專利名稱：一種單電源六相電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電機(jī)及其控制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種單電源供電的六相電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著電機(jī)功率需求的不斷增大，對(duì)于要求變頻調(diào)速的電機(jī)應(yīng)用場(chǎng)合來說，三相電機(jī)系統(tǒng)一般通過低壓大電流或高壓低電流兩種方案來實(shí)現(xiàn)。對(duì)于低壓大電流方案來說，受到功率器件最大允許電流的限制，功率器件的選型和成本都不好控制；對(duì)于高壓低電流方案來說，要求電機(jī)具有更高的絕緣等級(jí)，增加了電機(jī)的成本和材料選型的難度。在系統(tǒng)缺相的等故障模式下，三相電機(jī)繞組電流急劇上升，振動(dòng)噪聲增大，影響系統(tǒng)的運(yùn)行性能和壽命，可靠性較差。目前，在混合動(dòng)力汽車和純電動(dòng)汽車汽車不斷發(fā)展的同時(shí)，對(duì)節(jié)能效果有 了更高的要求。因此，對(duì)于混合動(dòng)力汽車和純電動(dòng)汽車等對(duì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可靠性及實(shí)用性要求較高的場(chǎng)合，電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)需要進(jìn)行升級(jí)和改善。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種可在電機(jī)出現(xiàn)缺相等故障的情況下可以繼續(xù)工作，且可實(shí)現(xiàn)能量回收的單電源六相電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。本發(fā)明是采取以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種單電源六相電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包括具有第一組三相繞組和第二組三相繞組的六相交流電機(jī)、電源、邏輯算法電路、驅(qū)動(dòng)電路、交直流轉(zhuǎn)換模塊、控制模塊，第一組三相繞組和第二組三相繞組為定子繞組，第一組三相繞組和第二組三相繞組之間存在公共的電氣節(jié)點(diǎn)；電源耦合至交直流轉(zhuǎn)換模塊，交直流轉(zhuǎn)換模塊耦合至六相交流電機(jī)的第一組三相繞組以及第二組三相繞組的出線端，邏輯算法電路耦合至驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)電路耦合至交直流轉(zhuǎn)換模塊，控制模塊耦合至邏輯算法電路；控制模塊配置邏輯算法電路，邏輯算法電路配置驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)電路配置交直流轉(zhuǎn)換模塊。驅(qū)動(dòng)電路對(duì)輸入其的信號(hào)進(jìn)行功率放大；交直流轉(zhuǎn)換模塊對(duì)電源所輸入的直流電流進(jìn)行直流變交流的轉(zhuǎn)換，對(duì)六相交流電機(jī)回流的交流電流進(jìn)行交流變直流的轉(zhuǎn)換。電源為直流電源，電源與第一組三相繞組和第二組三相繞組形成供能匹配。所述電源的工作方式包括向六相交流電機(jī)電機(jī)進(jìn)行供電，或接收六相交流電機(jī)所回流的電能從而進(jìn)行充電。第一組三相繞組，包括第一分繞組、第二分繞組、第三分繞組；第二組三相繞組，包括第四分繞組、第五分繞組、第六分繞組；第一組三相繞組和第二組三相繞組之間存在公共節(jié)點(diǎn)。六相交流電機(jī)的兩組三相繞組在未出現(xiàn)缺相的故障時(shí)，第一組三相繞組的第一分繞組和第二分繞組之間的電角度相差120度、第二分繞組和第三分繞組之間的電角度相差120度、第三分繞組和第一分繞組之間的電角度相差120度；第二組三相繞組的第四分繞組和第五分繞組之間的電角度相差120度、第五分繞組和分第六繞組之間的電角度相差120度、第六分繞組和第四分繞組之間的電角度相差120度；第一組三相繞組和第二組三相繞組之間的電角度相差30度或O度，即第一分繞組和第四分繞組之間的電角度、第而二分繞組和第五分繞組之間的電角度、第三分繞組和第六分繞組之間的電角度均相差30度或O度。六相交流電機(jī)的兩組三相繞組同時(shí)出現(xiàn)缺相故障時(shí)，控制模塊配置驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)第一組三相繞組和第二組三相繞組之間的電角度差、第一組三相繞組的各分繞組之間的電角度差以及第二組三相繞組的各分繞組之間的電角度差進(jìn)行從新配置以使六相交流電機(jī)繼續(xù)工作。六相交流電機(jī)的兩組三相繞組中的其中一組三相繞組出現(xiàn)故障時(shí)，控制模塊配置 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)第一組三相繞組和第二組三相繞組之間的電角度差、第一組三相繞組的各分繞組之間的電角度差以及第二組三相繞組的各分繞組之間的電角度差進(jìn)行從新配置以使六相交流電機(jī)繼續(xù)工作，或控制模塊配置驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)使另一組未出現(xiàn)故障的三相繞組在電源供電下實(shí)現(xiàn)交流六相電機(jī)繼續(xù)工作。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有顯著的優(yōu)點(diǎn)和有益效果，具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面電機(jī)的相數(shù)增多，使得影響電機(jī)性能的空間諧波次數(shù)增大，且幅值下降，轉(zhuǎn)矩波動(dòng)下降，降低了電機(jī)的機(jī)械振動(dòng)和噪聲，提高了系統(tǒng)的可靠性。當(dāng)其中一套繞組系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，可從新配置兩套繞組之間的電角度差以及各套繞組的分繞組間的電角度差，或由未發(fā)生故障的那套繞組繼續(xù)工作，以保證電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行；當(dāng)兩套繞組同時(shí)出現(xiàn)缺相故障時(shí)，可從新配置兩套繞組之間的電角度差以及各套繞組的分繞組間的電角度差，使電機(jī)的剩余各相電流平衡，維持電機(jī)氣隙磁通為圓形，保證電機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行，并能減小缺相情況下的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)，提高了驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的可靠性。當(dāng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)處于剎車或滑行的狀態(tài)時(shí)，通過控制器配置驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)使電機(jī)的剩余能量通過交直流轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換為直流電流，并對(duì)電源進(jìn)行充電實(shí)現(xiàn)能量回收，提高了驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的能量利用效率。


圖I是本發(fā)明的單電源六相電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的六相交流電機(jī)的兩組三相繞組間電角度相差30度和O度時(shí)的示意具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例做進(jìn)一步詳述，以下關(guān)于本發(fā)明的實(shí)施方式的描述只是示例性，并不是為了限制本發(fā)明的所要保護(hù)的主題，對(duì)于本發(fā)明所描述的實(shí)施例還存在的其他在權(quán)利要求保護(hù)范圍內(nèi)的變化，都屬于本發(fā)明所需要保護(hù)的主題。對(duì)于本發(fā)明中所提到得“耦合”，根據(jù)電氣、電子、機(jī)械領(lǐng)域的定義，是指兩個(gè)或兩個(gè)以上的電路元件或電網(wǎng)絡(luò)的輸入與輸出之間存在緊密配合與相互影響，并通過相互作用從一側(cè)向另一側(cè)傳輸信號(hào)或能量的現(xiàn)象，概括的說耦合就是指兩個(gè)或兩個(gè)以上的實(shí)體相互依賴于對(duì)方的一個(gè)量度。在本發(fā)明中可以理解為數(shù)字信號(hào)、電壓、電流等能量流的傳輸方式，根據(jù)各模塊之間的不同情況下作用關(guān)系本發(fā)明的中的“耦合”可以進(jìn)一步理解為直接連接或間接連接。所以雖然本發(fā)明的實(shí)施例中公布了一種各個(gè)組件的示例性布局和結(jié)構(gòu)，但該發(fā)明的保護(hù)主題內(nèi)還包含在保護(hù)主題的范圍內(nèi)具有不同的耦合方式下的其他布局和結(jié)構(gòu)如附圖I至附圖2，其中，I是第一組三相繞組，2是第二組三相繞組，3是六相交流電機(jī)，4是電源，5是邏輯算法電路，6是驅(qū)動(dòng)電路，7是交直流轉(zhuǎn)換模塊，8是控制模塊，Ia是第一分繞組，Ib是第二分繞組，Ic是第三分繞組，2a是第四分繞組，2b是第五分繞組，2c是第六分繞組。如附圖I所示，電源4連接至交直流轉(zhuǎn)換模塊7，交直流轉(zhuǎn)換模塊7的與第一組三相繞組I和第二組三相繞組2的出線端分別連接，電源4為六相交流電機(jī)3的第一組三相繞組I和第二組三相繞組2的供電來源，電源4為電池或?yàn)殡娙??？刂颇K8連接至邏輯算法電路5，邏輯算法電路5連接至驅(qū)動(dòng)電路6，驅(qū)動(dòng)電路6連接至交直流轉(zhuǎn)換模塊7。控制模塊8接收來自電源4電壓信息、電流信息、電荷狀態(tài)信息，以及六相交流電機(jī)3的狀態(tài)信息、車速信息、駕駛員的指令信息等信息。并根據(jù)接收到的信息向邏輯算法電路5輸出指令，邏輯算法電路5對(duì)指令進(jìn)行接收后將處理和運(yùn)算的結(jié)果傳遞至下一級(jí)的驅(qū) 動(dòng)電路6，驅(qū)動(dòng)電路6將接收到的信號(hào)進(jìn)行功率放大之后傳遞至交直流轉(zhuǎn)換模塊7。交直流轉(zhuǎn)換模塊7可將電源4所輸入的直流電轉(zhuǎn)換為交流電，也可將由六相交流電機(jī)3回流的交流電轉(zhuǎn)換為直流電，交直流轉(zhuǎn)換模塊7對(duì)通過其的能量流的進(jìn)行交流-直流或直流-交流變換，并實(shí)現(xiàn)電源4與六相交流電機(jī)3之間能量流的控制，完成對(duì)六相交流電機(jī)3和電源4的工作方式的切換。六相交流電機(jī)3的第一組三相繞組I和第二組三相繞組2均為定子繞組；第一組三相繞組I和第二組三相繞組2之間存在一個(gè)公共節(jié)點(diǎn)，該公共節(jié)點(diǎn)為電氣連接點(diǎn)。當(dāng)汽車處于減速或剎車的狀態(tài)且電源4沒有對(duì)六相交流電機(jī)3進(jìn)行供電時(shí)，控制模塊8配置驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的工作模式為電源4回收六相交流電機(jī)3產(chǎn)生的電能至電源4。具體為控制模塊8發(fā)出指令至邏輯算法電路5再至驅(qū)動(dòng)電路6最后至交直流轉(zhuǎn)換電路7，完成驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)工作方式的配置，外部動(dòng)力帶動(dòng)六相交流電機(jī)3的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)(如剎車、滑行等行駛狀態(tài))，兩組三相繞組感產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，經(jīng)交直流轉(zhuǎn)換模塊7整流后形成直流電流從而對(duì)電源4進(jìn)行充電。上述描述為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在開啟充電的回路情況下的工作方案，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在實(shí)際的行駛過程中，控制模塊8會(huì)通過采集六相交流電機(jī)3狀態(tài)信息、電源4的電壓及荷電狀態(tài)等狀態(tài)信息、駕駛員操作信息和路況、速度信息等確定當(dāng)前是否進(jìn)行電能回收，從而進(jìn)一步對(duì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行配置，在當(dāng)電源4已充滿電或存在其他不適宜對(duì)電源4進(jìn)行充電的情況下，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)將不開啟充電回路，或在充電過程中斷開充電回路。若六相交流電機(jī)3為交流異步電機(jī)，則在開啟充電回路時(shí)，需向電源4所匹配的電機(jī)繞組提供勵(lì)磁；若六相交流電機(jī)3為永磁電機(jī)，則在開啟充電回路時(shí)，不需向電源4所匹配的電機(jī)繞組提供勵(lì)磁。如附圖2所示，第一組三相繞組I包括第一分繞組la、第二分繞組lb、第三分繞組Ic ;第二組三相繞組2包括第四分繞組2a、第五分繞組2b、第六分繞組2c ;第一組三相繞組I和第二組三相繞組2之間存在公共電氣節(jié)點(diǎn)。圖2中圖a為六相交流電機(jī)3未出現(xiàn)缺相的故障下兩組三相繞組間電角度相差30度的示意圖，圖b為六相交流電機(jī)3未出現(xiàn)缺相的故障下兩組三相繞組間電角度相差O度的示意圖。第一組三相繞組I各分繞組間的電角度相差120度，第二組三相繞組2各分繞組間的電角度相差120度，為使附圖表示簡(jiǎn)潔，第一組三相繞組以及第二組三相套組的各分繞組間電角度差未全部標(biāo)識(shí)。當(dāng)六相交流電機(jī)3的兩組三相繞組同時(shí)出現(xiàn)缺相故障時(shí)，控制模塊8可配置邏輯算法電路5，邏輯算法電路5配置驅(qū)動(dòng)電路6，驅(qū)動(dòng)電路6再配置交直流轉(zhuǎn)換模塊7，實(shí)現(xiàn)對(duì)第一組三相繞組I和第二組三相繞組2之間的電角度差、第一組三相繞組I的各分繞組之間的電角度差以及第二組三相繞組2的各分繞組之間的電角度差進(jìn)行從新配置以使六相交流電機(jī)3繼續(xù)工作。當(dāng)六相交流電機(jī)3的兩組三相繞組中的其中一組三相繞組出現(xiàn)故障時(shí)，控制模塊8可配置邏輯算法電路5，邏輯算法電路5配置驅(qū)動(dòng)電路6，驅(qū)動(dòng)電路6再配置交直流轉(zhuǎn)換模塊 實(shí)現(xiàn)對(duì)第一組三相繞組I和第二組三相繞組2之間的電角度差、第一組三相繞組I的各分繞組之間的電角度差以及第二組三相繞組2的各分繞組之間的電角度差進(jìn)行從新配置以使六相交流電機(jī)3繼續(xù)工作，或通過控制模塊8配置邏輯算法電路5，邏輯算法電路5 配置驅(qū)動(dòng)電路6，驅(qū)動(dòng)電路6再配置交直流轉(zhuǎn)換模塊7使另一組未出現(xiàn)故障的三相繞組在電源4的供電下實(shí)現(xiàn)六相交流電機(jī)3繼續(xù)工作。對(duì)于為本發(fā)明的示范性實(shí)施例，應(yīng)當(dāng)理解為是本發(fā)明的權(quán)利要求書的保護(hù)范圍內(nèi)其中的某一種示范性示例，具有對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的技術(shù)方案的指導(dǎo)性作用，而非對(duì)本發(fā)明的限定。
權(quán)利要求
1.一種單電源六相電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包括具有第一組三相繞組(I)和第二組三相繞組(2)的六相交流電機(jī)(3)、電源(4)、邏輯算法電路(5)、驅(qū)動(dòng)電路(6)、交直流轉(zhuǎn)換模塊(7)、控制模塊(8 )，第一組三相繞組(I)和第二組三相繞組(2 )為定子繞組，第一組三相繞組(I)和第二組三相繞組(2)之間存在公共的電氣節(jié)點(diǎn)，其特征在于所述電源(4)耦合至交直流轉(zhuǎn)換模塊(7)，交直流轉(zhuǎn)換模塊(7)耦合至六相交流電機(jī)(3)的第一組三相繞組(I)以及第二組三相繞組(2 )的出線端，邏輯算法電路(5 )耦合至驅(qū)動(dòng)電路(6 )，驅(qū)動(dòng)電路(6 )耦合至交直流轉(zhuǎn)換模塊(7 )，控制模塊(8 )耦合至邏輯算法電路(5 );控制模塊(8 )配置邏輯算法電路(5),邏輯算法電路(5)配置驅(qū)動(dòng)電路(6)，驅(qū)動(dòng)電路(6)配置交直流轉(zhuǎn)換模塊(J)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種單電源六相電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于所述驅(qū)動(dòng)電路(6)對(duì)輸入其的信號(hào)進(jìn)行功率放大。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的單電源六相電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于所述交直流轉(zhuǎn)換模塊(7 )對(duì)電源(4 )所輸入的直流電流進(jìn)行直流變交流的轉(zhuǎn)換，對(duì)六相交流電機(jī)(3 )所回流的交流電流進(jìn)行交流變直流的轉(zhuǎn)換。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的單電源六相電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于所述電源(4)為直流電源，電源(4)與第一組三相繞組(I)和第二組三相繞組(2)形成供能匹配。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的單電源六相電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于所述電源(4)向六相交流電機(jī)(3 )進(jìn)行供電，或接收六相交流電機(jī)(3 )所回流的電能從而進(jìn)行充電。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的單電源六相電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于所述第一組三相繞組(I)，包括第一分繞組(Ia)、第二分繞組(Ib)、第三分繞組(Ic);第二組三相繞組(2)，包括第四分繞組(2a)、第五分繞組(2b)、第六分繞組(2c);第一組三相繞組(I)和第二組三相繞組(2)之間存在公共節(jié)點(diǎn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I或權(quán)利要求6所述的單電源六相電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于所述六相交流電機(jī)(3)的兩組三相繞組在未出現(xiàn)缺相的故障時(shí)，第一組三相繞組(I)的第一分繞組(Ia)和第二分繞組(Ib)之間的電角度相差120度、第二分繞組(Ib)和第三分繞組(Ic )之間的電角度相差120度、第三分繞組(Ic)和第一分繞組(Ia)之間的電角度相差120度；第二組三相繞組(2)的第四分繞組(2a)和第五分繞組(2b)之間的電角度相差120度、第五分繞組(2b)和分第六繞組(2c)之間的電角度相差120度、第六分繞組(2c)和第四分繞組(2a)之間的電角度相差120度；第一組三相繞組(I)和第二組三相繞組(2)之間的電角度相差30度或O度，即第一分繞組(Ia)和第四分繞組(2a)之間的電角度、第二分繞組(Ib)和第五分繞組(2b)之間的電角度、第三分繞組(Ic)和第六分繞組(2c)之間的電角度均相差30度或O度。
8.根據(jù)權(quán)利要求I或權(quán)利要求6或權(quán)利要求7所述的單電源六相電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于所述六相交流電機(jī)(3)的兩組三相繞組同時(shí)出現(xiàn)缺相故障時(shí)，控制模塊(8)配置驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)第一組三相繞組(I)和第二組三相繞組(2)之間的電角度差、第一組三相繞組(I)的各分繞組之間的電角度差以及第二組三相繞組(2)的各分繞組之間的電角度差進(jìn)行從新配置以使六相交流電機(jī)(3)繼續(xù)工作。
9.根據(jù)權(quán)利要求I或權(quán)利要求6或權(quán)利要求7所述的單電源六相電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于所述六相交流電機(jī)(3)的兩組三相繞組中的其中一組三相繞組出現(xiàn)故障時(shí)，控制模塊(8 )配置驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)第一組三相繞組(I)和第二組三相繞組(2 )之間的電角度差、第一組三相繞組(I)的各分繞組之間的電角度差以及第二組三相繞組(2)的各分繞組之間 的電角度差進(jìn)行從新配置以使六相交流電機(jī)(3)繼續(xù)工作，或控制模塊(8)配置驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)使另一組未出現(xiàn)故障的三相繞組在電源(4)的供電下實(shí)現(xiàn)六相交流電機(jī)(3)繼續(xù)工作。
全文摘要
本發(fā)明的公布了一種單電源六相電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包括具有第一組三相繞組(1)和第二組三相繞組(2)的六相交流電機(jī)(3)、電源(4)、邏輯算法電路(5)、驅(qū)動(dòng)電路(6)、交直流轉(zhuǎn)換模塊(7)、控制模塊(8)，電源(4)耦合至交直流轉(zhuǎn)換模塊(7)，交直流轉(zhuǎn)換模塊(7)耦合至六相交流電機(jī)(3)的第一組三相繞組(1)以及第二組三相繞組(2)的出線端，邏輯算法電路(5)耦合至驅(qū)動(dòng)電路(6)，驅(qū)動(dòng)電路(6)耦合至交直流轉(zhuǎn)換模塊(7)，控制模塊(8)耦合至邏輯算法電路(5)。針對(duì)傳統(tǒng)三相電機(jī)系統(tǒng)的缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)出一種當(dāng)定子繞組出線缺相的情況下，可繼續(xù)工作，并可回收六相交流電機(jī)(3)能量至電源(4)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
文檔編號(hào)H02P25/22GK102780447SQ20121029495
公開日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2012年8月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月18日
發(fā)明者吳亞軍, 張德星, 章紫星 申請(qǐng)人:天津市松正電動(dòng)汽車技術(shù)股份有限公司