[发明专利]用于电动马达的带有故障检测功能的方法和控制器

说明书

技术领域

本发明涉及用于电动马达的带有故障检测功能的方法和控制器。

背景技术

电动马达可以以定子和具有永磁体的转子为特征，例如内部永磁体(IPM)马达或IPM同步马达。根据某些现有技术，逆变器或马达控制器包括支持为电动马达的一个或多个相提供交流输出的半导体开关。在一个半导体开关的输出端上出现的短路可能导致不对称的电流在电动马达的线圈中流动。不对称电流使得马达易受损坏，例如马达(例如，或它的转子)中的一个或多个永磁体的退磁。因此，电动马达需要改进的、带有故障检测功能的方法和控制器。

发明内容

根据一个实施例，提出了一种方法和系统，用于电动马达的控制器中的故障检测或预防。对于控制器的每个相，一对半导体开关包括高压侧开关和低压侧开关。直流电压总线将电能(例如，经由直流电源开关可切换地)提供到半导体开关。测量电路适于测量控制器的每个半导体开关的集电极-发射极电压或源漏电压。数据处理器在特定的半导体开关的被测量的集电极-发射极电压或被测量的源漏电压低于最小的阈值(例如，在特定的半导体开关的受控关断状态期间或在逆变器驱动器信号的至少一个完整的周期或波形期间)时，以及在与特定的半导体开关关联的观测电流具有与正常的操作极性相反的极性时，确定在所述特定的半导体开关中存在短路。驱动器同时触发具有相同的直流电输入极性的、连接到电动马达的其他相线圈的配对开关，而不是触发所述特定的半导体开关，以保护电动马达免受与不对称电流流动关联的潜在损坏(例如，防止电动马达中永磁体退磁)。

附图说明

图1是用于电动马达的带有故障检测功能的方法和控制器的一个实施例的方框图。

图2是用于电动马达的带有故障检测功能的方法和控制器的另一个实施例的方框图。

图3是控制电动马达的带有故障检测功能的方法的第一实施例的流程图。

图4是控制电动马达的带有故障检测功能的方法的第二实施例的流程图。

图5是控制电动马达的带有故障检测功能的方法的第三实施例的流程图。

图6是控制电动马达的带有故障检测功能的方法的第四实施例的流程图。

图7是控制电动马达的带有故障检测功能的方法的第五实施例的流程图。

图8是控制电动马达的带有故障检测功能的方法的第六实施例的流程图。

图9是半导体开关的电压状态、相输出节点的对应的输出电流、检测到的对应的故障、和对应的矫正动作的说明性表格。

具体实施方式

在马达45的绕组(44、46、和48)中不对称的电流流动指来自一个或多个直流端(64、66)的直流电流(例如，正电流或负电流)或直流偏移电流被连续施加到马达45的仅一个绕组(44、46、或48)或一个相。不对称的电流流动可以称为不平衡的电流流动。例如，不对称的电流流动可以由逆变器或控制器的单个的半导体开关中的故障或短路引起。对于某些马达45设计，不对称的电流流动或不平衡的电流流动可以将一个或多个马达绕组(44、46、或48)置于热应力下，可以在整个延长的周期时间内对马达45的永磁体进行部分消磁，或可以使得马达45容易减少寿命。例如，连续输入直流电流或直流偏移电流到绕组(44、46、或48)可以引起通常被规定或设计用于交流电输入或电能的不连续输入的绕组(44、46、或48)的热应力或损坏。进一步，因为一个相绕组(44、46、或48)具有与施加到其它相的交流电的频率不协调的、从其它相绕组偏离的直流偏移电流，所以直流偏移电流可以损坏马达45或电动机，或随着时间流逝将它的永磁体消磁。

根据一个实施例，图1公开用于控制电动马达45的系统、逆变器或控制器11，其中控制器11能够进行故障检测和采取预防措施。电动马达45可以包括内部永磁体(IPM)马达45或另一种交流电机器。如图所示，除马达45之外，该系统可以指具有故障检测功能的逆变器或马达控制器11。