口 B、第三繞組23的一個端口 C分別與三相逆變器3的交流輸出連接；與傳統(tǒng)三相星接繞組電機不同的是，第一繞組21的另一個端口 a、第二繞組22的另一個端口 b、第三繞組23的另一個端口 c并不是直接連接在一起，第一繞組21的另一個端口 a、第二繞組22的另一個端口 b、第三繞組23的另一個端口 c分別與車載充電裝置5的輸入端連接在一起。車載充電裝置5的輸出端與電池組I連接在一起，通過控制第七IGBT模塊52和第八IGBT模塊53的導通和關斷可以實現(xiàn)第一繞組21的另一個端口 a、第二繞組22的另一個端口 b、第三繞組23的另一個端口 c的連接和分離。本發(fā)明巧妙的利用了永磁電機2和三相逆變器3工作時，車載充電裝置5不工作，車載充電裝置5工作時永磁電機2和三相逆變器3不工作的特性，在驅動狀態(tài)時借用車載充電裝置5的電路實現(xiàn)保護功能。
[0020]如圖1所示，通過控制車載充電裝置的第七IGBT模塊52和第八IGBT模塊53開通和關斷，可以實現(xiàn)三相整流橋51交流輸入端的短路和開路，構成一個短路裝置。當?shù)谄逫GBT模塊52和第八IGBT模塊53開通，假定三相整流橋51的三端開路，則三端的電壓為三相逆變器3控制的電壓，可能是直流母線電壓，也可能是零，此電壓由橋臂的開關狀態(tài)決定。當某一相的電壓為直流母線電壓時，對應的三相整流橋51的上橋臂二極管導通；當某一相的電壓為零時，對應的三相整流橋51的下橋臂二極管導通；而第七IGBT模塊52和第八IGBT模塊53開通，將母線短路，實際上也就將三相整流橋51的交流三端輸入短路。同理當?shù)谄逫GBT模塊52和第八IGBT模塊53關斷時，也就將三相整流橋51的交流三端輸入開路。在實際中，由于二極管和IGBT存在一定的導通壓降，因此這種短路與實際的三相直接連接在一起稍有差異，但并不影響應用。
[0021]如圖2所示，當本發(fā)明的電動車用永磁電機驅動裝置處于正常電動狀態(tài)時，預充電電路4完成預充電并閉合，車載充電裝置5中的開關55斷開，車載充電裝置5不工作；第七IGBT模塊52、第八IGBT模塊53開通，將永磁電機2的三相繞組21、22、23的a、b、c端連接在一起，形成三相繞組星接的結構。
[0022]如圖3所示，當本發(fā)明的電動車用永磁電機驅動裝置中的永磁電機2出現(xiàn)弱磁保護故障時，即永磁電機2工作于高速弱磁狀態(tài)，三相逆變器3控制電壓，在永磁電機2中產(chǎn)生直軸電流，將永磁體產(chǎn)生的磁場消弱，從而使得永磁電機2的端電壓小于母線電壓。三相逆變器3的IGBT模塊第一 IGBT模塊31、第二 IGBT模塊32、第三IGBT模塊33、第四IGBT模塊34、第五IGBT模塊35、第六IGBT模塊36出現(xiàn)保護而封鎖，由于永磁電機2的繞組不能夠獲得正常的電壓，從而產(chǎn)生合適的直軸電流，永磁體產(chǎn)生的磁場不能夠得到消弱，永磁電機2的端電壓，也就是反電勢迅速升高，具體值與轉速成正比，永磁電機2失控，如果不進行保護措施，此反電勢會對三相逆變器3和電池組I造成影響，嚴重時可能損壞。此時可以控制車載充電裝置5的第七IGBT模塊52、第八IGBT模塊53斷開，從而使永磁電機2的第一繞組21、第二繞組22和第三繞組23的a、b、c端斷開，永磁電機2第一繞組21、第二繞組22和第三繞組23不能形成回路，三相繞組的反電勢不能產(chǎn)生大電流，避免對三相逆變器3造成損壞，有效的保護了整個裝置。
[0023]如圖4所示，當本發(fā)明的電動車用永磁電機驅動裝置處于停止充電狀態(tài)時，預充電電路4斷開，車載充電裝置中的開關55閉合，第一繞組21、第二繞組22和第三繞組23的a、b、c端與電網(wǎng)相連，三相電通過整流橋51整流后，再經(jīng)過第七IGBT模塊52進行斬波降壓，經(jīng)過電感54和第二電容56濾波穩(wěn)壓后，為電池組I進行充電。雖然此時電網(wǎng)的電也會通過三相逆變器3的反并聯(lián)二極管整流為直流，但是預充電電路4斷開，電流無法回到電池組I。
[0024]本發(fā)明所述的永磁電機2不限于三相，根據(jù)需要可以是多相，對應的逆變器和整流橋也相應是多相。本發(fā)明的第七IGBT模塊52可以和其他IGBT模塊相同，也可以是單獨的IGBT模塊不帶反并聯(lián)二極管的形式，本發(fā)明的實施例的附圖為不帶反并聯(lián)二極管的形式，選用帶反并聯(lián)二極管的IGBT模塊不會影響本發(fā)明的效果。
【主權項】
1.一種電動車用永磁電機驅動裝置，其特征在于:所述的驅動裝置至少包含一個電池組⑴、一個永磁電機(2)、一個三相逆變器(3)、一個預充電電路⑷，以及一個車載充電裝置(5);所述的三相逆變器(3)包含第一電容(37)和第一 IGBT模塊(31)、第二 IGBT模塊(32)、第三IGBT模塊(33)、第四IGBT模塊(34)、第五IGBT模塊(35)，以及第六IGBT模塊(36);所述的電池組(I)通過預充電電路(4)和三相逆變器(3)的直流母線連接在一起；所述的車載充電裝置(5)包含一個三相整流橋(51)、第七IGBT模塊(52)、第八IGBT模塊(53)、一個電感(54)、開關(55)和第二電容(56);第七IGBT模塊(52)和第八IGBT模塊(53)串聯(lián)在一起，并且和三相整流橋(51)并聯(lián)；電感(54)和開關(55)串聯(lián)，且連接在第七IGBT模塊(52)的發(fā)射極，第二電容(56)并聯(lián)在開關(55)和第八IGBT模塊(53)的發(fā)射極之間；第七IGBT模塊(52)、第八IGBT模塊(53)、電感(54)、開關(55)和第二電容(56)形成BUCK斬波電路；所述的永磁電機(2)包含第一繞組(21)、第二繞組(22)和第三繞組(23);第一繞組(21)的一個端口 A、第二繞組(22)的一個端口 B、第三繞組(23)的一個端口 C分別與三相逆變器(3)的交流輸出連接；第一繞組(21)的另一個端口 a、第二繞組(22)的另一個端口 b、第三繞組(23)的另一個端口 c分別與車載充電裝置(5)的交流輸入端連接在一起；車載充電裝置(5)的輸出端與電池組(I)連接在一起。
2.按照權利要求1所述的電動車用永磁電機驅動裝置，其特征在于:當所述的驅動裝置處于正常電動狀態(tài)時，預充電電路(4)完成預充電并閉合，所述車載充電裝置(5)中的開關(55)斷開，車載充電裝置(5)不工作；第七IGBT模塊(52)和第八IGBT模塊(53)開通，將永磁電機(2)的第一繞組(21)、第二繞組(22)和第三繞組(23)的a、b、c端連接在一起，形成三相繞組星接的結構。
3.按照權利要求1所述的電動車用永磁電機驅動裝置，其特征在于:當永磁電機(2)出現(xiàn)弱磁保護故障，所述三相逆變器⑶的第一 IGBT模塊(31)、第二 IGBT模塊(32)、第三IGBT模塊(33)、第四IGBT模塊(34)、第五IGBT模塊(35)，以及第六IGBT模塊(36)出現(xiàn)保護而封鎖，此時控制車載充電裝置(5)的第七IGBT模塊(52)和第八IGBT模塊(53)斷開，使永磁電機⑵的第一繞組(21)的a端、第二繞組(22)的b端和第三繞組(23)的c端斷開，永磁電機⑵第一繞組(21)、第二繞組(22)和第三繞組(23)不能夠形成回路，三相繞組的反電勢不能夠產(chǎn)生大電流，避免對三相逆變器(3)造成損壞。
4.按照權利要求1所述的電動車用永磁電機驅動裝置，其特征在于:當所述的驅動裝置處于停止充電狀態(tài)時，所述的預充電電路(4)斷開，車載充電裝置中的開關(55)閉合，第一繞組(21)的a端、第二繞組(22)b端和第三繞組(23)的c端與電網(wǎng)相連；三相電通過整流橋(51)整流后，再經(jīng)過第七IGBT模塊(52)進行斬波降壓，經(jīng)過電感(54)和第二電容(56)濾波穩(wěn)壓后，為電池組(I)充電。
【專利摘要】一種電動車用永磁電機驅動裝置。當整車處于正常行駛狀態(tài)時，預充電電路(4)閉合，車載充電裝置的開關(55)斷開，車載充電裝置(5)不工作，IGBT模塊(52、53)開通，將永磁電機(2)三相繞組(21、22、23)的a、b、c端連接在一起，形成三相繞組星接結構。當永磁電機(2)出現(xiàn)弱磁保護飛車故障，三相逆變器(3)的IGBT模塊出現(xiàn)保護封鎖，IGBT模塊(52、53)斷開，永磁電機(2)的三相繞組不能形成回路。當整車處于停車充電狀態(tài)時，預充電電路(4)斷開，車載充電裝置的開關(55)閉合，三相繞組的a、b、c端連接在三相電網(wǎng)上，三相電經(jīng)整流橋(51)整流，再經(jīng)IGBT模塊(52)斬波降壓，電感(54)和電容(56)濾波穩(wěn)壓后為電池組(1)充電。
【IPC分類】H02J7-10, H02P27-06, H02H7-085
【公開號】CN104767465
【申請?zhí)枴緾N201510118055
【發(fā)明人】趙峰, 溫旭輝
【申請人】中國科學院電工研究所
【公開日】2015年7月8日
【申請日】2015年3月18日