一种三相容错逆变电路及其控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种三相容错逆变电路，包括直流电源和逆变桥，第一逆变桥臂的上桥臂和下桥臂上分别接有快速熔断器F1和F4，第二逆变桥臂的上桥臂和下桥臂上分别接有快速熔断器F3和F6，第三逆变桥臂的上桥臂和下桥臂上分别接有快速熔断器F5和F2；直流电源与逆变桥之间连接有逆变辅助电路，逆变辅助电路由上桥臂辅助绝缘栅双极晶体管Q7、下桥臂辅助绝缘栅双极晶体管Q8、第一逆变桥臂辅助绝缘栅双极晶体管S1、第二逆变桥臂辅助绝缘栅双极晶体管S2和第三逆变桥臂辅助绝缘栅双极晶体管S3，以及单相整流桥Z1、Z2和Z3组成；本发明还公开了一种三相容错逆变电路的控制方法。本发明实现了短路或开路故障所在桥臂的故障隔离，具有很好的容错运行功能。
【专利说明】一种三相容错逆变电路及其控制方法
【技术领域】
[0001]本发明属于逆变器【技术领域】，具体涉及一种三相容错逆变电路及其控制方法。
【背景技术】
[0002]逆变器用于将直流电能转变成交流电能，按照直流侧电源性质的不同，逆变器被分为电流源型逆变器和电压源型逆变器。电压源型逆变器由于结构简单、控制灵活等诸多优点，得到了广泛应用，然而，其中的电力电子器件是最易发生故障的薄弱环节，其可靠性问题一直没有得到有效解决。三相逆变器通常采用标准的三相桥式逆变结构，它不具有故障容错能力，人们为了提高逆变器的可靠性通常采取元件降额使用或并联冗余元件等方法来设计逆变器，但这两种设计方法会使系统造价过高，体积重量增加，在追求低成本和安装空间受限的应用场合，逆变器的可靠性问题仍很突出。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种结构简单、实现方便，能够将短路故障转换为开路故障，实现了短路故障或开路故障所在桥臂的故障隔离，避免了二次故障的发生，具有很好的容错运行功能的三相容错逆变电路。
[0004]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是:一种三相容错逆变电路，包括直流电源和用于在外部控制电路的控制下将直流电转换成交流电的逆变桥，所述逆变桥由第一逆变桥臂、第二逆变桥臂和第三逆变桥臂组成，所述第一逆变桥臂的上桥臂上连接有第一上桥臂绝缘栅双极晶体管Q1，所述第一逆变桥臂的下桥臂上连接有第一下桥臂绝缘栅双极晶体管Q4，所述第一逆变桥臂的上桥臂与下桥臂的连接端为逆变桥的第一输出端，所述第二逆变桥臂的上桥臂上连接有第二上桥臂绝缘栅双极晶体管Q3，所述第二逆变桥臂的下桥臂上连接有第二下桥臂绝缘栅双极晶体管Q6，所述第二逆变桥臂的上桥臂与下桥臂的连接端为逆变桥的第二输出端，所述第三逆变桥臂的上桥臂上连接有第三上桥臂绝缘栅双极晶体管Q5，所述第三逆变桥臂的下桥臂上连接有第三下桥臂绝缘栅双极晶体管Q2，所述第三逆变桥臂的上桥臂与下桥臂的连接端为逆变桥的第三输出端；其特征在于:所述第一逆变桥臂的上桥臂上连接有与第一上桥臂绝缘栅双极晶体管Q1串联且用于将第一上桥臂绝缘栅双极晶体管Q1的短路故障转换为第一逆变桥臂的上桥臂开路故障的快速熔断器F1，所述第一逆变桥臂的下桥臂上连接有与第一下桥臂绝缘栅双极晶体管Q4串联且用于将第一下桥臂绝缘栅双极晶体管Q4的短路故障转换为第一逆变桥臂的下桥臂开路故障的快速熔断器F4，所述第二逆变桥臂的上桥臂上连接有与第二上桥臂绝缘栅双极晶体管Q3串联且用于将第二上桥臂绝缘栅双极晶体管Q3的短路故障转换为第二逆变桥臂的上桥臂开路故障的快速熔断器F3，所述第二逆变桥臂的下桥臂上连接有与第二下桥臂绝缘栅双极晶体管Q6串联有用于将第二下桥臂绝缘栅双极晶体管Q6的短路故障转换为第二逆变桥臂的下桥臂开路故障的快速熔断器F6，所述第三逆变桥臂的上桥臂上连接有与第三上桥臂绝缘栅双极晶体管Q5串联且用于将第三上桥臂绝缘栅双极晶体管Q5的短路故障转换为第三逆变桥臂的上桥臂开路故障的快速熔断器F5，所述第三逆变桥臂的下桥臂上连接有与第三下桥臂绝缘栅双极晶体管Q2串联且用于将第三下桥臂绝缘栅双极晶体管Q2的短路故障转换为第三逆变桥臂的下桥臂开路故障的快速熔断器F2 ;所述直流电源与逆变桥之间连接有用于在外部控制电路的控制下使逆变桥容错运行的逆变辅助电路，所述逆变辅助电路由上桥臂辅助绝缘栅双极晶体管Q7、下桥臂辅助绝缘栅双极晶体管Q8、第一逆变桥臂辅助绝缘栅双极晶体管S1、第二逆变桥臂辅助绝缘栅双极晶体管S2和第三逆变桥臂辅助绝缘栅双极晶体管S3,以及单相整流桥Z1、单相整流桥Z2和单相整流桥Z3组成；所述上桥臂辅助绝缘栅双极晶体管Q7的集电极与直流电源的正极相接，所述上桥臂辅助绝缘栅双极晶体管Q7的发射极与下桥臂辅助绝缘栅双极晶体管Q8的集电极相接，所述下桥臂辅助绝缘栅双极晶体管Q8的发射极与直流电源的负极相接，所述单相整流桥Z1的一个交流输入端、单相整流桥Z2的一个交流输入端和单相整流桥Z3的一个交流输入端均与上桥臂辅助绝缘栅双极晶体管Q7的发射极和下桥臂辅助绝缘栅双极晶体管Q8的集电极的连接端相接，所述单相整流桥Z1的另一个交流输入端与逆变桥的第一输出端相接，所述单相整流桥Z2的另一个交流输入端与逆变桥的第二输出端相接，所述单相整流桥Z3的另一个交流输入端与逆变桥的第三输出端相接，所述第一逆变桥臂辅助绝缘栅双极晶体管S1的集电极与单相整流桥Z1的正极输出端相接，所述第一逆变桥臂辅助绝缘栅双极晶体管S1的发射极与单相整流桥Z1的负极输出端相接，所述第二逆变桥臂辅助绝缘栅双极晶体管S2的集电极与单相整流桥Z2的正极输出端相接，所述第二逆变桥臂辅助绝缘栅双极晶体管S2的发射极与单相整流桥Z2的负极输出端相接，所述第三逆变桥臂辅助绝缘栅双极晶体管S3的集电极与单相整流桥Z3的正极输出端相接，所述第三逆变桥臂辅助绝缘栅双极晶体管S3的发射极与单相整流桥Z3的负极输出端相接。
[0005]上述的一种三相容错逆变电路，其特征在于:所述第一上桥臂绝缘栅双极晶体管Q1由反并联的绝缘栅双极晶体管Ta和二极管Da组成，所述第一下桥臂绝缘栅双极晶体管Q4由反并联的绝缘栅双极晶体管&4和二极管Dq4组成，所述第二上桥臂绝缘栅双极晶体管Q3由反并联的绝缘栅双极晶体管1Q3和二极管dQ3组成，所述第二下桥臂绝缘栅双极晶体管Q6由反并联的绝缘栅双极晶体管1Q和二极管dQ6组成，所述第三上桥臂绝缘栅双极晶体管Q5由反并联的绝缘栅双极晶体管tQ5和二极管Dq5组成，所述第三下桥臂绝缘栅双极晶体管Q2由反并联的绝缘栅双极晶体管tQ2和二极管D组成，所述上桥臂辅助绝缘栅双极晶体管Q7由反并联的绝缘栅双极晶体管1Q7和二极管dQ7组成，所述下桥臂辅助绝缘栅双极晶体管Q8由反并联的绝缘栅双极晶体管108和二极管Dqs组成，所述第一逆变桥臂辅助绝缘栅双极晶体管S1由反并联的绝缘栅双极晶体管T5i和二极管Ds,组成，所述第二逆变桥臂辅助绝缘栅双极晶体管S2由反并联的绝缘栅双极晶体管1和二极管D52组成，所述第三逆变桥臂辅助绝缘栅双极晶体管S3由反并联的绝缘栅双极晶体管凡和二极管1\组成。
[0006]上述的一种三相容错逆变电路，其特征在于:所述二极管De,、二极管D 二极管Dv 二极管D 、二极管Dq、二极管Dq6、二极管Dq 二极管DQg、二极管、二极管
和二极管dS3均为快恢复二极管或高频二极管。
[0007]本发明还提供了一种方法步骤简单，避免了二次故障的发生，具有很好的容错运行功能，能够保证系统的可靠性的三相容错逆变电路的控制方法，其特征在于该方法包括以下步骤:
[0008]步骤一、当第X逆变桥臂上的桥臂开路或第X逆变桥臂上的绝缘栅双极晶体管短路时，所述外部控制电路发出控制信号导通第X逆变桥臂辅助绝缘栅双极晶体管Sx;其中，X的取值为1、2或3 ;
[0009]步骤二、判断是第X逆变桥臂的上桥臂开路或该上桥臂上的绝缘栅双极晶体管短路，还是第X逆变桥臂的下桥臂开路或该下桥臂上的绝缘栅双极晶体管短路，还是第X逆变桥臂的上桥臂和下桥臂均开路或该上桥臂上的绝缘栅双极晶体管和该下桥臂上的绝缘栅双极晶体管均短路；
[0010]当第X逆变桥臂的上桥臂开路或该上桥臂上的绝缘栅双极晶体管短路时，所述外部控制电路停止发出对该上桥臂上的绝缘栅双极晶体管的控制信号，同时，所述外部控制电路按照其控制该上桥臂上的绝缘栅双极晶体管正常工作时的控制逻辑对上桥臂辅助绝缘栅双极晶体管Q7进行控制；
[0011]当第X逆变桥臂的下桥臂开路或该下桥臂上的绝缘栅双极晶体管短路时，所述外部控制电路停止发出对该下桥臂上的绝缘栅双极晶体管的控制信号，同时，所述外部控制电路按照其控制该下桥臂上的绝缘栅双极晶体管正常工作时的控制逻辑对下桥臂辅助绝缘栅双极晶体管Q8进行控制；
[0012]当第X逆变桥臂的上桥臂和下桥臂均开路或该上桥臂上的绝缘栅双极晶体管和该下桥臂上的绝缘栅双极晶体管均短路时，所述外部控制电路停止发出对该上桥臂上的绝缘栅双极晶体管和该下桥臂上的绝缘栅双极晶体管的控制信号，同时，所述外部控制电路按照其控制该上桥臂上的绝缘栅双极晶体管正常工作时的控制逻辑对上桥臂辅助绝缘栅双极晶体管Q7进行控制，所述外部控制电路按照其控制该下桥臂上的绝缘栅双极晶体管正常工作时的控制逻辑对下桥臂辅助绝缘栅双极晶体管Q8进行控制。
[0013]本发明与现有技术相比具有以下优点:
[0014]1、本发明三相容错逆变电路的电路结构简单，三相容错逆变电路的控制方法实现简单，实现方便。
[0015]2、本发明通过在传统逆变桥每个桥臂上串联快速熔断器，当发生绝缘栅双极晶体管短路故障时，将会烧毁该绝缘栅双极晶体管所在桥臂上的快速熔断器，实现了短路故障到开路故障的转换，同时，在单桥臂开路故障时外部控制电路停止给故障单桥臂输出控制信号，单桥臂开路故障便不会对重构逆变器产生影响，实现了开路或短路故障所在桥臂的故障隔离，避免或减小了故障对整个系统的影响；故障隔离是将诊断出的故障部分与其他正常部分进行分离的技术，逆变桥的故障被成功诊断后，必须采取措施进行隔离，否则会影响其他正常部分的工作，造成二次故障；本发明有效地避免了二次故障的发生。
[0016]3、本发明通过在直流电源与逆变桥之间添加逆变辅助电路，实现了逆变桥单上桥臂开路或逆变桥单上桥臂上的绝缘栅双极晶体管短路，逆变桥单下桥臂开路或逆变桥单下桥臂上的绝缘栅双极晶体管短路，以及逆变桥一个桥臂的上桥臂和下桥臂均开路或逆变桥一个桥臂的上桥臂和下桥臂上的绝缘栅双极晶体管均短路时的容错运行，不降低整个逆变电路的带载能力，逆变电路负载的性能不会受到影响，能够保证整个系统的可靠运行。
[0017]4、本发明的实用性强，使用效果好，便于推广使用。
[0018]综上所述，本发明实现方便，能够将短路故障转换为开路故障，实现了短路故障或开路故障所在桥臂的故障隔离，避免了二次故障的发生，具有很好的容错运行功能，能够保证系统的可靠性，实用性强，便于推广使用。
[0019]下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1为本发明二相容错逆变电路的电路原理图。
[0021]图2a为第一逆变桥臂的上桥臂开路或第一上桥臂绝缘栅双极晶体管Q1短路、第一逆变桥臂辅助绝缘栅双极晶体管S1恒通、第三下桥臂绝缘栅双极晶体管Q2恒通、上桥臂辅助绝缘栅双极晶体管Q7导通时的电流回路图。
[0022]图2b为第一逆变桥臂的上桥臂开路或第一上桥臂绝缘栅双极晶体管Q1短路、第一逆变桥臂辅助绝缘栅双极晶体管S1恒通、第三下桥臂绝缘栅双极晶体管Q2恒通、上桥臂辅助绝缘栅双极晶体管Q7关断时的电流回路图。
[0023]图3a为第一逆变桥臂的上桥臂开路或第一上桥臂绝缘栅双极晶体管Q1短路、第一逆变桥臂辅助绝缘栅双极晶体管S1恒通、上桥臂辅助绝缘栅双极晶体管Q7恒通、第三下桥臂绝缘栅双极晶体管Q2导通时的电流回路图。
[0024]图3b为第一逆变桥臂的上桥臂开路或第一上桥臂绝缘栅双极晶体管Q1短路、第一逆变桥臂辅助绝缘栅双极晶体管S1恒通、上桥臂辅助绝缘栅双极晶体管Q7恒通、第三下桥臂绝缘栅双极晶体管Q2关断时的电流回路图。
[0025]图4a为第三逆变桥臂的下桥臂开路或第三下桥臂绝缘栅双极晶体管Q2短路、第三逆变桥臂辅助绝缘栅双极晶体管S3恒通、下桥臂辅助绝缘栅双极晶体管Q8恒通、第一上桥臂绝缘栅双极晶体管Q1导通时的电流回路图。
[0026]图4b为第三逆变桥臂的下桥臂开路或第三下桥臂绝缘栅双极晶体管Q2短路、第三逆变桥臂辅助绝缘栅双极晶体管S3恒通、下桥臂辅助绝缘栅双极晶体管Q8恒通、第一上桥臂绝缘栅双极晶体管Q1关断时的电流回路图。
[0027]图5a为第三逆变桥臂的下桥臂开路或第三下桥臂绝缘栅双极晶体管Q2短路、第三逆变桥臂辅助绝缘栅双极晶体管S3恒通、第一上桥臂绝缘栅双极晶体管Q1恒通、下桥臂辅助绝缘栅双极晶体管Q8导通时的电流回路图。
[0028]图5b为第三逆变桥臂的下桥臂开路或第三下桥臂绝缘栅双极晶体管Q2短路、第三逆变桥臂辅助绝缘栅双极晶体管S3恒通、第一上桥臂绝缘栅双极晶体管Q1恒通、下桥臂辅助绝缘栅双极晶体管Q8关断时的电流回路图。
[0029]图6a为第三逆变桥臂的上桥臂和下桥臂均开路或第三上桥臂绝缘栅双极晶体管Q5和第三下桥臂绝缘栅双极晶体管Q2均短路、第三逆变桥臂辅助绝缘栅双极晶体管S3恒通、下桥臂辅助绝缘栅双极晶体管Q8恒通、第一上桥臂绝缘栅双极晶体管Q1导通时的电流回路图。[0030]图6b为第三逆变桥臂的上桥臂和下桥臂均开路或第三上桥臂绝缘栅双极晶体管Q5和第三下桥臂绝缘栅双极晶体管Q2均短路、第三逆变桥臂辅助绝缘栅双极晶体管S3恒通、下桥臂辅助绝缘栅双极晶体管Q8恒通、第一上桥臂绝缘栅双极晶体管Q1关断时的电流回路图。
[0031]图7a为第三逆变桥臂的上桥臂和下桥臂均开路或第三上桥臂绝缘栅双极晶体管Q5和第三下桥臂绝缘栅双极晶体管Q2均短路、第三逆变桥臂辅助绝缘栅双极晶体管S3恒通、第一上桥臂绝缘栅双极晶体管Q1恒通、下桥臂辅助绝缘栅双极晶体管Q8导通时的电流回路图。
[0032]图7b为第三逆变桥臂的上桥臂和下桥臂均开路或第三上桥臂绝缘栅双极晶体管Q5和第三下桥臂绝缘栅双极晶体管Q2均短路、第三逆变桥臂辅助绝缘栅双极晶体管S3恒通、第一上桥臂绝缘栅双极晶体管Q1恒通、下桥臂辅助绝缘栅双极晶体管Q8关断时的电流回路图。
[0033]附图标记说明:
[0034]I一直流电源；2—逆变辅助电路；3—逆变桥；
[0035]4 一二相无刷直流电机。
【具体实施方式】
[0036]如图1所示，本发明的三相容错逆变电路，包括直流电源I和用于在外部控制电路的控制下将直流电转换成交流电的逆变桥3，所述逆变桥3由第一逆变桥臂、第二逆变桥臂和第三逆变桥臂组成，所述第一逆变桥臂的上桥臂上连接有第一上桥臂绝缘栅双极晶体管Q1，所述第一逆变桥臂的下桥臂上连接有第一下桥臂绝缘栅双极晶体管Q4,所述第一逆变桥臂的上桥臂与下桥臂的连接端为逆变桥3的第一输出端，所述第二逆变桥臂的上桥臂上连接有第二上桥臂绝缘栅双极晶体管Q3，所述第二逆变桥臂的下桥臂上连接有第二下桥臂绝缘栅双极晶体管Q6，所述第二逆变桥臂的上桥臂与下桥臂的连接端为逆变桥3的第二输出端，所述第三逆变桥臂的上桥臂上连接有第三上桥臂绝缘栅双极晶体管Q5，所述第三逆变桥臂的下桥臂上连接有第三下桥臂绝缘栅双极晶体管Q2，所述第三逆变桥臂的上桥臂与下桥臂的连接端为逆变桥3的第三输出端；所述第一逆变桥臂的上桥臂上连接有与第一上桥臂绝缘栅双极晶体管Q1串联且用于将第一上桥臂绝缘栅双极晶体管Q1的短路故障转换为第一逆变桥臂的上桥臂开路故障的快速熔断器F1，所述第一逆变桥臂的下桥臂上连接有与第一下桥臂绝缘栅双极晶体管Q4串联且用于将第一下桥臂绝缘栅双极晶体管Q4的短路故障转换为第一逆变桥臂的下桥臂开路故障的快速熔断器F4，所述第二逆变桥臂的上桥臂上连接有与第二上桥臂绝缘栅双极晶体管Q3串联且用于将第二上桥臂绝缘栅双极晶体管Q3的短路故障转换为第二逆变桥臂的上桥臂开路故障的快速熔断器F3，所述第二逆变桥臂的下桥臂上连接有与第二下桥臂绝缘栅双极晶体管Q6串联有用于将第二下桥臂绝缘栅双极晶体管Q6的短路故障转换为第二逆变桥臂的下桥臂开路故障的快速熔断器F6，所述第三逆变桥臂的上桥臂上连接有与第三上桥臂绝缘栅双极晶体管Q5串联且用于将第三上桥臂绝缘栅双极晶体管Q5的短路故障转换为第三逆变桥臂的上桥臂开路故障的快速熔断器F5，所述第三逆变桥臂的下桥臂上连接有与第三下桥臂绝缘栅双极晶体管Q2串联且用于将第三下桥臂绝缘栅双极晶体管Q2的短路故障转换为第三逆变桥臂的下桥臂开路故障的快速熔断器F2 ;所述直流电源I与逆变桥3之间连接有用于在外部控制电路的控制下使逆变桥3容错运行的逆变辅助电路2，所述逆变辅助电路2由上桥臂辅助绝缘栅双极晶体管Q7、下桥臂辅助绝缘栅双极晶体管Q8、第一逆变桥臂辅助绝缘栅双极晶体管S1、第二逆变桥臂辅助绝缘栅双极晶体管S2和第三逆变桥臂辅助绝缘栅双极晶体管S3,以及单相整流桥Z1、单相整流桥Z2和单相整流桥Z3组成；所述上桥臂辅助绝缘栅双极晶体管Q7的集电极与直流电源I的正极相接，所述上桥臂辅助绝缘栅双极晶体管Q7的发射极与下桥臂辅助绝缘栅双极晶体管Q8的集电极相接，所述下桥臂辅助绝缘栅双极晶体管Q8的发射极与直流电源I的负极相接，所述单相整流桥Z1的一个交流输入端、单相整流桥Z2的一个交流输入端和单相整流桥Z3的一个交流输入端均与上桥臂辅助绝缘栅双极晶体管Q7的发射极和下桥臂辅助绝缘栅双极晶体管98的集电极的连接端相接，所述单相整流桥Z1的另一个交流输入端与逆变桥3的第一输出端相接，所述单相整流桥Z2的另一个交流输入端与逆变桥3的第二输出端相接，所述单相整流桥Z3的另一个交流输入端与逆变桥3的第三输出端相接，所述第一逆变桥臂辅助绝缘栅双极晶体管S1的集电极与单相整流桥Z1的正极输出端相接，所述第一逆变桥臂辅助绝缘栅双极晶体管S1的发射极与单相整流桥Z1的负极输出端相接，所述第二逆变桥臂辅助绝缘栅双极晶体管S2的集电极与单相整流桥Z2的正极输出端相接，所述第二逆变桥臂辅助绝缘栅双极晶体管S2的发射极与单相整流桥Z2的负极输出端相接，所述第三逆变桥臂辅助绝缘栅双极晶体管S3的集电极与单相整流桥Z3的正极输出端相接，所述第三逆变桥臂辅助绝缘栅双极晶体管S3的发射极与单相整流桥Z3的负极输出端相接。
[0037]本实施例中，所述第一上桥臂绝缘栅双极晶体管Q1由反并联的绝缘栅双极晶体管
Ta和二极管Da组成，所述第一下桥臂绝缘栅双极晶体管Q4由反并联的绝缘栅双极晶体管Ta和二极管11^组成，所述第二上桥臂绝缘栅双极晶体管Q3由反并联的绝缘栅双极晶体管1Q3和二极管Dq3组成，所述第二下桥臂绝缘栅双极晶体管Q6由反并联的绝缘栅双极晶体管Τ('κ和二极管Dq6组成，所述第三上桥臂绝缘栅双极晶体管Q5由反并联的绝缘栅双极晶体管tQ5和二极管15^组成，所述第三下桥臂绝缘栅双极晶体管Q2由反并联的绝缘栅双极晶体管Tq2和二极管D&组成，所述上桥臂辅助绝缘栅双极晶体管Q7由反并联的绝缘栅双极晶体管Tq7和二极管Dy_组成，所述下桥臂辅助绝缘栅双极晶体管Q8由反并联的绝缘栅双极晶体管T。和二极管Dq8组成，所述第一逆变桥臂辅助绝缘栅双极晶体管S1由反并联的绝缘栅双极晶体I T和二极管1^组成，所述第二逆变桥臂辅助绝缘栅双极晶体管S2由反并联的绝缘栅双极晶体管TsjP二极管Ds2组成，所述第三逆变桥臂辅助绝缘栅双极晶体管S3由反并联的绝缘栅双极晶体管凡和二极管1\组成。
[0038]本实施例中，所述二极管De,、二极管dQ2、二极管1^、二极管Dq4、二极管Dq5、二极管Dy 二极管Dq,、二极管Dy 二极管D, 二极管和二极管Di灼为快恢复二极管或高频二极管。
[0039]本发明的三相容错逆变电路的控制方法，包括以下步骤:[0040]步骤一、当第X逆变桥臂上的桥臂开路或第X逆变桥臂上的绝缘栅双极晶体管短路时，所述外部控制电路发出控制信号导通第X逆变桥臂辅助绝缘栅双极晶体管Sx;其中，X的取值为1、2或3 ;
[0041]步骤二、判断是第X逆变桥臂的上桥臂开路或该上桥臂上的绝缘栅双极晶体管短路，还是第X逆变桥臂的下桥臂开路或该下桥臂上的绝缘栅双极晶体管短路，还是第X逆变桥臂的上桥臂和下桥臂均开路或该上桥臂上的绝缘栅双极晶体管和该下桥臂上的绝缘栅双极晶体管均短路；
[0042]当第X逆变桥臂的上桥臂开路或该上桥臂上的绝缘栅双极晶体管短路时，所述外部控制电路停止发出对该上桥臂上的绝缘栅双极晶体管的控制信号，同时，所述外部控制电路按照其控制该上桥臂上的绝缘栅双极晶体管正常工作时的控制逻辑对上桥臂辅助绝缘栅双极晶体管Q7进行控制；
[0043]当第X逆变桥臂的下桥臂开路或该下桥臂上的绝缘栅双极晶体管短路时，所述外部控制电路停止发出对该下桥臂上的绝缘栅双极晶体管的控制信号，同时，所述外部控制电路按照其控制该下桥臂上的绝缘栅双极晶体管正常工作时的控制逻辑对下桥臂辅助绝缘栅双极晶体管Q8进行控制；
[0044]当第X逆变桥臂的上桥臂和下桥臂均开路或该上桥臂上的绝缘栅双极晶体管和该下桥臂上的绝缘栅双极晶体管均短路时，所述外部控制电路停止发出对该上桥臂上的绝缘栅双极晶体管和该下桥臂上的绝缘栅双极晶体管的控制信号，同时，所述外部控制电路按照其控制该上桥臂上的绝缘栅双极晶体管正常工作时的控制逻辑对上桥臂辅助绝缘栅双极晶体管Q7进行控制，所述外部控制电路按照其控制该下桥臂上的绝缘栅双极晶体管正常工作时的控制逻辑对下桥臂辅助绝缘栅双极晶体管Q8进行控制。
[0045]为了验证本发明逆变电路的容错运行效果，进行了本发明应用于三相无刷直流电机4驱动的实验。三相无刷直流电机4工作在公知的120ο星形三相六状态，三相无刷直流电机4的六个状态完全独立可控，以ac相通电的状态(电流从a相流入三相无刷直流电机4，c相流出三相无刷直流电机4)为例，本发明的容错运行效果如下分析:
[0046](I)第一逆变桥臂的上桥臂开路或该上桥臂上的第一上桥臂绝缘栅双极晶体管Q1短路
[0047]由于第一上桥臂绝缘栅双极晶体管Q1短路时，快速熔断器F1会快速熔断，因此快速熔断器F1将第一上桥臂绝缘栅双极晶体管Q1的短路故障转换为了第一逆变桥臂的上桥臂开路故障。
[0048]①上管调制、下管恒通(HPWM_L0N)调制方式
[0049]上管调制、下管恒通(HPWM_L0N)调制方式时，三相无刷直流电机4工作在第一逆变桥臂的上桥臂上的第一上桥臂绝缘栅双极晶体管Q1由所述外部控制电路输出的PWM控制信号调制、第三逆变桥臂的下桥臂上的第三下桥臂绝缘栅双极晶体管Q2恒通的状态时段。
[0050]当无开路或短路故障时，在第一上桥臂绝缘栅双极晶体管Q1的PWM控制信号调制导通时段，加在三相无刷直流电机4的ac相两端的电压等于直流电源I的电压E ;在第一上桥臂绝缘栅双极晶体管Q1的PWM控制信号调制关断时段，第一上桥臂绝缘栅双极晶体管Q1截止，加在三相无刷直流电机4的ac相两端的电压等于零。[0051]当第一逆变桥臂的上桥臂开路或该上桥臂上的第一上桥臂绝缘栅双极晶体管Q1短路时，所述外部控制电路发出控制信号导通第一逆变桥臂辅助绝缘栅双极晶体管S1，让第一逆变桥臂辅助绝缘栅双极晶体管S1在第一上桥臂绝缘栅双极晶体管Q1和第三下桥臂绝缘栅双极晶体管Q2工作的60度区间一直导通；所述外部控制电路停止发出对该上桥臂上的第一上桥臂绝缘栅双极晶体管Q1的控制信号，同时，所述外部控制电路按照其控制该上桥臂上的第一上桥臂绝缘栅双极晶体管Q1正常工作时的控制逻辑对上桥臂辅助绝缘栅双极晶体管Q7进行控制，即上桥臂辅助绝缘栅双极晶体管Q7由所述外部控制电路输出的PWM控制信号调制，所述外部控制电路继续控制第三下桥臂绝缘栅双极晶体管Q2恒通，本发明逆变电路的容错运行情况如图2a和图2b所示，图2a为第一逆变桥臂的上桥臂开路或第一上桥臂绝缘栅双极晶体管Q1短路、第一逆变桥臂辅助绝缘栅双极晶体管S1恒通、第三下桥臂绝缘栅双极晶体管Q2恒通、上桥臂辅助绝缘栅双极晶体管Q7导通时的电流回路图，图2b为第一逆变桥臂的上桥臂开路或第一上桥臂绝缘栅双极晶体管Q1短路、第一逆变桥臂辅助绝缘栅双极晶体管S1恒通、第三下桥臂绝缘栅双极晶体管Q2恒通、上桥臂辅助绝缘栅双极晶体管Q7关断时的电流回路图。
[0052]由图2a可以看出，当外部控制电路控制上桥臂辅助绝缘栅双极晶体管Q7导通时，直流电源I的正极经过绝缘栅双极晶体管1Q7、单相整流桥Z1和绝缘栅双极晶体管Ts,加到三相无刷直流电机4的a相端，直流电源I的负极经过快速熔断器F2和绝缘栅双极晶体管tO加到三相无刷直流电机4的c相端，与无开路或短路故障时一样，三相无刷直流电机4的ac相两端的电压等于直流电源I的电压E ;由图2b可以看出，当外部控制电路控制上桥臂辅助绝缘栅双极晶体管Q7关断时，三相无刷直流电机4的电流通过快速熔断器&、快速熔断器匕和二极管Dq4形成续流回路，与无开路或短路故障时一样，三相无刷直流电机4的ac相两端的电压等于零。由此可见，当第一逆变桥臂的上桥臂开路或该上桥臂上的第一上桥臂绝缘栅双极晶体管Q1短路时，由于本发明逆变电路的容错运行，三相无刷直流电机4的输出性能并不会受到影响。
[0053]②下管调制、上管恒通(H0N_LPWM)调制方式
[0054]下管调制、上管恒通(H0N_LPWM)调制方式时，三相无刷直流电机4工作在第三逆变桥臂的下桥臂上的第三下桥臂绝缘栅双极晶体管Q2由所述外部控制电路输出的PWM控制信号调制、第一逆变桥臂的上桥臂上的第一上桥臂绝缘栅双极晶体管Q1恒通的状态时段。
[0055]当无开路或短路故障时，在第三下桥臂绝缘栅双极晶体管Q2的PWM控制信号调制导通时段，加在三相无刷直流电机4的ac相两端的电压等于直流电源I的电压E ;在第三下桥臂绝缘栅双极晶体管Q2的PWM控制信号调制关断时段，第三下桥臂绝缘栅双极晶体管Q2截止，加在三相无刷直流电机4的ac相两端的电压等于零。
[0056]当第一逆变桥臂的上桥臂开路或该上桥臂上的第一上桥臂绝缘栅双极晶体管Q1短路时，所述外部控制电路发出控制信号导通第一逆变桥臂辅助绝缘栅双极晶体管S1，让第一逆变桥臂辅助绝缘栅双极晶体管S1在第一上桥臂绝缘栅双极晶体管Q1和第三下桥臂绝缘栅双极晶体管Q2工作的60度区间一直导通；所述外部控制电路停止发出对该上桥臂上的第一上桥臂绝缘栅双极晶体管Q1的控制信号，同时，所述外部控制电路按照其控制该上桥臂上的第一上桥臂绝缘栅双极晶体管Q1正常工作时的控制逻辑对上桥臂辅助绝缘栅双极晶体管Q7进行控制，即控制上桥臂辅助绝缘栅双极晶体管Q7恒通，第三下桥臂绝缘栅双极晶体管Q2继续由所述外部控制电路输出的PWM控制信号调制，本发明逆变电路的容错运行情况如图3a和图3b所示，图3a为第一逆变桥臂的上桥臂开路或第一上桥臂绝缘栅双极晶体管Q1短路、第一逆变桥臂辅助绝缘栅双极晶体管S1恒通、上桥臂辅助绝缘栅双极晶体管Q7恒通、第三下桥臂绝缘栅双极晶体管Q2导通时的电流回路图，图3b为第一逆变桥臂的上桥臂开路或第一上桥臂绝缘栅双极晶体管Q1短路、第一逆变桥臂辅助绝缘栅双极晶体管S1恒通、上桥臂辅助绝缘栅双极晶体管Q7恒通、第三下桥臂绝缘栅双极晶体管Q2关断时的电流回路图。
[0057]由图3a可以看出，当外部控制电路控制第三下桥臂绝缘栅双极晶体管Q2导通时，直流电源I的正极经过绝缘栅双极晶体管1Q、早相整流桥Z1和绝缘栅双极晶体管T5i加到三相无刷直流电机4的a相端，直流电源I的负极经过快速熔断器F2和绝缘栅双极晶体管Tq2加到三相无刷直流电机4的c相端，与无开路或短路故障时一样，三相无刷直流电机4的ac相两端的电压等于直流电源I的电压E ;由图3b可以看出，当外部控制电路控制第三下桥臂绝缘栅双极晶体管Q2关断时，三相无刷直流电机4的电流通过二极管Dq5、快速熔断
器F5、绝缘栅双极晶体管TQ—、单相整流桥Z1和绝缘栅双极晶体管A形成续流回路，与无开
路或短路故障时一样，三相无刷直流电机4的ac相两端的电压等于零。由此可见，当第一逆变桥臂的上桥臂开路或该上桥臂上的第一上桥臂绝缘栅双极晶体管Q1短路时，由于本发明逆变电路的容错运行，三相无刷直流电机4的输出性能并不会受到影响。
[0058](2)第三逆变桥臂的下桥臂开路或该下桥臂上的第三下桥臂绝缘栅双极晶体管Q2短路
[0059]由于第三下桥臂绝缘栅双极晶体管Q2短路时，快速熔断器F2会快速熔断，因此快速熔断器F2将第三下桥臂绝缘栅双极晶体管Q2的短路故障转换为了第三逆变桥臂的下桥臂开路故障。
[0060]①上管调制、下管恒通(HPWM_L0N)调制方式
[0061]上管调制、下管恒通(HPWM_L0N)调制方式时，三相无刷直流电机4工作在第一逆变桥臂的上桥臂上的第一上桥臂绝缘栅双极晶体管Q1由所述外部控制电路输出的PWM控制信号调制、第三逆变桥臂的下桥臂上的第三下桥臂绝缘栅双极晶体管Q2恒通的状态时段。
[0062]当无开路或短路故障时，在第一上桥臂绝缘栅双极晶体管Q1的PWM控制信号调制导通时段，加在三相无刷直流电机4的ac相两端的电压等于直流电源I的电压E ;在第一上桥臂绝缘栅双极晶体管Q1的PWM控制信号调制关断时段，第一上桥臂绝缘栅双极晶体管Q1截止，加在三相无刷直流电机4的ac相两端的电压等于零。
[0063]当第三逆变桥臂的下桥臂开路或该下桥臂上的第三下桥臂绝缘栅双极晶体管Q2短路时，所述外部控制电路发出控制信号导通第三逆变桥臂辅助绝缘栅双极晶体管S3，让第三逆变桥臂辅助绝缘栅双极晶体管S3在第一上桥臂绝缘栅双极晶体管Q1和第三下桥臂绝缘栅双极晶体管Q2工作的60度区间一直导通；所述外部控制电路停止发出对第三下桥臂绝缘栅双极晶体管Q2的控制信号，同时，所述外部控制电路按照其控制该下桥臂上的第三下桥臂绝缘栅双极晶体管Q2正常工作时的控制逻辑对下桥臂辅助绝缘栅双极晶体管Q8进行控制，即控制下桥臂辅助绝缘栅双极晶体管Q8恒通，第一上桥臂绝缘栅双极晶体管Q1继续由所述外部控制电路输出的PWM控制信号调制，本发明逆变电路的容错运行情况如图4a和图4b所示，图4a为第三逆变桥臂的下桥臂开路或第三下桥臂绝缘栅双极晶体管Q2短路、第三逆变桥臂辅助绝缘栅双极晶体管S3恒通、下桥臂辅助绝缘栅双极晶体管Q8恒通、第一上桥臂绝缘栅双极晶体管Q1导通时的电流回路图，图4b为第三逆变桥臂的下桥臂开路或第三下桥臂绝缘栅双极晶体管Q2短路、第三逆变桥臂辅助绝缘栅双极晶体管S3恒通、下桥臂辅助绝缘栅双极晶体管Q8恒通、第一上桥臂绝缘栅双极晶体管Q1关断时的电流回路图。
[0064]由图4a可以看出，当外部控制电路控制第一上桥臂绝缘栅双极晶体管Q1导通时，直流电源I的正极经过快速熔断器F1和绝缘栅双极晶体管Te,加到三相无刷直流电机4的a
相端，直流电源I的负极经过绝缘栅双极晶体管18、单相整流桥Z3和第三逆变桥臂辅助绝
缘栅双极晶体管S3加到三相无刷直流电机4的c相端，与无开路或短路故障时一样，三相无刷直流电机4的ac相两端的电压等于直流电源I的电压E ;由图4b可以看出，当外部控制电路控制第一上桥臂绝缘栅双极晶体管Q1关断时，三相无刷直流电机4的电流通过绝缘栅
双极晶体管Ti单相整流桥Z3、绝缘栅双极晶体管Tq决速熔断器F4和二极管Dq4形成续
流回路，与无开路或短路故障时一样，三相无刷直流电机4的ac相两端的电压等于零。由此可见，当第三逆变桥臂的下桥臂开路或该下桥臂上的第三下桥臂绝缘栅双极晶体管Q2短路时，由于本发明逆变电路的容错运行，三相无刷直流电机4的输出性能并不会受到影响。
[0065]②下管调制、上管恒通(H0N_LPWM)调制方式
[0066]下管调制、上管恒通(H0N_LPWM)调制方式时，三相无刷直流电机4工作在第三逆变桥臂的下桥臂上的第三下桥臂绝缘栅双极晶体管Q2由所述外部控制电路输出的PWM控制信号调制、第一逆变桥臂的上桥臂上的第一上桥臂绝缘栅双极晶体管Q1恒通的状态时段。
[0067]当无开路或短路故障时，在第三下桥臂绝缘栅双极晶体管Q2的PWM控制信号调制导通时段，加在三相无刷直流电机4的ac相两端的电压等于直流电源I的电压E ;在第三下桥臂绝缘栅双极晶体管Q2的PWM控制信号调制关断时段，第三下桥臂绝缘栅双极晶体管Q2截止，加在三相无刷直流电机4的ac相两端的电压等于零。
[0068]当第三逆变桥臂的下桥臂开路或该下桥臂上的第三下桥臂绝缘栅双极晶体管Q2短路时，所述外部控制电路发出控制信号导通第三逆变桥臂辅助绝缘栅双极晶体管S3，让第三逆变桥臂辅助绝缘栅双极晶体管S3在第一上桥臂绝缘栅双极晶体管Q1和第三下桥臂绝缘栅双极晶体管Q2工作的60度区间一直导通；所述外部控制电路停止发出对第三下桥臂绝缘栅双极晶体管Q2的控制信号，同时，所述外部控制电路按照其控制该下桥臂上的第三下桥臂绝缘栅双极晶体管Q2正常工作时的控制逻辑对下桥臂辅助绝缘栅双极晶体管Q8进行控制，即下桥臂辅助绝缘栅双极晶体管Q8由所述外部控制电路输出的PWM控制信号调制，所述外部控制电路继续控制第一上桥臂绝缘栅双极晶体管Q1恒通，本发明逆变电路的容错运行情况如图5a和图5b所示，图5a为第三逆变桥臂的下桥臂开路或第三下桥臂绝缘栅双极晶体管Q2短路、第三逆变桥臂辅助绝缘栅双极晶体管S3恒通、第一上桥臂绝缘栅双极晶体管Q1恒通、下桥臂辅助绝缘栅双极晶体管Q8导通时的电流回路图，图5b为第三逆变桥臂的下桥臂开路或第三下桥臂绝缘栅双极晶体管Q2短路、第三逆变桥臂辅助绝缘栅双极晶体管S3恒通、第一上桥臂绝缘栅双极晶体管Q1恒通、下桥臂辅助绝缘栅双极晶体管Q8关断时的电流回路图。
[0069]由图5a可以看出，当外部控制电路控制下桥臂辅助绝缘栅双极晶体管Q8导通时，直流电源I的正极经过快速熔断器F1和绝缘栅双极晶体管Tqi加到三相无刷直流电机4的a相端，直流电源I的负极经过绝缘栅双极晶体管T V相整流桥Z3和第三逆变桥臂辅助绝缘栅双极晶体管S3加到三相无刷直流电机4的c相端，与无开路或短路故障时一样，三相无刷直流电机4的ac相两端的电压等于直流电源I的电压E ;由图5b可以看出，当外部控制电路控制下桥臂辅助绝缘栅双极晶体管Q8关断时，三相无刷直流电机4的电流通过二极管Dq5、快速熔断器F5和快速熔断器F1形成续流回路，与无开路或短路故障时一样，三相
无刷直流电机4的ac相两端的电压等于零。由此可见，当第三逆变桥臂的下桥臂开路或该下桥臂上的第三下桥臂绝缘栅双极晶体管Q2短路时，由于本发明逆变电路的容错运行，三相无刷直流电机4的输出性能并不会受到影响。
[0070](3)第三逆变桥臂的上桥臂和下桥臂均开路或该上桥臂上的第三上桥臂绝缘栅双极晶体管Q5和该下桥臂上的第三下桥臂绝缘栅双极晶体管Q2均短路
[0071]由于第三上桥臂绝缘栅双极晶体管Q5短路时，快速熔断器F5会快速熔断，因此快速熔断器F5将第三上桥臂绝缘栅双极晶体管Q5的短路故障转换为了第三逆变桥臂的上桥臂开路故障；由于第三下桥臂绝缘栅双极晶体管Q2短路时，快速熔断器F2会快速熔断，因此快速熔断器F2将第三下桥臂绝缘栅双极晶体管Q2的短路故障转换为了第三逆变桥臂的下桥臂开路故障。
[0072]①上管调制、下管恒通(HPWM_L0N)调制方式
[0073]上管调制、下管恒通(HPWM_L0N)调制方式时，三相无刷直流电机4工作在第一逆变桥臂的上桥臂上的第一上桥臂绝缘栅双极晶体管Q1由所述外部控制电路输出的PWM控制信号调制、第三逆变桥臂的下桥臂上的第三下桥臂绝缘栅双极晶体管Q2恒通的状态时段。
[0074]当无开路或短路故障时，在第一上桥臂绝缘栅双极晶体管Q1的PWM控制信号调制导通时段，加在三相无刷直流电机4的ac相两端的电压等于直流电源I的电压E ;在第一上桥臂绝缘栅双极晶体管Q1的PWM控制信号调制关断时段，第一上桥臂绝缘栅双极晶体管Q1截止，加在三相无刷直流电机4的ac相两端的电压等于零。
[0075]当第三逆变桥臂的上桥臂和下桥臂均开路或该上桥臂上的第三上桥臂绝缘栅双极晶体管Q5和该下桥臂上的第三下桥臂绝缘栅双极晶体管Q2均短路时，所述外部控制电路发出控制信号导通第三逆变桥臂辅助绝缘栅双极晶体管S3,让第三逆变桥臂辅助绝缘栅双极晶体管S3在第一上桥臂绝缘栅双极晶体管Q1和第三下桥臂绝缘栅双极晶体管Q2工作的60度区间一直导通；所述外部控制电路停止发出对第三上桥臂绝缘栅双极晶体管Q5和第三下桥臂绝缘栅双极晶体管Q2的控制信号，同时，所述外部控制电路按照其控制该上桥臂上的第三上桥臂绝缘栅双极晶体管Q5正常工作时的控制逻辑对上桥臂辅助绝缘栅双极晶体管Q7进行控制，由于三相无刷直流电机4工作在ac相通电的状态，因此在无开路或短路故障时，所述外部控制电路也不对第三上桥臂绝缘栅双极晶体管Q5进行控制，所以所述外部控制电路也不对上桥臂辅助绝缘栅双极晶体管Q7进行控制；所述外部控制电路按照其控制该下桥臂上的第三下桥臂绝缘栅双极晶体管Q2正常工作时的控制逻辑对下桥臂辅助绝缘栅双极晶体管Q8进行控制，即控制下桥臂辅助绝缘栅双极晶体管Q8恒通，第一上桥臂绝缘栅双极晶体管Q1继续由所述外部控制电路输出的PWM控制信号调制，本发明逆变电路的容错运行情况如图6a和图6b所示，图6a为第三逆变桥臂的上桥臂和下桥臂均开路或第三上桥臂绝缘栅双极晶体管Q5和第三下桥臂绝缘栅双极晶体管Q2均短路、第三逆变桥臂辅助绝缘栅双极晶体管S3恒通、下桥臂辅助绝缘栅双极晶体管Q8恒通、第一上桥臂绝缘栅双极晶体管Q1导通时的电流回路图，图6b为第三逆变桥臂的上桥臂和下桥臂均开路或第三上桥臂绝缘栅双极晶体管Q5和第三下桥臂绝缘栅双极晶体管Q2均短路、第三逆变桥臂辅助绝缘栅双极晶体管S3恒通、下桥臂辅助绝缘栅双极晶体管Q8恒通、第一上桥臂绝缘栅双极晶体管Q1关断时的电流回路图。
[0076]由图6a可以看出，当外部控制电路控制第一上桥臂绝缘栅双极晶体管Q1导通时，直流电源I的正极经过快速熔断器F1和绝缘栅双极晶体管T0加到三相无刷直流电机4的a相端，直流电源I的负极经过绝缘栅双极晶体管Tq8、单相整流桥Z3和第三逆变桥臂辅助绝缘栅双极晶体管S3加到三相无刷直流电机4的c相端，与无开路或短路故障时一样，三相无刷直流电机4的ac相两端的电压等于直流电源I的电压E ;由图6b可以看出，当外部控制电路控制第一上桥臂绝缘栅双极晶体管Q1关断时，三相无刷直流电机4的电流通过单相整流桥Z3、绝缘栅双极晶体管I；绝缘栅双极晶体管Tqs、快速熔断器F4和二极管dQ4形
成续流回路，与无开路或短路故障时一样，三相无刷直流电机4的ac相两端的电压等于零。由此可见，当第三逆变桥臂的上桥臂和下桥臂均开路或该上桥臂上的第三上桥臂绝缘栅双极晶体管95和该下桥臂上的第三下桥臂绝缘栅双极晶体管92均短路时，由于本发明逆变电路的容错运行，三相无刷直流电机4的输出性能并不会受到影响。
[0077]②下管调制、上管恒通(H0N_LPWM)调制方式
[0078]下管调制、上管恒通(H0N_LPWM)调制方式时，三相无刷直流电机4工作在第三逆变桥臂的下桥臂上的第三下桥臂绝缘栅双极晶体管Q2由所述外部控制电路输出的PWM控制信号调制、第一逆变桥臂的上桥臂上的第一上桥臂绝缘栅双极晶体管Q1恒通的状态时段。
[0079]当无开路或短路故障时，在第三下桥臂绝缘栅双极晶体管Q2的PWM控制信号调制导通时段，加在三相无刷直流电机4的ac相两端的电压等于直流电源I的电压E ;在第三下桥臂绝缘栅双极晶体管Q2的PWM控制信号调制关断时段，第三下桥臂绝缘栅双极晶体管Q2截止，加在三相无刷直流电机4的ac相两端的电压等于零。
[0080]当第三逆变桥臂的上桥臂和下桥臂均开路或该上桥臂上的第三上桥臂绝缘栅双极晶体管Q5和该下桥臂上的第三下桥臂绝缘栅双极晶体管Q2均短路时，所述外部控制电路发出控制信号导通第三逆变桥臂辅助绝缘栅双极晶体管S3,让第三逆变桥臂辅助绝缘栅双极晶体管S3在第一上桥臂绝缘栅双极晶体管Q1和第三下桥臂绝缘栅双极晶体管Q2工作的60度区间一直导通；所述外部控制电路停止发出对第三上桥臂绝缘栅双极晶体管Q5和第三下桥臂绝缘栅双极晶体管Q2的控制信号，同时，所述外部控制电路按照其控制该上桥臂上的第三上桥臂绝缘栅双极晶体管Q5正常工作时的控制逻辑对上桥臂辅助绝缘栅双极晶体管Q7进行控制，由于三相无刷直流电机4工作在ac相通电的状态，因此在无开路或短路故障时，所述外部控制电路也不对第三上桥臂绝缘栅双极晶体管Q5进行控制，所以所述外部控制电路也不对上桥臂辅助绝缘栅双极晶体管Q7进行控制；所述外部控制电路按照其控制该下桥臂上的第三下桥臂绝缘栅双极晶体管Q2正常工作时的控制逻辑对下桥臂辅助绝缘栅双极晶体管Q8进行控制，即下桥臂辅助绝缘栅双极晶体管Q8由所述外部控制电路输出的PWM控制信号调制，所述外部控制电路控制第一上桥臂绝缘栅双极晶体管Q1恒通，本发明逆变电路的容错运行情况如图7a和图7b所示，图7a为第三逆变桥臂的上桥臂和下桥臂均开路或第三上桥臂绝缘栅双极晶体管Q5和第三下桥臂绝缘栅双极晶体管Q2均短路、第三逆变桥臂辅助绝缘栅双极晶体管S3恒通、第一上桥臂绝缘栅双极晶体管Q1恒通、下桥臂辅助绝缘栅双极晶体管Q8导通时的电流回路图，图7b为第三逆变桥臂的上桥臂和下桥臂均开路或第三上桥臂绝缘栅双极晶体管Q5和第三下桥臂绝缘栅双极晶体管Q2均短路、第三逆变桥臂辅助绝缘栅双极晶体管S3恒通、第一上桥臂绝缘栅双极晶体管Q1恒通、下桥臂辅助绝缘棚双极晶体管Q8关断时的电流回路图。
[0081]由图7a可以看出，当外部控制电路控制下桥臂辅助绝缘栅双极晶体管Q8导通时，直流电源I的正极经过快速熔断器F1和绝缘栅双极晶体管Tq加到三相无刷直流电机4的a相端，直流电源I的负极经过绝缘栅双极晶体管\8、单相整流桥Z3和第三逆变桥臂辅助绝缘栅双极晶体管S3加到三相无刷直流电机4的c相端，与无开路或短路故障时一样，三相无刷直流电机4的ac相两端的电压等于直流电源I的电压E ;由图7b可以看出，当外部控制电路控制下桥臂辅助绝缘栅双极晶体管Q8关断时，三相无刷直流电机4的电流通过单相整流桥Z3、绝缘栅双极晶体管Ts 二极管Dq7、快速熔断器Fl和绝缘栅双极晶体管Tqi形成续流回路，与无开路或短路故障时一样，三相无刷直流电机4的ac相两端的电压等于零。由此可见，当第三逆变桥臂的上桥臂和下桥臂均开路或该上桥臂上的第三上桥臂绝缘栅双极晶体管Q5和该下桥臂上的第三下桥臂绝缘栅双极晶体管％均短路时，由于本发明逆变电路的容错运行，三相无刷直流电机4的输出性能并不会受到影响。
[0082]综上所述，本发明通过在传统逆变桥每个桥臂上串联快速熔断器，当发生绝缘栅双极晶体管短路故障时，将会烧毁该绝缘栅双极晶体管所在桥臂上的快速熔断器，实现了短路故障到开路故障的转换，同时，在单桥臂开路故障时外部控制电路停止给故障单桥臂输出控制信号，单桥臂开路故障便不会对重构逆变器产生影响，实现了开路或短路故障所在桥臂的故障隔离，避免或减小了故障对整个系统的影响。本发明通过在直流电源与逆变桥之间添加逆变辅助电路，实现了逆变桥单上桥臂开路或逆变桥单上桥臂上的绝缘栅双极晶体管短路，逆变桥单下桥臂开路或逆变桥单下桥臂上的绝缘栅双极晶体管短路，以及逆变桥一个桥臂的上桥臂和下桥臂均开路或逆变桥一个桥臂的上桥臂和下桥臂上的绝缘栅双极晶体管均短路时的容错运行，不降低整个逆变电路的带载能力，逆变电路负载的性能不会受到影响，能够保证整个系统的可靠运行。
[0083]以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
【权利要求】
1.一种三相容错逆变电路，包括直流电源(I)和用于在外部控制电路的控制下将直流电转换成交流电的逆变桥(3)，所述逆变桥(3)由第一逆变桥臂、第二逆变桥臂和第三逆变桥臂组成，所述第一逆变桥臂的上桥臂上连接有第一上桥臂绝缘栅双极晶体管Q1，所述第一逆变桥臂的下桥臂上连接有第一下桥臂绝缘栅双极晶体管Q4，所述第一逆变桥臂的上桥臂与下桥臂的连接端为逆变桥(3)的第一输出端，所述第二逆变桥臂的上桥臂上连接有第二上桥臂绝缘栅双极晶体管Q3，所述第二逆变桥臂的下桥臂上连接有第二下桥臂绝缘栅双极晶体管Q6，所述第二逆变桥臂的上桥臂与下桥臂的连接端为逆变桥(3)的第二输出端，所述第三逆变桥臂的上桥臂上连接有第三上桥臂绝缘栅双极晶体管Q5，所述第三逆变桥臂的下桥臂上连接有第三下桥臂绝缘栅双极晶体管Q2,所述第三逆变桥臂的上桥臂与下桥臂的连接端为逆变桥(3)的第三输出端；其特征在于:所述第一逆变桥臂的上桥臂上连接有与第一上桥臂绝缘栅双极晶体管Q1串联且用于将第一上桥臂绝缘栅双极晶体管Q1的短路故障转换为第一逆变桥臂的上桥臂开路故障的快速熔断器F1，所述第一逆变桥臂的下桥臂上连接有与第一下桥臂绝缘栅双极晶体管Q4串联且用于将第一下桥臂绝缘栅双极晶体管Q4的短路故障转换为第一逆变桥臂的下桥臂开路故障的快速熔断器F4，所述第二逆变桥臂的上桥臂上连接有与第二上桥臂绝缘栅双极晶体管Q3串联且用于将第二上桥臂绝缘栅双极晶体管Q3的短路故障转换为第二逆变桥臂的上桥臂开路故障的快速熔断器F3，所述第二逆变桥臂的下桥臂上连接有与第二下桥臂绝缘栅双极晶体管Q6串联有用于将第二下桥臂绝缘栅双极晶体管Q6的短路故障转换为第二逆变桥臂的下桥臂开路故障的快速熔断器F6，所述第三逆变桥臂的上桥臂上连接有与第三上桥臂绝缘栅双极晶体管Q5串联且用于将第三上桥臂绝缘栅双极晶体管Q5的短路故障转换为第三逆变桥臂的上桥臂开路故障的快速熔断器F5，所述第三逆变桥 臂的下桥臂上连接有与第三下桥臂绝缘栅双极晶体管Q2串联且用于将第三下桥臂绝缘栅双极晶体管Q2的短路故障转换为第三逆变桥臂的下桥臂开路故障的快速熔断器F2 ;所述直流电源⑴与逆变桥⑶之间连接有用于在外部控制电路的控制下使逆变桥(3)容错运行的逆变辅助电路(2)，所述逆变辅助电路(2)由上桥臂辅助绝缘栅双极晶体管Q7、下桥臂辅助绝缘栅双极晶体管Q8、第一逆变桥臂辅助绝缘栅双极晶体管Sp第二逆变桥臂辅助绝缘栅双极晶体管S2和第三逆变桥臂辅助绝缘栅双极晶体管S3,以及单相整流桥Z1、单相整流桥Z2和单相整流桥Z3组成；所述上桥臂辅助绝缘栅双极晶体管Q7的集电极与直流电源(I)的正极相接，所述上桥臂辅助绝缘栅双极晶体管Q7的发射极与下桥臂辅助绝缘栅双极晶体管Q8的集电极相接，所述下桥臂辅助绝缘栅双极晶体管Q8的发射极与直流电源(I)的负极相接，所述单相整流桥Z1的一个交流输入端、单相整流桥Z2的一个交流输入端和单相整流桥Z3的一个交流输入端均与上桥臂辅助绝缘栅双极晶体管Q7的发射极和下桥臂辅助绝缘栅双极晶体管Q8的集电极的连接端相接，所述单相整流桥Z1的另一个交流输入端与逆变桥(3)的第一输出端相接，所述单相整流桥Z2的另一个交流输入端与逆变桥(3)的第二输出端相接，所述单相整流桥Z3的另一个交流输入端与逆变桥(3)的第三输出端相接，所述第一逆变桥臂辅助绝缘栅双极晶体管S1的集电极与单相整流桥Z1的正极输出端相接，所述第一逆变桥臂辅助绝缘栅双极晶体管S1的发射极与单相整流桥Z1的负极输出端相接，所述第二逆变桥臂辅助绝缘栅双极晶体管S2的集电极与单相整流桥Z2的正极输出端相接，所述第二逆变桥臂辅助绝缘栅双极晶体管S2的发射极与单相整流桥Z2的负极输出端相接，所述第三逆变桥臂辅助绝缘栅双极晶体管S3的集电极与单相整流桥Z3的正极输出端相接，所述第三逆变桥臂辅助绝缘栅双极晶体管S3的发射极与单相整流桥Z3的负极输出端相接。
2.按照权利要求1所述的一种三相容错逆变电路，其特征在于:所述第一上桥臂绝缘栅双极晶体管Q1由反并联的绝缘栅双极晶体管1和二极管Dq组成，所述第一下桥臂绝缘栅双极晶体管Q4由反并联的绝缘栅双极晶体管Ta和二极管Df34组成，所述第二上桥臂绝缘栅双极晶体管Q3由反并联的绝缘栅双极晶体管13和二极管^^组成，所述第二下桥臂绝缘栅双极晶体管Q6由反并联的绝缘栅双极晶体管Tq6和二极管Dq6组成，所述第三上桥臂绝缘栅双极晶体管Q5由反并联的绝缘栅双极晶体管1Q5和二极管dQ5组成，所述第三下桥臂绝缘栅双极晶体管Q2由反并联的绝缘栅双极晶体管凡和二极管Dq组成，所述上桥臂辅助绝缘栅双极晶体管Q7由反并联的绝缘栅双极晶体管1QjP二极管D+组成，所述下桥臂辅助绝缘栅双极晶体管Q8由反并联的绝缘栅双极晶体管几和二极管0%组成，所述第一逆变桥臂辅助绝缘栅双极晶体管S1由反并联的绝缘栅双极晶体管&和二极管Dsi组成，所述第二逆变桥臂辅助绝缘栅双极晶体管S2由反并联的绝缘栅双极晶体管T52和二极管D1组成，所述第三逆变桥臂辅助绝缘栅双极晶体管S3由反并联的绝缘栅双极晶体管I3和二极管组成。
3.按照权利要求2所述的一种三相容错逆变电路，其特征在于:所述二极管D0、二极管0<32、二极管dQ3、二极管Dq、二极管DQs、二极管DQs、二极管Dq7、二极管二极管D5,、二极管1^和二极管1^均为快恢复二极管或高频二极管。
4.一种如权利要求1所述三相容错逆变电路的控制方法，其特征在于该方法包括以下步骤: 步骤一、当第X逆变桥臂上的桥臂开路或第X逆变桥臂上的绝缘栅双极晶体管短路时，所述外部控制电路发出控制信号导通第X逆变桥臂辅助绝缘栅双极晶体管Sx ;其中，X的取值为1、2或3 ; 步骤二、判断是第X逆变桥臂的上桥臂开路或该上桥臂上的绝缘栅双极晶体管短路，还是第X逆变桥臂的下桥臂开路或该下桥臂上的绝缘栅双极晶体管短路，还是第X逆变桥臂的上桥臂和下桥臂均开路或该上桥臂上的绝缘栅双极晶体管和该下桥臂上的绝缘栅双极晶体管均短路； 当第X逆变桥臂的上桥臂开路或该上桥臂上的绝缘栅双极晶体管短路时，所述外部控制电路停止发出对该上桥臂上的绝缘栅双极晶体管的控制信号，同时，所述外部控制电路按照其控制该上桥臂上的绝缘栅双极晶体管正常工作时的控制逻辑对上桥臂辅助绝缘栅双极晶体管Q7进 行控制； 当第X逆变桥臂的下桥臂开路或该下桥臂上的绝缘栅双极晶体管短路时，所述外部控制电路停止发出对该下桥臂上的绝缘栅双极晶体管的控制信号，同时，所述外部控制电路按照其控制该下桥臂上的绝缘栅双极晶体管正常工作时的控制逻辑对下桥臂辅助绝缘栅双极晶体管Q8进行控制； 当第X逆变桥臂的上桥臂和下桥臂均开路或该上桥臂上的绝缘栅双极晶体管和该下桥臂上的绝缘栅双极晶体管均短路时，所述外部控制电路停止发出对该上桥臂上的绝缘栅双极晶体管和该下桥臂上的绝缘栅双极晶体管的控制信号，同时，所述外部控制电路按照其控制该上桥臂上的绝缘栅双极晶体管正常工作时的控制逻辑对上桥臂辅助绝缘栅双极晶体管Q7进行控制，所述外部控制电路按照其控制该下桥臂上的绝缘栅双极晶体管正常工作时的控制逻辑对下桥臂辅助绝缘 栅双极晶体管Q8进行控制。
【文档编号】H02H7/122GK103944436SQ201410206324
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年5月15日 优先权日:2014年5月15日
【发明者】贺虎成 申请人:西安科技大学