用于车辆牵引逆变器的动态igbt栅极驱动的制作方法_2

文档序号:9729662阅读:来源:国知局
接至高压而不需要使用DC/DC转换器模块128。电负载146可以具有在适当的时候运转电负载146的关联控制器。低压系统可以电连接至辅助电池130 (例如12V电池)。DC/DC转换器模块128可以包括经由升压、降压及其组合将DC/DC转换器模块输入电压转换为DC/DC转换器模块输出电压的高功率开关(例如IGBT)。DC/DC转换器模块128也可以双向运转。
[0027]车辆112可以是可通过外部电源136向牵引电池124再充电的电动车辆或混合动力车辆。外部电源136可以是连接至电源插座的连接。外部电源136可以电连接至电动车辆供电设备(EVSE)138。EVSE 138可以提供电路和控制以调整和管理电源136和车辆112之间的能量传输。外部电源136可以向EVSE 138提供DC或AC电源。EVSE 138可以具有用于插进车辆112的充电端口 34的充电连接器140。充电端口 134可以是配置用于从EVSE138传输电力至车辆112的任何类型的端口。充电端口 134可以电连接至充电器或车载电力转换模块132。电力转换模块132可以配适从EVSE 138供应的电力以向牵引电池124提供适合的电压和电流水平。电力转换模块132可以包括经由升压、降压及其组合将转换模块输入电压转换为转换模块输出电压的高功率开关(例如IGBT)。EVSE连接器140可以具有与充电端口 134的对应插孔(recess)匹配的插针。可替代地,描述的电连接的各个部件可以使用无线电感耦合传输电力。
[0028]讨论的多个部件可以具有控制并监视这些部件运转的一个或多个关联的控制器。这些控制器可以经由串行总线(例如控制器局域网(CAN))或经由分离的导线通信。此外,可以存在系统控制器148以协调各个部件的运转。可以根据不同的化学配方构建牵引电池124。典型的电池组化学可以是铅酸、镍氢(ΝΠΙΗ)或锂离子。
[0029]参考图2,提供了用于控制功率转换器系统(power converter system) 212的系统210。图2的功率转换器系统212显示为包括具有第一相桥(phase leg)216、第二相桥218和第三相桥220的逆变器214。虽然逆变器214显示为三相转换器,逆变器214可以包括额外的相桥。例如,逆变器214可以是四相转换器、五相转换器、六相转换器等。此外,功率转换器系统212可以包括多个转换器,转换器系统212中的每个逆变器214包括三个或更多个相桥。例如,系统210可以控制功率转换器系统212中的两个或更多个逆变器214。转换器系统212可以进一步包括具有经由升压、降压或其组合将电力电子模块输入电压转换为电力电子模块输出电压的高功率开关(例如IGBT)的DC-DC转换器。
[0030]如图2中显示的,逆变器214可以是DC-DC转换器。在运转中,DC-DC转换器从DC电源链路(power link) 222通过DC总线224接收DC电源并且将DC电源转换为AC电源。经由相电流ia、ib和i。传输AC电源以驱动AC电机226,比如图2中描述的三相永磁同步马达(PMSM)。在该示例中,DC电源链路222可以包括DC存储电池以提供DC电源至DC总线224。在另一个示例中,逆变器214可以运转为将来自AC电机(例如发电机)226的AC电源转换为DC电源的AC-DC转换器,DC总线224可以将DC电源提供至DC电源链路222。此外,系统210可以控制其它电力电子拓扑结构的功率转换器系统212。
[0031]继续参考图2,逆变器214中相桥216、218、220中的每者包括功率开关228,可以通过各种类型的可控制的开关来实施该开关。在一个实施例中,每个功率开关228可以包括二极管和晶体管(例如IGBT)。图2中的二极管标示为Dal、Da2、Dbl、Db2、D。2而图2中的IGBT分别标示为 Sa1、Sa2、Sbl、Sb2、Scl和 S c2o 具有 Sal、Sa2、Dai 和D 32的功率开关是二相逆变器的相桥A的一部分,在图2中相桥A标不为第一相桥216。类似地,具有Sbl、Sb2、Dbl和Db2的功率开关是相桥B的一部分而具有SD。2的功率开关是三相转换器的相桥C的一部分。逆变器214可以取决于逆变器214的特定配置而包括任何数量的功率开关228或电路元件。
[0032]如图2说明的,提供电流传感器CSa、CSb和CS。以感应各个相桥216、218、220的电流。图2中显示电流传感器CSa、CSb和CS。独立于功率转换器系统212。然而,取决于功率转换器系统212配置,电流传感器CSa、CSb和CS。可以集成为其一部分。图2中的电流传感器CSa、CSb和CS。与相桥A、B和C(即图2中的相桥216、218、220)中的每者串联安装并提供各自的反馈信号ias、ibs和i μ(也说明在图2中)以用于系统210。反馈信号ias、ibs和U可以是通过逻辑装置(LD)230处理的原始电流信号或者可以嵌入或编码有关于通过各个相桥216、218、220的电流的数据或信息。此外,功率开关(例如IGBT) 228可以提供电流感应能力。电流感应能力可以包括配置有电流镜像输出,该输出可以提供ias、ibs和1表示的数据/信号。该数据/信号可以指示流通过各自相桥A、B和C的电流的方向、电流的幅度或者电流的方向和幅度两者。
[0033]再次参考图2,系统210包括逻辑装置(LD)或控制器230。可以通过各种类型的电子装置和/或基于微处理器的计算机或控制器或其组合来实施控制器或LD 230。为了实施控制功率转换器系统212的方法,控制器230可以执行嵌入或编译有该方法并且存储在易失性和/或持久性存储器234中的计算机程序或算法。可替代地,可以离散逻辑、微处理器、微控制器或者存储在一个或多个集成电路芯片上的门阵列(gate array)来编译逻辑。如图2中的实施例显示的,控制器230接收并处理反馈信号ias、ibs和i以控制相电流i a、ib和i。使得相电流i a、ib和i。根据多个电流或电压模式(pattern)流过相桥216、218、220并进入AC电机226的各个绕组。例如,电流模式可以包括流进以及流出DC总线224或DC总线电容器(Cbus) 232的相电流ia、ib和i。的模式。图2中的DC总线电容器232独立于功率转换器系统212显示。然而,DC总线电容器232可以集成为功率转换器系统212的一部分。
[0034]如图2显示的,存储媒介234(此后称为“存储器”)(比如计算机可读的存储器)可以存储嵌入或编译有该方法的计算机程序或算法。此外,存储器234可以存储关于功率转换器系统212中多个工况或部件的数据或信息。例如,存储器234可以存储关于流过各个相桥216、218、220的电流的数据或信息。如图2显示的存储器234可以是控制器230 —部分。然而,存储器234可以被设置在控制器230可以访问的任何适当的位置。
[0035]如图2说明的,控制器230传输至少一个控制信号236至功率转换器系统212。功率转换器系统212接收控制信号236以控制逆变器214的切换配置并且从而控制通过各个相桥216、218和220的电流。切换配置是逆变器214中功率开关228的一组切换状态。通常,逆变器214的切换配置确定逆变器214怎样转换DC电源链路222和AC电机226之间的功率。
[0036]为了控制逆变器214的切换配置,逆变器214基于控制信号236将逆变器214中的每个功率开关228的开关状态改变为打开(0N)状态或者关闭(OFF)状态。在说明的实施例中,为了将功率开关228切换为0N或OFF状态,逆变器214控制向每个功率开关228施加的栅极电压(Vg)并且从而控制每个功率开关228的切换状态。(图2中显示的)栅极电压Vgal、Vga2、Vg
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