电，造成装置的损坏。目前最常用的保护方法是将逆变器的直流侧并联泄放电路，再出现保护时接通泄放电路，将此部分能量消耗；但是这样会造成泄放电阻瞬间承受很大电流，温度迅速上升，电机转速迅速下降，造成整车的安全性和舒适性变差。另一种方法是通过控制逆变器处于零矢量状态，将电机短路，避免对逆变器造成损坏，但是这种方法只能保护逆变器本身，电机处于短路状态，短路电流很快会使得电机温度上升，严重时烧毁电机。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有永磁电机弱磁保护的高反电势问题，提出一种新的永磁电机驱动装置。本发明既可以实现正常的电力驱动，也可以实现对电池的充电，在出现弱磁保护的情况时，还能对永磁电机驱动装置进行保护，且在保护时不会对整车的安全性和舒适性造成影响。

本发明电动车用永磁电机驱动装置，至少包含一个电池组、一个永磁电机、一个三相逆变器、一个预充电电路，以及一个车载充电装置。所述三相逆变器包含第一电容和六个IGBT模块，分别是第一IGBT模块、第二IGBT模块、第三IGBT模块、第四IGBT模块、第五IGBT模块和第六IGBT模块。电池组通过预充电电路和三相逆变器的直流侧连接在一起。车载充电装置包含一个三相整流桥、第七IGBT模块、第八IGBT模块、一个电感、开关和第二电容。第七IGBT模块和第八IGBT模块串联在一起，并且和三相整流桥并联；电感和开关串联，且连接在第七IGBT模块的发射极上；第二电容并联在开关和第八IGBT模块的发射极之间。第七IGBT模块、第八IGBT模块、电感、开关和第二电容形成BUCK斩波电路。永磁电机包含第一绕组、第二绕组和第三绕组，第一绕组的两端为A、a，第二绕组的两端B、b，第三绕组的两端为C、c。第一绕组的一个端口A、第二绕组的一个端口B、第三绕组的一个端口C分别与三相逆变器的交流输出连接；与传统三相星接绕组电机不同的是，第一绕组的另一个端口a、第二绕组的另一个端口b、第三绕组的另一个端口c并不是直接连接在一起，第一绕组的另一个端口a、第二绕组的另一个端口b、第三绕组的另一个端口c分别与车载充电装置的输入端连接在一起。车载充电装置的输出端与电池组连接在一起，通过控制第七IGBT模块和第八IGBT模块的导通和关断可以实现第一绕组、第二绕组和第三绕组的端口a、b、c的连接和分离。本发明巧妙的利用了永磁电机和三相逆变器工作时，车载充电装置不工作，车载充电装置工作时永磁电机和三相逆变器不工作的特性，在驱动状态时借用车载充电装置的电路实现保护功能。

通过控制车载充电装置的第七IGBT模块和第八IGBT模块开通和关断，可以实现三相整流桥交流输入端的短路和开路，构成一个短路装置。当第七IGBT模块和第八IGBT模块开通，假定三相整流桥的三端开路，则三端的电压为三相逆变器控制的电压，可能是直流母线电压，也可能是零，此电压由桥臂的开关状态决定。当某一相的电压为直流母线电压时，对应的整流桥的上桥臂二极管导通；当某一相的电压为零时，对应的整流桥的下桥臂二极管导通；而第七IGBT模块和第八IGBT模块开通，将母线短路，实际上也就将整流桥的交流三端输入短路。同理当第七IGBT模块和第八IGBT模块关断时，也就将整流桥的交流三端输入开路。在实际中，由于二极管和IGBT存在一定的导通压降，因此这种短路与实际的三相直接连接在一起稍有差异，但并不影响应用。

当本发明所述的装置处于正常电动状态时，预充电电路完成预充电并闭合，车载充电装置中的开关断开，车载充电装置不工作。第七IGBT模块、第八IGBT模块开通，将永磁电机的三相绕组的a、b、c端连接在一起，形成三相绕组星接的结构，三相逆变器供电驱动电机正常工作。永磁电机的三相绕组电流经过车载充电装置中整流桥的整流，再经过第七IGBT模块、第八IGBT模块实现电流的闭环。