專利名稱：一種用于電阻柵冷卻風(fēng)機(jī)的寬電壓輸入切換電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成電路技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于電阻柵冷卻風(fēng)機(jī)的寬電壓輸入切換電路。
背景技術(shù)：
目前車輛電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)制動(dòng)電阻柵冷卻風(fēng)機(jī)常采用直流電機(jī)從電阻排分壓或采用交流電機(jī)通過逆變器連接直流母線兩種方式取電，前者采用直流電機(jī)必須定期更換碳刷； 后者雖然采用交流電機(jī)沒有碳刷，但由于母線電壓變化較大，無(wú)法使用通用的逆變器，需要采用價(jià)格昂貴的定制寬電壓輸入逆變器，可見兩種方案均有缺點(diǎn)，然而采用本專利技術(shù)可以有效地解決電阻柵交流電機(jī)采用通用逆變器供電時(shí)的寬電壓輸入問題，使電阻柵交流冷卻風(fēng)機(jī)更廣泛地應(yīng)用在車輛電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種用于電阻柵冷卻風(fēng)機(jī)的寬電壓輸入切換電路，使?jié)M足通用逆變器直流電壓輸入要求的分壓電路接入回路，從而有效地解決通用逆變器的寬輸入電壓?jiǎn)栴}。本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種用于電阻柵冷卻風(fēng)機(jī)的寬電壓輸入切換電路，其中，包括第一制動(dòng)電阻柵通道，包括相互依次串聯(lián)的第一電阻、第二電阻、第三電阻，所述第一電阻連接至直流母線的正極，所述第三電阻的一端連接至第一開關(guān)的輸入端，所述第一開關(guān)的輸出端連接到直流母線的負(fù)極；第二制動(dòng)電阻柵通道，包括相互依次串聯(lián)的第四電阻、第五電阻、第六電阻，所述第四電阻連接至直流母線的正極，所述第六電阻的一端連接至第二開關(guān)的輸入端，所述第二開關(guān)的輸出端連接到直流母線的負(fù)極；第三制動(dòng)電阻柵通道，包括相互依次串聯(lián)的第七電阻、第八電阻、第九電阻，所述第七電阻連接至直流母線的正極，所述第九電阻的一端連接至第三開關(guān)的輸入端，所述第三開關(guān)的輸出端連接到直流母線的負(fù)極；第四制動(dòng)電阻柵通道，包括相互依次串聯(lián)的第十電阻、第i^一電阻、第十二電阻， 所述第十電阻連接至直流母線的正極，所述第十一電阻的一端連接至第四開關(guān)的輸入端， 所述第四開關(guān)的輸出端連接到直流母線的負(fù)極；以及，通用逆變器，三相交流冷卻風(fēng)機(jī)三相輸入端與所述通用逆變器三相輸出端相連， 所述通用逆變器的直流輸入端正極連接到直流母線的正極上，所述通用逆變器的直流輸入端負(fù)極分別連接至第一二極管、第二二極管、第三二極管的正極，所述第一二極管的負(fù)極連接至所述第一電阻和所述第二電阻的連接點(diǎn)處、所述第二二極管的負(fù)極連接至所述第四電阻和所述第五電阻的連接點(diǎn)處，所述第三二極管的負(fù)極連接至所述第七電阻和所述第八電阻的連接點(diǎn)處。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，所述第一開關(guān)、所述第二開關(guān)、所述第三開關(guān)和所述第四開關(guān)均是絕緣柵極雙極型晶體管，四個(gè)所述絕緣柵極雙極型晶體管的集電極均與電阻端連接，四個(gè)所述絕緣柵極雙極型晶體管的發(fā)射極均與直流母線的負(fù)極相連。在本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例中，在四個(gè)所述絕緣柵極雙極型晶體管的集電極和發(fā)射極之間分別串接一二極管。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，所述二極管為整流二極管。與已有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于由于采用了多級(jí)分壓電路，避免定制價(jià)格昂貴的寬電壓輸入逆變器，成本低，控制簡(jiǎn)單，分壓換路電路有效地利用制動(dòng)電阻柵各通道的開關(guān)，在最低硬件開銷下，實(shí)現(xiàn)了寬電壓輸入，解決了通用逆變器輸入電壓范圍窄的問題；另外，所采用的作圖分析方法使多級(jí)分壓換路電路具有更好的拓展性，應(yīng)用更加廣泛。


圖I是本發(fā)明用于電阻柵冷卻風(fēng)機(jī)的寬電壓輸入切換電路的作圖分析法中逆變器輸入電壓與直流母線電壓之間的關(guān)系示意圖；圖2是本發(fā)明用于電阻柵冷卻風(fēng)機(jī)的寬電壓輸入切換電路的電路連接示意圖；
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合原理圖和具體操作實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。圖I示出了本發(fā)明用于電阻柵冷卻風(fēng)機(jī)的寬電壓輸入切換電路的作圖分析法中逆變器輸入電壓與直流母線電壓之間的關(guān)系示意圖。如圖2所示，Uili為電阻柵交流冷卻風(fēng)機(jī)工作時(shí)，直流母線電壓的最小值，Uins為最大值；Uwa為電阻柵交流冷卻風(fēng)機(jī)的通用逆變器正常工作直流電壓的最小值，Uouta為最大值。Ki、K2、K3分別為3種分壓電路的分壓比。對(duì)于分壓比為K1的分壓電路，Utjua與UinL為交于點(diǎn)，即當(dāng)母線電壓為UinL時(shí)，通用逆變器直流電壓應(yīng)不小于U0UtL,因此，K1應(yīng)經(jīng)過ai點(diǎn)，并與UwtH交于bi點(diǎn)，bi點(diǎn)對(duì)應(yīng)的母線電壓Su1，也就是說(shuō)，當(dāng)母線電壓從仏&至仏的低壓范圍內(nèi)變化時(shí)，通過分壓電路K1分壓， 可滿足對(duì)應(yīng)的通用逆變器直流電壓u0UtL至UwtH輸入的要求范圍。對(duì)于分壓比為K3的分壓電路，Uratll與Uins為交于b3點(diǎn)，即當(dāng)母線電壓為Uins時(shí)，通用逆變器直流電壓應(yīng)不大于υ_Η，因此，K3應(yīng)經(jīng)過b3點(diǎn)，并與Uoml交于a3點(diǎn)，a3點(diǎn)對(duì)應(yīng)的母線電壓為仏，也就是說(shuō)，當(dāng)母線電壓從仏至仏⑶的高壓范圍內(nèi)變化時(shí)，通過分壓電路K3分壓， 可滿足對(duì)應(yīng)的通用逆變器直流電壓U0UtL至UwtH輸入的要求范圍。由上可知，分壓電路Kp K3可以滿足然而為了滿足母線電壓從Uinl至U1范圍及U3 至Uins的范圍，但對(duì)于母線電壓從U1至U3的變化范圍，則需要再增加一級(jí)分壓電路K2,為了滿足通用逆變器直流電壓輸入范圍的要求，K2應(yīng)與Uoml的交點(diǎn)a2，a2所對(duì)應(yīng)的母線電壓 U2 ( U1，并且K2與U0福的交點(diǎn)b2應(yīng)滿足其所對(duì)應(yīng)的母線電壓U4彡U3,如不滿足條件，則表示需要在增加一級(jí)分壓回路。因此，當(dāng)母線電壓在Uili至U1范圍內(nèi)時(shí)，采用K1分壓電路為通用逆變器供電，電壓沿著K1直線變化；當(dāng)母線電壓在U1至U3范圍內(nèi)時(shí)，采用K2分壓電路為通用逆變器供電，電壓沿著K2直線變化；當(dāng)母線電壓在U3至Uins范圍內(nèi)時(shí)，采用K3分壓電路為通用逆變器供電，電壓沿著K3直線變化。
基于上述工作原理，參看圖2所示，本發(fā)明用于電阻柵冷卻風(fēng)機(jī)的寬電壓輸入切換電路，具體包括第一制動(dòng)電阻柵通道，包括相互依次串聯(lián)的第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻 R3，第一電阻R1連接至直流母線的正極P，第三電阻R3的一端連接至第一開關(guān)Q1的輸入端， 第一開關(guān)Q1的輸出端連接到直流母線的負(fù)極N;第二制動(dòng)電阻柵通道，包括相互依次串聯(lián)的第四電阻R4、第五電阻R5、第六電阻R6，第四電阻R4連接至直流母線的正極P，第六電阻 R6的一端連接至第二開關(guān)Q2的輸入端，第二開關(guān)Q2的輸出端連接到直流母線的負(fù)極N ;第三制動(dòng)電阻柵通道，包括相互依次串聯(lián)的第七電阻R7、第八電阻R8、第九電阻R9，第七電阻R7 連接至直流母線的正極P，第九電阻R9的一端連接至第三開關(guān)Q3的輸入端，第三開關(guān)Q3的輸出端連接到直流母線的負(fù)極N;第四制動(dòng)電阻柵通道，包括相互依次串聯(lián)的第十電阻R1Q、 第十一電阻Rn、第十二電阻R12，第十電阻Rltl連接至直流母線的正極P，所述第十一電阻R11 的一端連接至第四開關(guān)Q4的輸入端，所述第四開關(guān)Q4的輸出端連接到直流母線的負(fù)極N。本發(fā)明電路還包括通用逆變器2，三相交流冷卻風(fēng)機(jī)I的三相輸入端與通用逆變器2的三相輸出端相連，通用逆變器2的直流輸入端正極c連接到直流母線的正極P上，通用逆變器2的直流輸入端負(fù)極d分別連接至第一二極管D1、第二二極管D2、第三二極管D3的正極，第一二極管D1的負(fù)極連接至第一電阻R1和第二電阻R2的連接點(diǎn)e處、第二二極管D2 的負(fù)極連接至第四電阻R4和第五電阻R5的連接點(diǎn)f處，第三二極管D3的負(fù)極連接至第七電阻R7和第八電阻R8的連接點(diǎn)g處。繼續(xù)參看圖I所示，第一開關(guān)Q1、第二開關(guān)Q2、第三開關(guān)Q3和第四開關(guān)Q4均是絕緣柵極雙極型晶體管(IGBT)，四個(gè)IGBT的集電極均與電阻端連接，四個(gè)IGBT的發(fā)射極均與直流母線的負(fù)極N相連，在四個(gè)IGBT的集電極和發(fā)射極之間分別串接一個(gè)二極管，該二極管為整流二極管，具有較高的反向工作電壓和峰值電流，以防止發(fā)生反壓擊穿。當(dāng)Qp Q2, Q3, Q4均關(guān)斷時(shí)，制動(dòng)電阻柵各通道均為斷路狀態(tài)，e、f、g點(diǎn)電勢(shì)均等于母線電壓正極P點(diǎn)電勢(shì)，等于d點(diǎn)電勢(shì)，二極管Dl、D2、D3均截止，Ued為零，通用逆變器斷電。當(dāng)Q1導(dǎo)通，Q2、Q3、Q4關(guān)斷時(shí)，制動(dòng)電阻柵通道一構(gòu)成閉合回路，電阻HR3流過電流，產(chǎn)生制動(dòng)功率，R1兩端產(chǎn)生壓降，e點(diǎn)電勢(shì)低于d點(diǎn)電勢(shì)，二極管D1正向?qū)?，則通用逆變器輸入電壓
權(quán)利要求
1.一種用于電阻柵冷卻風(fēng)機(jī)的寬電壓輸入切換電路，其特征在于，包括第一制動(dòng)電阻柵通道，包括相互依次串聯(lián)的第一電阻(R1)、第二電阻(R2)、第三電阻 (R3)，所述第一電阻(Rl)連接至直流母線的正極P，所述第三電阻(R3)的一端連接至第一開關(guān)(Ql)的輸入端，所述第一開關(guān)(Ql)的輸出端連接到直流母線的負(fù)極N;第二制動(dòng)電阻柵通道，包括相互依次串聯(lián)的第四電阻(R4)、第五電阻(R5)、第六電阻 (R6)，所述第四電阻(R4)連接至直流母線的正極P，所述第六電阻(R6)的一端連接至第二開關(guān)(Q2)的輸入端，所述第二開關(guān)(Q2)的輸出端連接到直流母線的負(fù)極N;第三制動(dòng)電阻柵通道，包括相互依次串聯(lián)的第七電阻(R7)、第八電阻(R8)、第九電阻 (R9)，所述第七電阻(R7)連接至直流母線的正極P，所述第九電阻(R9)的一端連接至第三開關(guān)(Q3)的輸入端，所述第三開關(guān)(Q3)的輸出端連接到直流母線的負(fù)極N ;第四制動(dòng)電阻柵通道，包括相互依次串聯(lián)的第十電阻(R10)、第i^一電阻(R11)、第十二電阻(R12)，所述第十電阻(RlO)連接至直流母線的正極P，所述第i^一電阻(Rll)的一端連接至第四開關(guān)(Q4)的輸入端，所述第四開關(guān)(Q4)的輸出端連接到直流母線的負(fù)極N; 以及，通用逆變器，三相交流冷卻風(fēng)機(jī)三相輸入端與所述通用逆變器三相輸出端相連，所述通用逆變器的直流輸入端正極c連接到直流母線的正極P上，所述通用逆變器的直流輸入端負(fù)極d分別連接至第一二極管(D1)、第二二極管(D2)、第三二極管(D3)的正極，所述第一二極管(Dl)的負(fù)極連接至所述第一電阻(Rl)和所述第二電阻(R2)的連接點(diǎn)e處、所述第二二極管(D2)的負(fù)極連接至所述第四電阻(R4)和所述第五電阻(R5)的連接點(diǎn)f處，所述第三二極管(D3)的負(fù)極連接至所述第七電阻(R7)和所述第八電阻(R8)的連接點(diǎn)g處。
2.如權(quán)利要求I所述的用于電阻柵冷卻風(fēng)機(jī)的寬電壓輸入切換電路，其特征在于，所述第一開關(guān)(Q1)、所述第二開關(guān)(Q2)、所述第三開關(guān)(Q3)和所述第四開關(guān)(Q4)均是絕緣柵極雙極型晶體管，四個(gè)所述絕緣柵極雙極型晶體管的集電極均與電阻端連接，四個(gè)所述絕緣柵極雙極型晶體管的發(fā)射極均與直流母線的負(fù)極N相連。
3.如權(quán)利要求2所述的用于電阻柵冷卻風(fēng)機(jī)的寬電壓輸入切換電路，其特征在于，在四個(gè)所述絕緣柵極雙極型晶體管的集電極和發(fā)射極之間分別并接一二極管。
4.如權(quán)利要求3所述的用于電阻柵冷卻風(fēng)機(jī)的寬電壓輸入切換電路，其特征在于，所述二極管為整流二極管。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于電阻柵冷卻風(fēng)機(jī)的寬電壓輸入切換電路，包括四條制動(dòng)電阻柵通道，每條電阻柵通道分別包括相互依次串聯(lián)的三個(gè)電阻和一個(gè)開關(guān)，第一個(gè)電阻連接至直流母線的正極，第三個(gè)電阻的一端連接至開關(guān)的輸入端，開關(guān)的輸出端連接到直流母線的負(fù)極。本發(fā)明避免定制價(jià)格昂貴的寬電壓輸入逆變器，成本低，控制簡(jiǎn)單，有效地利用制動(dòng)電阻柵各通道的開關(guān)，在最低硬件開銷下，實(shí)現(xiàn)了寬電壓輸入，應(yīng)用更加廣泛。
文檔編號(hào)B60L7/02GK102582446SQ201210062249
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月9日
發(fā)明者余濤, 林志剛, 王建明 申請(qǐng)人:上海三一重機(jī)有限公司