[發明專利]具有制動功能的串勵直流交叉連接雙電動機的控制系統

無效

• 申請號: 200910022492.3
• 申請日: 2009-05-13
• 公開（公告）號: CN101552584A
• 公開（公告）日: 2009-10-07
• 發明（設計）人: 梁得亮;劉新正;婁建勇;鮑偉宏
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H02P5/685
• 分類號: H02P5/685
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司
• 代理人: 朱海臨

技術領域

本發明屬于電機控制領域，特別涉及一種用于電動車的具有制動功能的串勵直流雙電動機交叉連接系統及其控制器。

背景技術

電動車具有噪音低、無污染、操作簡便等顯著優點，在工廠車間、高爾夫球場、礦井、風景旅游區等場所應用較為廣泛。電動車以高效率充電電池為動力，以電動機代替燃油機，電動機及傳動系統較傳統燃油車動力系統占用空間少，少占的空間和重量可用以補償充電電池的需求；因使用單一的電能源，電控系統相比混合電動車大為簡化，降低了成本，也可補償電池的部分價格。因為電能是二次能源，它可以來源于風能、水能、核能、熱能、太陽能等多種方式，電動車以電能為動力，屬于零排放車，對環境友好，因此電動車是非常有發展前景的替代能源車。

電動車控制系統的品質是決定電動車整體性能的關鍵因素之一。電動車的電控系統主要承擔輸入信號采集和輸出執行控制動作以及故障狀態時顯示和保護功能。電控系統的電路設計及其復雜度，和電動車所采用的電動機參數、實現的控制功能、選用的開關器件及其驅動電路和控制策略等相關，優良的電控系統設計將為電動車提供可靠靈敏的操控特性，操作簡便，能源利用率高。由于電動車的優良發展前景，目前不少高校和企業、研究所在開發高性能的電動車及其控制系統，但是由于技術保密性的需要，從公開的發行文獻來看，關于電動車的控制系統的專利和研究資料比較有限。直流串勵電動機由于其自身的控制特點，在電動車控制中得到了較好的應用，但是關于電動車用直流串勵電動機的公開研究文獻也較少，在公開的車用串勵電機專利中，控制系統可實現的相應控制功能也較簡單。

專利號為“CN1943090A”的中國專利公開了“串勵電動機及其控制方法”，涉及一種用于串勵電動機的電路，通過串聯連接兩個諸如三端雙向可控硅，并通過監控電路監控可控硅的電壓降，利用兩個電子開關實現了可靠通斷。專利號為“CN101267185A”的中國專利公開了“串勵電機控制裝置及其轉速控制方法”，該電機控制裝置采用SCR電子開關對單個串勵電機進行控制，通過將電流信號采集并查表得到的當前速度值與目標速度值比較，進而控制導通角調節電機速度。上述2項專利公開的串勵電動機控制方法，均針對一個串勵電動機進行通斷控制，專利文獻中沒有給出電動機續流回路，也缺少相應的制動電路，因此要將其應用于電動車控制尚需進一步完善。

專利號為″US5828194(A)″的美國專利，公開了″Control?circuit?forcontrol?of?a?direct-Current?motor?normally?excited?in?seriesincluding?structure?for?separate?excitation?during?braking″，該專利通過控制單元控制兩個半橋的通斷，控制電路可滿足串勵電機正常運行和制動運行的需要，在制動階段時勵磁繞組和電樞繞組為非串聯結構，勵磁回路可實現另路勵磁。該控制電路雖具備制動功能，但控制對象為單個串勵電機，若用在電動車上，實現的控制功能也比較簡單。

發明內容

分析目前電動車控制系統的開發現狀，為了提高電動車的運行可靠性，同時完善電動車的控制特性，本發明提供了一種具有制動功能的雙電機交叉連接的直流串勵電動機控制系統。

為達到以上目的，本發明是采取如下技術方案予以實現的。

一種具有制動功能的串勵直流交叉連接雙電動機的控制系統，其特征在于，包括交叉連接的雙電機主電路和基于微控制器MCU的控制電路，其中：

所述交叉連接的雙電機主電路包括兩個用于控制電機正反轉的接觸器、第一電機和第二電機。在電動機電動運行時，第一電機先接勵磁繞組，再接電樞繞組構成一條支路；第二電機先接電樞繞組，再接勵磁繞組構成另一條支路。第一電機勵磁繞組和第二電機電樞繞組同第一功率開關管的發射極接一起，第一電機的電樞繞組和第二電機的勵磁繞組同第三功率開關管的集電極接一起，電動運行時電流依次通過第一功率開關管、并聯雙電機、第三功率開關管。

在電動機制動運行時，雙電動機換接為交叉連接勵磁方式，即第一電機的電樞繞組與第二電機的勵磁繞組串接構成一條支路，第一電機的勵磁繞組與第二電機的電樞繞組構成另一條支路，兩條支路并聯，該兩條并聯支路兩端分別接第一二極管的陰極和第二功率開關管的集電極，制動運行時電流依次通過第一二極管、雙電機、第二功率開關管。

所述基于微控制器的控制電路包括一個與微控制器輸入端連接的用于信號采集的信號輸入及調理電路、一個微控制器、輸出執行電路、故障狀態顯示電路、輸入輸出隔離電路，