專利名稱：單機(jī)多驅(qū)動多繞組電機(jī)系統(tǒng)的制作方法
單機(jī)多驅(qū)動多繞組電機(jī)系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于電機(jī)應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種多繞組的電機(jī)系統(tǒng)。
技術(shù)背景
復(fù)雜工況條件下裝備(如裝甲車、坦克、電動汽車等)的可靠性要求很高，故對裝備中采用的電機(jī)系統(tǒng)的可靠性也提出了較高的要求。傳統(tǒng)的中大功率系統(tǒng)電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)常采用兩種構(gòu)成方式，一是由單個中、大容量驅(qū)動器與傳統(tǒng)單繞組中、大功率電機(jī)構(gòu)成系統(tǒng)， 另一種是用多個小容量驅(qū)動器與傳統(tǒng)單繞組中、大功率電機(jī)構(gòu)成系統(tǒng)。
第一種方式中，驅(qū)動器直接與電機(jī)連接，結(jié)構(gòu)簡單，但由于傳統(tǒng)電機(jī)是單套繞組結(jié)構(gòu)，驅(qū)動器和電機(jī)在復(fù)雜應(yīng)用環(huán)境下，兩者可靠性均有不同程度降低，系統(tǒng)運行過程中繞組或驅(qū)動器任何一處出現(xiàn)問題，則會出現(xiàn)系統(tǒng)癱瘓，完全不能工作；此外這種中、大容量驅(qū)動器在輕載小電流工作時還會出現(xiàn)系統(tǒng)隨動性差、效率不高、運行不穩(wěn)定等問題，往往不能實現(xiàn)有效控制；在大負(fù)載精細(xì)控制應(yīng)用方面，也會表現(xiàn)出精度低、隨動性差、響應(yīng)慢等問題。
第二種方式中，各個小容量驅(qū)動器需要通過電抗網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)中、大功率電機(jī)連接， 此外各驅(qū)動器還要通過上層管控機(jī)構(gòu)完成各分部間的數(shù)據(jù)聯(lián)絡(luò)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，抗干擾性差，運行不可靠，電機(jī)繞組或驅(qū)動器某一部分出現(xiàn)故障時系統(tǒng)完全不能工作。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有電機(jī)系統(tǒng)特別是中、大功率電機(jī)系統(tǒng)存在的問題，提供一種結(jié)構(gòu)簡單合理、抗干擾能力強(qiáng)、精度高、隨動性優(yōu)、響應(yīng)快、可靠性高的單機(jī)多驅(qū)動多繞組電機(jī)系統(tǒng)。
為實現(xiàn)上述發(fā)明目的而采用的技術(shù)解決方案是這樣的所提供的單機(jī)多驅(qū)動多繞組電機(jī)系統(tǒng)由并行多繞組電機(jī)和一個驅(qū)動器組成，其中所說并行多繞組電機(jī)內(nèi)的定子上并行設(shè)置有多套相互獨立的繞組；所說的驅(qū)動器包括多路并行驅(qū)動單元，分別用于產(chǎn)生與并行多繞組電機(jī)內(nèi)各并行繞組一一對應(yīng)的電機(jī)驅(qū)動輸出；多路并行輸出單元，分別與并行多繞組電機(jī)內(nèi)各并行繞組一一對應(yīng)連接，用于監(jiān)測對應(yīng)繞組的工作狀態(tài)，并將多路并行驅(qū)動單元產(chǎn)生的驅(qū)動信號傳輸至對應(yīng)電機(jī)繞組；主控單元，其輸出/輸入端同時與各路并行驅(qū)動單元的輸入/輸出端連接，用于獲取、分析全部繞組及多路并行驅(qū)動單元的工作狀態(tài)監(jiān)測信號，并根據(jù)監(jiān)測信號，協(xié)調(diào)和控制各個并行驅(qū)動單元的信號輸出，實現(xiàn)不同繞組的并行驅(qū)動。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案還包括所說的多路并行驅(qū)動單元和主控單元集成在同一核心芯片或同一塊核心控制器主板內(nèi)。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案還包括所說的電機(jī)繞組套數(shù)與并行輸出單元以及并行驅(qū)動單元的數(shù)量相等，且不少于2。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案還包括所說的電機(jī)為三相或多相電機(jī)。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案還包括所說的電機(jī)為異步電機(jī)、同步電機(jī)、無刷電機(jī)、磁阻電機(jī)或步進(jìn)電機(jī)。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的有益效果有
1、本發(fā)明電機(jī)為并行多繞組電機(jī)，驅(qū)動單元為并行多路，各套繞組獨立且與驅(qū)動器各單元之間一一對應(yīng)連接，驅(qū)動器與電機(jī)間無需適配網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，提高了系統(tǒng)可靠性；同時主控單元可根據(jù)監(jiān)測得到的繞組和驅(qū)動單元的工作狀態(tài)監(jiān)測信號，迅速將故障通道脫離，并協(xié)調(diào)和控制并行驅(qū)動單元的信號輸出，實現(xiàn)其他繞組運行，克服了現(xiàn)有電機(jī)系統(tǒng)中存在的某一繞組或驅(qū)動單元故障時系統(tǒng)完全不能工作的問題，提高了電機(jī)系統(tǒng)的可靠性。
2、本發(fā)明中多路并行驅(qū)動單元和主控單元集成在同一芯片或同一塊控制主板內(nèi)， 且各個驅(qū)動單元受控于一個主控單元，數(shù)據(jù)傳送也由同一主控單元完成，沒有外部聯(lián)絡(luò)，使得系統(tǒng)具有很好的抗干擾性能，提高了運行可靠性。
3、本發(fā)明的主控單元與驅(qū)動單元、輸出單元之間的數(shù)據(jù)傳送和外部聯(lián)絡(luò)均采用多路并行模式，各路驅(qū)動單元的控制和數(shù)據(jù)傳送均由一個主控單元實現(xiàn)，具有控制精度高、處理速度快等特點。使系統(tǒng)在輕載小電流時，能實施有效控制，具有隨動性好、效率高、運行穩(wěn)定等優(yōu)點；在大負(fù)載精細(xì)控制應(yīng)用方面也具有精度高、隨動性好、響應(yīng)快等優(yōu)點。


附圖為本發(fā)明一個實施例的組成結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖中各數(shù)字標(biāo)號名稱分別是1-并行多繞組電機(jī)，2-驅(qū)動器，3-核心控制器主板。
具體實施方式
以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明內(nèi)容做進(jìn)一步說明，但本發(fā)明的實際應(yīng)用結(jié)構(gòu)并不僅限于下述的實施例。
參見附圖，本發(fā)明所述的單機(jī)多驅(qū)動多繞組電機(jī)系統(tǒng)由并行多繞組電機(jī)1和一個驅(qū)動器2組成，驅(qū)動器2內(nèi)包含有一個由核心控制器主板3以及不少于兩路且相互獨立的并行驅(qū)動單元。
本發(fā)明附圖中的并行多繞組電機(jī)以三項異步電機(jī)為例，電機(jī)的定子上并行設(shè)置有多套獨立工作的繞組，單套繞組的電源接線方法與單繞組電機(jī)的電源接線方法一致。電機(jī)并行繞組獨立工作，其電源接線端一一對應(yīng)接入至驅(qū)動器中的各路并行輸出單元，并通過一一對應(yīng)的多路并行驅(qū)動單元與一只主控單元相連。為了確保一定的冗余量，本發(fā)明的電機(jī)繞組套數(shù)與并行輸出單元以及并行驅(qū)動單元的數(shù)量相等，且不少于2。
驅(qū)動器2中設(shè)置有主控單元、多路并行驅(qū)動單元以及多路并行輸出單元。各路并行驅(qū)動單元的輸出/輸入端分別與各路并行輸出單元的輸入/輸出端連接，主要用于產(chǎn)生與各電機(jī)繞組一一對應(yīng)的電機(jī)驅(qū)動信號；多路并行輸出單元內(nèi)部設(shè)置有繞組工作電壓和工作電流監(jiān)測電路，用于監(jiān)測對應(yīng)繞組的工作狀態(tài)，并將多路并行驅(qū)動單元產(chǎn)生的驅(qū)動信號傳輸至對應(yīng)電機(jī)繞組；主控單元的輸出/輸入端同時與各路并行驅(qū)動單元的輸入/輸出端連接，主要用于獲取和分析全部繞組和多路并行驅(qū)動單元的工作狀態(tài)監(jiān)測信號，并根據(jù)監(jiān)測信號協(xié)調(diào)和控制各個并行驅(qū)動單元的信號輸出，實現(xiàn)不同繞組的并行驅(qū)動。這樣在個別繞組或驅(qū)動單元出現(xiàn)故障時，主控單元可以迅速將故障通道脫離，協(xié)調(diào)并控制其他繞組運行，當(dāng)電機(jī)系統(tǒng)中某一繞組或驅(qū)動單元故障時，主控單元將關(guān)閉故障通路工作，同時協(xié)調(diào)正常通路，保證系統(tǒng)能正常運轉(zhuǎn)，提高了電機(jī)系統(tǒng)的可靠性。實際應(yīng)用結(jié)構(gòu)中，核心控制器主板3內(nèi)具有一個FPGA核心芯片(如EP2S30F484C3芯片)，主控單元與并行驅(qū)動單元集成于 FPGA核心芯片內(nèi)，并行輸出單元主通道為大功率IGBT。
在附圖所示實施例中，多路并行驅(qū)動單元和主控單元集成在同一一個FPGA核心芯片內(nèi)，控制器主板3內(nèi)還設(shè)置有多路并行驅(qū)動單元工作電壓和工作電流監(jiān)測電路，實現(xiàn)并行驅(qū)動單元工作狀態(tài)的監(jiān)測。由于多路并行驅(qū)動單元受控于一個主控單元，數(shù)據(jù)傳送也由同一主控單元完成，沒有外部聯(lián)絡(luò)，使得系統(tǒng)具有很好的抗干擾性能。同時本發(fā)明的主控單元與多路并行驅(qū)動單元、多路并行輸出單元之間的數(shù)據(jù)傳送和外部聯(lián)絡(luò)均采用多路并行模式，多路并行驅(qū)動單元的控制和數(shù)據(jù)傳送均由一個主控單元實現(xiàn)，具有控制精度高、處理速度快等特點。
本發(fā)明的電機(jī)系統(tǒng)可用于三相或多相電機(jī)，電機(jī)種類可為異步電機(jī)、同步電機(jī)、無刷電機(jī)、磁阻電機(jī)或步進(jìn)電機(jī)等。
權(quán)利要求
1. 一種單機(jī)多驅(qū)動多繞組電機(jī)系統(tǒng)，其特征在于由并行多繞組電機(jī)(1)和一個驅(qū)動器 O)組成，1.1所說并行多繞組電機(jī)(1)內(nèi)的定子上并行設(shè)置有多套相互獨立的繞組；1.2所說的驅(qū)動器(2)包括多路并行驅(qū)動單元，分別用于產(chǎn)生與并行多繞組電機(jī)內(nèi)各并行繞組一一對應(yīng)的電機(jī)驅(qū)動輸出；多路并行輸出單元，分別與并行多繞組電機(jī)內(nèi)各并行繞組一一對應(yīng)連接，用于監(jiān)測對應(yīng)繞組的工作狀態(tài)，并驅(qū)動對應(yīng)電機(jī)繞組；主控單元，其輸出/輸入端同時與各路并行驅(qū)動單元的輸入/輸出端連接，用于獲取、 分析全部繞組及多路并行驅(qū)動單元的工作狀態(tài)監(jiān)測信號，并根據(jù)監(jiān)測信號協(xié)調(diào)和控制各個并行驅(qū)動單元的信號輸出，實現(xiàn)不同繞組的并行驅(qū)動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單機(jī)多驅(qū)動多繞組電機(jī)系統(tǒng)，其特征在于所說的多路并行驅(qū)動單元和主控單元集成在同一核心芯片或同一塊核心控制器主板(3)內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單機(jī)多驅(qū)動多繞組電機(jī)系統(tǒng)，其特征在于所說的電機(jī)繞組套數(shù)與并行輸出單元以及并行驅(qū)動單元的數(shù)量相等，且不少于2。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單機(jī)多驅(qū)動多繞組電機(jī)系統(tǒng)，其特征在于所說的電機(jī)為三相或多相電機(jī)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單機(jī)多驅(qū)動多繞組電機(jī)系統(tǒng)，其特征在于所說的電機(jī)為異步電機(jī)、同步電機(jī)、無刷電機(jī)、磁阻電機(jī)或步進(jìn)電機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種單機(jī)多驅(qū)動多繞組電機(jī)系統(tǒng)，由并行多繞組電機(jī)和一個驅(qū)動器組成，并行多繞組電機(jī)內(nèi)的定子上并行設(shè)置有多套相互獨立的繞組，驅(qū)動器包括用于產(chǎn)生與電機(jī)繞組一一對應(yīng)的電機(jī)驅(qū)動信號的多路并行驅(qū)動單元、用于監(jiān)測對應(yīng)繞組的工作狀態(tài)，并將多路并行驅(qū)動單元產(chǎn)生的驅(qū)動信號傳輸至對應(yīng)電機(jī)繞組的多路并行輸出單元和用于獲取、分析全部繞組及多路并行驅(qū)動單元的工作狀態(tài)監(jiān)測信號，并根據(jù)監(jiān)測信號，協(xié)調(diào)和控制各個并行驅(qū)動單元的信號輸出，實現(xiàn)不同繞組的并行驅(qū)動的主控單元。本發(fā)明克服了現(xiàn)有電機(jī)系統(tǒng)中某一繞組或驅(qū)動單元故障時完全不能工作的問題，提高了電機(jī)系統(tǒng)的可靠性，并具有結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高，響應(yīng)快等優(yōu)點。
文檔編號H02K7/00GK102497054SQ20111038590
公開日2012年6月13日 申請日期2011年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月25日
發(fā)明者李皓, 焦耀峰 申請人:焦耀峰