[發(fā)明專利]直流電機調(diào)速控制器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010261046.0
• 申請日: 2010-08-24
• 公開（公告）號: CN101908854A
• 公開（公告）日: 2010-12-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李玉增
• 申請（專利權(quán)）人: 南京新樂能電子科技有限公司
• 主分類號: H02P7/29
• 分類號: H02P7/29
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種直流電機調(diào)速控制器，具體涉及一種可以大大降低電路損耗，并且能夠有效解決沖擊和發(fā)熱問題從而極大地提高電路效率的直流電機調(diào)速控制器。

背景技術(shù)

目前，隨著“綠色環(huán)保”觀念的普及和深入人心，電動車作為一種零排放、無污染的清潔環(huán)保交通工具，得到了廣泛應(yīng)用。但是，現(xiàn)有的電動車普遍存在以下問題：充電后，使用時間不長；而且在使用過程中，電機發(fā)熱量非常大，極易損壞電器元件，電池的使用壽命也隨之降低。

眾所周知，直流電機調(diào)速控制器是電動車的核心部件之一。為了提高電動車的性能，就要提高直流電機調(diào)速控制器的性能。

現(xiàn)有的直流電機調(diào)速控制器，基本都是由斬波器演化而來，而直流無刷電機的調(diào)速控制器又最為常見。如圖1所示，在現(xiàn)有的直流無刷電機的調(diào)速控制原理圖中，開關(guān)管G₁、G₂、G₃組成上橋，輪流導(dǎo)通完成換相，由低頻方波驅(qū)動；開關(guān)管g₁、g₂、g₃組成下橋，由高頻方波驅(qū)動。該電路中，上橋的開關(guān)管由霍爾給出低頻信號控制，在電機最高速度下也只有250Hz左右；下橋的開關(guān)管由霍爾低頻信號與PWM(約16kHz)組成與門控制，因此是高頻信號。電機中由硅鋼片與線圈組成的電抗系統(tǒng)，在高頻信號的作用下產(chǎn)生兩種效果：一是高頻信號包絡(luò)線所形成的反電動勢ε(與轉(zhuǎn)速成正比)；二是由于硅鋼片(響應(yīng)頻率為10～400Hz)無法響應(yīng)高頻信號而形成的渦流。反電動勢ε是做功，而渦流卻會產(chǎn)生熱量，即(E-ε)I。因此，電路效率與占空比成正比。

為了提高電路效率，人們通常從以下兩方面考慮：

其一，將線圈硅鋼片改為高頻響應(yīng)好的鐵氧體。但是鐵氧體的Bm很小，即力矩很小。其二，將PWM改為低頻，比如1kHz以內(nèi)。但是，低速時很容易就會發(fā)生磁飽和，當(dāng)反電動勢很小時，會對電池和場管形成巨大沖擊。所以，以上兩種解決途徑都不足取。

發(fā)明專利“直流電機調(diào)速控制器”(公布號CN101753082A)公開的技術(shù)方案，如圖2所示，在直流無刷電機的調(diào)速控制原理圖中，開關(guān)管T₁、T₃、T₅組成上橋，輪流導(dǎo)通完成換相，由低頻方波驅(qū)動；開關(guān)管T₂、T₄、T₆組成下橋，由高頻方波驅(qū)動。開關(guān)管T₅通過電感L_a連接在直流電機的A’點，同樣，開關(guān)管T₁通過電感L_c連接在直流電機的C’點，開關(guān)管T₃通過電感L_b連接在直流電機的B’點。該方案從理論上可以解決PWM調(diào)整時能量儲存的問題。但是，電路中的高頻信號仍然會通過電機繞組電抗，仍然會形成渦流，只有剩余的能量才能存儲在電感上。此外，該方案還存在以下缺點：第一，由于電感串接在橋臂開關(guān)管與電機之間，所以要有三個電感才能滿足續(xù)流需要，但是三個電感不但會增加成本，而且體積較大，在實際生產(chǎn)和運用中很難與普通直流電機調(diào)速控制器相容，不利于擴大生產(chǎn)和降低成本；第二，由于橋臂仍然采用上橋低頻驅(qū)動，下橋高頻驅(qū)動的方案，導(dǎo)致下橋開關(guān)管的負荷遠比上橋開關(guān)管重，不對稱；第三，要想達到較高的效率，下橋的三個開關(guān)管各自的波形都必須調(diào)整得非常好，而這在實際運用中是很難實現(xiàn)的。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種可以大大降低電路損耗，并且能夠有效解決沖擊和發(fā)熱問題從而極大地提高電路效率的直流電機調(diào)速控制器。

技術(shù)方案：為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的直流電機調(diào)速控制器，包括電源和電機控制電路，所述電源直接串聯(lián)連接高頻開關(guān)，所述高頻開關(guān)采用高頻PWM制式進行調(diào)速，電機控制電路部分不再進行調(diào)速；高頻開關(guān)與電機控制電路之間串聯(lián)有電感，電感兩端還分別連接有續(xù)流元件和濾波元件。高頻開關(guān)直接與電源串聯(lián)連接，而不是設(shè)置在橋臂上，可以將頻率提高的更高，從而減小儲能續(xù)流元件的體積；濾波元件把頻率和電感調(diào)整到最佳的匹配狀態(tài)；開關(guān)電源的高頻電流，不再通過電機硅鋼片的繞組，不會形成任何渦流，不產(chǎn)生多余熱量。

作為優(yōu)選，所述續(xù)流元件為二極管，所述濾波元件為電容。二極管和電容的個數(shù)分別為一個，可以減小體積，降低成本。