[發明專利]基于雙三相電機的工程機械驅動與充電一體化電路

在審

• 申請號: 202210973802.5
• 申請日: 2022-08-15
• 公開（公告）號: CN115378103A
• 公開（公告）日: 2022-11-22
• 發明（設計）人: 杜貴平;鄧卓峰;雷雁雄
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H02J7/02
• 分類號: H02J7/02;H02M7/219;H02M7/217;H02M7/5387;H02M3/158;H02P25/16;H02P27/06;H02P5/74
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 馮炳輝

本發明公開了一種基于雙三相電機的工程機械驅動與充電一體化電路，充電的實現方式為第一三相電機的第一和第二定子繞組串聯、第一三相電機的第三定子繞組和第二三相電機的第一定子繞組串聯、第二三相電機的第二和第三定子繞組串聯，且分別與三相電網的三個接口相連接。第一和第二三相電機的各定子繞組的另一端經雙向DC/AC變換器給動力電池充電。本發明電路可實現三相輸入快充，大大減小了充電系統的體積和重量，具有充電功率大、功率密度高、原理簡單、可靠性高、靈活性高、應用范圍廣的優點。

技術領域

本發明涉及工程機械充電的技術領域，尤其是指一種基于雙三相電機的工程機械驅動與充電一體化電路。

背景技術

工程機械的驅動電機大多采用三相永磁同步電機或三相感應電機，傳統的充電方式主要分為車載充電和車外充電，車載充電的充電器安裝在車內，能直接接入電網充電，但體積和重量受到限制，因此存在著充電功率較小、車輛續航短的缺點；車外充電通過充電樁進行充電，充電樁輸入直流電至電池。由于不占用車輛體積和重量，因此能設計成大功率充電。但存在著前期規劃難、建設成本高的缺點。由于車輛的電機驅動系統和車載充電系統分時工作，而電路結構和所用器件非常相似，學者們提出利用電機驅動系統實現電池充電功能，構造驅動與充電一體化電路。

工程機械一般配有多個電機，用于實現工程機械的特殊工作用途。對于常見的雙三相電機的工作方案，一般是一個電機為行走電機，實現車輛的行走；一個電機為液壓電機，實現推、挖、抬舉等工程機械施工動作。基于雙電機的雙三相電機驅動充電一體化電路，目前最常見的方案是單相電網兩端分別接入兩個三相電機的中性點，兩個三相電機的另一端分別與兩個雙向DC/AC變換器相連接，兩個雙向DC/AC變換器并聯后與電池連接。該方案在不另外加入三相整流器的前提下，只能實現單相充電，充電功率不大。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的缺點與不足，提出了一種安全可靠、功率密度更高的基于雙三相電機的工程機械驅動與充電一體化電路。

為實現上述目的，本發明所提供的技術方案為：基于雙三相電機的工程機械驅動與充電一體化電路，包括動力電池、雙向DC/DC變換器、第一雙向DC/AC變換器、第二雙向DC/AC變換器、第一三相電機、第二三相電機、第一轉換觸點開關、第二轉換觸點開關、第三轉換觸點開關、第一單觸點開關、第二單觸點開關、第三單觸點開關、第四單觸點開關、第五單觸點開關、第六單觸點開關、第七單觸點開關、第八單觸點開關和交流接口；

所述第一雙向DC/AC變換器交流側有三個橋臂，分別為第一、第二、第三橋臂；所述第二雙向DC/AC變換器交流側有三個橋臂，分別為第一、第二、第三橋臂；所述第一三相電機和第二三相電機包含三個定子繞組，從上到下分別為第一、二、三定子繞組，每個定子繞組均有兩個端子；所述第一轉換觸點開關包含一個公共觸點和兩個轉換觸點，該兩個轉換觸點分別為第一、二觸點；所述第二轉換觸點開關包含一個公共觸點和兩個轉換觸點，該兩個轉換觸點分別為第一、二觸點；所述第三轉換觸點開關包含一個公共觸點和兩個轉換觸點，該兩個轉換觸點分別為第一、二觸點；所述交流接口有三個端子，分別為第一、二、三端子；

所述雙向DC/DC變換器的低壓側正、負極與動力電池的正、負極相連接，所述雙向DC/DC變換器的高壓側正、負極分別與第一雙向DC/AC變換器和第二雙向DC/AC變換器直流側的正、負極相連接；

所述第一三相電機的第一定子繞組的兩端分別與第三單觸點開關和交流接口的第一端子相連接，所述第一三相電機的第二定子繞組的兩端分別與第一雙向DC/AC變換器的第二橋臂和第一轉換觸點開關的公共觸點相連接，所述第一三相電機的第三定子繞組的兩端分別與第五單觸點開關和交流接口的第二端子相連接；所述第一三相電機與第三、四、五單觸點開關相連接的三個端子為一組同名端，所述第一三相電機的其余三個端子為另一組同名端；