具有容錯(cuò)功能的逆變器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種具有容錯(cuò)功能的逆變器，包括直流電源和逆變橋，第一逆變橋臂的上橋臂和下橋臂上分別接有快速熔斷器F1和快速熔斷器F4，第二逆變橋臂的上橋臂和下橋臂上分別接有快速熔斷器F3和快速熔斷器F6，第三逆變橋臂的上橋臂和下橋臂上分別接有快速熔斷器F5和快速熔斷器F2；直流電源與逆變橋之間連接有逆變輔助電路，逆變輔助電路由上橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管Q7、下橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管Q8、第一逆變橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管S1、第二逆變橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管S2和第三逆變橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管S3，以及單相整流橋Z1、Z2和Z3組成。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了短路故障或開(kāi)路故障所在橋臂的故障隔離，具有很好的容錯(cuò)運(yùn)行功能。
【專(zhuān)利說(shuō)明】具有容錯(cuò)功能的逆變器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于逆變器【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種具有容錯(cuò)功能的逆變器。
【背景技術(shù)】
[0002] 逆變器用于將直流電能轉(zhuǎn)變成交流電能，按照直流側(cè)電源性質(zhì)的不同，逆變器被 分為電流源型逆變器和電壓源型逆變器。電壓源型逆變器由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制靈活等諸多 優(yōu)點(diǎn)，得到了廣泛應(yīng)用，然而，其中的電力電子器件是最易發(fā)生故障的薄弱環(huán)節(jié)，其可靠性 問(wèn)題一直沒(méi)有得到有效解決。三相逆變器通常采用標(biāo)準(zhǔn)的三相橋式逆變結(jié)構(gòu)，它不具有故 障容錯(cuò)能力，人們?yōu)榱颂岣吣孀兤鞯目煽啃酝ǔ２扇≡殿~使用或并聯(lián)冗余元件等方法 來(lái)設(shè)計(jì)逆變器，但這兩種設(shè)計(jì)方法會(huì)使系統(tǒng)造價(jià)過(guò)高，體積重量增加，在追求低成本和安裝 空間受限的應(yīng)用場(chǎng)合，逆變器的可靠性問(wèn)題仍很突出。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0003] 本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種具有 容錯(cuò)功能的逆變器，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)方便，能夠?qū)⒍搪饭收限D(zhuǎn)換為開(kāi)路故障，實(shí)現(xiàn)了短路 故障或開(kāi)路故障所在橋臂的故障隔離，避免了二次故障的發(fā)生，具有很好的容錯(cuò)運(yùn)行功能， 能夠保證系統(tǒng)的可靠性，實(shí)用性強(qiáng)，便于推廣使用。
[0004] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是：一種具有容錯(cuò)功能的逆變 器，包括直流電源和用于在外部控制電路的控制下將直流電轉(zhuǎn)換成交流電的逆變橋，所述 逆變橋由第一逆變橋臂、第二逆變橋臂和第三逆變橋臂組成，所述第一逆變橋臂的上橋臂 上連接有第一上橋臂絕緣柵雙極晶體管Qi，所述第一逆變橋臂的下橋臂上連接有第一下橋 臂絕緣柵雙極晶體管Q 4，所述第一逆變橋臂的上橋臂與下橋臂的連接端為逆變橋的第一輸 出端，所述第二逆變橋臂的上橋臂上連接有第二上橋臂絕緣柵雙極晶體管Q 3，所述第二逆 變橋臂的下橋臂上連接有第二下橋臂絕緣柵雙極晶體管Q6，所述第二逆變橋臂的上橋臂與 下橋臂的連接端為逆變橋的第二輸出端，所述第三逆變橋臂的上橋臂上連接有第三上橋臂 絕緣柵雙極晶體管Q 5，所述第三逆變橋臂的下橋臂上連接有第三下橋臂絕緣柵雙極晶體管 Q2，所述第三逆變橋臂的上橋臂與下橋臂的連接端為逆變橋的第三輸出端；其特征在于：所 述第一逆變橋臂的上橋臂上連接有與第一上橋臂絕緣柵雙極晶體管(?串聯(lián)且用于將第一 上橋臂絕緣柵雙極晶體管％的短路故障轉(zhuǎn)換為第一逆變橋臂的上橋臂開(kāi)路故障的快速熔 斷器匕，所述第一逆變橋臂的下橋臂上連接有與第一下橋臂絕緣柵雙極晶體管〇 4串聯(lián)且用 于將第一下橋臂絕緣柵雙極晶體管Q4的短路故障轉(zhuǎn)換為第一逆變橋臂的下橋臂開(kāi)路故障 的快速熔斷器F 4，所述第二逆變橋臂的上橋臂上連接有與第二上橋臂絕緣柵雙極晶體管Q3 串聯(lián)且用于將第二上橋臂絕緣柵雙極晶體管Q3的短路故障轉(zhuǎn)換為第二逆變橋臂的上橋臂 開(kāi)路故障的快速熔斷器F 3，所述第二逆變橋臂的下橋臂上連接有與第二下橋臂絕緣柵雙極 晶體管Q6串聯(lián)有用于將第二下橋臂絕緣柵雙極晶體管Q 6的短路故障轉(zhuǎn)換為第二逆變橋臂 的下橋臂開(kāi)路故障的快速熔斷器F6，所述第三逆變橋臂的上橋臂上連接有與第三上橋臂絕 緣柵雙極晶體管Q5串聯(lián)且用于將第三上橋臂絕緣柵雙極晶體管Q5的短路故障轉(zhuǎn)換為第三 逆變橋臂的上橋臂開(kāi)路故障的快速熔斷器F5，所述第三逆變橋臂的下橋臂上連接有與第三 下橋臂絕緣柵雙極晶體管Q 2串聯(lián)且用于將第三下橋臂絕緣柵雙極晶體管Q2的短路故障轉(zhuǎn) 換為第三逆變橋臂的下橋臂開(kāi)路故障的快速熔斷器F 2;所述直流電源與逆變橋之間連接有 用于在外部控制電路的控制下使逆變橋容錯(cuò)運(yùn)行的逆變輔助電路，所述逆變輔助電路由上 橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管Q 7、下橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管Q8、第一逆變橋臂輔助絕緣 柵雙極晶體管Si、第二逆變橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管s 2和第三逆變橋臂輔助絕緣柵雙極 晶體管S3，以及單相整流橋Zi、單相整流橋z2和單相整流橋z 3組成；所述上橋臂輔助絕緣 柵雙極晶體管Q7的集電極與直流電源的正極相接，所述上橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管Q 7的 發(fā)射極與下橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管Q8的集電極相接，所述下橋臂輔助絕緣柵雙極晶體 管Q 8的發(fā)射極與直流電源的負(fù)極相接，所述單相整流橋Zi的一個(gè)交流輸入端、單相整流橋 z2的一個(gè)交流輸入端和單相整流橋z 3的一個(gè)交流輸入端均與上橋臂輔助絕緣柵雙極晶體 管Q7的發(fā)射極和下橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管Q 8的集電極的連接端相接，所述單相整流橋 Zi的另一個(gè)交流輸入端與逆變橋的第一輸出端相接，所述單相整流橋z 2的另一個(gè)交流輸入 端與逆變橋的第二輸出端相接，所述單相整流橋z3的另一個(gè)交流輸入端與逆變橋的第三輸 出端相接，所述第一逆變橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管Si的集電極與單相整流橋Zi的正極輸 出端相接，所述第一逆變橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管Si的發(fā)射極與單相整流橋Zi的負(fù)極輸 出端相接，所述第二逆變橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管S 2的集電極與單相整流橋z2的正極輸 出端相接，所述第二逆變橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管S 2的發(fā)射極與單相整流橋z2的負(fù)極輸 出端相接，所述第三逆變橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管S 3的集電極與單相整流橋z3的正極輸 出端相接，所述第三逆變橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管S 3的發(fā)射極與單相整流橋z3的負(fù)極輸 出端相接。
[0005] 上述的具有容錯(cuò)功能的逆變器，其特征在于：所述第一上橋臂絕緣柵雙極晶體管 Qi由反并聯(lián)的絕緣柵雙極晶體管 Te,和二極管De,組成，所述第一下橋臂絕緣柵雙極晶體管 Q4由反并聯(lián)的絕緣柵雙極晶體管 Ta和二極管1^,組成，所述第二上橋臂絕緣柵雙極晶體管 q3由反并聯(lián)的絕緣柵雙極晶體管13和二極管DQ3組成，所述第二下橋臂絕緣柵雙極晶體管 Q 6由反并聯(lián)的絕緣柵雙極晶體管TQ6和二極管Dy,組成，所述第三上橋臂絕緣柵雙極晶體管 Q 5由反并聯(lián)的絕緣柵雙極晶體管1^和二極管組成，所述第三下橋臂絕緣柵雙極晶體管 Q2由反并聯(lián)的絕緣柵雙極晶體管 TQdP二極管D(.K組成，所述上橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管 Q7由反并聯(lián)的絕緣柵雙極晶體管T Q7和二極管d〇7組成，所述下橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管 q8由反并聯(lián)的絕緣柵雙極晶體管Up二極管D(.>,組成，所述第一逆變橋臂輔助絕緣柵雙極 晶體管Si由反并聯(lián)的絕緣柵雙極晶體管T SJP二極管DSi組成，所述第二逆變橋臂輔助絕緣 柵雙極晶體管s2由反并聯(lián)的絕緣柵雙極晶體管1^和二極管D s:組成，所述第三逆變橋臂輔 助絕緣柵雙極晶體管s3由反并聯(lián)的絕緣柵雙極晶體管和二極管1\組成。
[0006] 上述的具有容錯(cuò)功能的逆變器，其特征在于：所述二極管Da、二極管D(>:、二極管 D%、二極管 13%、二極管D<35、二極管Dq6、二極管 Dq7、二極管13%、二極管DSl、二極管1^和 二極管Ds3均為快恢復(fù)二極管或高頻二極管。
[0007] 本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0008] 1、本實(shí)用新型的電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)方便。
[0009] 2、本實(shí)用新型通過(guò)在傳統(tǒng)逆變橋每個(gè)橋臂上串聯(lián)快速熔斷器，當(dāng)發(fā)生絕緣柵雙極 晶體管短路故障時(shí)，將會(huì)燒毀該絕緣柵雙極晶體管所在橋臂上的快速熔斷器，實(shí)現(xiàn)了短路 故障到開(kāi)路故障的轉(zhuǎn)換，同時(shí)，在單橋臂開(kāi)路故障時(shí)外部控制電路停止給故障單橋臂輸出 控制信號(hào)，單橋臂開(kāi)路故障便不會(huì)對(duì)重構(gòu)逆變器產(chǎn)生影響，實(shí)現(xiàn)了開(kāi)路或短路故障所在橋 臂的故障隔離，避免或減小了故障對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的影響；故障隔離是將診斷出的故障部分與 其他正常部分進(jìn)行分離的技術(shù)，逆變橋的故障被成功診斷后，必須采取措施進(jìn)行隔離，否則 會(huì)影響其他正常部分的工作，造成二次故障；本實(shí)用新型有效地避免了二次故障的發(fā)生。 [0010] 3、本實(shí)用新型通過(guò)在直流電源與逆變橋之間添加逆變輔助電路，實(shí)現(xiàn)了逆變橋單 上橋臂開(kāi)路或逆變橋單上橋臂上的絕緣柵雙極晶體管短路，逆變橋單下橋臂開(kāi)路或逆變橋 單下橋臂上的絕緣柵雙極晶體管短路，以及逆變橋一個(gè)橋臂的上橋臂和下橋臂均開(kāi)路或逆 變橋一個(gè)橋臂的上橋臂和下橋臂上的絕緣柵雙極晶體管均短路時(shí)的容錯(cuò)運(yùn)行，不降低整個(gè) 逆變電路的帶載能力，逆變電路負(fù)載的性能不會(huì)受到影響，能夠保證整個(gè)系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。
[0011] 4、本實(shí)用新型的實(shí)用性強(qiáng)，使用效果好，便于推廣使用。
[0012] 綜上所述，本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)方便，能夠?qū)⒍搪饭收限D(zhuǎn)換為開(kāi)路故障，實(shí) 現(xiàn)了短路故障或開(kāi)路故障所在橋臂的故障隔離，避免了二次故障的發(fā)生，具有很好的容錯(cuò) 運(yùn)行功能，能夠保證系統(tǒng)的可靠性，實(shí)用性強(qiáng)，便于推廣使用。
[0013] 下面通過(guò)附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
【專(zhuān)利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0014] 圖1為本實(shí)用新型具有容錯(cuò)功能的逆變器的電路原理圖。
[0015] 圖2a為第一逆變橋臂的上橋臂開(kāi)路或第一上橋臂絕緣柵雙極晶體管％短路、第 一逆變橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管Sl恒通、第三下橋臂絕緣柵雙極晶體管Q 2恒通、上橋臂 輔助絕緣柵雙極晶體管Q7導(dǎo)通時(shí)的電流回路圖。
[0016] 圖2b為第一逆變橋臂的上橋臂開(kāi)路或第一上橋臂絕緣柵雙極晶體管％短路、第 一逆變橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管Sl恒通、第三下橋臂絕緣柵雙極晶體管Q 2恒通、上橋臂 輔助絕緣柵雙極晶體管Q7關(guān)斷時(shí)的電流回路圖。
[0017] 圖3a為第一逆變橋臂的上橋臂開(kāi)路或第一上橋臂絕緣柵雙極晶體管％短路、第 一逆變橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管Sl恒通、上橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管Q 7恒通、第三下 橋臂絕緣柵雙極晶體管Q2導(dǎo)通時(shí)的電流回路圖。
[0018] 圖3b為第一逆變橋臂的上橋臂開(kāi)路或第一上橋臂絕緣柵雙極晶體管Qi短路、第 一逆變橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管Sl恒通、上橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管Q 7恒通、第三下 橋臂絕緣柵雙極晶體管Q2關(guān)斷時(shí)的電流回路圖。
[0019] 圖4a為第三逆變橋臂的下橋臂開(kāi)路或第三下橋臂絕緣柵雙極晶體管Q2短路、第 三逆變橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管S 3恒通、下橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管Q8恒通、第一上 橋臂絕緣柵雙極晶體管％導(dǎo)通時(shí)的電流回路圖。
[0020] 圖4b為第三逆變橋臂的下橋臂開(kāi)路或第三下橋臂絕緣柵雙極晶體管Q2短路、第 三逆變橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管s3恒通、下橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管Q8恒通、第一上 橋臂絕緣柵雙極晶體管Qi關(guān)斷時(shí)的電流回路圖。
[0021] 圖5a為第三逆變橋臂的下橋臂開(kāi)路或第三下橋臂絕緣柵雙極晶體管Q2短路、第 三逆變橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管S 3恒通、第一上橋臂絕緣柵雙極晶體管Ql恒通、下橋臂 輔助絕緣柵雙極晶體管Q8導(dǎo)通時(shí)的電流回路圖。
[0022] 圖5b為第三逆變橋臂的下橋臂開(kāi)路或第三下橋臂絕緣柵雙極晶體管Q2短路、第 三逆變橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管S 3恒通、第一上橋臂絕緣柵雙極晶體管Ql恒通、下橋臂 輔助絕緣柵雙極晶體管Q8關(guān)斷時(shí)的電流回路圖。
[0023] 圖6a為第三逆變橋臂的上橋臂和下橋臂均開(kāi)路或第三上橋臂絕緣柵雙極晶體管 Q5和第三下橋臂絕緣柵雙極晶體管Q 2均短路、第三逆變橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管S3恒 通、下橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管Q 8恒通、第一上橋臂絕緣柵雙極晶體管％導(dǎo)通時(shí)的電流 回路圖。
[0024] 圖6b為第三逆變橋臂的上橋臂和下橋臂均開(kāi)路或第三上橋臂絕緣柵雙極晶體管 Q5和第三下橋臂絕緣柵雙極晶體管Q 2均短路、第三逆變橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管S3恒 通、下橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管Q 8恒通、第一上橋臂絕緣柵雙極晶體管％關(guān)斷時(shí)的電流 回路圖。
[0025] 圖7a為第三逆變橋臂的上橋臂和下橋臂均開(kāi)路或第三上橋臂絕緣柵雙極晶體管 Q5和第三下橋臂絕緣柵雙極晶體管Q 2均短路、第三逆變橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管S3恒 通、第一上橋臂絕緣柵雙極晶體管％恒通、下橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管Q 8導(dǎo)通時(shí)的電流 回路圖。
[0026] 圖7b為第三逆變橋臂的上橋臂和下橋臂均開(kāi)路或第三上橋臂絕緣柵雙極晶體管 Q5和第三下橋臂絕緣柵雙極晶體管Q 2均短路、第三逆變橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管S3恒 通、第一上橋臂絕緣柵雙極晶體管％恒通、下橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管Q 8關(guān)斷時(shí)的電流 回路圖。
[0027] 附圖標(biāo)記說(shuō)明：
[0028] 1 一直流電源；2-逆變輔助電路；3-逆變橋；
[0029] 4 一二相無(wú)刷直流電機(jī)。
【具體實(shí)施方式】
[0030] 如圖1所示，本實(shí)用新型的具有容錯(cuò)功能的逆變器，包括直流電源1和用于在外 部控制電路的控制下將直流電轉(zhuǎn)換成交流電的逆變橋3,所述逆變橋3由第一逆變橋臂、第 二逆變橋臂和第三逆變橋臂組成，所述第一逆變橋臂的上橋臂上連接有第一上橋臂絕緣柵 雙極晶體管％，所述第一逆變橋臂的下橋臂上連接有第一下橋臂絕緣柵雙極晶體管Q 4，所 述第一逆變橋臂的上橋臂與下橋臂的連接端為逆變橋3的第一輸出端，所述第二逆變橋臂 的上橋臂上連接有第二上橋臂絕緣柵雙極晶體管Q 3，所述第二逆變橋臂的下橋臂上連接有 第二下橋臂絕緣柵雙極晶體管06，所述第二逆變橋臂的上橋臂與下橋臂的連接端為逆變橋 3的第二輸出端，所述第三逆變橋臂的上橋臂上連接有第三上橋臂絕緣柵雙極晶體管Q 5，所 述第三逆變橋臂的下橋臂上連接有第三下橋臂絕緣柵雙極晶體管92，所述第三逆變橋臂的 上橋臂與下橋臂的連接端為逆變橋3的第三輸出端；所述第一逆變橋臂的上橋臂上連接有 與第一上橋臂絕緣柵雙極晶體管Qi串聯(lián)且用于將第一上橋臂絕緣柵雙極晶體管Qi的短路 故障轉(zhuǎn)換為第一逆變橋臂的上橋臂開(kāi)路故障的快速熔斷器匕，所述第一逆變橋臂的下橋臂 上連接有與第一下橋臂絕緣柵雙極晶體管Q 4串聯(lián)且用于將第一下橋臂絕緣柵雙極晶體管 Q4的短路故障轉(zhuǎn)換為第一逆變橋臂的下橋臂開(kāi)路故障的快速熔斷器F 4，所述第二逆變橋臂 的上橋臂上連接有與第二上橋臂絕緣柵雙極晶體管Q3串聯(lián)且用于將第二上橋臂絕緣柵雙 極晶體管Q 3的短路故障轉(zhuǎn)換為第二逆變橋臂的上橋臂開(kāi)路故障的快速熔斷器F3，所述第二 逆變橋臂的下橋臂上連接有與第二下橋臂絕緣柵雙極晶體管Q 6串聯(lián)有用于將第二下橋臂 絕緣柵雙極晶體管Q6的短路故障轉(zhuǎn)換為第二逆變橋臂的下橋臂開(kāi)路故障的快速熔斷器F 6， 所述第三逆變橋臂的上橋臂上連接有與第三上橋臂絕緣柵雙極晶體管Q5串聯(lián)且用于將第 三上橋臂絕緣柵雙極晶體管Q 5的短路故障轉(zhuǎn)換為第三逆變橋臂的上橋臂開(kāi)路故障的快速 熔斷器F5，所述第三逆變橋臂的下橋臂上連接有與第三下橋臂絕緣柵雙極晶體管〇 2串聯(lián)且 用于將第三下橋臂絕緣柵雙極晶體管Q2的短路故障轉(zhuǎn)換為第三逆變橋臂的下橋臂開(kāi)路故 障的快速熔斷器F 2 ;所述直流電源1與逆變橋3之間連接有用于在外部控制電路的控制下 使逆變橋3容錯(cuò)運(yùn)行的逆變輔助電路2,所述逆變輔助電路2由上橋臂輔助絕緣柵雙極晶 體管Q 7、下橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管Q8、第一逆變橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管Si、第二逆 變橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管S 2和第三逆變橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管S3,以及單相整流 橋Zi、單相整流橋Z2和單相整流橋Z 3組成；所述上橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管Q7的集電極 與直流電源1的正極相接，所述上橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管Q 7的發(fā)射極與下橋臂輔助絕 緣柵雙極晶體管Q8的集電極相接，所述下橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管Q 8的發(fā)射極與直流電 源1的負(fù)極相接，所述單相整流橋Zi的一個(gè)交流輸入端、單相整流橋Z2的一個(gè)交流輸入端 和單相整流橋Z 3的一個(gè)交流輸入端均與上橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管Q7的發(fā)射極和下橋 臂輔助絕緣柵雙極晶體管Q 8的集電極的連接端相接，所述單相整流橋Zi的另一個(gè)交流輸入 端與逆變橋3的第一輸出端相接，所述單相整流橋Z 2的另一個(gè)交流輸入端與逆變橋3的第 二輸出端相接，所述單相整流橋Z3的另一個(gè)交流輸入端與逆變橋3的第三輸出端相接，所 述第一逆變橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管&的集電極與單相整流橋Zi的正極輸出端相接，所 述第一逆變橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管Si的發(fā)射極與單相整流橋Zi的負(fù)極輸出端相接，所 述第二逆變橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管S 2的集電極與單相整流橋Z2的正極輸出端相接，所 述第二逆變橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管S 2的發(fā)射極與單相整流橋Z2的負(fù)極輸出端相接，所 述第三逆變橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管S 3的集電極與單相整流橋Z3的正極輸出端相接，所 述第三逆變橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管S 3的發(fā)射極與單相整流橋Z3的負(fù)極輸出端相接。
[0031] 本實(shí)施例中，所述第一上橋臂絕緣柵雙極晶體管Qi由反并聯(lián)的絕緣柵雙極晶體管 \和二極管Da組成，所述第一下橋臂絕緣柵雙極晶體管Q4由反并聯(lián)的絕緣柵雙極晶體管 Te4和二極管!^4組成，所述第二上橋臂絕緣柵雙極晶體管Q3由反并聯(lián)的絕緣柵雙極晶體管 T Q3和二極管DQ3組成，所述第二下橋臂絕緣柵雙極晶體管q6由反并聯(lián)的絕緣柵雙極晶體管 T Q6和二極管dq6組成，所述第三上橋臂絕緣柵雙極晶體管Q5由反并聯(lián)的絕緣柵雙極晶體管 T Q5和二極管dQ5組成，所述第三下橋臂絕緣柵雙極晶體管q2由反并聯(lián)的絕緣柵雙極晶體管 和二極管!\ 2組成，所述上橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管Q7由反并聯(lián)的絕緣柵雙極晶體管 Tq7和二極管DQ7組成，所述下橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管Q8由反并聯(lián)的絕緣柵雙極晶體管 Tq8和二極管15%組成，所述第一逆變橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管Si由反并聯(lián)的絕緣柵雙極 晶體管&和二極管D Si組成，所述第二逆變橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管S2由反并聯(lián)的絕緣 柵雙極晶體管Ts :和二極管1^組成，所述第三逆變橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管S3由反并聯(lián) 的絕緣柵雙極晶體管\和二極管D S3組成。
[0032] 本實(shí)施例中，所述二極管De,、二極管D&、二極管DQ3、二極管D Q4、二極管D%、二 極管1^、二極管Dq7、二極管13%、二極管、二極管 1^和二極管1^均為快恢復(fù)二極管或 1?頻-極管。
[0033] 為了驗(yàn)證本發(fā)明逆變電路的容錯(cuò)運(yùn)行效果，進(jìn)行了本發(fā)明應(yīng)用于三相無(wú)刷直流電 機(jī)4驅(qū)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)。三相無(wú)刷直流電機(jī)4工作在公知的120°星形三相六狀態(tài)，三相無(wú)刷直流 電機(jī)4的六個(gè)狀態(tài)完全獨(dú)立可控，以ac相通電的狀態(tài)（電流從a相流入三相無(wú)刷直流電機(jī) 4, c相流出三相無(wú)刷直流電機(jī)4)為例，本發(fā)明的容錯(cuò)運(yùn)行效果如下分析：
[0034] (1)第一逆變橋臂的上橋臂開(kāi)路或該上橋臂上的第一上橋臂絕緣柵雙極晶體管％ 短路
[0035] 由于第一上橋臂絕緣柵雙極晶體管Qi短路時(shí)，快速熔斷器Fi會(huì)快速熔斷，因此快 速熔斷器匕將第一上橋臂絕緣柵雙極晶體管％的短路故障轉(zhuǎn)換為了第一逆變橋臂的上橋 臂開(kāi)路故障。
[0036] ①上管調(diào)制、下管恒通（HPWM_L0N)調(diào)制方式
[0037] 上管調(diào)制、下管恒通（HPWM_L0N)調(diào)制方式時(shí)，三相無(wú)刷直流電機(jī)4工作在第一逆 變橋臂的上橋臂上的第一上橋臂絕緣柵雙極晶體管％由所述外部控制電路輸出的PWM控 制信號(hào)調(diào)制、第三逆變橋臂的下橋臂上的第三下橋臂絕緣柵雙極晶體管Q 2恒通的狀態(tài)時(shí) 段。
[0038] 當(dāng)無(wú)開(kāi)路或短路故障時(shí)，在第一上橋臂絕緣柵雙極晶體管％的PWM控制信號(hào)調(diào)制 導(dǎo)通時(shí)段，加在三相無(wú)刷直流電機(jī)4的ac相兩端的電壓等于直流電源1的電壓E ;在第一 上橋臂絕緣柵雙極晶體管％的PWM控制信號(hào)調(diào)制關(guān)斷時(shí)段，第一上橋臂絕緣柵雙極晶體管 Qi截止，加在三相無(wú)刷直流電機(jī)4的ac相兩端的電壓等于零。
[0039] 當(dāng)?shù)谝荒孀儤虮鄣纳蠘虮坶_(kāi)路或該上橋臂上的第一上橋臂絕緣柵雙極晶體管％ 短路時(shí)，所述外部控制電路發(fā)出控制信號(hào)導(dǎo)通第一逆變橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管Si，讓 第一逆變橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管Si在第一上橋臂絕緣柵雙極晶體管％和第三下橋臂 絕緣柵雙極晶體管Q 2工作的60度區(qū)間一直導(dǎo)通；所述外部控制電路停止發(fā)出對(duì)該上橋臂 上的第一上橋臂絕緣柵雙極晶體管％的控制信號(hào)，同時(shí)，所述外部控制電路按照其控制該 上橋臂上的第一上橋臂絕緣柵雙極晶體管％正常工作時(shí)的控制邏輯對(duì)上橋臂輔助絕緣柵 雙極晶體管9 7進(jìn)行控制，即上橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管Q7由所述外部控制電路輸出的 PWM控制信號(hào)調(diào)制，所述外部控制電路繼續(xù)控制第三下橋臂絕緣柵雙極晶體管Q 2恒通，本發(fā) 明逆變電路的容錯(cuò)運(yùn)行情況如圖2a和圖2b所示，圖2a為第一逆變橋臂的上橋臂開(kāi)路或第 一上橋臂絕緣柵雙極晶體管％短路、第一逆變橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管Si恒通、第三下 橋臂絕緣柵雙極晶體管Q 2恒通、上橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管Q7導(dǎo)通時(shí)的電流回路圖，圖 2b為第一逆變橋臂的上橋臂開(kāi)路或第一上橋臂絕緣柵雙極晶體管Qi短路、第一逆變橋臂輔 助絕緣柵雙極晶體管Si恒通、第三下橋臂絕緣柵雙極晶體管Q2恒通、上橋臂輔助絕緣柵雙 極晶體管關(guān)斷時(shí)的電流回路圖。
[0040] 由圖2a可以看出，當(dāng)外部控制電路控制上橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管Q7導(dǎo)通時(shí)， 直流電源1的正極經(jīng)過(guò)絕緣柵雙極晶體管T Q7、單相整流橋Zi和絕緣柵雙極晶體管\加到 三相無(wú)刷直流電機(jī)4的a相端，直流電源1的負(fù)極經(jīng)過(guò)快速熔斷器F 2和絕緣柵雙極晶體管 \2加到三相無(wú)刷直流電機(jī)4的c相端，與無(wú)開(kāi)路或短路故障時(shí)一樣，三相無(wú)刷直流電機(jī)4的 ac相兩端的電壓等于直流電源1的電壓E ;由圖2b可以看出，當(dāng)外部控制電路控制上橋臂 輔助絕緣柵雙極晶體管Q7關(guān)斷時(shí)，三相無(wú)刷直流電機(jī)4的電流通過(guò)快速熔斷器F 2、快速熔 斷器F4和二極管D(>|形成續(xù)流回路，與無(wú)開(kāi)路或短路故障時(shí)一樣，三相無(wú)刷直流電機(jī)4的ac 相兩端的電壓等于零。由此可見(jiàn)，當(dāng)?shù)谝荒孀儤虮鄣纳蠘虮坶_(kāi)路或該上橋臂上的第一上橋 臂絕緣柵雙極晶體管％短路時(shí)，由于本發(fā)明逆變電路的容錯(cuò)運(yùn)行，三相無(wú)刷直流電機(jī)4的 輸出性能并不會(huì)受到影響。
[0041] ②下管調(diào)制、上管恒通（H0N_LPWM)調(diào)制方式
[0042] 下管調(diào)制、上管恒通（H0N_LPWM)調(diào)制方式時(shí)，三相無(wú)刷直流電機(jī)4工作在第三逆 變橋臂的下橋臂上的第三下橋臂絕緣柵雙極晶體管Q 2由所述外部控制電路輸出的PWM控 制信號(hào)調(diào)制、第一逆變橋臂的上橋臂上的第一上橋臂絕緣柵雙極晶體管％恒通的狀態(tài)時(shí) 段。
[0043] 當(dāng)無(wú)開(kāi)路或短路故障時(shí)，在第三下橋臂絕緣柵雙極晶體管Q2的PWM控制信號(hào)調(diào)制 導(dǎo)通時(shí)段，加在三相無(wú)刷直流電機(jī)4的ac相兩端的電壓等于直流電源1的電壓E ;在第三 下橋臂絕緣柵雙極晶體管Q2的PWM控制信號(hào)調(diào)制關(guān)斷時(shí)段，第三下橋臂絕緣柵雙極晶體管 Q 2截止，加在三相無(wú)刷直流電機(jī)4的ac相兩端的電壓等于零。
[0044] 當(dāng)?shù)谝荒孀儤虮鄣纳蠘虮坶_(kāi)路或該上橋臂上的第一上橋臂絕緣柵雙極晶體管Qi 短路時(shí)，所述外部控制電路發(fā)出控制信號(hào)導(dǎo)通第一逆變橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管Si，讓 第一逆變橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管Si在第一上橋臂絕緣柵雙極晶體管％和第三下橋臂 絕緣柵雙極晶體管Q 2工作的60度區(qū)間一直導(dǎo)通；所述外部控制電路停止發(fā)出對(duì)該上橋臂 上的第一上橋臂絕緣柵雙極晶體管％的控制信號(hào)，同時(shí)，所述外部控制電路按照其控制該 上橋臂上的第一上橋臂絕緣柵雙極晶體管％正常工作時(shí)的控制邏輯對(duì)上橋臂輔助絕緣柵 雙極晶體管Q 7進(jìn)行控制，即控制上橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管Q7恒通，第三下橋臂絕緣柵 雙極晶體管Q 2繼續(xù)由所述外部控制電路輸出的PWM控制信號(hào)調(diào)制，本發(fā)明逆變電路的容錯(cuò) 運(yùn)行情況如圖3a和圖3b所示，圖3a為第一逆變橋臂的上橋臂開(kāi)路或第一上橋臂絕緣柵雙 極晶體管％短路、第一逆變橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管Si恒通、上橋臂輔助絕緣柵雙極晶 體管Q 7恒通、第三下橋臂絕緣柵雙極晶體管Q2導(dǎo)通時(shí)的電流回路圖，圖3b為第一逆變橋臂 的上橋臂開(kāi)路或第一上橋臂絕緣柵雙極晶體管％短路、第一逆變橋臂輔助絕緣柵雙極晶體 管Si恒通、上橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管Q 7恒通、第三下橋臂絕緣柵雙極晶體管Q2關(guān)斷時(shí) 的電流回路圖。
[0045] 由圖3a可以看出，當(dāng)外部控制電路控制第三下橋臂絕緣柵雙極晶體管Q2導(dǎo)通時(shí)， 直流電源1的正極經(jīng)過(guò)絕緣柵雙極晶體管T y_、單相整流橋Zi和絕緣柵雙極晶體管I加到 三相無(wú)刷直流電機(jī)4的a相端，直流電源1的負(fù)極經(jīng)過(guò)快速熔斷器F2和絕緣柵雙極晶體管 凡2加到三相無(wú)刷直流電機(jī)4的c相端，與無(wú)開(kāi)路或短路故障時(shí)一樣，三相無(wú)刷直流電機(jī)4 的ac相兩端的電壓等于直流電源1的電壓E ;由圖3b可以看出，當(dāng)外部控制電路控制第三 下橋臂絕緣柵雙極晶體管Q2關(guān)斷時(shí)，三相無(wú)刷直流電機(jī)4的電流通過(guò)二極管D Q5、快速熔斷 器f5、絕緣柵雙極晶體管tQ7、單相整流橋Zl和絕緣柵雙極晶體管t Si形成續(xù)流回路，與無(wú)開(kāi) 路或短路故障時(shí)一樣，三相無(wú)刷直流電機(jī)4的ac相兩端的電壓等于零。由此可見(jiàn)，當(dāng)?shù)谝?逆變橋臂的上橋臂開(kāi)路或該上橋臂上的第一上橋臂絕緣柵雙極晶體管％短路時(shí)，由于本發(fā) 明逆變電路的容錯(cuò)運(yùn)行，三相無(wú)刷直流電機(jī)4的輸出性能并不會(huì)受到影響。
[0046] (2)第三逆變橋臂的下橋臂開(kāi)路或該下橋臂上的第三下橋臂絕緣柵雙極晶體管Q2 短路
[0047] 由于第三下橋臂絕緣柵雙極晶體管Q2短路時(shí)，快速熔斷器F2會(huì)快速熔斷，因此快 速熔斷器F 2將第三下橋臂絕緣柵雙極晶體管Q2的短路故障轉(zhuǎn)換為了第三逆變橋臂的下橋 臂開(kāi)路故障。
[0048] ①上管調(diào)制、下管恒通（HPWM_L0N)調(diào)制方式
[0049] 上管調(diào)制、下管恒通（HPWM_L0N)調(diào)制方式時(shí)，三相無(wú)刷直流電機(jī)4工作在第一逆 變橋臂的上橋臂上的第一上橋臂絕緣柵雙極晶體管％由所述外部控制電路輸出的PWM控 制信號(hào)調(diào)制、第三逆變橋臂的下橋臂上的第三下橋臂絕緣柵雙極晶體管Q 2恒通的狀態(tài)時(shí) 段。
[0050] 當(dāng)無(wú)開(kāi)路或短路故障時(shí)，在第一上橋臂絕緣柵雙極晶體管％的PWM控制信號(hào)調(diào)制 導(dǎo)通時(shí)段，加在三相無(wú)刷直流電機(jī)4的ac相兩端的電壓等于直流電源1的電壓E ;在第一 上橋臂絕緣柵雙極晶體管％的PWM控制信號(hào)調(diào)制關(guān)斷時(shí)段，第一上橋臂絕緣柵雙極晶體管 Qi截止，加在三相無(wú)刷直流電機(jī)4的ac相兩端的電壓等于零。
[0051] 當(dāng)?shù)谌孀儤虮鄣南聵虮坶_(kāi)路或該下橋臂上的第三下橋臂絕緣柵雙極晶體管Q2 短路時(shí)，所述外部控制電路發(fā)出控制信號(hào)導(dǎo)通第三逆變橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管S3，讓 第三逆變橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管S 3在第一上橋臂絕緣柵雙極晶體管％和第三下橋臂 絕緣柵雙極晶體管Q2工作的60度區(qū)間一直導(dǎo)通；所述外部控制電路停止發(fā)出對(duì)第三下橋 臂絕緣柵雙極晶體管Q 2的控制信號(hào)，同時(shí)，所述外部控制電路按照其控制該下橋臂上的第 三下橋臂絕緣柵雙極晶體管Q2正常工作時(shí)的控制邏輯對(duì)下橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管Q 8 進(jìn)行控制，即控制下橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管Q8恒通，第一上橋臂絕緣柵雙極晶體管％ 繼續(xù)由所述外部控制電路輸出的PWM控制信號(hào)調(diào)制，本發(fā)明逆變電路的容錯(cuò)運(yùn)行情況如圖 4a和圖4b所示，圖4a為第三逆變橋臂的下橋臂開(kāi)路或第三下橋臂絕緣柵雙極晶體管Q 2短 路、第三逆變橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管S3恒通、下橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管Q8恒通、 第一上橋臂絕緣柵雙極晶體管％導(dǎo)通時(shí)的電流回路圖，圖4b為第三逆變橋臂的下橋臂開(kāi) 路或第三下橋臂絕緣柵雙極晶體管Q 2短路、第三逆變橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管S3恒通、 下橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管Q8恒通、第一上橋臂絕緣柵雙極晶體管％關(guān)斷時(shí)的電流回路 圖。
[0052] 由圖4a可以看出，當(dāng)外部控制電路控制第一上橋臂絕緣柵雙極晶體管％導(dǎo)通時(shí)， 直流電源1的正極經(jīng)過(guò)快速熔斷器匕和絕緣柵雙極晶體管Tq加到三相無(wú)刷直流電機(jī)4的 a相端，直流電源1的負(fù)極經(jīng)過(guò)絕緣柵雙極晶體管、單相整流橋Z3和第三逆變橋臂輔助 絕緣柵雙極晶體管S3加到三相無(wú)刷直流電機(jī)4的c相端，與無(wú)開(kāi)路或短路故障時(shí)一樣，三相 無(wú)刷直流電機(jī)4的ac相兩端的電壓等于直流電源1的電壓E ;由圖4b可以看出，當(dāng)外部控 制電路控制第一上橋臂絕緣柵雙極晶體管％關(guān)斷時(shí)，三相無(wú)刷直流電機(jī)4的電流通過(guò)絕緣 柵雙極晶體管T S3、單相整流橋Z3、絕緣柵雙極晶體管1〇8、快速熔斷器F4和二極管d Q4形成續(xù) 流回路，與無(wú)開(kāi)路或短路故障時(shí)一樣，三相無(wú)刷直流電機(jī)4的ac相兩端的電壓等于零。由 此可見(jiàn)，當(dāng)?shù)谌孀儤虮鄣南聵虮坶_(kāi)路或該下橋臂上的第三下橋臂絕緣柵雙極晶體管Q 2短 路時(shí)，由于本發(fā)明逆變電路的容錯(cuò)運(yùn)行，三相無(wú)刷直流電機(jī)4的輸出性能并不會(huì)受到影響。
[0053] ②下管調(diào)制、上管恒通（H0N_LPWM)調(diào)制方式
[0054] 下管調(diào)制、上管恒通（H0N_LPWM)調(diào)制方式時(shí)，三相無(wú)刷直流電機(jī)4工作在第三逆 變橋臂的下橋臂上的第三下橋臂絕緣柵雙極晶體管Q 2由所述外部控制電路輸出的PWM控 制信號(hào)調(diào)制、第一逆變橋臂的上橋臂上的第一上橋臂絕緣柵雙極晶體管％恒通的狀態(tài)時(shí) 段。
[0055] 當(dāng)無(wú)開(kāi)路或短路故障時(shí)，在第三下橋臂絕緣柵雙極晶體管Q2的PWM控制信號(hào)調(diào)制 導(dǎo)通時(shí)段，加在三相無(wú)刷直流電機(jī)4的ac相兩端的電壓等于直流電源1的電壓E ;在第三 下橋臂絕緣柵雙極晶體管Q2的PWM控制信號(hào)調(diào)制關(guān)斷時(shí)段，第三下橋臂絕緣柵雙極晶體管 Q 2截止，加在三相無(wú)刷直流電機(jī)4的ac相兩端的電壓等于零。
[0056] 當(dāng)?shù)谌孀儤虮鄣南聵虮坶_(kāi)路或該下橋臂上的第三下橋臂絕緣柵雙極晶體管Q2 短路時(shí)，所述外部控制電路發(fā)出控制信號(hào)導(dǎo)通第三逆變橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管S3，讓 第三逆變橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管S 3在第一上橋臂絕緣柵雙極晶體管％和第三下橋臂 絕緣柵雙極晶體管Q2工作的60度區(qū)間一直導(dǎo)通；所述外部控制電路停止發(fā)出對(duì)第三下橋 臂絕緣柵雙極晶體管Q 2的控制信號(hào)，同時(shí)，所述外部控制電路按照其控制該下橋臂上的第 三下橋臂絕緣柵雙極晶體管Q2正常工作時(shí)的控制邏輯對(duì)下橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管Q 8 進(jìn)行控制，即下橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管Q8由所述外部控制電路輸出的PWM控制信號(hào)調(diào) 制，所述外部控制電路繼續(xù)控制第一上橋臂絕緣柵雙極晶體管％恒通，本發(fā)明逆變電路的 容錯(cuò)運(yùn)行情況如圖5a和圖5b所示，圖5a為第三逆變橋臂的下橋臂開(kāi)路或第三下橋臂絕緣 柵雙極晶體管Q 2短路、第三逆變橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管S3恒通、第一上橋臂絕緣柵雙 極晶體管％恒通、下橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管Q 8導(dǎo)通時(shí)的電流回路圖，圖5b為第三逆變 橋臂的下橋臂開(kāi)路或第三下橋臂絕緣柵雙極晶體管Q2短路、第三逆變橋臂輔助絕緣柵雙極 晶體管S 3恒通、第一上橋臂絕緣柵雙極晶體管％恒通、下橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管Q8關(guān) 斷時(shí)的電流回路圖。
[0057] 由圖5a可以看出，當(dāng)外部控制電路控制下橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管Q8導(dǎo)通時(shí)， 直流電源1的正極經(jīng)過(guò)快速熔斷器匕和絕緣柵雙極晶體管T Qi加到三相無(wú)刷直流電機(jī)4的 a相端，直流電源1的負(fù)極經(jīng)過(guò)絕緣柵雙極晶體管Τ(Λ、單相整流橋Z 3和第三逆變橋臂輔助 絕緣柵雙極晶體管S3加到三相無(wú)刷直流電機(jī)4的c相端，與無(wú)開(kāi)路或短路故障時(shí)一樣，三 相無(wú)刷直流電機(jī)4的ac相兩端的電壓等于直流電源1的電壓E ;由圖5b可以看出，當(dāng)外部 控制電路控制下橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管Q8關(guān)斷時(shí)，三相無(wú)刷直流電機(jī)4的電流通過(guò)二 極管 Dq5、快速熔斷器F5和快速熔斷器匕形成續(xù)流回路，與無(wú)開(kāi)路或短路故障時(shí)一樣，三相 無(wú)刷直流電機(jī)4的ac相兩端的電壓等于零。由此可見(jiàn)，當(dāng)?shù)谌孀儤虮鄣南聵虮坶_(kāi)路或該 下橋臂上的第三下橋臂絕緣柵雙極晶體管Q2短路時(shí)，由于本發(fā)明逆變電路的容錯(cuò)運(yùn)行，三 相無(wú)刷直流電機(jī)4的輸出性能并不會(huì)受到影響。
[0058] (3)第三逆變橋臂的上橋臂和下橋臂均開(kāi)路或該上橋臂上的第三上橋臂絕緣柵雙 極晶體管Q 5和該下橋臂上的第三下橋臂絕緣柵雙極晶體管Q2均短路
[0059] 由于第三上橋臂絕緣柵雙極晶體管Q5短路時(shí)，快速熔斷器F5會(huì)快速熔斷，因此快 速熔斷器F 5將第三上橋臂絕緣柵雙極晶體管Q5的短路故障轉(zhuǎn)換為了第三逆變橋臂的上橋 臂開(kāi)路故障；由于第三下橋臂絕緣柵雙極晶體管Q 2短路時(shí)，快速熔斷器F2會(huì)快速熔斷，因此 快速熔斷器F2將第三下橋臂絕緣柵雙極晶體管Q 2的短路故障轉(zhuǎn)換為了第三逆變橋臂的下 橋臂開(kāi)路故障。
[0060] ①上管調(diào)制、下管恒通（HPWM_L0N)調(diào)制方式
[0061] 上管調(diào)制、下管恒通（HPWM_L0N)調(diào)制方式時(shí)，三相無(wú)刷直流電機(jī)4工作在第一逆 變橋臂的上橋臂上的第一上橋臂絕緣柵雙極晶體管％由所述外部控制電路輸出的PWM控 制信號(hào)調(diào)制、第三逆變橋臂的下橋臂上的第三下橋臂絕緣柵雙極晶體管Q 2恒通的狀態(tài)時(shí) 段。
[0062] 當(dāng)無(wú)開(kāi)路或短路故障時(shí)，在第一上橋臂絕緣柵雙極晶體管％的PWM控制信號(hào)調(diào)制 導(dǎo)通時(shí)段，加在三相無(wú)刷直流電機(jī)4的ac相兩端的電壓等于直流電源1的電壓E ;在第一 上橋臂絕緣柵雙極晶體管％的PWM控制信號(hào)調(diào)制關(guān)斷時(shí)段，第一上橋臂絕緣柵雙極晶體管 Qi截止，加在三相無(wú)刷直流電機(jī)4的ac相兩端的電壓等于零。
[0063]當(dāng)?shù)谌孀儤虮鄣纳蠘虮酆拖聵虮劬_(kāi)路或該上橋臂上的第三上橋臂絕緣柵雙 極晶體管Q5和該下橋臂上的第三下橋臂絕緣柵雙極晶體管Q2均短路時(shí)，所述外部控制電路 發(fā)出控制信號(hào)導(dǎo)通第三逆變橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管s 3，讓第三逆變橋臂輔助絕緣柵雙 極晶體管s3在第一上橋臂絕緣柵雙極晶體管Qi和第三下橋臂絕緣柵雙極晶體管Q 2工作的 60度區(qū)間一直導(dǎo)通；所述外部控制電路停止發(fā)出對(duì)第三上橋臂絕緣柵雙極晶體管Q5和第 三下橋臂絕緣柵雙極晶體管Q 2的控制信號(hào)，同時(shí)，所述外部控制電路按照其控制該上橋臂 上的第三上橋臂絕緣柵雙極晶體管Q5正常工作時(shí)的控制邏輯對(duì)上橋臂輔助絕緣柵雙極晶 體管Q 7進(jìn)行控制，由于三相無(wú)刷直流電機(jī)4工作在ac相通電的狀態(tài)，因此在無(wú)開(kāi)路或短路 故障時(shí)，所述外部控制電路也不對(duì)第三上橋臂絕緣柵雙極晶體管9 5進(jìn)行控制，所以所述外 部控制電路也不對(duì)上橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管Q7進(jìn)行控制；所述外部控制電路按照其控 制該下橋臂上的第三下橋臂絕緣柵雙極晶體管Q 2正常工作時(shí)的控制邏輯對(duì)下橋臂輔助絕 緣柵雙極晶體管Q8進(jìn)行控制，即控制下橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管Q 8恒通，第一上橋臂絕 緣柵雙極晶體管％繼續(xù)由所述外部控制電路輸出的PWM控制信號(hào)調(diào)制，本發(fā)明逆變電路的 容錯(cuò)運(yùn)行情況如圖6a和圖6b所示，圖6a為第三逆變橋臂的上橋臂和下橋臂均開(kāi)路或第三 上橋臂絕緣柵雙極晶體管Q 5和第三下橋臂絕緣柵雙極晶體管Q2均短路、第三逆變橋臂輔助 絕緣柵雙極晶體管S3恒通、下橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管Q 8恒通、第一上橋臂絕緣柵雙極 晶體管％導(dǎo)通時(shí)的電流回路圖，圖6b為第三逆變橋臂的上橋臂和下橋臂均開(kāi)路或第三上 橋臂絕緣柵雙極晶體管Q 5和第三下橋臂絕緣柵雙極晶體管Q2均短路、第三逆變橋臂輔助絕 緣柵雙極晶體管S3恒通、下橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管Q 8恒通、第一上橋臂絕緣柵雙極晶 體管％關(guān)斷時(shí)的電流回路圖。
[0064] 由圖6a可以看出，當(dāng)外部控制電路控制第一上橋臂絕緣柵雙極晶體管％導(dǎo)通時(shí)， 直流電源1的正極經(jīng)過(guò)快速熔斷器Fi和絕緣柵雙極晶體管T Q加到三相無(wú)刷直流電機(jī)4的 a相端，直流電源1的負(fù)極經(jīng)過(guò)絕緣柵雙極晶體管\8、單相整流橋Z3和第三逆變橋臂輔助 絕緣柵雙極晶體管S3加到三相無(wú)刷直流電機(jī)4的c相端，與無(wú)開(kāi)路或短路故障時(shí)一樣，三 相無(wú)刷直流電機(jī)4的ac相兩端的電壓等于直流電源1的電壓E ;由圖6b可以看出，當(dāng)外部 控制電路控制第一上橋臂絕緣柵雙極晶體管％關(guān)斷時(shí)，三相無(wú)刷直流電機(jī)4的電流通過(guò)單 相整流橋Z 3、絕緣柵雙極晶體管13、絕緣柵雙極晶體管tQs、快速熔斷器f4和二極管D Q|形 成續(xù)流回路，與無(wú)開(kāi)路或短路故障時(shí)一樣，三相無(wú)刷直流電機(jī)4的ac相兩端的電壓等于零。 由此可見(jiàn)，當(dāng)?shù)谌孀儤虮鄣纳蠘虮酆拖聵虮劬_(kāi)路或該上橋臂上的第三上橋臂絕緣柵雙 極晶體管95和該下橋臂上的第三下橋臂絕緣柵雙極晶體管9 2均短路時(shí)，由于本發(fā)明逆變電 路的容錯(cuò)運(yùn)行，三相無(wú)刷直流電機(jī)4的輸出性能并不會(huì)受到影響。
[0065] ②下管調(diào)制、上管恒通（H0N_LPWM)調(diào)制方式
[0066] 下管調(diào)制、上管恒通（H0N_LPWM)調(diào)制方式時(shí)，三相無(wú)刷直流電機(jī)4工作在第三逆 變橋臂的下橋臂上的第三下橋臂絕緣柵雙極晶體管Q 2由所述外部控制電路輸出的PWM控 制信號(hào)調(diào)制、第一逆變橋臂的上橋臂上的第一上橋臂絕緣柵雙極晶體管％恒通的狀態(tài)時(shí) 段。
[0067] 當(dāng)無(wú)開(kāi)路或短路故障時(shí)，在第三下橋臂絕緣柵雙極晶體管Q2的PWM控制信號(hào)調(diào)制 導(dǎo)通時(shí)段，加在三相無(wú)刷直流電機(jī)4的ac相兩端的電壓等于直流電源1的電壓E ;在第三 下橋臂絕緣柵雙極晶體管Q2的PWM控制信號(hào)調(diào)制關(guān)斷時(shí)段，第三下橋臂絕緣柵雙極晶體管 Q 2截止，加在三相無(wú)刷直流電機(jī)4的ac相兩端的電壓等于零。
[0068]當(dāng)?shù)谌孀儤虮鄣纳蠘虮酆拖聵虮劬_(kāi)路或該上橋臂上的第三上橋臂絕緣柵雙 極晶體管Q5和該下橋臂上的第三下橋臂絕緣柵雙極晶體管Q2均短路時(shí)，所述外部控制電路 發(fā)出控制信號(hào)導(dǎo)通第三逆變橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管s 3，讓第三逆變橋臂輔助絕緣柵雙 極晶體管s3在第一上橋臂絕緣柵雙極晶體管Qi和第三下橋臂絕緣柵雙極晶體管Q 2工作的 60度區(qū)間一直導(dǎo)通；所述外部控制電路停止發(fā)出對(duì)第三上橋臂絕緣柵雙極晶體管Q5和第 三下橋臂絕緣柵雙極晶體管Q 2的控制信號(hào)，同時(shí)，所述外部控制電路按照其控制該上橋臂 上的第三上橋臂絕緣柵雙極晶體管Q5正常工作時(shí)的控制邏輯對(duì)上橋臂輔助絕緣柵雙極晶 體管Q 7進(jìn)行控制，由于三相無(wú)刷直流電機(jī)4工作在ac相通電的狀態(tài)，因此在無(wú)開(kāi)路或短路 故障時(shí)，所述外部控制電路也不對(duì)第三上橋臂絕緣柵雙極晶體管9 5進(jìn)行控制，所以所述外 部控制電路也不對(duì)上橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管Q7進(jìn)行控制；所述外部控制電路按照其控 制該下橋臂上的第三下橋臂絕緣柵雙極晶體管Q 2正常工作時(shí)的控制邏輯對(duì)下橋臂輔助絕 緣柵雙極晶體管％進(jìn)行控制，即下橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管Q8由所述外部控制電路輸出 的PWM控制信號(hào)調(diào)制，所述外部控制電路控制第一上橋臂絕緣柵雙極晶體管％恒通，本發(fā) 明逆變電路的容錯(cuò)運(yùn)行情況如圖7a和圖7b所示，圖7a為第三逆變橋臂的上橋臂和下橋臂 均開(kāi)路或第三上橋臂絕緣柵雙極晶體管Q 5和第三下橋臂絕緣柵雙極晶體管Q2均短路、第三 逆變橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管S3恒通、第一上橋臂絕緣柵雙極晶體管％恒通、下橋臂輔 助絕緣柵雙極晶體管Q 8導(dǎo)通時(shí)的電流回路圖，圖7b為第三逆變橋臂的上橋臂和下橋臂均 開(kāi)路或第三上橋臂絕緣柵雙極晶體管Q5和第三下橋臂絕緣柵雙極晶體管Q 2均短路、第三逆 變橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管s3恒通、第一上橋臂絕緣柵雙極晶體管Qi恒通、下橋臂輔助 絕緣棚雙極晶體管Q8關(guān)斷時(shí)的電流回路圖。
[0069] 由圖7a可以看出，當(dāng)外部控制電路控制下橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管Q8導(dǎo)通時(shí)， 直流電源1的正極經(jīng)過(guò)快速熔斷器Fi和絕緣柵雙極晶體管TQi加到三相無(wú)刷直流電機(jī)4的 a相端，直流電源1的負(fù)極經(jīng)過(guò)絕緣柵雙極晶體管Τ (λ、單相整流橋Z3和第三逆變橋臂輔助 絕緣柵雙極晶體管S3加到三相無(wú)刷直流電機(jī)4的c相端，與無(wú)開(kāi)路或短路故障時(shí)一樣，三相 無(wú)刷直流電機(jī)4的ac相兩端的電壓等于直流電源1的電壓E ;由圖7b可以看出，當(dāng)外部控 制電路控制下橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管Q8關(guān)斷時(shí)，三相無(wú)刷直流電機(jī)4的電流通過(guò)單相 整流橋z 3、絕緣柵雙極晶體管tS3、二極管dQ7、快速熔斷器Fi和絕緣柵雙極晶體管t Qi形成續(xù) 流回路，與無(wú)開(kāi)路或短路故障時(shí)一樣，三相無(wú)刷直流電機(jī)4的ac相兩端的電壓等于零。由 此可見(jiàn)，當(dāng)?shù)谌孀儤虮鄣纳蠘虮酆拖聵虮劬_(kāi)路或該上橋臂上的第三上橋臂絕緣柵雙極 晶體管Q 5和該下橋臂上的第三下橋臂絕緣柵雙極晶體管92均短路時(shí)，由于本發(fā)明逆變電路 的容錯(cuò)運(yùn)行，三相無(wú)刷直流電機(jī)4的輸出性能并不會(huì)受到影響。
[0070] 綜上所述，本實(shí)用新型通過(guò)在傳統(tǒng)逆變橋每個(gè)橋臂上串聯(lián)快速熔斷器，當(dāng)發(fā)生絕 緣柵雙極晶體管短路故障時(shí)，將會(huì)燒毀該絕緣柵雙極晶體管所在橋臂上的快速熔斷器，實(shí) 現(xiàn)了短路故障到開(kāi)路故障的轉(zhuǎn)換，同時(shí)，在單橋臂開(kāi)路故障時(shí)外部控制電路停止給故障單 橋臂輸出控制信號(hào)，單橋臂開(kāi)路故障便不會(huì)對(duì)重構(gòu)逆變器產(chǎn)生影響，實(shí)現(xiàn)了開(kāi)路或短路故 障所在橋臂的故障隔離，避免或減小了故障對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的影響。本實(shí)用新型通過(guò)在直流電 源與逆變橋之間添加逆變輔助電路，實(shí)現(xiàn)了逆變橋單上橋臂開(kāi)路或逆變橋單上橋臂上的絕 緣柵雙極晶體管短路，逆變橋單下橋臂開(kāi)路或逆變橋單下橋臂上的絕緣柵雙極晶體管短 路，以及逆變橋一個(gè)橋臂的上橋臂和下橋臂均開(kāi)路或逆變橋一個(gè)橋臂的上橋臂和下橋臂上 的絕緣柵雙極晶體管均短路時(shí)的容錯(cuò)運(yùn)行，不降低整個(gè)逆變電路的帶載能力，逆變電路負(fù) 載的性能不會(huì)受到影響，能夠保證整個(gè)系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。
[0071] 以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本實(shí)用新型作任何限制，凡是根 據(jù)本實(shí)用新型技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍 屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種具有容錯(cuò)功能的逆變器，包括直流電源⑴和用于在外部控制電路的控制下將 直流電轉(zhuǎn)換成交流電的逆變橋（3)，所述逆變橋（3)由第一逆變橋臂、第二逆變橋臂和第三 逆變橋臂組成，所述第一逆變橋臂的上橋臂上連接有第一上橋臂絕緣柵雙極晶體管％，所 述第一逆變橋臂的下橋臂上連接有第一下橋臂絕緣柵雙極晶體管9 4，所述第一逆變橋臂的 上橋臂與下橋臂的連接端為逆變橋（3)的第一輸出端，所述第二逆變橋臂的上橋臂上連接 有第二上橋臂絕緣柵雙極晶體管Q 3，所述第二逆變橋臂的下橋臂上連接有第二下橋臂絕緣 柵雙極晶體管Q6，所述第二逆變橋臂的上橋臂與下橋臂的連接端為逆變橋（3)的第二輸出 端，所述第三逆變橋臂的上橋臂上連接有第三上橋臂絕緣柵雙極晶體管Q 5，所述第三逆變 橋臂的下橋臂上連接有第三下橋臂絕緣柵雙極晶體管Q2，所述第三逆變橋臂的上橋臂與下 橋臂的連接端為逆變橋（3)的第三輸出端；其特征在于：所述第一逆變橋臂的上橋臂上連 接有與第一上橋臂絕緣柵雙極晶體管％串聯(lián)且用于將第一上橋臂絕緣柵雙極晶體管％的 短路故障轉(zhuǎn)換為第一逆變橋臂的上橋臂開(kāi)路故障的快速熔斷器Fi，所述第一逆變橋臂的下 橋臂上連接有與第一下橋臂絕緣柵雙極晶體管Q 4串聯(lián)且用于將第一下橋臂絕緣柵雙極晶 體管Q4的短路故障轉(zhuǎn)換為第一逆變橋臂的下橋臂開(kāi)路故障的快速熔斷器F 4，所述第二逆變 橋臂的上橋臂上連接有與第二上橋臂絕緣柵雙極晶體管Q3串聯(lián)且用于將第二上橋臂絕緣 柵雙極晶體管Q 3的短路故障轉(zhuǎn)換為第二逆變橋臂的上橋臂開(kāi)路故障的快速熔斷器匕，所述 第二逆變橋臂的下橋臂上連接有與第二下橋臂絕緣柵雙極晶體管Q 6串聯(lián)有用于將第二下 橋臂絕緣柵雙極晶體管Q6的短路故障轉(zhuǎn)換為第二逆變橋臂的下橋臂開(kāi)路故障的快速熔斷 器^，所述第三逆變橋臂的上橋臂上連接有與第三上橋臂絕緣柵雙極晶體管〇 5串聯(lián)且用于 將第三上橋臂絕緣柵雙極晶體管Q5的短路故障轉(zhuǎn)換為第三逆變橋臂的上橋臂開(kāi)路故障的 快速熔斷器F 5，所述第三逆變橋臂的下橋臂上連接有與第三下橋臂絕緣柵雙極晶體管％串 聯(lián)且用于將第三下橋臂絕緣柵雙極晶體管Q 2的短路故障轉(zhuǎn)換為第三逆變橋臂的下橋臂開(kāi) 路故障的快速熔斷器F2 ;所述直流電源（1)與逆變橋（3)之間連接有用于在外部控制電路 的控制下使逆變橋（3)容錯(cuò)運(yùn)行的逆變輔助電路（2)，所述逆變輔助電路（2)由上橋臂輔 助絕緣柵雙極晶體管Q 7、下橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管Q8、第一逆變橋臂輔助絕緣柵雙極 晶體管Si、第二逆變橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管S 2和第三逆變橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管 S3，以及單相整流橋Zi、單相整流橋Z2和單相整流橋Z 3組成；所述上橋臂輔助絕緣柵雙極晶 體管Q7的集電極與直流電源（1)的正極相接，所述上橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管9 7的發(fā)射 極與下橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管Q8的集電極相接，所述下橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管Q 8 的發(fā)射極與直流電源（1)的負(fù)極相接，所述單相整流橋Zi的一個(gè)交流輸入端、單相整流橋 Z2的一個(gè)交流輸入端和單相整流橋Z 3的一個(gè)交流輸入端均與上橋臂輔助絕緣柵雙極晶體 管Q7的發(fā)射極和下橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管Q 8的集電極的連接端相接，所述單相整流橋 Zi的另一個(gè)交流輸入端與逆變橋（3)的第一輸出端相接，所述單相整流橋Z 2的另一個(gè)交流 輸入端與逆變橋（3)的第二輸出端相接，所述單相整流橋&的另一個(gè)交流輸入端與逆變橋 (3)的第三輸出端相接，所述第一逆變橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管Si的集電極與單相整流 橋Zi的正極輸出端相接，所述第一逆變橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管Si的發(fā)射極與單相整流 橋Zi的負(fù)極輸出端相接，所述第二逆變橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管S 2的集電極與單相整流 橋Z2的正極輸出端相接，所述第二逆變橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管S 2的發(fā)射極與單相整流 橋Z2的負(fù)極輸出端相接，所述第三逆變橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管S 3的集電極與單相整流 橋z3的正極輸出端相接，所述第三逆變橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管s3的發(fā)射極與單相整流 橋z3的負(fù)極輸出端相接。
2. 按照權(quán)利要求1所述的具有容錯(cuò)功能的逆變器，其特征在于：所述第一上橋臂絕緣 柵雙極晶體管％由反并聯(lián)的絕緣柵雙極晶體管T y和二極管〇0組成，所述第一下橋臂絕緣 柵雙極晶體管Q4由反并聯(lián)的絕緣柵雙極晶體管和二極管dQ4組成，所述第二上橋臂絕緣 柵雙極晶體管Q3由反并聯(lián)的絕緣柵雙極晶體管Tg;和二極管dQ3組成，所述第二下橋臂絕緣 柵雙極晶體管Q 6由反并聯(lián)的絕緣柵雙極晶體管&6和二極管Dq6組成，所述第三上橋臂絕緣 柵雙極晶體管Q 5由反并聯(lián)的絕緣柵雙極晶體管\>_.和二極管DQ5組成，所述第三下橋臂絕緣 柵雙極晶體管Q 2由反并聯(lián)的絕緣柵雙極晶體管和二極管!\2組成，所述上橋臂輔助絕緣 柵雙極晶體管Q 7由反并聯(lián)的絕緣柵雙極晶體管TQ,和二極管dQ7組成，所述下橋臂輔助絕緣 柵雙極晶體管Q 8由反并聯(lián)的絕緣柵雙極晶體管兀、和二極管DQs組成，所述第一逆變橋臂輔 助絕緣柵雙極晶體管Si由反并聯(lián)的絕緣柵雙極晶體管^，和二極管!^組成，所述第二逆變 橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管S 2由反并聯(lián)的絕緣柵雙極晶體管和二極管1^組成，所述第 三逆變橋臂輔助絕緣柵雙極晶體管s3由反并聯(lián)的絕緣柵雙極晶體管·^和二極管1\組成。
3. 按照權(quán)利要求2所述的具有容錯(cuò)功能的逆變器，其特征在于：所述二極管1^ '二 極管dQ2、二極管〇<33、二極管dQ4、二極管d Qs、二極管dQs、二極管DQ7、二極管D(>、、二極管 D Sl、二極管!^2和二極管1^均為快恢復(fù)二極管或高頻二極管。
【文檔編號(hào)】H02M1/32GK203840234SQ201420250144
【公開(kāi)日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2014年5月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月15日
【發(fā)明者】賀虎成 申請(qǐng)人:西安科技大學(xué)