[發明專利]電動驅動容錯裝置、多相電機、功率變換器以及電動設備

有效

• 申請號: 201710092087.3
• 申請日: 2017-02-21
• 公開（公告）號: CN106788104B
• 公開（公告）日: 2023-08-29
• 發明（設計）人: 金愛娟;李少龍
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: H02P25/22
• 分類號: H02P25/22;H02P29/028;H02K3/04
• 代理公司: 上海德昭知識產權代理有限公司 31204
• 代理人: 郁旦蓉;黃貞君

1.一種電動驅動容錯裝置，設置在電動設備中，用于驅動所述電動設備，包括：

多相電機，其多相電機繞組的相數為k，具有額定線電壓和額定線電流；

直流電源，具有與所述多相電機的所述額定線電壓相對應的恒定電壓，用于提供與所述額定線電流相對應的線電流；

指令發送部，發送與所述多相電機輸出的轉速或轉矩的值相對應的指令信號；

電流傳感器，檢測構成所述多相電機繞組的多相繞組單元的線電流，并發送對應的電流反饋信號；

輸出傳感器，檢測所述多相電機輸出的轉速或轉矩，并發送對應的輸出反饋信號；

電池管理單元，檢測構成所述直流電源的電池單元的容量、電壓和溫度，并生成對應的電池反饋信號；

控制器，根據所述指令信號、所述電流反饋信號和所述輸出反饋信號計算并輸出電機控制信號，根據所述電池反饋信號計算并輸出驅動單元的運行控制信號；

驅動器，在所述運行控制信號作用下進入工作狀態或停止狀態，并在工作狀態下根據所述運行控制信號產生驅動信號；以及

功率變換器，在所述驅動信號的作用下將所述直流電轉換為所述多相電機需要的線電流，

其特征在于：

其中，所述多相電機繞組具有j+i個相互獨立且參數相同的多相繞組單元，

所有所述多相繞組單元中同相的繞組是并繞的關系，所有所述多相繞組單元的相數、相序和連接方式相同，

所述直流電源具有j+i個相互獨立且參數相同的電池單元，

所述功率變換器具有與所述j+i個多相繞組單元和j+i個電池單元一一對應連接的j+i個相互獨立且參數相同的功率變換單元，

每個所述功率變換單元具有k個功率變換電路向對應的所述多相繞組單元提供k路線電流，

所述驅動器具有j+i個相互獨立且參數相同的驅動單元，分別與j+i個功率變換單元相連接，

所述k為大于2的正整數，所述j為大于1的正整數，所述i是冗余數且為自然數，

當任意一個所述電池單元、所述功率變換單元、所述多相繞組單元或所述驅動單元產生故障時，通過檢測計算所有所述電池管理單元的電池反饋信號、所有所述多相繞組單元同一相的線電流值判斷出發生故障的所述電池單元、所述驅動單元、所述功率變換單元或所述多相繞組單元，所述控制器輸出運行控制信號令對應的所述驅動單元失效，從而將損壞的所述電池單元、所述驅動單元、所述功率變換單元或所述多相繞組單元進行屏蔽隔離，當屏蔽數小于等于i時，所述多相電機正常運行，當屏蔽數大于i時，所述多相電機保持輕載運行。

2.根據權利要求1所述的電動驅動容錯裝置，其特征在于：

其中，當所述功率變換單元的單個功率變換電路正常輸出的最大連續工作電流有效值為I₁，所述多相電機的最大線電流有效值為I_N時，所述多相繞組單元的個數j+i滿足下述條件：

j+i?＞?I_N?÷?I₁，

其中，j為大于1的正整數。

3.根據權利要求1所述的電動驅動容錯裝置，其特征在于：

其中，所述電池單元是由多個電池單體串聯組成或是由多個電池單體串并聯組成。

4.根據權利要求1所述的電動驅動容錯裝置，其特征在于：

其中，所述多相電機為異步電機、同步電機、開關磁阻電機、無刷直流電機、步進電機中的任意一種，

所述多相電機繞組的并繞根數能被所述多相繞組單元的個數j+i整除，

所述多相電機繞組和所述多相繞組單元的繞組相數、繞組相序、繞組匝數、繞組連接方式和額定電壓相同。

5.根據權利要求1所述的電動驅動容錯裝置，其特征在于：

其中，所述功率變換單元是由智能功率模塊構成的或者包含多個類型和參數相同的功率開關管，

所述功率開關管為電力場效應晶體管（Power?MOSFET）、門極可關斷晶閘管（GTO）、集成門極換流晶閘管（IGCT）、絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）、電力雙極型晶體管（GTR）和門極換流晶閘管（SGCT）中的任意一種。