[发明专利]一种基于三电平拓扑的高可靠高效率控制驱动器

说明书

本发明涉及一种基于三电平拓扑的高可靠高效率控制驱动器，包括T型三相驱动桥、母线支撑电容、6个开关；通过开关的不同逻辑组合，选择原T型电路拓扑的异构电路组合形式，从而组成新的三相桥式拓扑，达到控制三相电机的目的。当故障检测电路检测出相关故障时，在开关管不同的选通组合下，T型电路拓扑可以被切换成传统三相全桥电路拓扑，这样仍然能够实现电机的三相全桥控制。对比以往的三电平冗余拓扑结构，在正常工作过程中，本发明没有增加开关管的数量，故障切换方便、控制方式灵活，系统的功能丰富、可靠性高，在保证系统低噪性的前提下没有增加系统损耗，保证系统的高效率，无干扰，且硬件成本增加极少。

技术领域

本发明涉及一种基于三电平拓扑的高可靠高效率控制驱动器，属于驱动器领域。

背景技术

T型三电平拓扑具有低谐波和高效率的特性，对降低电机运行过程中的振动和噪声有较为明显的作用，目前已逐渐被人们所关注。当前在实际应用中，还较少考虑其可靠性。结合图1，当有一只IGBT开关管发生故障后，控制驱动器只能停机，影响产品的可靠性。

近年已有关于三电平冗余拓扑结构的研究，但其增加了IGBT开关管的数目，在工作过程中增大了损耗，影响控制驱动器的效率。如何在不增加开关管且不影响控制驱动器工作效率的基础上，提高驱动器工作的可靠性，是本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于三电平改进型拓扑结构的高可靠控制驱动器，在不增加IGBT开关管数目的基础上，可实时监测IGBT的状态，在保证系统低噪性、高效率的同时，通过较少的硬件改进，增加了系统的可靠性。

本发明目的通过如下技术方案予以实现：

提供一种基于三电平拓扑的控制驱动器拓扑结构，包括T型三相驱动桥、母线支撑电容、6个开关；

T型三相驱动桥将电源母线直流电逆变成交流电驱动三相电机；

母线支撑电容包括第二母线支撑电容和第三母线支撑电容，二者串联后在经第一开关的并联在电源两端；

第二开关与第二母线支撑电容并联，第三开关与第三母线支撑电容并联，第四开关连接在第二母线支撑电容的正极与T型三相驱动桥的电源正输入端之间，第五开关连接在第三母线支撑电容的负极与T型三相驱动桥的电源负输入端之间；第六开关的一端连接在第二母线支撑电容和第三母线支撑电容之间，另一端连接在T型三相驱动桥的零输入端。

优选的，T型三相驱动桥包括3个结构相同的驱动臂，每个驱动臂包括4个IGBT开关管，第i个驱动臂的结构如下：第一IGBT开关管的一端作为电源正输入端，另一端连接第四IGBT开关管的一端，第四IGBT开关管的另一端作为电源负输入端，第一IGBT开关管的另一端还连接三相电机的第i相；第二IGBT开关管一端连接在三相电机的第i相，第二IGBT开关管的另一端连接第三IGBT开关管的一端，第三IGBT开关管的另一端作为T型三相驱动桥的零输入端，i为1，2或3。

优选的，正常工作时，基于三电平拓扑的高可靠高效率控制驱动器的主控电路控制第一开关、第四开关、第五开关、第六开关闭合，其他开关断开。

优选的，当判断一相或多相驱动臂第一开关管出现故障时，主控电路控制第二开关闭合，第四开关关断，将三相的第三开关管设为全开模式；

当判断一相或多相驱动臂第四开关管发生故障时，主控电路控制第三开关闭合，第五开关关断，将三相的第二开关管设为全开模式；

当判断第二开关管或第三开关管中的一个或多个发生故障时，主控电路控制第六开关断开。

同时供一种基于三电平拓扑的控制驱动器，驱动器拓扑结构包括T型三相驱动桥、母线支撑电容、6个开关；

T型三相驱动桥将直流电逆变成交流电驱动三相电机；