本公開(kāi)涉及采用逆變器和電機(jī)的電功率系統(tǒng)及其發(fā)展和控制。

背景技術(shù)：

用于控制諸如多相電動(dòng)馬達(dá)/發(fā)電機(jī)的電機(jī)的高壓電功率電路可以包括高壓dc電源，其電連接至前端dc-dc電功率轉(zhuǎn)換器(下文稱為‘前端轉(zhuǎn)換器’)以增大供應(yīng)至逆變器的高壓dc總線的電壓電平。大容量電容器可以跨高壓dc總線設(shè)置以提供電穩(wěn)定性并且存儲(chǔ)補(bǔ)充電能。可以通過(guò)采用逆變器以使用從控制器輸出的脈寬調(diào)制(pwm)信號(hào)將dc電功率變換為ac功率來(lái)實(shí)現(xiàn)諸如永磁同步電動(dòng)馬達(dá)的電機(jī)的操作和控制。可以以不同操作模式(包括諸如正弦、遲滯的pwm模式、過(guò)調(diào)制或空間向量pwm模式、六步模式或另一種合適模式)控制已知的逆變器。

高壓電功率電路中的開(kāi)路故障或短路故障的發(fā)生可造成以不受控發(fā)電機(jī)(ucg)模式操作電機(jī)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

描述一種用于供電以控制永磁電機(jī)的電功率系統(tǒng)且該電功率系統(tǒng)包括高壓dc電源，該高壓dc電源設(shè)置成向經(jīng)由高壓dc總線電連接至電動(dòng)逆變器的前端轉(zhuǎn)換器供電，該電動(dòng)逆變器電連接至該電機(jī)。一種用于操作控制系統(tǒng)的方法包括經(jīng)由控制器監(jiān)測(cè)該電機(jī)。當(dāng)檢測(cè)到與該電機(jī)相關(guān)聯(lián)的故障時(shí)，控制器指令前端轉(zhuǎn)換器的操作在高壓dc總線上產(chǎn)生是最大設(shè)定點(diǎn)電壓電平的電壓電平并且監(jiān)測(cè)來(lái)自該電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)(back-emf)電壓電平。當(dāng)反電動(dòng)勢(shì)電壓電平小于該最大設(shè)定點(diǎn)電壓電平時(shí)，將該逆變器控制為三相開(kāi)路狀態(tài)。當(dāng)反電動(dòng)勢(shì)電壓電平大于該最大設(shè)定點(diǎn)電壓電平時(shí)，將該逆變器控制為三相短路狀態(tài)。

上述特征和優(yōu)點(diǎn)以及本教導(dǎo)的其它特征和優(yōu)點(diǎn)從某些最佳模式的以下詳述和用于實(shí)行如隨附權(quán)利要求書(shū)中限定、結(jié)合附圖取得的本教導(dǎo)的其它實(shí)施例將容易地顯而易見(jiàn)。

附圖說(shuō)明

現(xiàn)在將通過(guò)實(shí)例方式參考附圖描述一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，其中：

圖1示意地說(shuō)明根據(jù)本公開(kāi)的用于供電以控制電機(jī)的電功率系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例，該電功率系統(tǒng)包括電連接至從高壓dc電源供電的前端轉(zhuǎn)換器的逆變器以及馬達(dá)控制系統(tǒng)；以及

圖2示意地說(shuō)明根據(jù)本公開(kāi)的故障緩解例程，該故障緩解例程執(zhí)行為該馬達(dá)控制系統(tǒng)的實(shí)施例的部分，該馬達(dá)控制系統(tǒng)用于控制前端轉(zhuǎn)換器和電動(dòng)逆變器的操作，所述前端轉(zhuǎn)換器和電動(dòng)逆變器設(shè)置成采用經(jīng)由高壓dc總線從高壓dc電源供應(yīng)的電功率操作該電機(jī)。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在參考附圖，其中該描述僅是為了說(shuō)明某些示例性實(shí)施例的目的但非為了限制某些示例性實(shí)施例的目的，圖1示意地說(shuō)明用于供電以操作和控制電機(jī)10的電功率系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例。該電功率系統(tǒng)優(yōu)選地包括電動(dòng)逆變器20，其電連接至從高壓dc電源40供電的前端轉(zhuǎn)換器30。前端轉(zhuǎn)換器30經(jīng)由包括大容量電容器28的高壓dc總線26電連接至電動(dòng)逆變器20，并且作為dc至dc電功率轉(zhuǎn)換器操作以增大供應(yīng)至高壓dc總線26的電功率的dc電壓電平。馬達(dá)控制系統(tǒng)100設(shè)置成監(jiān)測(cè)并且控制電動(dòng)逆變器20、前端轉(zhuǎn)換器30以及高壓dc電源40。馬達(dá)控制系統(tǒng)100控制電動(dòng)逆變器20和前端轉(zhuǎn)換器30以采用經(jīng)由前端轉(zhuǎn)換器30和高壓dc總線26從高壓dc電源40供應(yīng)的電功率來(lái)操作電機(jī)10。在一個(gè)非限制性實(shí)施例中，電功率系統(tǒng)在車輛上可以用作推進(jìn)系統(tǒng)的元素。與用于電動(dòng)逆變器20、前端轉(zhuǎn)換器30、高壓dc電源40、高壓dc總線26以及大容量電容器28的馬達(dá)控制系統(tǒng)100有關(guān)的設(shè)計(jì)和控制特征可以如本文所述般產(chǎn)生和分配。

電機(jī)10優(yōu)選地是多相永磁電動(dòng)馬達(dá)/發(fā)電機(jī)，或替代性地可以是另一種合適的多相電機(jī)。電動(dòng)逆變器20經(jīng)由高壓dc總線26電連接至高壓dc電源40。電動(dòng)逆變器20包括大容量電容器28，其電設(shè)置在高壓dc總線26的正導(dǎo)體與負(fù)導(dǎo)體之間。旋轉(zhuǎn)位置傳感器12設(shè)置成監(jiān)測(cè)電機(jī)10的旋轉(zhuǎn)輸出構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)位置，根據(jù)該旋轉(zhuǎn)位置可以確定馬達(dá)速度/位置13。旋轉(zhuǎn)位置傳感器12可以是解算器、霍爾效應(yīng)傳感器、另一種合適的旋轉(zhuǎn)位置感測(cè)裝置或虛擬軟件替換。

在一個(gè)實(shí)施例中，馬達(dá)控制系統(tǒng)100包括電壓源逆變器(vsi)或用于控制電動(dòng)逆變器20的其它馬達(dá)控制器50，且電機(jī)10是包括以行星配置設(shè)置的定子和轉(zhuǎn)子的永磁同步裝置，但是本文所述的概念并無(wú)如此限制。馬達(dá)控制器50控制從電機(jī)10通過(guò)電動(dòng)逆變器20的轉(zhuǎn)矩輸出，該電動(dòng)逆變器經(jīng)由前端轉(zhuǎn)換器30電連接至高壓dc電源40。用于在逆變器狀態(tài)之間切換以調(diào)節(jié)電機(jī)10的轉(zhuǎn)矩輸出的控制方法可以包括以pwm模式或六步模式操作。在pwm模式中，逆變器20在非零狀態(tài)和零狀態(tài)兩個(gè)之間快速切換。馬達(dá)控制器50通過(guò)指定pwm占空比來(lái)指定三個(gè)狀態(tài)中的每個(gè)狀態(tài)中消耗哪個(gè)時(shí)間部分。馬達(dá)控制器50以規(guī)則的時(shí)間間隔更新pwm占空比使得更新頻率顯著高于轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的頻率。在六步模式中，將逆變器20控制成使開(kāi)關(guān)24以電機(jī)10的每個(gè)電循環(huán)在六個(gè)非零狀態(tài)中循環(huán)一次以在定子的每個(gè)繞組中產(chǎn)生ac電壓電平和電流。電循環(huán)是相對(duì)于馬達(dá)磁極而限定并且不一定對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)子的完整旋轉(zhuǎn)。控制逆變器20以操作電機(jī)10的細(xì)節(jié)為本領(lǐng)域技術(shù)人員所知。

除線性模式外，馬達(dá)控制器50優(yōu)選地包括限流器和六步電壓控制器，用于控制逆變器20的操作以按照過(guò)調(diào)制和六步模式控制電機(jī)10的操作。ac電壓的振幅是由高壓dc總線26上的dc電壓電平?jīng)Q定，該高壓dc總線經(jīng)由前端轉(zhuǎn)換器30電連接至高壓dc電源40。轉(zhuǎn)矩是由dc電壓電平、轉(zhuǎn)子速度和這些準(zhǔn)正弦ac電壓信號(hào)之間的相差以及轉(zhuǎn)子位置來(lái)決定，并且通過(guò)以六步模式操作該控制系統(tǒng)而進(jìn)一步控制。馬達(dá)控制器50產(chǎn)生傳送至逆變器門(mén)驅(qū)動(dòng)電路22以控制逆變器切換的控制信號(hào)51。

電動(dòng)逆變器20優(yōu)選地電設(shè)置在前端轉(zhuǎn)換器30與電機(jī)10之間，并且包括設(shè)置為開(kāi)關(guān)對(duì)的多個(gè)開(kāi)關(guān)24，該開(kāi)關(guān)對(duì)電串聯(lián)連接在高壓dc總線26的正導(dǎo)體與負(fù)導(dǎo)體之間。每個(gè)開(kāi)關(guān)對(duì)對(duì)應(yīng)于電機(jī)10的一個(gè)相。如所示，電機(jī)10配置為三相裝置，且電動(dòng)逆變器20包括三個(gè)開(kāi)關(guān)對(duì)，其中的每個(gè)開(kāi)關(guān)對(duì)連接至電機(jī)10的一個(gè)相。連接至高壓dc總線26的正導(dǎo)體的每個(gè)開(kāi)關(guān)對(duì)的開(kāi)關(guān)24之一在本文稱為“上部”開(kāi)關(guān)，且連接至高壓dc總線26的負(fù)導(dǎo)體的每個(gè)開(kāi)關(guān)對(duì)的開(kāi)關(guān)24之一在本文稱為“下部”開(kāi)關(guān)。開(kāi)關(guān)對(duì)的每個(gè)開(kāi)關(guān)24可以是具有并聯(lián)設(shè)置的二極管的絕緣柵雙極型晶體管(igbt)或另一種合適的高壓開(kāi)關(guān)，例如，場(chǎng)效應(yīng)晶體管(fet)或碳化硅(sic)fet。逆變器門(mén)驅(qū)動(dòng)電路22優(yōu)選地包括多個(gè)門(mén)驅(qū)動(dòng)和控制器，其中逆變器門(mén)驅(qū)動(dòng)電路22響應(yīng)于控制信號(hào)51(例如，脈寬調(diào)制控制信號(hào)，其源于在馬達(dá)控制系統(tǒng)100的馬達(dá)控制器50中執(zhí)行的pwm控制例程52)產(chǎn)生控制信號(hào)23以控制開(kāi)關(guān)24的啟動(dòng)和停用。功率逆變器模塊20包括具有電容器、電阻器的其它電部件以及用于實(shí)現(xiàn)與電噪聲抑制、負(fù)載平衡等有關(guān)的功能的其它電路部件。

電流傳感器14設(shè)置成監(jiān)測(cè)傳遞至電機(jī)10的a、b和c相的電流ia、ib和ic15的大小。在其中電機(jī)10是以wye配置(未示出)設(shè)置的實(shí)施例中，可僅需要監(jiān)測(cè)兩個(gè)電流。電流傳感器14可以采用任何合適的電流感測(cè)技術(shù)，其包括(例如)磁場(chǎng)產(chǎn)生監(jiān)測(cè)或電壓電平差分監(jiān)測(cè)。

大容量電容器28可以是任何合適的電容式存儲(chǔ)裝置，例如，電解鋁裝置、陶瓷裝置或膜裝置。大容量電容器28的大小可以結(jié)合其總?cè)萘縼?lái)描述，并且可以基于高壓dc總線26上的波紋電壓的振幅以及其它因素而選擇。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的是，結(jié)合包括峰值電流、rms電流(是波紋電壓電平的參數(shù)化值)、最小和最大總線電壓電平、操作溫度以及其它來(lái)確定大容量電容器28的電容。因而，結(jié)合其電容，大容量電容器28的大小可以基于當(dāng)采用六步操作模式操作逆變器20時(shí)的期望dc總線電壓波紋而選擇。大容量電容器28為了便于說(shuō)明而示為單個(gè)裝置。應(yīng)當(dāng)明白的是，大容量電容器28可以由電串聯(lián)、并聯(lián)或任何其它合適的電配置設(shè)置的多個(gè)電容器裝置組成以提供高壓dc總線26的正導(dǎo)體與負(fù)導(dǎo)體之間的電路中的電容。電壓感測(cè)系統(tǒng)設(shè)置成監(jiān)測(cè)總線電勢(shì)vdc18，其是跨高壓dc總線26的正導(dǎo)體和負(fù)導(dǎo)體而測(cè)量。

在一個(gè)實(shí)施例中且如所示，前端轉(zhuǎn)換器30包括設(shè)置為開(kāi)關(guān)對(duì)的兩對(duì)開(kāi)關(guān)34，該開(kāi)關(guān)對(duì)電連接至高壓dc電源40并且還電連接在高壓dc總線26的正導(dǎo)體與負(fù)導(dǎo)體之間。如所示，前端轉(zhuǎn)換器30包括設(shè)置在高壓dc總線26的正導(dǎo)體與負(fù)導(dǎo)體之間的兩個(gè)開(kāi)關(guān)對(duì)。開(kāi)關(guān)對(duì)的每個(gè)開(kāi)關(guān)34可以是具有并聯(lián)設(shè)置的二極管的igbt或另一個(gè)合適的高壓開(kāi)關(guān)，例如，fet或sicfet。升壓門(mén)驅(qū)動(dòng)電路32優(yōu)選地包括多個(gè)門(mén)驅(qū)動(dòng)和控制器，其中升壓門(mén)驅(qū)動(dòng)電路32產(chǎn)生升壓控制信號(hào)33以響應(yīng)于升壓控制信號(hào)91(例如，脈寬調(diào)制控制信號(hào))而控制開(kāi)關(guān)34的啟動(dòng)和停用，該控制信號(hào)源于馬達(dá)控制系統(tǒng)100。前端轉(zhuǎn)換器30包括具有電容器、電阻器的其它電部件以及用于實(shí)現(xiàn)與電噪聲消除、負(fù)載平衡等有關(guān)的功能的其它電路部件。與電動(dòng)逆變器20、前端轉(zhuǎn)換器30以及電機(jī)10的電設(shè)置有關(guān)的其它細(xì)節(jié)為本領(lǐng)域技術(shù)人員所知。

高壓dc電源40可以是任何合適的電源，例如鋰離子電池或超級(jí)電容器。電壓電平感測(cè)系統(tǒng)設(shè)置成監(jiān)測(cè)電池電勢(shì)vbatt41，其從高壓dc電源40供應(yīng)至前端轉(zhuǎn)換器30。電流傳感器16設(shè)置成監(jiān)測(cè)從高壓dc電源40傳遞至連接前端轉(zhuǎn)換器30的一個(gè)開(kāi)關(guān)對(duì)的節(jié)點(diǎn)的電流(例如，升壓電流iα17)的大小。

馬達(dá)控制系統(tǒng)100控制電動(dòng)逆變器20和前端轉(zhuǎn)換器30以采用經(jīng)由前端轉(zhuǎn)換器30和高壓dc總線26從高壓dc電源40供應(yīng)的電功率來(lái)操作電機(jī)10。馬達(dá)控制系統(tǒng)100可以設(shè)置為單件式控制器或各自具有具體操作需求的多個(gè)控制器。如所示，馬達(dá)控制系統(tǒng)100包括產(chǎn)生傳送至逆變器門(mén)驅(qū)動(dòng)電路22的馬達(dá)控制信號(hào)51的馬達(dá)控制器50以及產(chǎn)生傳送至升壓門(mén)驅(qū)動(dòng)電路32的升壓控制信號(hào)91的升壓控制器70。

馬達(dá)控制器50優(yōu)選地采用模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器17或另一種合適裝置監(jiān)測(cè)來(lái)自馬達(dá)控制系統(tǒng)100的信號(hào)輸入。受監(jiān)測(cè)信號(hào)輸入優(yōu)選地包括來(lái)自設(shè)置成監(jiān)測(cè)電機(jī)10的a、b和c相的輸入的電流傳感器14的電流ia、ib和ic15、從高壓dc電源40至前端轉(zhuǎn)換器30的升壓電流iα17、從高壓dc電源40供應(yīng)至前端轉(zhuǎn)換器30的電池電勢(shì)vbatt41、跨高壓dc總線26的正導(dǎo)體和負(fù)導(dǎo)體的總線電勢(shì)vdc18以及電機(jī)10的旋轉(zhuǎn)輸出構(gòu)件的馬達(dá)速度/位置13。馬達(dá)控制器50還監(jiān)測(cè)馬達(dá)轉(zhuǎn)矩命令19，其可以基于對(duì)功率和其它因素的操作者請(qǐng)求而產(chǎn)生于另一個(gè)控制器中。

馬達(dá)控制器50執(zhí)行多個(gè)控制例程以確定與電機(jī)10相關(guān)聯(lián)的各種控制和操作狀態(tài)。馬達(dá)控制器50的一個(gè)控制例程包括確定馬達(dá)控制信號(hào)51的pwm控制例程52，該馬達(dá)控制信號(hào)傳送至逆變器門(mén)驅(qū)動(dòng)電路22以控制逆變器20。馬達(dá)控制信號(hào)51可以呈pwm信號(hào)的占空比的形式，該pwm信號(hào)是基于馬達(dá)轉(zhuǎn)矩命令19、馬達(dá)速度/位置13、電流15以及總線電勢(shì)vdc18而確定。相反地，馬達(dá)控制信號(hào)51可以呈用于以六步模式操作的pwm信號(hào)的六步占空比的形式，該pwm信號(hào)是基于馬達(dá)轉(zhuǎn)矩命令19、馬達(dá)速度/位置13、電流15以及總線電勢(shì)vdc18而確定。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠產(chǎn)生并且實(shí)施確定馬達(dá)控制信號(hào)51的pwm控制例程52。馬達(dá)控制信號(hào)51優(yōu)選地包括da、db和dc占空比控制信號(hào)，其中da表示與控制電連接至電機(jī)10的第一管腳的逆變器20的第一開(kāi)關(guān)對(duì)相關(guān)聯(lián)的占空比，db表示與控制電連接至電機(jī)10的第二管腳的逆變器20的第二開(kāi)關(guān)對(duì)相關(guān)聯(lián)的占空比，且dc表示與控制電連接至電機(jī)10的第三管腳的逆變器20的第三開(kāi)關(guān)對(duì)相關(guān)聯(lián)的占空比。

馬達(dá)控制器50執(zhí)行呈可執(zhí)行指令和預(yù)定刻度的形式的dc電流例程58以根據(jù)以下等式確定dc馬達(dá)電流idc59：

idc＝da*ia+db*ib+dc*ic[1]

其中：

idc表示dc逆變器電流，

da、db和dc表示從pwm控制例程52輸出的第一、第二和第三占空比控制信號(hào)，且

ia、ib和ic表示輸入至電機(jī)10的a、b和c相的電流。

馬達(dá)控制器50優(yōu)選地執(zhí)行呈可執(zhí)行指令和預(yù)定刻度的形式的故障監(jiān)測(cè)例程60，該可執(zhí)行指令和預(yù)定刻度監(jiān)測(cè)并且檢測(cè)高壓dc電源40、前端轉(zhuǎn)換器30、逆變器20、電機(jī)10以及高壓dc總線26中的短路或開(kāi)路故障的發(fā)生。故障檢測(cè)例程是已知的并且不會(huì)在本文描述。

升壓控制器70包括呈可執(zhí)行指令和預(yù)定刻度的形式的升壓控制例程71，其基于總線電勢(shì)vdc18、指令高壓總線電勢(shì)vdc*75、用于高壓總線電勢(shì)vdc*53的設(shè)定值以及測(cè)量的升壓電流iα*17產(chǎn)生升壓控制信號(hào)91。升壓控制例程71如下操作。選擇指令的高壓總線電勢(shì)vdc*75、用于高壓總線電勢(shì)vdc*53的設(shè)定值中的最大值(80)，以及調(diào)整的電壓命令vadj*81，其中當(dāng)沒(méi)有檢測(cè)到故障時(shí)用于高壓總線電勢(shì)vdc*53的設(shè)定值具有較小或零值?？偩€電勢(shì)vdc18減小調(diào)整的電壓命令vadj*81(82)，且所得結(jié)果83進(jìn)行第一比例積分控制例程(84)以確定參考電流iref85，其分為兩半(86)以確定指令的升壓電流iα*87。測(cè)量的升壓電流iα17減小指令的升壓電流iα*87(88)，且所得結(jié)果89進(jìn)行第二比例積分控制例程(90)以確定呈指令占空比d*的形式的升壓控制信號(hào)91用于基于其控制升壓門(mén)驅(qū)動(dòng)電路32。

馬達(dá)控制器50優(yōu)選地執(zhí)行呈可執(zhí)行指令和預(yù)定刻度的形式的故障緩解例程200。故障緩解例程200是參考圖2而描述，并且是馬達(dá)控制系統(tǒng)100的實(shí)施例的部分以控制電動(dòng)逆變器20和前端轉(zhuǎn)換器30的操作以采用經(jīng)由高壓dc總線26從高壓dc電源40供應(yīng)的電功率來(lái)操作電機(jī)10，如參考圖1所述。提供表格1作為對(duì)應(yīng)于故障緩解例程200的線索，其中以數(shù)字標(biāo)記的方框和對(duì)應(yīng)功能如下所述。

表格1

在馬達(dá)控制系統(tǒng)的操作期間，為了馬達(dá)控制和故障監(jiān)測(cè)的目的定期地監(jiān)測(cè)諸如電流和電壓電平的操作參數(shù)，其中這樣的操作發(fā)生在馬達(dá)控制器中作為故障監(jiān)測(cè)例程60的部分(210)?？梢詸z測(cè)到的故障狀態(tài)包括(通過(guò)非限制性實(shí)例)前端轉(zhuǎn)換器30、電動(dòng)逆變器20以及電機(jī)10的一個(gè)電引線或連接件中的開(kāi)路或短路。故障可以包括(通過(guò)非限制性實(shí)例)過(guò)電壓、傳感器故障、電壓偏壓故障、開(kāi)關(guān)24、34中的一個(gè)或多個(gè)的不飽和，或可以在馬達(dá)控制外部的系統(tǒng)相關(guān)故障。當(dāng)沒(méi)有檢測(cè)到故障時(shí)(212)(1)，馬達(dá)控制器50控制傳送至逆變器門(mén)驅(qū)動(dòng)電路22以控制逆變器20的馬達(dá)控制信號(hào)51，且升壓控制器70操作升壓控制例程71以產(chǎn)生升壓控制電壓電平，其響應(yīng)于操作者命令而通過(guò)前端轉(zhuǎn)換器30、電動(dòng)逆變器20以及電機(jī)10優(yōu)化系統(tǒng)效率和發(fā)電(214)。產(chǎn)生優(yōu)化系統(tǒng)效率和發(fā)電的升壓控制電壓電平的這樣的操作為本領(lǐng)域技術(shù)人員所知。

當(dāng)檢測(cè)到與前端轉(zhuǎn)換器30、電動(dòng)逆變器20以及電機(jī)10中的一個(gè)相關(guān)聯(lián)的故障時(shí)(212)(0)，升壓控制器70操作升壓控制例程71以產(chǎn)生是最大升壓控制設(shè)定點(diǎn)電壓電平的升壓控制電壓電平(222)。最大升壓控制設(shè)定點(diǎn)電壓電平是升壓控制器70可控制高壓dc總線26的閾值電壓電平使得逆變器20以三相開(kāi)路狀態(tài)操作且不進(jìn)入不受控發(fā)電機(jī)(ucg)狀態(tài)中。當(dāng)不存在與前端轉(zhuǎn)換器30、電動(dòng)逆變器20或電機(jī)10中的一個(gè)相關(guān)聯(lián)的故障時(shí)，電機(jī)10的第一轉(zhuǎn)速ω1是與控制高壓dc總線26的升壓控制器70的操作相關(guān)聯(lián)的最大轉(zhuǎn)速。電機(jī)10的第二轉(zhuǎn)速ω2與最大升壓控制設(shè)定點(diǎn)電壓電平相關(guān)聯(lián)，該電平是升壓控制器70可控制高壓dc總線26的閾值電壓電平，其中逆變器20以三相開(kāi)路狀態(tài)操作且不進(jìn)入不受控發(fā)電機(jī)(ucg)狀態(tài)中。第二轉(zhuǎn)速ω2大于第一轉(zhuǎn)速ω1。

在一個(gè)實(shí)施例中，馬達(dá)控制器50最初可以指令逆變器門(mén)驅(qū)動(dòng)電路22將逆變器20控制為三相開(kāi)路狀態(tài)，其中所有開(kāi)關(guān)對(duì)的上部開(kāi)關(guān)24和下部開(kāi)關(guān)34是以開(kāi)路狀態(tài)控制持續(xù)相對(duì)較短時(shí)間段，例如500μs至1500μs(220)。

總線電勢(shì)vdc18受到監(jiān)測(cè)，并且指示由電機(jī)10以其當(dāng)前轉(zhuǎn)速產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)電壓電平(224)。

當(dāng)反電動(dòng)勢(shì)電壓電平大于最大升壓控制設(shè)定點(diǎn)電壓電平時(shí)(226)(1)，馬達(dá)控制器50指令逆變器門(mén)驅(qū)動(dòng)電路22將逆變器20控制為三相短路狀態(tài)(228)。三相短路狀態(tài)可以包括將所有開(kāi)關(guān)對(duì)的下部開(kāi)關(guān)34控制為閉合或短路狀態(tài)(228)，或替代性地，將所有開(kāi)關(guān)對(duì)的上部開(kāi)關(guān)24控制為閉合或短路狀態(tài)。三相短路響應(yīng)在馬達(dá)端子上產(chǎn)生短路并且消除系統(tǒng)操作中的dc鏈路和升壓。電機(jī)10的磁鐵的反電動(dòng)勢(shì)將引發(fā)電流，因此產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。在高速下，制動(dòng)轉(zhuǎn)矩可以顯著小于當(dāng)通過(guò)進(jìn)入ucg狀態(tài)引發(fā)電流使得所有上部開(kāi)關(guān)24和下部開(kāi)關(guān)34處于開(kāi)路狀態(tài)中時(shí)將產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。

當(dāng)反電動(dòng)勢(shì)電壓電平小于最大升壓控制設(shè)定點(diǎn)電壓電平時(shí)(226)(0)，馬達(dá)控制器50指令逆變器門(mén)驅(qū)動(dòng)電路22將逆變器20控制為三相開(kāi)路狀態(tài)，其中所有開(kāi)關(guān)對(duì)的上部開(kāi)關(guān)24和下部開(kāi)關(guān)34控制成開(kāi)路狀態(tài)(230)。

參考圖2描述的故障緩解例程200排除呈包括指令逆變器20的所有開(kāi)關(guān)24為關(guān)斷或開(kāi)路狀態(tài)的三相開(kāi)路響應(yīng)的形式的故障響應(yīng)。故障緩解例程200可以防止以u(píng)cg狀態(tài)的操作。在包括ucg狀態(tài)的操作條件下，電機(jī)10經(jīng)由設(shè)置成與開(kāi)關(guān)24并聯(lián)的反并聯(lián)二極管連接至高壓總線26和大容量電容器28。如果反電動(dòng)勢(shì)電壓電平超過(guò)高壓總線26的電壓電平，那么電機(jī)10的磁鐵將在繞組中引發(fā)電流并且產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，其取決于馬達(dá)設(shè)計(jì)而可能相當(dāng)大。另外，故障緩解例程200防止電機(jī)10在可包括短路故障、緊接著是高馬達(dá)電流(諸如可發(fā)生在瞬態(tài)至三相短路狀態(tài)期間)的條件下去磁。另外，故障緩解例程200防止或最小化增加能量至高壓dc電源40中。如果高壓dc電源40斷接，那么將大容量電容器28上的電壓電平增加至反電動(dòng)勢(shì)電壓電平與高壓dc總線26的電壓電平平衡的點(diǎn)的可能性最小化，并且將超過(guò)最大電容器電壓電平的可能性最小化。通過(guò)將dc總線電壓電平升壓，可直接指令馬達(dá)控制器50在高速ω2下以三相開(kāi)路狀態(tài)操作，且當(dāng)馬達(dá)速度小于速度ω2時(shí)可以指令逆變器20的開(kāi)關(guān)24為開(kāi)路狀態(tài)且不進(jìn)入ucg狀態(tài)中。在速度ω1與ω2之間，可以避免可由三相短路引入的大的初始瞬態(tài)。在速度ω1與ω2之間，其中ω1小于ω2，可以避免當(dāng)前存在于馬達(dá)控制算法中的從短路至開(kāi)路的期望過(guò)渡。

另外，可以第二速度ω2作為最大操作速度來(lái)設(shè)計(jì)前端轉(zhuǎn)換器。如果反電動(dòng)勢(shì)保持大于前端轉(zhuǎn)換器輸出電壓電平，那么可指令該系統(tǒng)在大于第二速度ω2的速度下以三相短路狀態(tài)操作。

術(shù)語(yǔ)控制器、控制模塊、模塊、控制、控制單元、處理器和類似術(shù)語(yǔ)是指專用集成電路(asic)、電子電路、中央處理單元(例如，微處理器)以及呈存儲(chǔ)器和存儲(chǔ)裝置(只讀、可編程只讀、隨機(jī)訪問(wèn)、硬盤(pán)等)的形式的相關(guān)非暫時(shí)性存儲(chǔ)器部件的任何一個(gè)或各種組合。非暫時(shí)性存儲(chǔ)器部件能夠存儲(chǔ)呈一個(gè)或多個(gè)軟件或固件程序或例程的形式的機(jī)器可讀指令，是組合邏輯電路、輸入/輸出電路和裝置、信號(hào)調(diào)節(jié)和緩沖電路，以及可由提供所描述功能性的一個(gè)或多個(gè)處理器訪問(wèn)的其它部件。輸入/輸出電路和裝置包括模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器以及監(jiān)測(cè)來(lái)自傳感器的輸入的相關(guān)裝置，其中這些輸入以預(yù)設(shè)采樣頻率或響應(yīng)于觸發(fā)事件而監(jiān)測(cè)。軟件、固件、程序、指令、控制例程、代碼、算法和類似術(shù)語(yǔ)意味著包括刻度和查找表的任何控制器可執(zhí)行指令集。每個(gè)控制器執(zhí)行控制例程以提供期望功能，該功能包括監(jiān)測(cè)來(lái)自感測(cè)裝置和其它聯(lián)網(wǎng)控制器的輸入以及執(zhí)行控制和診斷例程以控制致動(dòng)器的操作。例程可以規(guī)則的間隔而執(zhí)行，例如正進(jìn)行的操作期間每100微秒執(zhí)行一次。替代地，例程可以響應(yīng)于觸發(fā)事件的發(fā)生而執(zhí)行?？刂破髦g的通信和控制器、致動(dòng)器和/或傳感器之間的通信可以使用直接有線點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈路、聯(lián)網(wǎng)通信總線鏈路、無(wú)線鏈路或任何另一種合適的通信鏈路而實(shí)現(xiàn)。通信包括以任何合適形式交換數(shù)據(jù)信號(hào)，包括(例如)經(jīng)由導(dǎo)電介質(zhì)交換電信號(hào)、經(jīng)由空氣交換電磁信號(hào)、經(jīng)由光學(xué)波導(dǎo)交換光學(xué)信號(hào)等。數(shù)據(jù)信號(hào)可以包括表示來(lái)自傳感器的輸入的模擬、離散或數(shù)字化模擬信號(hào)、表示致動(dòng)器命令的信號(hào)和控制器之間的通信信號(hào)。術(shù)語(yǔ)“信號(hào)”是指?jìng)鬟_(dá)信息的任何物理上可辨別指示器，并且可以是能夠行進(jìn)通過(guò)介質(zhì)的任何合適的波形(例如，電、光學(xué)、磁性、機(jī)械或電磁)，諸如dc、ac、正弦波、三角波、方形、振動(dòng)等。術(shù)語(yǔ)'模型'是指基于處理器或處理器可執(zhí)行代碼以及模擬裝置或物理過(guò)程的物理存在的相關(guān)刻度。如本文所使用，術(shù)語(yǔ)'動(dòng)態(tài)的'和'動(dòng)態(tài)地'描述了實(shí)時(shí)執(zhí)行并且以監(jiān)測(cè)或以其它方式確定參數(shù)的狀態(tài)和在例程的執(zhí)行期間或例程執(zhí)行的迭代之間規(guī)則地或定期地更新參數(shù)的狀態(tài)為特征的步驟或程序。

流程圖和流程圖中的方框圖說(shuō)明了根據(jù)本公開(kāi)的各個(gè)實(shí)施例的系統(tǒng)、方法和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的可能實(shí)施方案的架構(gòu)、功能性和操作。關(guān)于這一點(diǎn)，流程圖或方框圖中的每個(gè)方框可以表示模塊、代碼段或部分，其包括用于實(shí)施指定邏輯功能的一個(gè)或多個(gè)可執(zhí)行指令。還應(yīng)當(dāng)注意的是，流程圖和/或流程圖說(shuō)明中的每個(gè)方框以及方框圖和/或流程圖說(shuō)明中的方框的組合可以由執(zhí)行指定功能或作用的基于專用硬件的系統(tǒng)或?qū)Ｓ糜布c計(jì)算機(jī)指令的組合來(lái)實(shí)施。這些計(jì)算機(jī)程序指令還可以存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中，該計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可指導(dǎo)計(jì)算機(jī)或其它可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備以特定方式運(yùn)作，使得存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中的指令產(chǎn)生包括實(shí)施流程圖中指定的功能或作用的指令的制品。

詳細(xì)描述和附圖或圖支持并且描述本教導(dǎo)，但是本教導(dǎo)的范圍僅僅是由權(quán)利要求限定。雖然已詳細(xì)地描述了用于實(shí)行本教導(dǎo)的某些最佳模式和其它實(shí)施例，但是存在用于實(shí)踐隨附權(quán)利要求書(shū)中限定的本公開(kāi)的各種替代設(shè)計(jì)和實(shí)施例。