一种纯电动汽车高效永磁电机的过电压保护装置论文和设计-吴冬

全文摘要

本实用新型公开一种纯电动汽车高效永磁电机的过电压保护装置，所述过电压保护装置包括直流电源、电机控制器、逆变器、过压保护模块和永磁电机，所述逆变器及过压保护模块设置在所述电机控制器内部；所述逆变器直流侧通过电线连接直流电源的正极和负极两端，交流侧经电线和永磁电机相连；所述过压保护模块包括过压保护模块IGBT和驱动板，所述过压保护模块IGBT通过铜排连接逆变器端交流侧的接线端子，过压保护模块的驱动板通过电线连接到逆变器的正极和负极，通过信号线连接到设置在逆变器内的控制板。该保护装置检测精度高、反应迅速、安全性高、结构紧凑，对永磁电机及相连设备的保护起到重要的作用。

主设计要求

1.一种纯电动汽车高效永磁电机的过电压保护装置，所述过电压保护装置包括直流电源、电机控制器、逆变器、过压保护模块和永磁电机，其特征在于，所述逆变器及过压保护模块设置在所述电机控制器内部；所述逆变器直流侧通过电线连接直流电源的正极和负极两端，交流侧经电线和永磁电机相连；所述过压保护模块包括过压保护模块IGBT和驱动板，所述过压保护模块IGBT通过铜排连接逆变器端交流侧的接线端子，过压保护模块的驱动板通过电线连接到逆变器的正极和负极，通过信号线连接到设置在逆变器内的控制板。

设计方案

2.根据权利要求1所述的纯电动汽车高效永磁电机的过电压保护装置，其特征在于，所述过压保护模块IGBT包括过压保护模块IGBT1、IGBT2、IGBT3，所述过压保护模块IGBT1、IGBT2、IGBT3分别通过各自的接线端子1经铜排和逆变器交流侧L1、L2、L3分别相连；IGBT1、IGBT2、IGBT3各自的接线端子2经铜排短接相连；IGBT1、IGBT2、IGBT3各自的3、5端子分别固定在过压保护模块接线板上的1\/2\/3\/4\/5\/6端子上，所述过压保护模块接线板通过信号排线和过压保护模块的驱动板 b1~b6相连。

3.根据权利要求1所述的纯电动汽车高效永磁电机的过电压保护装置，其特征在于，所述驱动板包括依次相连接的运放电路、控制电路、驱动电路和电压检测电路；过压保护模块的驱动板a1~a52一端经主控通讯线和逆变器的控制板相连，过压保护模块的驱动板a1~a52另一端和设置于驱动板内的运放电路相连；过压保护模块的驱动板1\/2一端分别经电线连接逆变器直流母排的负极和正极，过压保护模块的驱动板 1\/2另一端经过串并联电阻和电容后，和设置于驱动板内的电压检测电路相连。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及电机控制装置领域，更具体的是一种纯电动汽车高效永磁电机的过电压保护装置。

背景技术

永磁电机因具有高效率、高转矩、高功率密度和调速性能好等一系列优点，在纯电动汽车领域得到广泛应用。永磁电机在运行时存在反电动势，电机转速越快，电机的反电动势电压就越高。永磁电机在高转速工况下运行，如果故障时反电动势电压过高而没有快速有效的保护措施，就有可能对设备造成损坏，高电动势永磁电机 (在弱磁场范围内产生高同步电压)的安全运行需要过电压保护模块。

实用新型内容

为了克服永磁电机高速运转出现故障时反电动势过高而有可能对器件造成的损坏，本实用新型提供一种纯电动汽车高效永磁电机的过电压保护模块。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种纯电动汽车高效永磁电机的过电压保护模块，包括直流电源、电机控制器、逆变器、过压保护模块、永磁电机，逆变器及过压保护模块安装在电机控制器内部。逆变器直流侧通过电线连接直流电源的正极和负极两端，交流侧经电线和永磁电机相连。所述过压保护模块包括过压保护模块IGBT和驱动板，安装于电机控制器内部的过压保护模块IGBT通过铜排连接逆变器端交流侧的接线端子，过压保护模块驱动板通过电线连接到逆变器的正极和负极，通过信号线连接到逆变器的控制板。在有24V控制电源时，过压保护模块可通过逆变器控制板进行软件控制，也可通过本身的直流电压检测回路硬件控制IGBT；在无控制电源时，过压保护模块还可通过本身驱动电路内电容储存的电量对IGBT进行控制导通或关断，而达到过压保护的目的。

本技术方案检测精度高、反应迅速、安全性高、结构紧凑，对永磁电机及相连设备的保护起到重要的作用。

作为一种优选的方案，所述过压保护模块IGBT包括过压保护模块IGBT1、IGBT2、IGBT3，过压保护模块IGBT1、IGBT2、IGBT3分别通过各自的接线端子1经铜排和逆变器交流侧L1、L2、L3分别相连；IGBT1、IGBT2、IGBT3各自的接线端子2经铜排短接相连；IGBT1、IGBT2、IGBT3各自的3、5端子通过螺栓分别固定在过压保护模块接线板上的1\/2\/3\/4\/5\/6端子上，此接线板通过信号排线和过压保护模块的驱动板31 b1~b6相连。

作为一种优选的方案，所述驱动板包括依次相连接的运放电路、控制电路、驱动电路和电压检测电路；过压保护模块驱动板的a1~a52一端经主控通讯线和逆变器控制板相连，过压保护模块的驱动板a1~a52另一端和设置于驱动板内的运放电路相连；过压保护模块驱动板的1\/2的一端分别经电线连接逆变器直流母排的负极和正极，过压保护模块驱动板的1\/2的另一端经过串并联电阻电容后，和设置于驱动板内的电压检测电路相连。如果电压检测电路检测到的直流母线电压超过本身设置的阈值，就会使驱动电路对过压保护模块内的3路IGBT进行控制导通，从而短接3相电路。如果直流母线电压超过逆变器控制板软件设置的电压值，控制板就会通过通讯排线a1~a52及过压保护模块的驱动板内的运放电路向控制电路发送信号，控制驱动电路，使过压保护模块IGBT1、IGBT2、IGBT3分别导通，从而短接电机控制器的3相交流电路。

①在有24V控制电源时，过压保护模块可通过逆变器控制板进行软件控制，也可通过本身的直流母线电压检测回路硬件控制IGBT；②在无控制电源时，如果电机反电势电压反馈到直流回路的电压超过过压保护模块内电压检测回路设置的硬件阈值，过压保护模块可通过本身驱动电路内电容储存的电量对IGBT进行控制导通或关断，而达到过压保护的目的，更符合车辆安全要求。

电机反电势电压反馈到直流回路的电压如果过高：电机反电势电压反馈到直流回路的电压如果过高：①超过软件设置值，可通过逆变器控制板对过压保护模块驱动板发送信号对IGBT1、IGBT2、IGBT3进行控制导通从而短接电机三相电路；②超过电压检测电路设置的硬件阈值，过压保护模块可通过本身驱动电路内电容储存的电量控制过压保护模块IGBT1、IGBT2、IGBT3门极进行触发进而控制过压保护模块的三相IGBT导通，从而短接电机控制器的3相交流电路，利用电机三相绕组将电能转换成热能将多余能量消耗掉，防止母线电压过高造成电气设备损坏。

逆变器上电首次运行时，即可通过逆变器控制板对过压保护模块进行脉冲触发检测，以判断其工作是否正常。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型通过过电压保护模块来实现对逆变器及电机的保护，并和逆变器一起安装在电机控制器内，不仅可以软件控制、也可以在失去控制电源时以硬件被动触发的方式来检测和实现，具有检测精度高、反应迅速、结构紧凑、安全性高等优点，更符合纯电动车辆的安全要求。

附图说明

图1是本实用新型的过电压保护装置的结构示意图；

图2是本实用新型的过电压保护装置的电路图。

具体实施方式

下面结合附图以及实施方式，对本实用新型的具体实施方案作详细的阐述。

本实用新型提供了一种纯电动汽车高效永磁电机的过电压保护装置，如图1所示，所述过电压保护装置包括直流电源1、电机控制器4、逆变器2、过压保护模块3、永磁电机5，逆变器2及过压保护模块3安装在电机控制器4内部。逆变器2直流侧通过电线连接直流电源1的正极和负极两端，交流侧经电线和永磁电机5相连。安装于电机控制器内部的过压保护模块IGBT通过铜排连接逆变器2端交流侧的接线端子，过压保护模块驱动板31通过电线连接到逆变器2的正极和负极，通过信号线连接到逆变器的控制板21。

如图2所示过压保护模块IGBT1、IGBT2、IGBT3分别通过各自的接线端子1经铜排和逆变器2交流侧L1、L2、L3分别相连；IGBT1、IGBT2、IGBT3各自的接线端子2经铜排短接相连；IGBT1、IGBT2、IGBT3各自的3、5端子通过螺栓分别固定在过压保护模块接线板32上的1\/2\/3\/4\/5\/6端子上，此接线板32通过信号排线和过压保护模块3的驱动板31 b1~b6相连；过压保护模块3的驱动板31 a1~a52的一端经主控通讯线和逆变器控制板21相连，过压保护模块3的驱动板31 a1~a52另一端和设置于驱动板内的运放电路相连；过压保护模块3的驱动板31 1\/2的一端分别经电线连接逆变器2直流母排的负极和正极，过压保护模块3的驱动板311\/2的另一端经过串并联电阻电容后，和设置于驱动板31内的电压检测电路33相连。如果电压检测电路33检测到的直流母线电压超过本身设置的阈值，就会使驱动电路36对过压保护模块内的3路IGBT进行控制导通，从而短接3相电路。如果直流母线电压超过逆变器控制板21软件设置的电压值，控制板21就会通过通讯排线a1~a52及过压保护模块3的驱动板31内的运放电路34向控制电路35发送信号，控制驱动电路36，使过压保护模块IGBT1、IGBT2、IGBT3分别导通，从而短接电机控制器4的3相交流电路。

电机反电势电压反馈到直流回路的电压如果过高：①超过软件设置值，可通过逆变器控制板对过压保护模块驱动板发送信号对IGBT1、IGBT2、IGBT3进行控制导通从而短接电机三相电路；②超过电压检测电路设置的硬件阈值，过压保护模块可通过本身驱动电路内电容储存的电量控制过压保护模块IGBT1、IGBT2、IGBT3门极进行触发进而控制过压保护模块3的三相IGBT导通，从而短接电机控制器4的3相交流电路，利用电机三相绕组将电能转换成热能将多余能量消耗掉，防止母线电压过高造成损坏。

逆变器上电首次运行时，即可通过逆变器控制板对过压保护模块进行脉冲触发检测，以判断其工作是否正常。

以上图 1、2 所示的一种纯电动汽车高效永磁电机的过电压保护模块是本实用新型的具体实施例，已经体现出本实用新型实质性特点和进步，可根据实际的使用需要，在本实用新型的启示下，对其进行形状、结构等方面的等同修改，均在本方案的保护范围之列。

设计图

一种纯电动汽车高效永磁电机的过电压保护装置论文和设计

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主设计要求

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