專利名稱:一種用于三相電機(jī)的繞組切換控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本實(shí)用新型涉及一種電機(jī)用控制裝置,尤其涉及一種用于三相電機(jī)的繞組切換控制裝置。
背景技術(shù):
電機(jī)在工作過程中需要根據(jù)不同的使用情況而改變其運(yùn)轉(zhuǎn)速度,改變其運(yùn)轉(zhuǎn)速度需要切換改變電機(jī)中繞組的連接方式。在三相電機(jī)中,其包括三相繞組,通常稱作U相、V相、W相,且三相繞組一般按Y形(即星形結(jié)構(gòu))結(jié)構(gòu)連接。三相繞組的各相繞組均設(shè)有卷繞起始端子、中間抽頭及卷繞結(jié)束端子,通過切換選擇中間抽頭或卷繞結(jié)束端子作為Y形三相繞組的中性結(jié)點(diǎn)來改變?nèi)嗬@組的連接方式,進(jìn)而改變電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度。目前,電機(jī)的繞組切換裝置通常是通過半導(dǎo)體開關(guān)的通斷來改變?nèi)嗬@組的連接方式,即根據(jù)速度區(qū)來切換三相交流電機(jī)的繞組數(shù)量?,F(xiàn)有的三相電機(jī)的開關(guān)切換通常為高頻切換,故其要求繞組切換時(shí),電機(jī)繞組上的能量能夠盡快釋放掉。但現(xiàn)有的三相電機(jī)的繞組切換裝置不能快速有效的進(jìn)行繞組切換,當(dāng)電機(jī)進(jìn)行速度轉(zhuǎn)換即進(jìn)行繞組切換時(shí),殘留在繞組里的電流不能較快的被釋放掉,從而殘留在繞組里的電流會(huì)流經(jīng)半導(dǎo)體開關(guān)或電路其它部分,以致半導(dǎo)體開關(guān)或電路中其它部分的電流發(fā)生錯(cuò)亂。從而影響整個(gè)電機(jī)的工作的穩(wěn)定可靠性及效率。可以理解的是,本部分的陳述僅僅提供與本實(shí)用新型相關(guān)的背景信息,可能構(gòu)成或不構(gòu)成所謂的現(xiàn)有技術(shù)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中三相電機(jī)的繞組切換裝置不能快速有效的進(jìn)行繞組切換、易引起電流紊亂的缺陷,提供一種可以快速有效的進(jìn)行繞組切換且工作穩(wěn)定可靠的用于三相電機(jī)的繞組切換控制裝置。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是提供一種用于三相電機(jī)的繞組切換控制裝置,其包括:用于切換電機(jī)繞組的連接方式及將繞組釋放的交流電整流的繞組切換整流單元、將整流后的直流電進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換并放電至電機(jī)的電源的直流放電單元、及控制繞組切換整流單元及直流放電單元的工作過程的控制單元;所述繞組切換整流單元包括:與三相繞組的中間抽頭S2連接的用于切換選擇中間抽頭是否作為中性結(jié)點(diǎn)并將繞組釋放的電能整流的第一三相全橋整流切換模塊、及與三相繞組的卷繞結(jié)束端子S3連接的用于切換選擇卷繞結(jié)束端子是否作為中性結(jié)點(diǎn)并將繞組釋放的電能整流的第二三相全橋整流切換模塊;所述控制單元的輸入端接電機(jī)的轉(zhuǎn)速信號(hào)輸出端,其輸出端同時(shí)接直流放電單元、第一三相全橋整流切換模塊及第二三相全橋整流切換模塊的輸入端;所述直流放電單元同時(shí)接電機(jī)的電源及第一三相全橋整流切換模塊和第二三相全橋整流切換模塊的輸出端。在所述繞組切換裝置中,所述直流放電單元包括極性電容Cl、C2、半導(dǎo)體開關(guān)Tl、T2、二極管D13、D14及電感L ;其中,電容C2的正負(fù)極分別引出所述直流放電單元的正極輸入端及負(fù)極輸入端;電容C2的正極接半導(dǎo)體開關(guān)Tl的漏極,其負(fù)極同時(shí)接半導(dǎo)體開關(guān)T2的源極及電容Cl的負(fù)極;半導(dǎo)體開關(guān)Tl的漏極與源極之間反相并聯(lián)二極管D14,其柵極接所述控制單元,其源極經(jīng)電感L接電容Cl的正極,且其源極接半導(dǎo)體開關(guān)T2的漏極;半導(dǎo)體開關(guān)T2的柵極接控制單元,其漏極與源極間反向并聯(lián)二極管D13,且電容Cl的正負(fù)極分別接電機(jī)電源的正負(fù)極。在所述繞組切換裝置中,所述第一三相全橋整流切換模塊包括:半導(dǎo)體開關(guān)SW1、5評(píng)2、313及二極管01、02、03、04、05、D6、D15 ;其中,三個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)SW1、SW2、SW3與三個(gè)二極管D1、D2、D3按三相全橋方式連接,二極管D4、D5、D6分別反相并聯(lián)于半導(dǎo)體開關(guān)SW1、Sff2,Sff3的漏極與源極之間;三個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)SW1、SW2、SW3的柵極均接控制單元,其漏極分別接二極管D1、D2、D3的陽極,且其漏極同時(shí)分別接三相繞組的三個(gè)中間抽頭,其源極同時(shí)接二極管D15的陰極,二極管D15的陽極接直流放電單元的負(fù)極輸入端,二極管Dl、D2、D3的陰極同時(shí)接直流放電單元的正極輸入端。在所述繞組切換裝置中,所述半導(dǎo)體開關(guān)SW1、SW2、SW3為IGBT或IGCT。在所述繞組切換裝置中,所述第二三相全橋整流切換模塊包括:半導(dǎo)體開關(guān)SW4、Sff5, SW6、及二極管 D7、D8、D9、DIO、Dll、D12、D16 ;其中,三個(gè)半導(dǎo)體開關(guān) SW4、Sff5, SW6 與三個(gè)二極管D7、D8、D9按三相全橋方式連接,二極管DIO、Dl1、D12分別反相并聯(lián)于半導(dǎo)體開關(guān)SW4、Sff5, SW6的漏極與源極之間;三個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)SW4、Sff5, SW6的柵極均接控制單元,其漏極分別接二極管D7、D8、D9的陽極,且其漏極同時(shí)分別接三相繞組的三個(gè)卷繞結(jié)束端子,其源極同時(shí)接二極管D16的陰極,二極管D16的陽極接直流放電單元的負(fù)極輸入端,二極管D7、D8、D9的陰極同時(shí)接直流放電單元的正極輸入端。在所述繞組切換裝置中,所述半導(dǎo)體開關(guān)SW4、Sff5, SW6為IGBT或IGCT。在所述繞組切換裝置中,所述半導(dǎo)體開關(guān)Tl、T2為IGBT或IGCT。本實(shí)用新型提供的用于三相電機(jī)的繞組切換控制裝置,其通過控制單元結(jié)合電機(jī)轉(zhuǎn)速來控制繞組切換整流單元及直流放電單元的工作,以控制電機(jī)繞組的切換。具體的,第一三相全橋整流切換模塊切換選擇中間抽頭是否作為繞組的中性結(jié)點(diǎn),且結(jié)合第二三相全橋整流切換模塊切換選擇卷繞結(jié)束端子是否作為繞組的中性結(jié)點(diǎn)來改變繞組的連接方式,同時(shí),當(dāng)繞組連接方式切換后,又通過第一三相全橋整流切換模塊及第二三相全橋整流模塊對(duì)殘留在繞組中釋放出來的電能整流為直流電,進(jìn)而通過直流放電單元將整流后的直流電進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換并放電至電源上,從而可使切換繞組時(shí)繞組釋放的電能快速有效的釋放至電源上,進(jìn)而也可避免電機(jī)中電流紊亂,從而提高了電機(jī)工作的穩(wěn)定可靠性及效率。
圖1是本實(shí)用新型提供的用于三相電機(jī)的繞組切換控制裝置的原理框圖;圖2是本實(shí)用新型提供的用于三相電機(jī)的繞組切換控制裝置一優(yōu)選實(shí)施例連接于電機(jī)上的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
為了使本實(shí)用新型所解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白,
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例,對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解,此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本實(shí)用新型,并不用于限定本實(shí)用新型。在本實(shí)用新型的描述中,需要理解的是,術(shù)語“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底” “內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附
圖所示的方位或位置關(guān)系,僅是為了便于描述本實(shí)用新型和簡化描述,而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作,因此不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。本實(shí)用新型提供的用于三相電機(jī)的繞組切換控制裝置主要應(yīng)用于三相電機(jī),其主要通過繞組切換整流單元結(jié)合直流放電單元實(shí)現(xiàn)將切換繞組時(shí)殘留的電能迅速轉(zhuǎn)換釋放至電機(jī)電源,從而實(shí)現(xiàn)快速有效的繞組切換。參見圖1及圖2所示,本實(shí)用新型提供的用于三相電機(jī)的繞組切換控制裝置包括:繞組切換整流單元1,用于切換電機(jī)繞組的連接方式及將繞組釋放的交流電整流為直流電;直流放電單元2,用于將整流后的直流電進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換并放電至電機(jī)的電源BT ;控制單元3,用于控制繞組切換整流單元I及直流放電單元2的工作過程。繞組切換整流單元I包括:第一三相全橋整流切換模塊11,用于切換選擇三相繞組的中間抽頭是否作為中性結(jié)點(diǎn)并將繞組釋放的交流電整流;第二三相全橋整流切換模塊12,用于切換選擇卷繞結(jié)束端子是否作為中性結(jié)點(diǎn)并將繞組釋放的交流電整流。控制單元3的輸入端接電機(jī)的轉(zhuǎn)速信號(hào)輸出端SI,其輸出端同時(shí)接直流放電單元2、第一三相全橋整流切換模塊11及第二三相全橋整流切換模塊12的輸入端,從而控制整個(gè)繞組切換控制裝置的工作;所述直流放電單元2同時(shí)接電機(jī)的電源及第一三相全橋整流切換模塊11和第二三相全橋整流切換模塊12的輸出端。第一三相全橋整流切換模塊11與三相繞組的中間抽頭S2連接,以在控制單元3的控制下選擇是否將中間抽頭作為繞組的中性結(jié)點(diǎn)。中間抽頭作為中性結(jié)點(diǎn)后可確定供電機(jī)驅(qū)動(dòng)的繞組的接入方式,且在繞組切換時(shí),與繞組連通的第一三相全橋整流切換模塊11可將繞組釋放的交流電整流為直流電,進(jìn)而通過直流放電單元2進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換并放電至電機(jī)的電源。第二三相全橋整流切換模塊12與三相繞組的卷繞結(jié)束端子S3連接,以在控制單元3的控制下選擇是否將卷繞結(jié)束端子作為繞組的中性結(jié)點(diǎn),從而確定供電機(jī)驅(qū)動(dòng)的繞組的接入方式,且在繞組切換時(shí),與繞組連通的第二三相全橋整流切換模塊12可將繞組釋放的交流電整流為直流電,進(jìn)而通過直流放電單元2進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換并放電至電機(jī)的電源。因此,繞組切換時(shí)釋放的電能通過直流放電單元2能快速有效的釋放至電機(jī)電源BT,從而避免繞組切換時(shí)釋放的電能流向電機(jī)的其它部位以致電機(jī)內(nèi)電流錯(cuò)亂。直流放電單元主要用于將上述直流電吸收存儲(chǔ)后再將其放電轉(zhuǎn)移至電源母線上。再次參見圖2所示優(yōu)選實(shí)施例,直流放電單元2包括極性電容C1、C2、半導(dǎo)體開關(guān)T1、T2、二極管D13、D14及電感L ;其中,電容C2的正負(fù)極分別引出所述直流放電單元2的正極輸入端及負(fù)極輸入端;電容C2的正極接半導(dǎo)體開關(guān)Tl的漏極,其負(fù)極同時(shí)接半導(dǎo)體開關(guān)T2的源極及電容Cl的負(fù)極;半導(dǎo)體開關(guān)Tl的漏極與源極之間反相并聯(lián)二極管D14,其柵極接所述控制單元3,其源極經(jīng)電感L接電容Cl的正極,且其源極接半導(dǎo)體開關(guān)T2的漏極;半導(dǎo)體開關(guān)T2的柵極接控制單元3,其漏極與源極間反向并聯(lián)二極管D13 ;且電容Cl的正負(fù)極分別接電機(jī)電源的正負(fù)極(即分別接電源的正側(cè)母線和負(fù)側(cè)母線)。即直流放電單元2通過雙向DC/DC轉(zhuǎn)換,其先升壓以將繞組釋放的電能快速吸收存儲(chǔ),然后再降壓以將其吸收存儲(chǔ)的電能輸出至電源的直流母線。優(yōu)選地,半導(dǎo)體開關(guān)Tl、T2為絕緣柵雙極型晶體管或集成門極換流晶閘管,以使電機(jī)能更快速有效的進(jìn)行繞組切換。優(yōu)選地,第一三相全橋整流切換模塊11包括:半導(dǎo)體開關(guān)SW1、SW2、SW3及二極管D1、D2、D3、D4、D5、D6、D15 ;三個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)SW1、SW2、SW3與三個(gè)二極管D1、D2、D3按三相全橋方式連接,二極管D4、D5、D6分別反相并聯(lián)于半導(dǎo)體開關(guān)SW1、Sff2, SW3的漏極與源極之間;三個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)SW1、SW2、SW3的柵極均接控制單元3,三個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)SW1、SW2、SW3的漏極分別接二極管D1、D2、D3的陽極,且其漏極同時(shí)分別接三相繞組的三個(gè)中間抽頭,其源極同時(shí)接二極管D15的陰極,二極管D15的陽極接直流放電單元2的負(fù)極輸入端,二極管DU D2、D3的陰極同時(shí)接直流放電單元2的正極輸入端。即三個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)SW1、Sff2, SW3與二極管Dl、D2、D3同時(shí)構(gòu)成三相全橋整流器。值得說明的是,三個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)SW1、Sff2,SW3通常選用相同的開關(guān)管,三個(gè)二極管Dl、D2、D3也通常選用相同的二極管,所以其連接時(shí)構(gòu)成三相全橋結(jié)構(gòu)即可,以下類同。當(dāng)控制單元3發(fā)出指令閉合上述三個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)時(shí),第一三相全橋整流切換模塊11與中間抽頭和直流放電單元2電連接起來,且第一三相全橋整流切換模塊11將中間抽頭處傳輸來的繞組釋放的交流電整流為直流電。同時(shí),二極管D15可以保護(hù)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn),由于電容C2的負(fù)極接電源的負(fù)極,而電源的負(fù)極通常為接地,當(dāng)?shù)谝蝗嗳珮蛘髑袚Q模塊11中半導(dǎo)體開關(guān)閉合后,二極管D15可避免中性結(jié)點(diǎn)處電壓為零。優(yōu)選地,半導(dǎo)體開關(guān)SW1、Sff2, SW3為IGBT (絕緣柵雙極型晶體管)或IGCT (集成門極換流晶閘管),其能更快速的響應(yīng)控制單元3的控制信號(hào),以能更快速的進(jìn)行繞組切換。第二三相全橋整流切換模塊12包括:半導(dǎo)體開關(guān)SW4、SW5、SW6、及二極管D7、D8、D9、DIO、Dll、D12、D16 ;其中,三個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)Sff4, Sff5, SW6與三個(gè)二極管D7、D8、D9按三相全橋方式連接,二極管D10、D11、D12分別反相并聯(lián)于半導(dǎo)體開關(guān)SW4、SW5、SW6的漏極與源極之間;三個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)SW4、SW5、SW6的柵極均接控制單元3,其漏極分別接二極管D7、D8、D9的陽極,且其漏極同時(shí)分別接三相繞組的三個(gè)卷繞結(jié)束端子,其源極同時(shí)接二極管D16的陰極,二極管D16的陽極接直流放電單元2的負(fù)極輸入端,二極管D7、D8、D9的陰極同時(shí)接直流放電單元2的正極輸入端。當(dāng)控制單元3發(fā)出指令閉合三個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)SW4、SW5.SW6時(shí),第二三相全橋整流切換模塊12與卷繞結(jié)束端子和直流放電單元2電連接起來,且第二三相全橋整流切換模塊12將卷繞結(jié)束端子處傳輸來的繞組釋放的交流電整流為直流電,并將該直流電傳輸至直流放電單元2。同時(shí),二極管D16可以保護(hù)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn),由于電容C2的負(fù)極接電源的負(fù)極,而電源的負(fù)極通常為接地,當(dāng)?shù)诙嗳珮蛘髑袚Q模塊12中半導(dǎo)體開關(guān)閉合后,二極管D16可避免中性結(jié)點(diǎn)處電壓為零。值得說明的是,上述各個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)可以為各種常見的大功率半導(dǎo)體開關(guān),例如MOS管。優(yōu)選地,半導(dǎo)體開關(guān)SW4、SW5、SW6為IGBT或IGCT,其能更快速的響應(yīng)控制單元3的控制信號(hào),以能更快速的進(jìn)行繞組切換??刂茊卧妮斎攵私与姍C(jī)的轉(zhuǎn)速信號(hào)輸出端,其主要通過程序結(jié)合電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制繞組切換的過程。控制單元主要包括用于驅(qū)動(dòng)各半導(dǎo)體開關(guān)的驅(qū)動(dòng)電路、單片機(jī)及單片機(jī)的外圍電路。具體的,控制單元根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速控制直流放電單元、第一三相全橋整流切換模塊及第二三相全橋整流切換模塊中半導(dǎo)體開關(guān)的導(dǎo)通時(shí)間,從而控制電機(jī)繞組的切換。單片機(jī)及驅(qū)動(dòng)電路為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知,在此不再贅述。本實(shí)用新型提供的繞組切換控制裝置的具體工作原理結(jié)合圖2所示實(shí)施例描述如下:在圖2中,對(duì)于三相交流電機(jī),在電機(jī)外部,設(shè)有各相繞組各自的中間抽頭(TU2、TV2、TW2)、各相繞組的卷繞起始端子(TU1、TVl、TWl)和卷繞結(jié)束端子(TU3、TV3、TW3)。各相繞組的卷繞起始端子(TU1、TVU Tffl)與電機(jī)的主控制器連接,中間抽頭(TU2、TV2、TW2)與第一三相全橋整流切換模塊的輸入端連接,卷繞結(jié)束端子(TU3、TV3、TW3)與第二三相全橋整流切換模塊的輸入端連接。主控制器可以檢測(cè)電機(jī)的轉(zhuǎn)速,通過CAN信號(hào)(也可以通過其他方式)將電機(jī)的轉(zhuǎn)速發(fā)送給控制單元,控制單元根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速發(fā)出繞組切換的控制信號(hào),以控制繞組切換整流單元及直流放電單元。當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速超過設(shè)定的上限值時(shí),需要減少繞組的接入匝數(shù),即進(jìn)行繞組切換,控制單元發(fā)出指令使繞組的中間抽頭作為中性結(jié)點(diǎn)(即僅由TU1-TU2、TV1-TV2、TW1-TW2構(gòu)成的星形繞組提供扭矩力)。具體的,控制單元根據(jù)程序發(fā)出指令使半導(dǎo)體開關(guān)SW1、Sff2,SW3閉合,半導(dǎo)體開關(guān)SW4、Sff5, SW6斷開。此時(shí),繞組切換整流單元中的第一三相全橋整流切換單元實(shí)施切換整流功能,其使各相繞組的中間抽頭(TU2、TV2、Tff2)處于彼此短接的狀態(tài)且與直流轉(zhuǎn)換電路接通,且其構(gòu)成的三相全橋整流結(jié)構(gòu)將來源于殘留在繞組TU2-TU3、TV2-TV3、TW2-TW3中的交流電整流為直流電。具體的,半導(dǎo)體開關(guān)SW1、Sff2, SW3閉合后,其中被施加了正向電壓的半導(dǎo)體開關(guān)中有電流流過,在被施加了反向電壓的半導(dǎo)體開關(guān)中沒有電流流過,且在被施加了反向電電壓的半導(dǎo)體開關(guān)反向并聯(lián)連接的二極管中有電流流過,則中間抽頭(TU2、TV2、Tff2)處于彼此短接的狀態(tài)。當(dāng)繞組釋放的電能傳輸至直流放電單元時(shí),控制單元發(fā)出指令控制直流放電單元中半導(dǎo)體開關(guān)的通斷,以控制直流放電單元的工作模式(即升壓或降壓),當(dāng)直流放電單元正向工作時(shí),其中的半導(dǎo)體開關(guān)T2與其并聯(lián)的二極管配合工作,其處于升壓模式。半導(dǎo)體開關(guān)T2導(dǎo)通時(shí),電容Cl的電壓全部加到電感上,電感電流線性增加,電能以磁場(chǎng)形式存儲(chǔ)在電感中,半導(dǎo)體開關(guān)T2并聯(lián)的二極管截止。當(dāng)半導(dǎo)體開關(guān)T2關(guān)斷時(shí),電感電流通過半導(dǎo)體開關(guān)T2并聯(lián)的二極管向輸出側(cè)流動(dòng),電感和電容Cl上的儲(chǔ)能向電容器C2轉(zhuǎn)移,即給電容器C2充電,此時(shí)加在電感上的電壓小于0,所以電感電流線性減小,電容器C2的電壓上升。即其通過升壓快速的吸收繞組釋放的電能并將其存儲(chǔ)于電容C2上。當(dāng)直流放電單元反向工作時(shí),半導(dǎo)體開關(guān)Tl與其并聯(lián)的二極管配合工作,能量從右到左,處于降壓模式。半導(dǎo)體開關(guān)Tl導(dǎo)通時(shí),與半導(dǎo)體開關(guān)并聯(lián)的二極管截止,電容C2的電壓全部加到電感、輸出電容Cl上,此時(shí)加在電感上的電壓大于零,故電感電流線性增加,電能以磁場(chǎng)形式存儲(chǔ)在電感中,并同時(shí)向直流母線放電。當(dāng)半導(dǎo)體開關(guān)Tl關(guān)斷時(shí),電感電流通過半導(dǎo)體開關(guān)Tl并聯(lián)的二極管續(xù)流,電感上的電壓為負(fù),所以電感電流線性減小,電感的儲(chǔ)能向電容Cl轉(zhuǎn)移。電容器C2上的電壓越高,繞組電流泄放速度越快,通過使電容C2的電壓保持為電源直流母線電壓升壓后的高電壓,故直流放電單元可以通過其降壓模式把電容C2上的電能轉(zhuǎn)移給電容Cl,即將繞組釋放的電能放電至電源上,電容器C2上的電壓越高,則繞組電流泄放速度越快,通過使電容C2的電壓保持為直流母線電壓升壓后的高電壓,能夠?qū)﹄娏鬟M(jìn)行瞬間泄放,滿足逆變器高頻運(yùn)行下的需要。當(dāng)控制單元接收到的電機(jī)轉(zhuǎn)速低于預(yù)定速度的下限值時(shí),其發(fā)出指令使繞組卷繞結(jié)束端子作為中性結(jié)點(diǎn)(即由TU1-TU3、TV1-TV3、TW1-TW3構(gòu)成的星形繞組提供扭矩力),其發(fā)出指令使半導(dǎo)體開關(guān)SWl、Sff2, SW3斷開,半導(dǎo)體開關(guān)SW4、Sff5, SW6閉合。此時(shí),繞組切換整流單元中的第二三相全橋整流切換單元實(shí)施切換整流功能,其使各相繞組的中間抽頭(TU2、TV2、TW2)處于懸空,同時(shí)各相卷繞結(jié)束端子處于彼此短接且與直流轉(zhuǎn)換電路接通,且其構(gòu)成的三相全橋整流結(jié)構(gòu)將繞組釋放的交流電整流為直流電。進(jìn)一步的,直流放電單元將整流后的直流電進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換并放電至電機(jī)電源。由于直流轉(zhuǎn)換單元能快速吸收繞組釋放的電能并將其放電至電源上,所以其可避免繞組釋放的電能流向繞組切換整流單元或電機(jī)的其它電路中,進(jìn)而可避免殘留的電能引起電機(jī)里電流紊亂。從而保障電機(jī)工作的穩(wěn)定可靠性。綜上所述,本實(shí)用新型提供的繞組切換控制裝置通過直流放電單元提供雙向DC/DC電路,能將繞組釋放的電能快速的吸收并傳輸至電源上,其能夠快速切換三相交流電機(jī)的繞組,使電機(jī)安全可靠的工作。在本說明書的描述中,參考術(shù)語“ 一個(gè)實(shí)施例”、“ 一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本實(shí)用新型的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說明書中,對(duì)上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且,描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已,并不用以限制本實(shí)用新型,凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等,均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種用于三相電機(jī)的繞組切換控制裝置,其特征在于,包括:用于切換電機(jī)繞組的連接方式及將繞組釋放的交流電整流的繞組切換整流單元、將整流后的直流電進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換并放電至電機(jī)的電源的直流放電單元、及控制繞組切換整流單元及直流放電單元的工作過程的控制單元; 所述繞組切換整流單元包括:與三相繞組的中間抽頭S2連接的用于切換選擇中間抽頭是否作為中性結(jié)點(diǎn)并將繞組釋放的交流電整流的第一三相全橋整流切換模塊、及與三相繞組的卷繞結(jié)束端子S3連接的用于切換選擇卷繞結(jié)束端子是否作為中性結(jié)點(diǎn)并將繞組釋放的交流電整流的第二三相全橋整流切換模塊; 所述控制單元的輸入端接電機(jī)的轉(zhuǎn)速信號(hào)輸出端SI,其輸出端同時(shí)接直流放電單元、第一三相全橋整流切換模塊及第二三相全橋整流切換模塊的輸入端;所述直流放電單元同時(shí)接電機(jī)的電源BT及第一三相全橋整流切換模塊和第二三相全橋整流切換模塊的輸出端。
2.按權(quán)利要求1所述的繞組切換控制裝置,其特征在于,所述直流放電單元包括極性電容Cl、C2、半導(dǎo)體開關(guān)Tl、T2、二極管D13、D14及電感L ; 其中,電容C2的正負(fù)極分別引出所述直流放電單元的正極輸入端及負(fù)極輸入端;電容C2的正極接半導(dǎo)體開關(guān)Tl的漏極,其負(fù)極同時(shí)接半導(dǎo)體開關(guān)T2的源極及電容Cl的負(fù)極;半導(dǎo)體開關(guān)Tl的漏極與源極之間反相并聯(lián)二極管D14,其柵極接所述控制單元,其源極經(jīng)電感L接電容Cl的正極,且其源極接半導(dǎo)體開關(guān)T2的漏極;半導(dǎo)體開關(guān)T2的柵極接控制單元,其漏極與源極間反向并聯(lián)二極管D13 ;且電容Cl的正負(fù)極分別接電機(jī)電源的正負(fù)極。
3.按權(quán)利要求2所述的繞組切換控制裝置,其特征在于,所述第一三相全橋整流切換模塊包括:半導(dǎo)體開關(guān)311、312、313及二極管01、02、03、04、05、D6、D15 ; 其中,三個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)SW1、`SW2、SW3與三個(gè)二極管D1、D2、D3按三相全橋方式連接,二極管D4、D5、D6分別反相并聯(lián)于半導(dǎo)體開關(guān)SW1、Sff2, SW3的漏極與源極之間;三個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)SW1、SW2、SW3的柵極均接控制單元,其漏極分別接二極管D1、D2、D3的陽極,且其漏極同時(shí)分別接三相繞組的三個(gè)中間抽頭,其源極同時(shí)接二極管D15的陰極,二極管D15的陽極接直流放電單元的負(fù)極輸入端,二極管Dl、D2、D3的陰極同時(shí)接直流放電單元的正極輸入端。
4.按權(quán)利要求3所述的繞組切換控制裝置,其特征在于,所述半導(dǎo)體開關(guān)SW1、SW2、SW3為絕緣柵雙極型晶體管或集成門極換流晶閘管。
5.按權(quán)利要求2所述的繞組切換控制裝置,其特征在于,所述第二三相全橋整流切換模塊包括:半導(dǎo)體開關(guān) Sff4, Sff5, SW6、及二極管 D7、D8、D9、DIO、Dll、D12、D16 ; 其中,三個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)SW4、SW5、SW6與三個(gè)二極管D7、D8、D9按三相全橋方式連接,二極管D10、D11、D12分別反相并聯(lián)于半導(dǎo)體開關(guān)SW4、SW5、SW6的漏極與源極之間;三個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)SW4、SW5、SW6的柵極均接控制單元,其漏極分別接二極管D7、D8、D9的陽極,且其漏極同時(shí)分別接三相繞組的三個(gè)卷繞結(jié)束端子,其源極同時(shí)接二極管D16的陰極,二極管D16的陽極接直流放電單元的負(fù)極輸入端,二極管D7、D8、D9的陰極同時(shí)接直流放電單元的正極輸入端。
6.按權(quán)利要求5所述的繞組切換控制裝置,其特征在于,所述半導(dǎo)體開關(guān)SW4、SW5、SW6為絕緣柵雙極型晶體管或集成門極換流晶閘管。
7.按權(quán)利要求2所述的繞組切換控制裝置,其特征在于,所述半導(dǎo)體開關(guān)Tl、T2為絕緣柵雙極型晶體管或集成門 極換流晶閘管。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種用于三相電機(jī)的繞組切換控制裝置,其包括用于切換電機(jī)繞組的連接方式及將繞組釋放的交流電整流的繞組切換整流單元、將整流后的直流電進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換并放電至電機(jī)的電源的直流放電單元、及控制繞組切換整流單元及直流放電單元的工作過程的控制單元;控制單元的輸入端接電機(jī)的轉(zhuǎn)速信號(hào)輸出端,其輸出端同時(shí)接直流放電單元、第一三相全橋整流切換模塊及第二三相全橋整流切換模塊的輸入端;所述直流放電單元同時(shí)接電機(jī)的電源及第一三相全橋整流切換模塊和第二三相全橋整流切換模塊的輸出端。本實(shí)用新型提供的繞組切換控制裝置可以控制實(shí)現(xiàn)快速有效的切換電機(jī)的繞組,且使電機(jī)工作穩(wěn)定可靠。
文檔編號(hào)H02P25/18GK202931250SQ20122050802
公開日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2012年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月27日
發(fā)明者王金龍, 陳昊, 阮鷗, 胡磊, 謝世濱 申請(qǐng)人:比亞迪股份有限公司