一种高可靠、冗余性逆变电路的制作方法

本发明涉及电机驱动领域，特别涉及一种高可靠、冗余性逆变电路。

背景技术：

电机控制系统中功率逆变器的选择和结构非常重要，在电机驱动的过程中经常会发生因电流过大、功率逆变器选择不合适而烧毁的情况，尤其是在电机起动瞬间和堵转的情况下，电机的电流会急剧增大，更易烧毁功率开关器件。再加上功率开关器件本身几乎不能维修并且更换过程缓慢繁琐，因此，功率器件一旦损坏，必将造成较长的时间延误和较大的经济损失。虽然现在的电机驱动系统都为防止此类情况的发生进行了多种硬件保护和软件限制，但因为有时电流的激增是瞬时的，软件和硬件保护都有一定的延时，因此目前并不能完全杜绝这类情况的发生。

如图1所示，是传统电机驱动器三相全桥逆变电路的拓扑结构，电机的每相桥臂由上下两个开关管组成，电机运行时，电机的相电流会完全通过其中某一个开关管，当电机起动瞬间或发生堵转时，电机电流瞬间增大，会对功率开关管造成较大的冲击，这时就会使开关管发热严重甚至可能被烧毁。为了适应这种情况保护功率开关管，往往就需要选用具有较大电流裕度的功率开关器件，并且随着驱动器功率的提升，选用的开关器件的容量和电流裕度也要相应成倍的增加，这样会造成容量的浪费和单价成本的提升。

技术实现要素：

本发明目的是：提供一种高可靠性且有冗余容错功能的逆变电路，旨在进一步保证并提高功率开关器件在不同工况和不同功率要求情况下工作的安全性和可靠性。

本发明的技术方案是：

一种高可靠、冗余性逆变电路，包括u、v、w三相桥臂，三相桥臂分别包括上桥臂和下桥臂，u、v、w三相桥臂的上桥臂和下桥臂均由两个开关管并联构成。

具体的，电机驱动器工作时，每相电流由逆变电路两个并联的开关管分流，实际流过每个开关管的电流为相电流的一半。

具体的，当某一个开关管损坏后，电机在另一路并联的开关管的作用下仍正常运行。

或者，所述u、v、w三相桥臂的上桥臂和下桥臂均由三个以上开关管并联构成。

本发明的优点是：

1、本方案在电机起动瞬间或发生堵转而使得电机电流激增时，能更大程度的保证功率开关器件不受损坏；

2、本方案与传统逆变器结构相比，在同等条件下能大幅度降低所需功率逆变器的电流容量；

3、本方案采用冗余结构，在一定程度上具有容错性能，能提高电机驱动系统的稳定可靠性；

4、本方案电机和驱动系统长时间运行时流过功率开关管的电流与传统逆变器结构相比一直较小，能大幅度提高功率开关器件的使用寿命，进一步提高驱动器运行寿命。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

图1为传统电机驱动器三相全桥逆变电路的拓扑结构；

图2为本发明的高可靠、冗余性逆变器电路拓扑结构。

具体实施方式

如图2所示，本发明的高可靠、冗余性逆变电路，包括u、v、w三相桥臂，三相桥臂分别包括上桥臂和下桥臂，u、v、w三相桥臂的上桥臂和下桥臂均由两个开关管并联构成。电机驱动器工作时，每相电流会由两个并联的开关管分流，实际流过每个开关管的电流为相电流的一半，这就减轻了每个功率器件的电流压力，在选型时可大幅度降低所需功率开关管的电流容量。并且因为两路桥臂是并联关系，因此当某一个开关管或某一路桥臂损坏后电机在另一路桥臂的作用下仍能正常运行，因此此结构还具有一定的冗余容错能力。

扩展条件下，所述u、v、w三相桥臂的上桥臂和下桥臂也可以由三个以上开关管并联构成，进一步提高可靠性和容错能力。

本文提出的新型高可靠、冗余性逆变器电路拓扑结构能更大程度的保证电机驱动系统的稳定性和可靠性，具有较大的实用和经济价值。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明主要技术方案的精神实质所做的修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种高可靠、冗余性逆变电路，包括U、V、W三相桥臂，三相桥臂分别包括上桥臂和下桥臂，U、V、W三相桥臂的上桥臂和下桥臂均由两个开关管并联构成。电机驱动器工作时，每相电流会由两个并联的开关管分流，实际流过每个开关管的电流为相电流的一半，这就减轻了每个功率器件的电流压力，在选型时可大幅度降低所需功率开关管的电流容量。并且因为两路桥臂是并联关系，因此当某一个开关管或某一路桥臂损坏后电机在另一路桥臂的作用下仍能正常运行，因此此结构还具有一定的冗余容错能力，具有较大的实用和经济价值。

技术研发人员：孟健;高闯;闫永金
受保护的技术使用者：博众精工科技股份有限公司
技术研发日：2018.12.21
技术公布日：2019.03.22