电动车用逆变器的应急运转装置及其方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电动车用逆变器（inverter)，涉及在通过三相逆变器使用于电动车的 三相马达运转的过程中，在一相桥臂发生故障的情况下的应急运转装置及其方法。
【背景技术】
[0002] 电动车为了产生充分的动力而使用三相马达，并且三相马达则借助三相逆变器来 运转。另一方面，由于电动车在道路上行驶，因而即使三相逆变器的一部分发生故障，也需 要持续驾驶。
[0003] 为此，如图1所示，除了在上下端的直流链路（link)电容器110、C1、C2和三相马 达140之间配置三相逆变器120之外，本发明包括应急连接部130,上述应急连接部130用 于分别连接上下端直流链路电容器C1、C2的中间点和三相马达140的输入端。应急连接部 130包括并联的多个晶闸管。
[0004] 平时，三相逆变器120根据从外部施加的开关切换动作信号来工作，以此运转三 相马达140,此时，晶闸管处于断开状态。之后，在当三相逆变器120的一相桥臂发生故障时 的应急情况下，接通与发生故障的相相应的应急连接部130的晶闸管来使上述应急连接部 130运转。
[0005] 图2为在c相桥臂发生故障的情况下的三相逆变器120的应急联接回路图，察看 其动作如下。
[0006] 若供给直流电压，则串联的上下端直流链路电容器CUC2进行充电，并向三相逆 变器120供给其充电电压。通过接通或断开接收到电压的三相逆变器120的开关来向三相 马达140供给电压，而三相逆变器120则具有如图4所示的四种开关切换状态。在此，以三 相马达140采用Y结线的情况为例来进行说明，0是指下端开关处于接通的状态、1是指上 端开关处于接通的状态。即，〈〇,〇>的情况意味着S1、S2桥臂的下端开关被接通，并且上端 开关被断开。
[0007] 在四个电压矢量中的构成三相逆变器120的开关中，在仅全部接通上端的开关的 情况下，即在〈1，1>状态下，向三相马达140供给上端直流链路电容器Cl中的充电电压VI， 下端直流链路电容器C2不向三相马达140供给电压。
[0008] 并且，在仅全部接通下端开关的情况下，即在〈〇,〇>状态下，向三相马达140供给 下端直流链路电容器C2中的充电电压V2,并且，不向三相马达140供给上端直流链路电容 器Cl中的充电电压VI。并且，在〈0，1>、〈1，0>状态下，上下端直流（DC)链路电容器向三 相马达140供给电压。像这样，随着向三相马达140供给电压，来使三相马达140旋转。
[0009] 如图3所示，为了使三相马达140旋转，需要相互具有120度的相位差的三相电压 Va,Vb,Vc〇
[0010] 为了生成上述三相电压，在三相逆变器120中，向三相马达施加的三相的电压矢 量中的一个电压与上端直流链路电容器Cl和下端直流链路电容器C2的中间点相连接，剩 余的两个电压与上述开关和下端开关之间的桥臂（leg)相连接。
[0011] 而且，如图3所示，为了形成用于呈现与三相平衡电压相同的效果的电压，在上述 上端直流链路电容器Cl和下端直流链路电容器C2之间的中间点也施加负相。从而得到如 图3中的Vu、Vv的两个矢量。
[0012] 如此形成的Vu、Vv的电压呈具有三相平衡电压和零序分量的电压的形态。即，使 用四个开关来可得到三相平衡电压。如图3所示，三相逆变器120的两个电压矢量Vu、Vv 相互具有60度的相位差，并且在三相马达140的C相与中间点相连接的情况下，可知Vu的 电压与a相电压Va相比偏移30度。
[0013] 因此，在通过脉冲宽度调制（PWM)方式控制三相逆变器120的情况下，若施加以如 下数学公式1表示的三相逆变器120的矢量电压Vu、Vv，则可控制三相马达140。
[0014] 数学公式1
[0019] 其中，ma为调制率，Ts为开关切换动作抽样时间，0为a相电压和指令指电压之 间的角度。
[0020] 根据数学公式1，以三相马达140的C相与上端直流链路电容器和下端直流链路电 容器的中间点相连接为基准，Vu、Vv具有60度的相位差，Vu具有对与Va相比偏移30度的 Vu的抽样时间的接通时间。
[0021] 因此，以具有接通时间的方式调节抽样时间，从而可利用四个开关元件控制三相 马达140。
[0022] 但是，在如上所述的现有技术中，根据三相逆变器120的开关切换状态，线电压将 成为上下端电容器的电压，如上端或下端电容器，其线电压存在从一个电容器接收电流的 形态，因而各个电容器电压的不均衡不仅使线电压的大小不同，而且还使相位不同，因而存 在由此导致性能下降的问题。
[0023] S卩，在上下端电容器的电压相同的情况下，如图5中的左侧所示，具有相互正交的 电压矢量，在电压不同的情况下，如图5中的右侧所示，大小和相位都歪曲，由此基于指令 值电压和实际值电压差，将导致性能下降。
【发明内容】
[0024] 技术问题
[0025] 为了解决上述问题，本发明提供电动车用逆变器的应急运转装置及其方法，根据 上述电动车用逆变器的应急运转装置及其方法，可补偿因直流链路端的电压不均衡而导致 的三相电流的不均衡。
[0026] 并且，本发明提供电动车用逆变器的应急运转装置及其方法，在上述电动车用逆 变器的应急运转装置及其方法中，生成追加可对直流链路端的变动进行补偿的校正电压的 新指令值电压。
[0027] 解决问题的手段
[0028] 本发明的电动车用逆变器的应急运转装置包括：串联的上下端直流电压链路；三 相逆变器，用于将施加于上述上下端直流电压链路的直流链路电压转换成三相交流电压； 三相马达，借助从上述三相逆变器输出的三相交流电压驱动；应急连接部，用于连接上述上 下端直流电压链路的中间点和上述三相马达的各个相的输入端；电压检测部，用于检测上 述上下端直流链路的电压；失衡补偿部，接收上述电压检测部的功率、三相电压指令值及直 流链路电压基准值，来输出相电压偏差补偿指令值，上述相电压偏差补偿指令值为补偿相 电压的偏差的指令值；以及脉冲宽度调制控制部，用于利用上述相电压偏差补偿指令值来 生成脉冲宽度调制控制信号。
[0029] 上述失衡补偿部包括校正电压发生部，上述校正电压发生部用于施加校正电压， 上述校正电压通过施加于上述上下端直流电压链路的上端直流链路电压和下端直流链路 电压之差乘以0.5来生成。
[0030] 上述失衡补偿部包括失衡电压比补偿部，上述失衡电压比补偿部用于补偿失衡电 压比，上述失衡电压比通过将上述直流链路电压基准值除以上述上端直流链路电压和下端 直流链路电压的之和来生成。
[0031] 上述校正电压发生部包括：第一减法器，用于计算a相电压指令值和b相电压指令 值之差，来输出u相电压指令值；第二减法器，用于计算上述b相电压指令值和c相电压指 令值之差，来输出V相电压指令值；第三减法器，用于计算上述上端直流链路电压和下端直 流链路电压之差，来输出直流链路差电压；第一乘法器，用于通过上述直流链路差电压乘以 0.5,来将直流链路差电压的一半作为校正电压输出；第四减法器，用于计算上述u相电压 指令值和上述校正电压之差，来输出u相校正电压补偿值；以及