專利名稱：具有單個控制器的多路逆變器系統(tǒng)及其相關操作方法
技術領域：
本發(fā)明通常涉及電力機械設備，并且更具體地涉及用于電動或者混合動力 型汽車中牽弓l系統(tǒng)的直流-交箭逆變器系統(tǒng)。
背景技術：
逆變器是一種可以構(gòu)造成將直流信號轉(zhuǎn)換成交流信號的電器部件。現(xiàn)有技 10術中存在各種不同的逆變器、逆變器控制器禾咆括逆變器的機電系統(tǒng)。例如，
電動(或者混合動力)，可以使用一個或多個直流-交^il變器作為馬達的電 源。 一些重型車輛采用多個逆變器的組合布置，這種組合布置能向大功萄J丑矩 的多相交流電動機供電。
傳統(tǒng)的多路逆變器系統(tǒng)為齡逆變器釆用單獨的控制器。例如， 一個四-逆
15變器系統(tǒng)典型地包括四個各自的控制器。以這種方式采用額外控制器導致增大
了成本、重量，并且最不希望的是增大了實際i柳時的外形尺寸規(guī)格。 在一些多路逆變器系統(tǒng)中，為了驅(qū)動馬達，兩個或更多的逆變器的輸出端
被連接到一起。在傳統(tǒng)系統(tǒng)中，如果"組合"逆變器中的一個發(fā)生故障，那么剩 余逆變器可能被過載驅(qū)動而變成一種不希望的和可能發(fā)生損壞的過流情況。為
20了避免這種情況，傳統(tǒng)系統(tǒng)可以關閉乘l除的逆變器，從而保護它們。不幸的是， 關閉正常的逆變器會導致驅(qū)動功率的損失，這樣會使一些重型^^不能操作。
因此，希望提供一種具有更少實際部件的多路直流-交 鵬變器系統(tǒng)，從而 節(jié)省成本，減輕重量，并且減小尺寸。此外，希望提供一種具有自動冗余度和 保護特性的多路直流-交 ，變器系統(tǒng)。此外，本發(fā)明其它希望的特性和特性可 25以結(jié)合附圖和上述的技術領域以及背景技術從下述的具體實施方式
和權(quán)禾腰求 中明確地得出。

發(fā)明內(nèi)容
此處描述的多路直流-交 ，變器系統(tǒng)包括能產(chǎn)生和提供多路逆變器需要的 門驅(qū)動信號的單個控制器。該控制器還構(gòu)造成提供對系統(tǒng)中一個或多個逆變器 30發(fā)生故障作出反應的智能冗余和保護特性。本發(fā)明的± 其他方面可以 :—種多路直流-交流逆變器系統(tǒng)的形式執(zhí)
行。該系統(tǒng)包括多個逆變器，每個具有直流輸入端和交流輸出端，并且每個 構(gòu)造ltt其交流輸出端，響應施加至直流輸入端的直流輸入信號，產(chǎn)生各自的 交流輸出信號；多個門驅(qū)動，每個門驅(qū)動具有門驅(qū)動輸入端和與各自逆變器耦 5合的門驅(qū)動輸出，并且每個門驅(qū)動構(gòu)造鵬其驅(qū)動輸出端響應門驅(qū)動信號集的， 產(chǎn)生逆變器驅(qū)動信號集；及具有多個門驅(qū)動信號輸出端的控律螺，每個門驅(qū)動 信號輸出端耦合至各自的門驅(qū)動。該控制器構(gòu)造成，在門驅(qū)動信號的輸出端， 產(chǎn)生多個用于門驅(qū)動的門驅(qū)動信號集。


10 下面將用結(jié)合以下附圖描述本發(fā)明，其中同樣的數(shù)字表示相同的元件，
圖1是適合用于電動或混合動力汽車的電氣系統(tǒng)的示意圖； 圖2是本發(fā)明的實施例的多路直流-交流逆變器系統(tǒng)的示意圖； 圖3是用于圖2中的逆變器系統(tǒng)的控制器的示意圖4是根據(jù)本發(fā)明的實施例的多路直流-交涼逆變器系統(tǒng)的一部分示意圖； 15 圖5是根據(jù)本發(fā)明的實施例的多路直流-交流逆變器系統(tǒng)的系統(tǒng)控制流程
具體實施例方式
以下詳細說明實際上僅僅是示例性的，而不用來限制本發(fā)明或本申請及其 應用。此外，出現(xiàn)于在前的技術領域、背景技術、發(fā)明內(nèi)容或之后的具體實施 20方式不以任何明示或默示的原理限制本發(fā)明。
此處可以用功能和/鵬輯塊組分和各種過程步驟描述本發(fā)明。可以理解出 這些塊組分可以由許多硬件、軟件和/或微禾，帝隨儲器組分構(gòu)成從而執(zhí)行指 定的功能。比如，本發(fā)明實施例可以使用多種集成電路芯片板，例如，存儲元 件、數(shù)字信號處理元件、邏輯元件、查找表等等，其可以在一個或多個微處理 25器或其他的控制設備的控制下執(zhí)行各種功能。此外，本領域的技術人員可以理 解，本發(fā)明可以應用到很多實際應用中，并且此處描述的車輛牽引系統(tǒng)僅僅是 本申請的一個應用示例。
為了簡,見，此處不再詳細說明與傳統(tǒng)技術有關的電逆變器、逆變器控 制和同步技術、交流電源發(fā)生器、電動機及系統(tǒng)的其它功能組分(和系統(tǒng)的個 30別操作組分)。此外，此處各圖所示的連接線是用來表示在各種元件之間的功能關系和/或物理連接?？梢岳斫鈱嶋H的實施例中可以存在多種替換物或輔助功能 關系或物理連接。
如此處所j頓的，"節(jié)點"表示任何內(nèi)部或外部鋭隹點、接點、接口、信號線、 導電元件等等，其上具有信號、邏輯電平、電壓、數(shù)據(jù)模式、電流或電量。此 5夕卜，兩個或更多節(jié)點可以由一，理元件實現(xiàn)(兩個或更多信號可被多通道傳 送、調(diào)制或相反在接收時被分辨或被共模輸出)。
下面的說明提及的節(jié)點或特征淤'連接'或'耦合"在一起。除非明確表示外， 在此處使用盼'連接"指的是直接地將一個節(jié)點4寺征連接至另一個節(jié)點/特征(或 直接i艦信)，而不需要用機械方法。同樣地，除非明確表示外，在此處4頓的
io "耦合"指的是直接地或者間接地將一個節(jié)點y特征連接至另一個節(jié)點y特征(鵬
接地或者間接地通信)，而不需要用機械方法。因此，雖然圖中示出了實施例中 的元件，然而輔助的元件、M、部件或組件也可以存在于實際的實施例中(假 如它的功能不會被不利因素影響)。
圖1是適合用于電動或混合動力汽車的電氣系統(tǒng)100的示意圖。電氣系統(tǒng)
15 100通常包括電池組102、濾波電容器104、逆變器106、控制器108和馬達110。 電池102具有耦合至電源總線112的正極，耦合至負總線114的負極。電容器 104具有耦合至電源總線112的第一級，耦合至負總線114的第二級。電容器 104足夠大，以使在實際系纟纖作期間產(chǎn)生的電源總線脈動平穩(wěn)。
馬達110是具有三個為其各相而連接的端子的三相交流馬達?？刂破?08
20具有六個輸出端，用于提供兩個與馬達110三相中每一相相關的逆變器驅(qū)動信 號?？刂破鲘挂部梢园〞r鐘信號發(fā)生器電路116，其提供了一種圖1所示的 "CLKT的時鐘信號。雖然圖l中并未示出，但控制器羅可以包括或者被耦合 至適合構(gòu)造成對逆變器106所需要的電平進行放大的功率控制信號的門驅(qū)動。 作為替代地，逆變器106可以包括或者耦合至門驅(qū)動?？刂破?08在內(nèi)部實現(xiàn)
25為具有中央處理器、存儲器和輸Ay輸出電路的數(shù)字微控制器。輸Mil出電路包
括脈寬調(diào)制("PWM")電路，該脈寬調(diào)制電路在適當?shù)臅r候產(chǎn)生具有與驅(qū)動馬
達iio的三相所需逆變器驅(qū)動信號相對應的占空比的輸出波形，從而使馬達no
的轉(zhuǎn)子以所期望的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)或產(chǎn)生所需要的扭矩。
逆變器106包括六個固態(tài)半導體開關(如下所述，其可以實現(xiàn)為晶體管) 30和六個二極管。在圖l中，用附圖禾斜己118、 120、 122、 124、 126禾口 128表示晶體管，用附圖標記130、 132、 134、 136、 138和140g二極管。晶體管118 具有一個連接至電源總線112的端子， 一個用于從控制其108接收與馬達110 第一相有關的第一脈寬調(diào)制逆變器驅(qū)動信號的門，及一個連接至馬達110第一 相繞組的端子。晶體管120具有一個端子連接至晶體管118的端子， 一個用于 5從控制器108接收與馬達110第一相有關的第二脈寬調(diào)制逆變器驅(qū)動信號的門， 及一個連接負總線114的端子。晶體管122具有一個連接到電源總線112的端 子， 一個用于從控制器廳接收與馬達110第二相有關的第一脈寬調(diào)制逆變器 驅(qū)動信號的門，及一個連接到馬達110第二相繞組的端子。晶體管124具有一 個端子連接到晶體管122的端子， 一個用于從控制器108接收與馬達110第二io相有關的第二脈寬調(diào)制逆變器驅(qū)動信號，及一個連接至負總線114的端子。晶 體管126具有一個連接至電源總線112的端子， 一個用于從控制器簡接收與 馬達110第三相有關的第一脈寬調(diào)制逆變器驅(qū)動信號的門，及一個連接至馬達 IIO第三相繞組的端子。晶體管128具有一個端子連接至晶體管126的端子，一 個用于從控制器108接收與馬達110第三相有關的第二脈寬調(diào)制逆變器信號的15門，及一個連接至負總線114的端子。每個二極管的陰極連接到各自一個晶體 管的第一端，陽極連接到該晶體管的第二端。
逆變器106的基本布局和操作可由構(gòu)造成驅(qū)動 牽弓|系統(tǒng)的多路直流-交 Bt變器系統(tǒng)決定。關于這一點，圖2是根據(jù)本發(fā)明的一實施例構(gòu)造的多路直 流-交纟皿變器系統(tǒng)200的示意圖。雖然逆變器系統(tǒng)200設計成驅(qū)動六相馬達20 202，但是本發(fā)明不被任何具體的結(jié)構(gòu)限制。實際上，此處描述的本發(fā)明可以用于任何具有多啊多于一個)逆變器的系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中的^h逆變器可以有任 何數(shù)量的相，并且馬達由具有任何數(shù)量相的系統(tǒng)驅(qū)動。
逆變器系統(tǒng)200通常包括第一逆變器204，第二逆變器206，第三逆變器208， 第四逆變器210，用于第一逆變器204的第一門驅(qū)動212，用于第二逆變器20625的第二門驅(qū)動214，用于第三逆變器208的第三門驅(qū)動216，用于第四逆變器210 的第四門驅(qū)動218和控制器220。旨逆變器具有各自的直流輸入端和交流輸出 端，并且每個逆變器適于構(gòu)造成在其交流輸出端，響應施加到其直流輸入端的 直流輸入信號產(chǎn)生各自的交流輸出信號(如上所述的逆變器106)。在該實施例 中，直流輸入信號222為所有的逆變器公用。顯然直流輸入信號222在實際30應用中由兩根導線傳輸。在該實施例中，第一逆變器204與第四逆變器210配合，以提供用于馬達 202的第一組合交流輸出信號224，第二逆變器206與第三逆變器208配合，以 提供用于馬達202的第二組合交流輸出信號226。在這方面，i魏一逆變器204 的交流輸出端可以與第四逆變器210的交流輸出端耦合，第二逆變器206的交 5流輸出端與第三逆變器208的交流輸出端耦合(如圖2所示)。在圖2中，逆變 器系統(tǒng)200包括四個對應于四個逆變器的交流輸出端。在一可代替的實施例中， 逆變器系統(tǒng)200可以包括多個'組合"交流輸出端，其中針組合交流輸出端各自 提供了逆變器組合交流輸出信號的子集。例如，逆變器系統(tǒng)200可以f頓兩個 組合交流輸出端 一個用于提供第一組合交流輸出信號224，而一個用于提供第io 二組合交流輸出信號226。實際上，逆變器系統(tǒng)20(H頓兩組獨立三相繞組向六相馬達202供電。由 第一逆變器204和第四逆變器210供電的三相馬達繞組獨立于由第二逆變器206 和第3I變器208供電的三相馬達繞組。為了提高可靠性，馬達202具有兩組 繞組，然而，本發(fā)明的范圍不被該具體的結(jié)構(gòu)限制。為了《吏該兩組繞組的電流15均衡，控制器220觀糧或者檢測每組繞組三相中兩相的電流。所述的檢測可由 第一電流傳麟組228和第二電流傳感器組230實現(xiàn)，齡電流傳織組構(gòu)造 成為了閉環(huán)控制向控制器220提供反饋信息(其可以是一種電流觀糧或者表示電 流測量的任意量、信號或者數(shù)據(jù))。逆變器系統(tǒng)200的每個門驅(qū)動具有門驅(qū)動輸入端(其可以容納許多不同的20輸入信號)和門驅(qū)動輸出端(其可以容納許多不同的輸出信號)。該門驅(qū)動輸入 端耦合控制器220，并且,如圖2中所示能與控制器220雙向通信。該門驅(qū)動 輸出端耦合到與門驅(qū)動相對應的各自逆變器上。每個門驅(qū)動適合接收從控制器 220中發(fā)出的門驅(qū)動信號集，并且在它的門驅(qū)動輸出端產(chǎn)生響應于接收到的門驅(qū) 動信號集合的逆變器驅(qū)動信號集。此處，"信號集'表示用于單個組分的有關或者25相劉言號群(例如，控制、驅(qū)動、傳繊、故障狀態(tài)、或者其它信號)。例如， 控制器220為每個門驅(qū)動產(chǎn)生多個門驅(qū)動信號從而能產(chǎn)生合適的三相的交流輸 出信號。關于這一點，用于一個門驅(qū)動的多個門驅(qū)動信號可以包括在門驅(qū)動信 號集中?？刂破?20包括多個門驅(qū)動信號輸出端，^m出端耦合至其中一個門驅(qū)30動(更特別地，耦合至門驅(qū)動的輸扁)?？刂破?20構(gòu)造鵬其門驅(qū)動信號輸出端，產(chǎn)生用于門驅(qū)動的多個門驅(qū)動信號集。因此，控制器220產(chǎn)生和傳輸控 制信號給四個門驅(qū)動。這些門驅(qū)動的功能是將門驅(qū)動信號放大到逆變器所需要的7乂平。在該實施例中，門驅(qū)動還向控制器220提供與各個逆變微態(tài)有關的 信息。因此，在實際的實施例中，控制器220可以禾傭多個門驅(qū)動輸A/lr出群 5來控制信號輸出和門驅(qū)動輸入，其中^MfA/輸出群對應于逆變器系統(tǒng)200中 的各自一個逆變器。為了減小系統(tǒng)復雜性和降低成本，在該實施例中各個逆變 器的電流不分別測量。而是由電流傳 組228/230 ，變器對并聯(lián)后測量電 流。在正常工作狀態(tài)，控制器220控制全部四個逆變器。在正常操作期間，第io —逆變器204的門驅(qū)動信號集與第四逆變器210的門驅(qū)動信號集相同，該第二 逆變器206的門驅(qū)動信號集與第Hil變器208的門驅(qū)動信號集相同。換句話說， 第一和第四逆變器204/210由相同的或等效的驅(qū)動信號驅(qū)動，而第二和第，變 器206/208由相同的或等效的驅(qū)動信號驅(qū)動(其與第一和第四逆變器204/210的 驅(qū)動信號無關)。實際上，逆變器系統(tǒng)200的優(yōu)點在于各個逆變器具有非常類似15的工作特性，并且一旦一對逆變器并聯(lián)耦合，它們將均分電流。如果這四個逆變器中的一個發(fā)生故障(或者逆變器系統(tǒng)200存在別的缺陷)， 它的保護系統(tǒng)將關閉該逆變器，并聯(lián)組合中乘除的逆變器可能會由于過流情況 而過載。解決該問題的常規(guī)方法是永久地關閉并聯(lián)組合的兩個逆變器。然而逆 變器系統(tǒng)200無須永久地關閉該兩個逆變器。更好地，控制器220適于構(gòu)造成20檢測逆變器的故障狀態(tài)，確定并聯(lián)組合中正常的或者無故障的逆變器的新工作 參數(shù)，并產(chǎn)生用于正常逆變器的更新的門驅(qū)動信號集。該更新的門驅(qū)動信號集 受新工作參數(shù)的影響，并且可防止無故障逆變器中的過流瞎況?？刂破?20也 可以根據(jù)故障狀態(tài)關閉該有故障的逆變器(例如，如果故障狀態(tài)表示了有故障 逆變器的故障)。此外，該更新的門驅(qū)動信號集可以包括一種能關閉無故障逆變25器的關閉門驅(qū)動信號集。如上所述，該故障狀態(tài)可以由門驅(qū)動提供給有故障的 逆變器。在圖2所示的實施例中，如果第一逆變器204發(fā)生故障，控制器220將更 新用于第四逆變器210的門驅(qū)動信號，同時維持用于第二和第3I變器206/208 的初始門驅(qū)動信號。如果第二逆變器206發(fā)生故障，控制器220將更新第三逆 30變器208的門驅(qū)動信號，同時維持用于第一和第四逆變器204/210的初始門驅(qū)動信號。如果第三逆變器208發(fā)生故障，控制器220將更新用于第二逆變器206 的門驅(qū)動信號，同時維持用于第一和第四逆變器204/210的初始門驅(qū)動信號。如 果第四逆變器210發(fā)生故障，控制器220將更新用于第一逆變器204的門驅(qū)動 信號，同時維持用于第二和第Hi^變器206/208的初始門驅(qū)動信號。 5 該更新的門驅(qū)動信號允許逆變器系統(tǒng)200在低輸出功率水平下工作，而不 需關閉與有故障逆變器組合的無故障逆變器。如果并聯(lián)組合的兩個逆變器都發(fā) 生故障，那么馬達202在進一步降低性能7j^平的條件下由剩余的兩個并M變 器提供動力。由于每組獨立的逆變器具有單獨的門驅(qū)動信號集和單獨的電流反饋測量部件，因itb^:流情況不會發(fā)生。io 圖3是適合用于逆變器系統(tǒng)200的控制器300的示意圖。出于說明的目的， 控制器300被簡化；實際控制器300將包括相對于傳統(tǒng)操作方面不需要在這里 說明的其它特征，元件和功能?？刂破?00通常包括輸A/輸出邏車射莫塊302、處理器304、存儲器306、信 號發(fā)生器308、時鐘信號發(fā)生器310和故障檢測邏輯模塊312?？刂破?00可以15根據(jù)需要使用便于在這些部件之間通信的總線313。輸A/輸出邏輯模i央302構(gòu) 造成從任意數(shù)量(M個)的電流傳感器組接收電流傳 測量信息314，并且 產(chǎn)生與控制器耦合的門驅(qū)動數(shù)量相同的任意數(shù)量(N個)的門驅(qū)動信號集。這對言 號可以與控制器300的輸A/輸出群316相對應。輸A/輸出群316還可以支持從 門驅(qū)動到控制器300的故障狀^^言息通信。20 處理器304可以實現(xiàn)為微處理器、控制器、微控制器或者狀態(tài)機。處理器 也可以實現(xiàn)為計算裝置的組合，例如數(shù)字信號處理器和微處理器的組合、多個 微處理器、與數(shù)字信號處理器核心結(jié)合的一個或多個微處理器，或者任何其它 這樣的結(jié)構(gòu)。處理器304通常構(gòu)造成執(zhí)行支持此處描述的控制器300操作的任 務和功能。在這方面，與此處公幵的該實施例有關的方法或算法的步驟可以直25接包含在硬件、固件、由處理器執(zhí)行的軟件模i央或者任何實際的它們的組合中。 軟件模塊可以存在于存儲器306中，其可以由隨機存取存儲器、閃速存儲器、 只讀存儲器、可擦可編程只讀存儲器、電可擦編程只讀存儲器、寄存器、硬盤、 活動磁盤、光盤或者任何其它現(xiàn)有技術中已知的存儲介質(zhì)形成。實際上，存儲 器306可以耦合至處理器304從而使處理器304可以讀取存儲器306中的信息30并且可以將信息寫入存儲器306中。作為替代地，存儲器306可以集成到處理器304中。舉例來說，處理器304和存儲器306可以共存在特定用途的集成電 路中。信號發(fā)生器308，其^mt也構(gòu)造成脈寬調(diào)制信號發(fā)生器，其與時鐘信號發(fā)生器310以如上所述的方式配合，產(chǎn)生用于驅(qū)動對應于多個逆變器的多個門驅(qū)動 5的門驅(qū)動信號集。單個信號發(fā)生器308可以采用已知的脈寬調(diào)制方法產(chǎn)生門驅(qū) 動信號集，此處不再詳細說明該已知的方法。故障檢測邏輯模i央312適合構(gòu)造成處理控制器300收到的故障狀^j言息， 其中該故障狀態(tài)信息由耦合到控制器300的門驅(qū)動產(chǎn)生。在正常操作期間，該 故障狀態(tài)信息將顯示所有逆變器的正常狀態(tài)。如果一個逆變器發(fā)生故障或者性io能變差，那么其相對應的門驅(qū)動可以產(chǎn)生一種合適的故障狀態(tài)指示物，該指示 物能通知控制器300有故障的逆變器的當前狀態(tài)。故障檢測邏輯模塊312 (和/ 或處理器304)可以處理該故障狀態(tài)指示物并且確定怎樣繼續(xù)處理最好。例如， 故障檢測邏^il央312可以促使產(chǎn)生用于剩余無故障逆變器的新工作參數(shù)。 采用此處描述的方法的實際逆變器系統(tǒng)可以運用圖4中所示硬件的實施例15來實現(xiàn)。圖4是根據(jù)本發(fā)明的一實施例的多路直流-交^Jl變器系統(tǒng)400的一部 分示意圖。逆變器系統(tǒng)400通常包括控制器402、用于耦合至第一逆變器(未顯 示)的第一門驅(qū)動404、用于耦合至第四逆變器(未顯示)的第四門驅(qū)動406 和耦合在控制器402與門驅(qū)動404/406之間的邏輯單元408 。為簡單起見，圖4 未顯示用于第二門驅(qū)動和第三門驅(qū)動的等效結(jié)構(gòu)。在實際的實施例中，邏輯單20元408可以認為是控制器402的一部分，也就是，邏輯單元408可以由如控制 器402的電路板獲得。在圖4描述的實施例中，該并 變器的脈寬調(diào)制信號與逆變器相對應寄 存器的輸出端產(chǎn)生的信號形成'與"門。在圖4中，如果寄存器410置位(置位= "r)，它的輸出為"O"，其意味門412被中止(disable)并且將沒有PWM1信25號到達第一門驅(qū)動404。如果寄存器410復位(復位="1 ")，它的輸出為"1 "， 則PWM1信號將控制第一門驅(qū)動404。如在圖4中所描述的，如果第四門驅(qū)動 406提供故障信息給控制器402，例如，第四逆變器406有故障并且被關閉，則 寄存器410被置位。Jlf盾這樣的狀態(tài)，第一逆變器404經(jīng)由寄存器410和門412 被ffiai地關閉，這樣可以防止過流情況。 一旦控制器402采取了適當?shù)男袆佣?0降低了性能需要，它將發(fā)出信號Fault4ACK^'r并且將寄存器410復位，從而允許正常的第一逆變器404重新開始操作。在控制器402以離散時間，稱作采集周期為基礎操作的實際使用中，可以 期望圖4中的硬件設備，并且每50至100微秒或者以更長的時間間隔檢査故障 輸A^的狀態(tài)。在該時間間隔內(nèi)，在控制器402檢測到故障之前，正常逆變器 5的電流可以達到無法接受的數(shù)值并且最后產(chǎn)生故障。通過使用更決、更先進的 并且可以由故障輸入線中斷驅(qū)動的處理器可以不必使用如圖4所示的硬件邏輯 模塊部分。如果第一逆變器404發(fā)生故障并且第四逆變器406正常，冗余處理系統(tǒng)的 操作^^似。相同的設置用于并聯(lián)的第二和第三逆變器。通過采用此處描述的io方法，每次四-逆變器的一個逆變器組分發(fā)生故障，馬達繼續(xù)以75%的能力，而 不是常規(guī)系統(tǒng)50%的能力工作。該原理同樣對驅(qū)動三相馬達的并聯(lián)鵬變器適 合。如果一個逆變器發(fā)生故障，不是損失整個系統(tǒng)，而是在很短的停車時間之 后可以很快地咴復50%的輸出能力。圖5是根據(jù)本發(fā)明的一實施例的用于多路直流-交^il變器系統(tǒng)的逆變器系15統(tǒng)控制流程500的流程圖。與流程500有關的各種工作可以由軟件、硬件、固 件或者它們的組合執(zhí)行。為了便于說明，以下對流程500的說明可以參看如上 所述的與圖1-4有關元件。在實際的實施例中，流程500的M步驟可以由J:^ 描述的系統(tǒng)的不同單元執(zhí)行，例如，控制器。應該理解流程500可以包Jgi午多 附加的或可代替的程序單元，圖5中所示的禾將單元不需要按描述的 嬌執(zhí)行，20并且流程500可以合并到具有輔助功能的更綜合的過程或者方法中，此處不詳 細說明這些輔助功能。逆變器系統(tǒng)控制流程500從檢測到逆變器系統(tǒng)多個逆變器中的一個逆變器 的故障狀態(tài)開始(查詢單元502)。在檢測到故障后，流程500可以測定,逆 變器，也就是說，與有故障的逆變器耦合并配合的逆變器是否存在故障。如果25查詢程序504判定配對逆變器同時有故障，那么將中止這兩個逆變器(程序 506)。如果自逆變器沒有故障，那么必要時流程500可以中止有故障的逆變 器(程序508)。實際上，當流程500完成時，流程500可以短時間中止正常的 ,逆變器。然后能夠繼續(xù)流程500以重新計算在降低綜合性能的情況下的參考電流， 30而有故障的逆變皿至并且允許正常的逆變器操作(程序510)。在，，510操作期間，控制器也可以重新計算取決于參考電流的電量，例如用于電動機控制算 法的前饋電壓。通常，流程500確定用于正常逆變器的新工作參數(shù)(程序512)， 包括計算在中止有故障的逆變器的情況下的需要的更新負荷電流。一旦確定了新工作參數(shù)，流程500可以檢測受中止有故障逆變器影響的經(jīng)5過馬達繞組的電流是否減小到可以使單一逆變器正常運行的水平。在這方面，查詢禾游514核對馬達電流是否小于或等于新電流參考值。如果不是，那么流 程500可以再iSA查詢程序502重0H十算該運纟亍參數(shù)。如果是這樣的話，那么 流程500使控制器產(chǎn)生用于無故障逆變器的更新的門驅(qū)動信號并且允許無故障 逆變器重新開始運行。特別地，該更新的門驅(qū)動信號將受新工作參數(shù)的影響，io使得無故障逆變器不在過流情況下被驅(qū)動。雖然上面已經(jīng)詳細說明了至少一個可實施的例子，但應該理IW在許多該 實施例的變型。同樣應該理解實施例只是示例性的，并且不管怎樣這些實施例 不會限制本發(fā)明的范圍、應用性或者結(jié)構(gòu)。更好地，上述詳細說明將給本領域 的技術人員提供一種用于實現(xiàn)該實施例的適當?shù)闹甘緢D。應該很清楚地知道在15不脫離本發(fā)明提出的權(quán)利要求的范圍和法定等效的范圍，可以產(chǎn)生多種功能和 元件的排列的變化。
權(quán)利要求
1. 一種多路直流-交流逆變器系統(tǒng)，所述逆變器系統(tǒng)包括多個逆變器，每個逆變器均具有直流輸入端和交流輸出端，并且每個逆變器均構(gòu)造成在其交流輸出端，響應施加到所述直流輸入端的直流輸入信號來產(chǎn)生各自的交流輸出信號；多個門驅(qū)動，每個門驅(qū)動均具有門驅(qū)動輸入端和與所述逆變器中各自的一個耦合的門驅(qū)動輸出端，并且每個門驅(qū)動均構(gòu)造成在其門驅(qū)動輸出端，響應門驅(qū)動信號集來產(chǎn)生逆變器驅(qū)動信號集；以及具有多個門驅(qū)動信號輸出端的控制器，每個門驅(qū)動信號輸出端與所述門驅(qū)動中各自的一個耦合，所述控制器構(gòu)造成在所述門驅(qū)動信號輸出端，產(chǎn)生多個用于所述門驅(qū)動的門驅(qū)動信號集。
2. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器構(gòu)造成 檢測所述多個逆變器中有故障的逆變器的故障狀態(tài)；15 響應所述故障狀態(tài)的檢測中止所述有故障的逆變器；確定用于所述多個逆變器中無故障的逆變器的新工作參數(shù)；以及 為所述無故障的逆變器產(chǎn)生更新的門驅(qū)動信號集，所述更新的門驅(qū)動信號 集受到所述新工作參數(shù)的影響。
3. 如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，產(chǎn)生所述更新的門驅(qū)動信號集， 20以防止所述無故障的逆變器的過流情況。
4. 如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述故障狀態(tài)由所述門驅(qū)動提 供給所述有故障的逆變器。
5. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其特征在于，所腿流輸入信號由所有所述 逆變麟用。
6.如禾又利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述多個逆變器包括第一逆變器、第二逆變器、第H^變器和第四逆變器;所述第一逆變器的所述交流輸出端耦合至所述第四逆變器的所述交流輸出端，從而提供第一組合交流輸出信號；以及所述第二逆變器的所述交流輸出端耦合至所述第3^變器的所述交流輸出端，從而提供第二組合交流輸出信號。
7. 如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，在正常操作期間，所述第一逆變器的所述門驅(qū)動信號集與所述第四逆變器 的所述門驅(qū)動信號集相對應；以及 5 在正常操作期間，所述第二逆變器集的所述門驅(qū)動信號與所述第三逆變器的所述門驅(qū)動信號集相對應。
8. 如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器構(gòu)造成檢測所述多個轉(zhuǎn)換器中有故障的逆變器的故障狀態(tài)；如果所述有故障的逆變器是所述第一逆變器，確定用于所述第四逆變器的10新工作參數(shù)，作為響應，產(chǎn)生用于所述第四逆變器的更新的門驅(qū)動信號；如果所述有故障的逆變器是所述第二逆變器，確定用于所述第三逆變器的 新工作參數(shù)，作為響應，產(chǎn)生用于所述第三逆變器的更新的門驅(qū)動信號；如果所述有故障的逆變器是所述第三逆變器，確定用于所述第二逆變器的新工作參數(shù)，作為響應，產(chǎn)生用于所述第二逆變器的更新的門驅(qū)動信號；以及 15 如果所述有故障的逆變器是所述第四逆變器，確定用于所述第一逆變器的新工作參數(shù)，作為響應，產(chǎn)生用于所述第一逆變器的更新的門驅(qū)動信號。
9. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括多個交流系統(tǒng)輸出端，^交流系統(tǒng)輸出端構(gòu)造成從所: 變器的各自子集形成組合交流輸出信號。
10. —種用于控制多路直流-交流逆變器系統(tǒng)的方法，該逆變器系統(tǒng)具有多 20個逆變器，多個與逆變器耦合的門驅(qū)動，禾卩與門驅(qū)動耦合的控制器，該控制器構(gòu)造#生多個用于門驅(qū)動的門驅(qū)動信號集，所述方fe^括 檢測多個逆變器中有故障的逆變器的故障狀態(tài)；確定用于多個逆變器中無故障的逆變器的新工作參數(shù)；以及 為所述無故障的逆變器產(chǎn)生更新的門驅(qū)動信號集，所述更新的門驅(qū)動信號25集受到所述新工作參數(shù)的影響。
11. 如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，確定新工作參數(shù)被執(zhí)行鵬 來防止所述無故障的逆變器的過流情況。
12. 如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述更新的門驅(qū)動信號集中止所述無故障的逆變器。
13.如權(quán)禾腰求10所述的方法，其特征在于，還包括響應所述故障狀態(tài)的檢測中止所述有故障的逆變器。
14. 如權(quán)禾腰求13所述的方法，其特征在于，確定新工作參數(shù)包括計算導 致中止所述有故障的逆變器的更新的負荷電流要求。
15. —種多路直流-交鵬變離制器，包括多個用于控制信號輸出端的門驅(qū)動輸A/輸出群和與多個由該逆變離制器 控制的逆變器相對應的門驅(qū)動狀態(tài)；耦合至所述門驅(qū)動輸入輸出群的信號發(fā)生器，所述信號發(fā)生器構(gòu)造成產(chǎn)生 多個用來驅(qū)動與逆變器相對應的多個門驅(qū)動的門驅(qū)動信號集； 耦合至所述信號發(fā)生器的處理器，所述 器構(gòu)造成 10 檢測多個逆變器中有故障的逆變器的故障狀態(tài)；響應所述故障狀態(tài)的檢測，產(chǎn)生用于所述有故障的逆變器的中止門驅(qū)動信號；為多個逆變器中無故障的逆變器確定新工作參數(shù)；以及為所述無故障的逆變器產(chǎn)生更新的門驅(qū)動信號，所述更新的門驅(qū)動信號受 15至IJ所述新工作參數(shù)的影響。
16. 如權(quán)利要求15所述的控制器，其特征在于，所述處理t^角定所述新工作參數(shù)，以防止所述無故障的逆變器中發(fā)生的過流情況。
17. 如權(quán)禾腰求15所述的控制器，其特征在于，所述更新的門驅(qū)動信號包括用于所述無故障的逆變器的中止門驅(qū)動信號。
18.如權(quán)禾腰求15所述的控制器，其特征在于，所述處理驗中止所述有故障的逆變器的情況下，計算導致所述有故障的逆變器中止的更新的負荷電流 需要，并且響應所述更新的負荷電流需要確定所述新工作參數(shù)。
全文摘要
一種適合用于電動或者混合動力型汽車的多路直流-交流逆變器系統(tǒng)，包括由單個控制器控制的多個逆變器。一個實施例包括驅(qū)動一個六相馬達的四個三相逆變器，其中第一逆變器的輸出端耦合至第四逆變器的輸出端，第二逆變器的輸出端耦合至第三逆變器的輸出端。當其中一個逆變器發(fā)生故障時，作為響應，與有故障的逆變器耦合的驅(qū)動信號被更新，從而使與配對逆變器繼續(xù)工作，而不會被置于過流情況。
文檔編號B60K1/00GK101267956SQ200680034528
公開日2008年9月17日 申請日期2006年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月23日
發(fā)明者C·斯坦庫, M·塞洛吉 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作公司