用于控制dc/ac電壓轉(zhuǎn)換器的電子構(gòu)造
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及用于控制d. c. /a. C.電壓轉(zhuǎn)換器的電子構(gòu)造。這種類型的轉(zhuǎn)換器在 設(shè)置為將d.c.電壓轉(zhuǎn)換為a. c.電壓時被描述為"逆變器"，在設(shè)置為將a. c.電壓轉(zhuǎn)換為 d.c.電壓時被描述為"整流器"。
【背景技術(shù)】
[0002] 該構(gòu)造可裝配到電動或混合動力車輛中，且用于控制由電網(wǎng)輸送的供電電壓轉(zhuǎn)換 成為電能存儲單元供電的d.c.電壓，用于為其充電。作為變體，該構(gòu)造可用于控制由所述 電能存儲單元輸送的d.c.電壓轉(zhuǎn)換成為電機(jī)的定子供電的a. c.電壓，以便推進(jìn)車輛，或轉(zhuǎn) 換為被供給到電網(wǎng)的a. c.電壓。
[0003] 對于將該類型應(yīng)用于車輛中，必須確保車輛移動時可能發(fā)生在涉及將電力從電能 存儲單元供給到電機(jī)的任何部件中的一個或多個異常將不威脅車輛用戶或其他人員的安 全。
[0004] 以相同方式，必須確?？赡馨l(fā)生在涉及電能存儲單元從電網(wǎng)充電的任何部件中的 一個或多個異常將同樣不威脅車輛附近的人員的安全。
[0005] 因此，需要一種用于控制d.c./a. c.電壓轉(zhuǎn)換器的電子構(gòu)造，其實現(xiàn)上述安全需 求，同時使用相對簡單和直接。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明在其方面的一個中通過用于控制d. c. /a. c.電壓轉(zhuǎn)換器的電子構(gòu)造的使 用實現(xiàn)該需求，所述轉(zhuǎn)換器包括并聯(lián)安裝的多個臂，每個臂包括串聯(lián)的且被中點分開的兩 個可控切換單元，臂在Η橋中成對，
[0007] 其中，所述構(gòu)造包括：
[0008] -主控制單元，其構(gòu)造為通過勢皇與遠(yuǎn)程控制單元通信，和
[0009] -多個副控制單元，其中，每個副控制單元專用于相應(yīng)的Η橋的控制，且包括：
[0010] -處理單元，用于處理從主控制單元接收的信息，和
[0011] -監(jiān)視單元，用于監(jiān)視所述Η橋的可控切換單元，其中，所述監(jiān)視單元被構(gòu)造為，至 少基于從相應(yīng)的處理單元接收的信息改變所述Η橋的全部或一些所述切換單元的狀態(tài)。
[0012] 通過上述構(gòu)造，影響主控制單元的異常不會影響Η橋的切換單元的控制，因為副 控制單元為每個Η橋設(shè)置。以相同方式，影響副控制單元的異常不會阻止Η橋的至少其他 副控制單元專用于其的切換單元的控制。因此，后者可控制它們自己的Η橋，例如基于由主 控制單元傳送的信息。
[0013] 因此，上述構(gòu)造更安全。
[0014] 上述單元每個例如形成單獨的物理部件，即，全部副控制單元可彼此物理上獨立， 且還與主控制單元獨立。
[0015] 監(jiān)視單元通常描述為"驅(qū)動器"。
[0016] 主控制單元可構(gòu)造用于將源自遠(yuǎn)程控制單元的信息傳送至每個副控制單元。在該 情況下，主控制單元插置在副控制單元和遠(yuǎn)程控制單元之間。
[0017] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例例子，遠(yuǎn)程控制單元、主控制單元和副控制單元的處理 單元包括集成電路。
[0018] 所述集成電路可以是數(shù)字或模擬集成電路。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明的一個特定但非限制性的實施例例子，遠(yuǎn)程控制單元包括至少一個微 控制器，主控制單元是第一可編程邏輯電路（FPGA，或現(xiàn)場可編程門陣列），副控制單元的 每個處理單元是第二可編程邏輯電路。
[0020] 每個副控制單元可包括專用的電能源和專用時鐘。每個副控制單元可還包括用于 在重置功能時管理電力的模塊。該模塊確保，一旦副控制單元被正確供電時，重置被中斷。 以該方式，每個副控制單元能夠獨立運行，且沒有被主控制單元的或另外的副控制單元的 另外的時鐘或另外的電能源的任何異常影響。
[0021] 構(gòu)造可還包括專用于主控制單元的電能源和時鐘。用于在重置功能時管理電力的 模塊可還專用于主控制單元。以該方式，主控制單元能夠以和上述類似的方式獨立地運行。
[0022] 主控制單元和副控制單元的每個處理單元可通過鏈接件連接，該鏈接件構(gòu)造為允 許以下：
[0023] -用于在正常操作模式中控制相應(yīng)的Η橋的切換單元的數(shù)據(jù)由主控制單元傳送至 每個處理單元，和
[0024] -用于在輔助操作模式中控制相應(yīng)的Η橋的切換單元的數(shù)據(jù)由主控制單元傳送至 每個處理單元。
[0025] 經(jīng)由該鏈接件傳送的數(shù)據(jù)可直接是由主控制單元產(chǎn)生的周期比值。作為變體，經(jīng) 由該鏈接件傳送的所述數(shù)據(jù)允許處理單元產(chǎn)生周期比值，其將繼而被監(jiān)視單元施加至相應(yīng) 的Η橋的可控切換單元。
[0026] 經(jīng)由該鏈接件傳送的數(shù)據(jù)被處理單元的處理允許檢測影響主控制單元的異常，例 如影響所述主控制單元的電力供應(yīng)的異常，或影響主控制單元本身的異常。
[0027] 每個副控制單元可并入鏈接件，該鏈接件構(gòu)造為允許處理單元和所述副控制單元 的監(jiān)視單元之間的通信。因此，要被施加用于控制每個Η橋的切換單元的設(shè)定點值可經(jīng)由 該鏈接件從處理單元引導(dǎo)至監(jiān)視單元，以便改變相應(yīng)的Η橋的全部或一些切換單元的狀 態(tài)。用于中斷至監(jiān)視單元的電力供應(yīng)的信號可也經(jīng)由該鏈接件引導(dǎo)至監(jiān)視單元。
[0028] 每個監(jiān)視單元和主控制單元可通過鏈接件連接，該鏈接件被構(gòu)造為允許控制的代 表值由每個監(jiān)視單元傳送至主控制單元，該控制被所述監(jiān)視單元施加至相應(yīng)的Η橋的全部 或一些切換單元。通過該鏈接件，主控制單元能夠監(jiān)視被每個副控制單元施加的控制，且能 夠檢測影響一個或多個副控制單元的異常。
[0029] 這些代表值可以或可以不是由監(jiān)視單元施加至相應(yīng)的Η橋的切換單元的周期比 值。
[0030] 該構(gòu)造可并入用于獲取在d. c. /a. c.電壓轉(zhuǎn)換器中的至少一個電或熱變量的裝 置。該變量可例如是在d. c./a. c.電壓轉(zhuǎn)換器的d. c.接口處的電壓，或在d. c./a. c.電壓 轉(zhuǎn)換器的臂中流動的每個電流。作為變體，或組合地，該變量可以是在每個Η橋的中心處測 量的溫度。
[0031] 當(dāng)d. c. /a. c.電壓轉(zhuǎn)換器電連接至電機(jī)的電定子或轉(zhuǎn)子繞組時，獲取裝置可還執(zhí) 行與電機(jī)相關(guān)聯(lián)的至少一個機(jī)械變量的測量，例如電機(jī)的轉(zhuǎn)子速度或施加至轉(zhuǎn)子的扭矩。
[0032] 在該情況下，該構(gòu)造可并入鏈接件，該鏈接件允許由獲取裝置將一個或多個所述 變量的測量傳送至主控制單元。
[0033] 主控制單元可處理這些測量，且使用它們產(chǎn)生要被副控制單元施加至它們的相應(yīng) 的Η橋的全部或一些切換單元的控制。作為變體，主控制單元可傳送這些測量至遠(yuǎn)程控制 單元，其產(chǎn)生所述控制，且將后者傳送至主控制單元。
[0034] 在此之后，術(shù)語"低電壓"是指等于或小于12V的電壓，術(shù)語"高電壓"是指等于或 大于60V的電壓。
[0035] 該構(gòu)造可并入遠(yuǎn)程控制單元。在該情況下，遠(yuǎn)程控制單元優(yōu)選地定位在低電壓環(huán) 境中，而主控制單元和副控制單元優(yōu)選地定位在高電壓環(huán)境中，這兩個環(huán)境通過勢皇分開。 后者例如通過電流絕緣獲得，例如經(jīng)由變壓器或一個或多個光耦。
[0036] 如上已經(jīng)解釋的，可影響主控制單元或任何副控制單元的高電壓環(huán)境中的異常將 不會阻止輔助控制應(yīng)用于全部或一些Η橋。
[0037] 在其與遠(yuǎn)程控制單元的通信中，主控制單元優(yōu)選地是主單元，在該情況下，遠(yuǎn)程控 制單元為從單元。在本申請的意義下，"主控制單元是主單元"是指后者負(fù)責(zé)經(jīng)由跨過勢皇 的鏈接件開始與遠(yuǎn)程控制單元的通信。
[0038] 由于主控制單元和遠(yuǎn)程控制單元之間的通信由主控制單元主動完成，在遠(yuǎn)程控制 單元或低電壓環(huán)境中任何其他部件的故障或異常的情況下，通過應(yīng)用不需要與遠(yuǎn)程控制單 元交互的輔助控制模式，主控制單元和副控制單元可繼續(xù)運行并控制d. c. /a. c.電壓轉(zhuǎn)換 器的切換單元。
[0039] 可因此設(shè)置一構(gòu)造，其允許Η橋中的切換單元的控制的繼續(xù)，即使在高電壓和低 電壓環(huán)境中的異常的發(fā)生時。
[0040] 允許遠(yuǎn)程控制單元和主控制單元之間的通信的鏈接件可以是全雙工同步串行鏈。 這以是串行外圍接口（SPI)類型的鏈。
[0041] 每個切換單元可利用雙向電流開關(guān)構(gòu)造，例如具有逆并聯(lián)二極管的IGBT類型的 晶體管或場效應(yīng)晶體管。作為變體，可以使用雙極晶體管。
[0042] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例模式，構(gòu)造可構(gòu)造用于僅允許d. c. /a. c.電壓轉(zhuǎn)換器的 控制。后者可形成包括電能存儲單元和電機(jī)的電定子或轉(zhuǎn)子繞組的電路的一部分。該電路 可沒有任何插置在電能存儲單元和d.c./a.c.電壓轉(zhuǎn)換器之間的d.c./d.c.電壓轉(zhuǎn)換器， 在該情況下，d.c./a. c.電壓轉(zhuǎn)換器的d.c.接口可連接至電能存儲單元的端子。
[0043] 作為變體，根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例模式，該構(gòu)造可還構(gòu)造為控制電連接至 d.c./a. c.電壓轉(zhuǎn)換器的d.c./d.c.電壓轉(zhuǎn)換器。該類型的d.