[發明專利]具有再生制動功能的串勵直流電機控制器

有效

• 申請號: 201010613586.0
• 申請日: 2010-12-30
• 公開（公告）號: CN102013865A
• 公開（公告）日: 2011-04-13
• 發明（設計）人: 李建朋;曹秉剛;張華榮;侯哲
• 申請（專利權）人: 西安交通大學蘇州研究院
• 主分類號: H02P7/28
• 分類號: H02P7/28;H02P3/14;H02P1/22
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 范晴

技術領域

本發明涉及電機的調速控制技術，特別涉及一種用于電動汽車的串勵直流電機的具有再生制動功能的斬波控制器。

背景技術

近年來，隨著能源危機和環境問題的日益嚴重，傳統內燃機汽車的燃料不可持續性、高污染等問題越來越受到人們的關注。特別是石油危機和金融危機的爆發，使傳統的汽車行業遭到重創，發展電動汽車成為世界各大汽車廠商的共同戰略選擇。在這方面，我國對電動汽車產業的扶持不遺余力，建立起了電動汽車“三縱三橫”研發布局。

電動汽車在行駛過程中由于時常要剎車、下坡，很大一部分能量得不到充分利用，從而造成能源的極大浪費。再生制動技術，即能量回收技術，能夠將制動能量回饋到蓄電池中，從而延長了電動車的續駛里程，同時提高剎車安全性，是一種具有經濟價值和社會價值的技術。

串勵直流電機由于具有大啟動轉矩、高過載性能等特點，在電動汽車、電動工程車等方面具有廣泛的應用。但是，串勵電機的勵磁線圈通常與電樞線圈串聯連接，如果利用傳統的boost升壓斬波電路進行再生制動，當功率開關器件（或電力電子開關器件）斷開時，勵磁線圈的電流消失，勵磁線圈的磁場隨之消失，因此電樞線圈兩端的反電動勢將不能維持。因此，由于串勵直流電機自身結構的原因，不能利用一般意義上的boost升壓斬波電路進行能量回收，因此市場上廣泛的應用串勵電機的電動車輛無法將剎車或下坡時的能量進行有效地回收利用，造成了巨大的能量浪費。

在現有的理論和技術方面，發明專利申請號為200910022492.3的“具有制動功能的串勵直流交叉連接雙電動機的控制系統”給出了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，該方法采用兩臺電機交叉連接，相互提供勵磁電流，從而保證PWM控制時勵磁電流不會消失。這種方法能夠實現串勵電機的再生制動，但由于需要同時控制兩臺電機，成本高，控制方法復雜，實用性不高。

另一個方法為專利申請號為200410020795.9的發明“再生制動的直流電機斬波調速器”的設計，該設計試圖對傳統的調速電路進行調整，設計了一條再生制動回路，當再生制動時切換到該回路，從而實現再生制動功能。但是通過分析可以很容易發現，當利用該電路將工作狀態切換到剎車再生制動方式（Q斷開，Z閉合）時，并不像發明者所說的那樣電樞線圈MQ向電池充電，同時為勵磁線圈提供續流電流。這是因為當Q斷開Z閉合的瞬間，勵磁線圈FQ不但不能維持電流，反而會使電流瞬間反向，從而產生反向的勵磁磁場，這樣電樞線圈MQ所謂可以向電池充電的反電動勢也不能維持，所以不能達到再生制動的目的，同時這樣做還會對電機的電樞和勵磁線圈造成很大的沖擊，很容易造成電機的損壞。

發明內容

本發明目的是：針對現有技術的不足，解決制動時勵磁不能續流而使電樞不能提供持續反電動勢的問題，提供一種能夠適用于串勵直流電機的改進型boost電路，把再生制動技術拓展到串勵直流電機的范疇，得到一種具有再生制動功能的串勵直流電機控制器，將能源充分利用起來。

本發明的技術方案是：一種具有再生制動功能的串勵直流電機控制器，包括串聯連接的蓄電池、主開關J3、電樞M、勵磁W和功率開關器件K，還包括使電樞M和勵磁W并聯連接或串聯連接的切換開關J4，以及在電樞M和勵磁W串聯時并聯在電樞M和勵磁W的串聯支路的兩端、在電樞M和勵磁W并聯時并聯在勵磁W兩端的第三續流二極管FWD；在所述主開關J3的兩端并聯有第一續流二極管PX；所述第一續流二極管PX的負極連接蓄電池的正極。

進一步的，所述具有再生制動功能的串勵直流電機控制器中，在所述電樞M的兩端并聯有第二續流二極管PD。

進一步的，所述具有再生制動功能的串勵直流電機控制器中，所述切換開關J4包括6個觸點，第一觸點和電樞M的第一端連接，第二和第三觸點和電樞M的第二端連接，第四和第五觸點連接勵磁W的第一端，勵磁W的第二端連接功率開關器件K的第一端，切換開關J4的第六觸點連接功率開關器件K的第二端；切換開關J4的第二觸點和第五觸點相連，或者第一觸點和第四觸點連通、第三觸點和第六觸點連通。

進一步的，所述具有再生制動功能的串勵直流電機控制器還包括正反轉切換開關J1、J2，正反轉切換開關J1、J2分別連接在勵磁W的兩端，或者連接在電樞M的兩端。