一種永磁同步電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種永磁同步電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包括：永磁同步發(fā)電機(jī)、第一轉(zhuǎn)換裝置、第二轉(zhuǎn)換裝置、永磁同步電動(dòng)機(jī)、第一檢測(cè)器、第二檢測(cè)器以及控制器；永磁同步發(fā)電機(jī)的輸出連接第一轉(zhuǎn)換裝置的輸入，第一轉(zhuǎn)換裝置的輸出連接第二轉(zhuǎn)換裝置的輸入，第二轉(zhuǎn)換裝置的輸出連接永磁同步電動(dòng)機(jī)的輸入；第一和第二檢測(cè)器分別連接控制器；第一檢測(cè)器檢測(cè)直流母線電壓并發(fā)送給控制器，第二檢測(cè)器檢測(cè)負(fù)載的運(yùn)行狀況并發(fā)送給控制器，控制器根據(jù)上述兩個(gè)信號(hào)向第一和第二轉(zhuǎn)換裝置發(fā)送控制信號(hào)，第一和第二轉(zhuǎn)換裝置根據(jù)上述兩個(gè)控制信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，以調(diào)整永磁同步發(fā)電機(jī)的輸出功率以及輸出給永磁同步電動(dòng)機(jī)的輸出功率。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)單位功率因數(shù)控制。
【專利說(shuō)明】
一種永磁同步電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種永磁同步電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，存在局限性。首先，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)功率密度低，導(dǎo)致電機(jī)體積、重量和功率器件的容量增高。對(duì)于功率較大的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，簡(jiǎn)單的采用更大規(guī)格的電機(jī)和變流器，使得系統(tǒng)的比功率、比能量降低。體積大，功率密度低是傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的主要問(wèn)題。
[0003]目前的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用不控整流時(shí)，功率因數(shù)低，且不可控；電機(jī)制動(dòng)時(shí)，容易產(chǎn)生很高的回饋能量和栗升電壓，在傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中依賴直流電容吸收能量造成系統(tǒng)不可靠。其次，現(xiàn)代電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)要求在較寬的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩工作區(qū)內(nèi)，保持較高的能量效率，可實(shí)現(xiàn)再生制動(dòng)時(shí)的高能量回收效率。傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)調(diào)速范圍較窄，難以實(shí)現(xiàn)在低速區(qū)提供大轉(zhuǎn)矩、高速區(qū)輸出高功率的性能要求。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明提供一種克服上述問(wèn)題或者至少部分地解決上述問(wèn)題的一種永磁同步電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
[0005]本發(fā)明提供一種永磁同步電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包括:用于產(chǎn)生交流電的永磁同步發(fā)電機(jī)、用于將交流電轉(zhuǎn)換成直流電的可控的第一轉(zhuǎn)換裝置、用于將直流電轉(zhuǎn)換成交流電的可控的第二轉(zhuǎn)換裝置、用于為負(fù)載提供動(dòng)力的永磁同步電動(dòng)機(jī)、第一檢測(cè)器、第二檢測(cè)器以及控制器；
[0006]所述永磁同步發(fā)電機(jī)的輸出端連接所述第一轉(zhuǎn)換裝置的輸入端，所述第一轉(zhuǎn)換裝置的輸出端連接所述第二轉(zhuǎn)換裝置的輸入端，所述第二轉(zhuǎn)換裝置的輸出端連接所述永磁同步電動(dòng)機(jī)的輸入端;所述第一檢測(cè)器和所述第二檢測(cè)器分別連接所述控制器;所述第一檢測(cè)器檢測(cè)所述第一轉(zhuǎn)換裝置和所述第二轉(zhuǎn)換裝置的連接線路上的直流母線電壓，并將所述直流母線電壓發(fā)送給控制器，所述第二檢測(cè)器檢測(cè)所述負(fù)載的運(yùn)行狀況，并將所述負(fù)載的運(yùn)行狀況發(fā)送給所述控制器，所述控制器根據(jù)所述直流母線電壓向所述第一轉(zhuǎn)換裝置發(fā)送第一控制信號(hào)，并根據(jù)所述負(fù)載的運(yùn)行狀況向所述第二轉(zhuǎn)換裝置發(fā)送第二控制信號(hào)，所述第一轉(zhuǎn)換裝置根據(jù)所述第一控制信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，以調(diào)整所述永磁同步發(fā)電機(jī)的輸出功率，所述第二轉(zhuǎn)換裝置根據(jù)所述第二控制信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，以調(diào)整輸出給所述永磁同步電動(dòng)機(jī)的輸出功率。
[0007]優(yōu)選的，所述永磁同步電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)還包括:用于儲(chǔ)存電能的超級(jí)電容儲(chǔ)能電路以及切換電路；
[0008]所述超級(jí)電容儲(chǔ)能電路連接所述切換電路，所述切換電路連接所述第一轉(zhuǎn)換裝置和所述第二轉(zhuǎn)換裝置，所述控制器連接所述切換電路；
[0009]所述控制器根據(jù)所述直流母線電壓向所述切換電路發(fā)送第三控制信號(hào);所述切換電路根據(jù)所述第三控制信號(hào)切換所述超級(jí)電容儲(chǔ)能電路儲(chǔ)能電能或釋放電能。
[0010]優(yōu)選的，所述切換電路包括:雙向DC/DC變換器；
[0011]所述雙向DC/DC變換器包括第一開(kāi)關(guān)管、第二開(kāi)關(guān)管、第一二極管和第二二極管；所述第一二極管的兩端分別連接在所述第一開(kāi)關(guān)管的兩個(gè)導(dǎo)通端形成第一側(cè)電路，所述第二二極管的兩端分別連接所述第二開(kāi)關(guān)管的兩個(gè)導(dǎo)通端形成第二側(cè)電路，所述第一側(cè)電路和所述第二側(cè)電路串聯(lián)后與所述第一轉(zhuǎn)換裝置和所述第二轉(zhuǎn)換裝置并聯(lián)，且連接在所述第一轉(zhuǎn)換裝置的輸出端和所述第二轉(zhuǎn)換裝置的輸入端之間;所述超級(jí)電容儲(chǔ)能電路和所述第二側(cè)電路并聯(lián)；
[0012]所述控制器連接所述第一開(kāi)關(guān)管和所述第二開(kāi)關(guān)管的控制端，用于根據(jù)所述直流母線電壓向所述第一開(kāi)關(guān)管的控制端和所述第二開(kāi)關(guān)管的控制端發(fā)送第三控制信號(hào)，所述第一開(kāi)關(guān)管的兩個(gè)導(dǎo)通端根據(jù)所述第一開(kāi)關(guān)管的控制端接收到的所述第三控制信號(hào)導(dǎo)通或斷開(kāi)，所述第二開(kāi)關(guān)管的兩個(gè)導(dǎo)通端根據(jù)所述第一開(kāi)關(guān)管的控制端接收到的所述第三控制信號(hào)導(dǎo)通或斷開(kāi)。
[0013]優(yōu)選的，所述第一開(kāi)關(guān)管和所述第二開(kāi)關(guān)管為三極管或場(chǎng)效應(yīng)管。
[0014]優(yōu)選的，所述雙向DC/DC變換器還包括第一電感；
[0015]所述第一電感的一端連接在所述第一側(cè)電路和所述第二側(cè)電路的連接點(diǎn)上以作為所述雙向DC/DC變換器的輸出端。
[0016]優(yōu)選的，所述超級(jí)電容儲(chǔ)能電路包括第二電感、第三電感和超級(jí)電容；
[0017]所述第三電感和所述超級(jí)電容串聯(lián)形成串聯(lián)電路，所述串聯(lián)電路和所述第二電感并聯(lián)，且所述串聯(lián)電路和所述第二電感并聯(lián)的并聯(lián)電路的兩端作為所述超級(jí)電容儲(chǔ)能電路的兩個(gè)輸出端。
[0018]優(yōu)選的，所述第一轉(zhuǎn)換裝置和所述第二轉(zhuǎn)換裝置采用雙向PffM變流器。
[0019]優(yōu)選的，所述雙向PffM變流器采用背靠背雙PffM變流器。
[0020]優(yōu)選的，所述永磁同步電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)還包括直流母線電容；
[0021]所述第一轉(zhuǎn)換裝置、所述直流母線電容和所述第二轉(zhuǎn)換裝置并聯(lián)。
[0022]優(yōu)選的，所述第一轉(zhuǎn)換裝置和第二轉(zhuǎn)換裝置均采用可控的三相變流器。
[0023]由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明的永磁同步電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的所述第一轉(zhuǎn)換裝置從所述永磁同步發(fā)電機(jī)吸取電能，需要從電網(wǎng)吸收有功和無(wú)功功率，運(yùn)行在整流工作狀態(tài)，通過(guò)檢測(cè)所述第一轉(zhuǎn)換裝置和所述第二轉(zhuǎn)換裝置的連接線路上的直流母線電壓，調(diào)整所述永磁同步發(fā)電機(jī)的輸出功率，可實(shí)現(xiàn)單位功率因數(shù)控制，即所述永磁同步發(fā)電機(jī)輸出電壓電流同相位的正阻特性。
【附圖說(shuō)明】
[0024]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些圖獲得其他的附圖。
[0025]圖1是本發(fā)明一實(shí)施例提供的一種永磁同步電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；
[0026]圖2是本發(fā)明一實(shí)施例提供的一種永磁同步電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的能量流動(dòng)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0028]圖1是本發(fā)明一實(shí)施例提供的一種永磁同步電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；
[0029]圖2是本發(fā)明一實(shí)施例提供的一種永磁同步電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的能量流動(dòng)圖。
[0030]如圖1和圖2所示的一種永磁同步電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包括:用于產(chǎn)生交流電的永磁同步發(fā)電機(jī)P1、用于將交流電轉(zhuǎn)換成直流電的可控的第一轉(zhuǎn)換裝置、用于將直流電轉(zhuǎn)換成交流電的可控的第二轉(zhuǎn)換裝置、用于為負(fù)載提供動(dòng)力的永磁同步電動(dòng)機(jī)P2、第一檢測(cè)器、第二檢測(cè)器以及控制器;第一檢測(cè)器、第二檢測(cè)器以及控制器在圖中未示出。
[0031]所述永磁同步發(fā)電機(jī)Pl的輸出端連接所述第一轉(zhuǎn)換裝置的輸入端，所述第一轉(zhuǎn)換裝置的輸出端連接所述第二轉(zhuǎn)換裝置的輸入端，所述第二轉(zhuǎn)換裝置的輸出端連接所述永磁同步電動(dòng)機(jī)P2的輸入端;所述第一檢測(cè)器和所述第二檢測(cè)器分別連接所述控制器;所述第一檢測(cè)器檢測(cè)所述第一轉(zhuǎn)換裝置和所述第二轉(zhuǎn)換裝置的連接線路上的直流母線電壓，并將所述直流母線電壓發(fā)送給控制器，所述第二檢測(cè)器檢測(cè)所述負(fù)載的運(yùn)行狀況，并將所述負(fù)載的運(yùn)行狀況發(fā)送給所述控制器，所述控制器根據(jù)所述直流母線電壓向所述第一轉(zhuǎn)換裝置發(fā)送第一控制信號(hào)，并根據(jù)所述負(fù)載的運(yùn)行狀況向所述第二轉(zhuǎn)換裝置發(fā)送第二控制信號(hào)，所述第一轉(zhuǎn)換裝置根據(jù)所述第一控制信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，以調(diào)整所述永磁同步發(fā)電機(jī)Pl的輸出功率，所述第二轉(zhuǎn)換裝置根據(jù)所述第二控制信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，以調(diào)整輸出給所述永磁同步電動(dòng)機(jī)P2的輸出功率。
[0032]本發(fā)明的永磁同步電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的所述第一轉(zhuǎn)換裝置從所述永磁同步發(fā)電機(jī)Pl吸取電能，需要從電網(wǎng)吸收有功和無(wú)功功率，運(yùn)行在整流工作狀態(tài)，通過(guò)檢測(cè)所述第一轉(zhuǎn)換裝置和所述第二轉(zhuǎn)換裝置的連接線路上的直流母線電壓，調(diào)整所述永磁同步發(fā)電機(jī)Pl的輸出功率，可實(shí)現(xiàn)單位功率因數(shù)控制，即所述永磁同步發(fā)電機(jī)Pl輸出電壓電流同相位的正阻特性。
[0033]根據(jù)所述負(fù)載的運(yùn)行狀況調(diào)整輸出給所述永磁同步電動(dòng)機(jī)P2的輸出功率，以使系統(tǒng)滿足負(fù)載的動(dòng)力需求。
[0034]如圖1所示，作為一種優(yōu)選實(shí)施例，所述永磁同步電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)還包括:用于儲(chǔ)存電能的超級(jí)電容儲(chǔ)能電路E以及切換電路F;
[0035]所述超級(jí)電容儲(chǔ)能電路E連接所述切換電路F，所述切換電路F連接所述第一轉(zhuǎn)換裝置和所述第二轉(zhuǎn)換裝置，所述控制器連接所述切換電路F;
[0036]所述控制器根據(jù)所述直流母線電壓向所述切換電路F發(fā)送第三控制信號(hào);所述切換電路F根據(jù)所述第三控制信號(hào)切換所述超級(jí)電容儲(chǔ)能電路E儲(chǔ)能電能或釋放電能。
[0037]可以理解的是，可在所述第一檢測(cè)器檢測(cè)到直流母線電壓高于預(yù)設(shè)值(一般為額定值)時(shí)，所述切換電路F工作在降壓模式，所述超級(jí)電容儲(chǔ)能電路E處于充電狀態(tài)，從而將多余的能量存儲(chǔ)起來(lái);在所述第一檢測(cè)器檢測(cè)到直流母線電壓低于預(yù)設(shè)值(一般為額定值)時(shí)，所述切換電路F工作在升壓模式，所述超級(jí)電容儲(chǔ)能電路E處于放電狀態(tài)，為所述永磁同步電動(dòng)機(jī)P2提供電能。
[0038]作為一種優(yōu)選實(shí)施例，所述切換電路F包括:雙向DC/DC變換器；
[0039]所述雙向DC/DC變換器包括第一開(kāi)關(guān)管K1、第二開(kāi)關(guān)管K2、第一二極管Dl和第二二極管D2;所述第一二極管Dl的兩端分別連接在所述第一開(kāi)關(guān)管Kl的兩個(gè)導(dǎo)通端形成第一側(cè)電路，所述第二二極管D2的兩端分別連接所述第二開(kāi)關(guān)管K2的兩個(gè)導(dǎo)通端形成第二側(cè)電路，所述第一側(cè)電路和所述第二側(cè)電路串聯(lián)后與所述第一轉(zhuǎn)換裝置和所述第二轉(zhuǎn)換裝置并聯(lián)，且連接在所述第一轉(zhuǎn)換裝置的輸出端和所述第二轉(zhuǎn)換裝置的輸入端之間；所述超級(jí)電容儲(chǔ)能電路E和所述第二側(cè)電路并聯(lián)；
[0040]所述控制器連接所述第一開(kāi)關(guān)管Kl和所述第二開(kāi)關(guān)管K2的控制端，用于根據(jù)所述直流母線電壓向所述第一開(kāi)關(guān)管Kl的控制端和所述第二開(kāi)關(guān)管K2的控制端發(fā)送第三控制信號(hào)，所述第一開(kāi)關(guān)管Kl的兩個(gè)導(dǎo)通端根據(jù)所述第一開(kāi)關(guān)管Kl的控制端接收到的所述第三控制信號(hào)導(dǎo)通或斷開(kāi)，所述第二開(kāi)關(guān)管K2的兩個(gè)導(dǎo)通端根據(jù)所述第一開(kāi)關(guān)管Kl的控制端接收到的所述第三控制信號(hào)導(dǎo)通或斷開(kāi)。
[0041]本切換電路F的工作原理為:在所述第一檢測(cè)器檢測(cè)到直流母線電壓高于預(yù)設(shè)值(一般為額定值)時(shí)，控制器控制第一開(kāi)關(guān)管Kl導(dǎo)通，第二開(kāi)關(guān)管K2截止，所述切換電路F工作在降壓模式，超級(jí)電容儲(chǔ)能電路E處于充電狀態(tài)，從而將多余的能量存儲(chǔ)起來(lái);在所述檢測(cè)器檢測(cè)到直流母線電壓低于預(yù)設(shè)值(一般為額定值)時(shí)，控制器控制第一開(kāi)關(guān)管Kl截止，第二開(kāi)關(guān)管K2導(dǎo)通，所述切換電路F工作在升壓模式，超級(jí)電容儲(chǔ)能電路E處于放電狀態(tài)，為所述永磁同步電動(dòng)機(jī)P2提供電能。
[0042]作為一種優(yōu)選實(shí)施例，所述第一開(kāi)關(guān)管Kl和所述第二開(kāi)關(guān)管K2為三極管或場(chǎng)效應(yīng)管。還可以為其他開(kāi)關(guān)管，本發(fā)明不做限制。
[0043]作為一種優(yōu)選實(shí)施例，所述雙向DC/DC變換器還包括第一電感LI;
[0044]所述第一電感LI的一端連接在所述第一側(cè)電路和所述第二側(cè)電路的連接點(diǎn)上以作為所述雙向DC/DC變換器的輸出端。
[0045]可以理解的是，所述第一電感LI可以阻止交流，通直流，保證所述超級(jí)電容P3的良好充電和放電性能。
[0046]可以理解的是，本發(fā)明還可采用除上述雙向DC/DC變換器外的其他結(jié)構(gòu)的雙向DC/DC變換器，本發(fā)明不做限制。
[0047]作為一種優(yōu)選實(shí)施例，所述超級(jí)電容儲(chǔ)能電路E包括第二電感L2、第三電感L3和超級(jí)電容P3;
[0048]所述第三電感L3和所述超級(jí)電容P3串聯(lián)形成串聯(lián)電路，所述串聯(lián)電路和所述第二電感L2并聯(lián)，且所述串聯(lián)電路和所述第二電感L2并聯(lián)的并聯(lián)電路的兩端作為所述超級(jí)電容儲(chǔ)能電路E的兩個(gè)輸出端。
[0049]圖1中，所述超級(jí)電容儲(chǔ)能電路E的兩個(gè)輸出端中的一端連接所述第一電感LI的另一端，所述超級(jí)電容儲(chǔ)能電路E的兩個(gè)輸出端中的另一端連接所述雙向DC/DC變換器的另一個(gè)輸出端。
[0050]作為一種優(yōu)選實(shí)施例，所述第一轉(zhuǎn)換裝置和所述第二轉(zhuǎn)換裝置采用雙向PWM變流器。
[0051 ] 作為一種優(yōu)選實(shí)施例，所述雙向PffM變流器采用背靠背雙PffM變流器。
[0052]可以理解的是，本發(fā)明中由于背靠背雙PffM變流器控制功能靈活、交流側(cè)功率因數(shù)可調(diào)和直流電壓可控等諸多優(yōu)點(diǎn)，因此可改善調(diào)速性能。
[0053]作為一種優(yōu)選實(shí)施例，所述永磁同步電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)還包括直流母線電容PC;
[0054]所述第一轉(zhuǎn)換裝置、所述直流母線電容PC和所述第二轉(zhuǎn)換裝置并聯(lián)。
[0055]可以理解的是，所述直流母線電容PC也可以起到儲(chǔ)存電能和釋放電能的作用。
[0056]如圖1所示，作為一種優(yōu)選實(shí)施例，所述第一轉(zhuǎn)換裝置和第二轉(zhuǎn)換裝置均采用可控(一般為交、直流可控)的三相變流器，所述第一轉(zhuǎn)換裝置為第一三相變流器VSCl，所述第二轉(zhuǎn)換裝置為第二三相變流器VSC2。
[0057]所述雙向PWM變流器包括結(jié)構(gòu)相同的第一三相變流器VSCl和第二三相變流器VSC2。但是，所述雙向PffM變流器并不局限于該結(jié)構(gòu)。
[0058]可以理解的是，所述第一檢測(cè)器和第二檢測(cè)器可采用現(xiàn)有的檢測(cè)器實(shí)現(xiàn)。
[0059]本發(fā)明從電機(jī)使用上進(jìn)行改進(jìn)，形成一種兩臺(tái)永磁同步電機(jī)同軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
[0060]本發(fā)明采用永磁電機(jī)代替直流電機(jī)、交流電機(jī)，體積小，可靠性高。
[0061]本發(fā)明的永磁同步電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的所述第一三相變流器VSCl從所述永磁同步發(fā)電機(jī)Pl吸取電能，需要從電網(wǎng)吸收有功和無(wú)功功率，運(yùn)行在整流工作狀態(tài)，可實(shí)現(xiàn)單位功率因數(shù)控制，即所述永磁同步發(fā)電機(jī)Pl輸出電壓電流同相位的正阻特性。所述第二三相變流器VSC2(即第二轉(zhuǎn)換裝置)將直流母線電壓經(jīng)過(guò)PWM調(diào)制用來(lái)驅(qū)動(dòng)所述永磁同步電動(dòng)機(jī)P2，能量從所述永磁同步發(fā)電機(jī)PI通過(guò)所述雙向PWM變流器流至所述永磁同步電動(dòng)機(jī)P2。
[0062]雙向DC/DC變換器可以通過(guò)控制開(kāi)關(guān)管占空比D來(lái)改變升降壓比，以此來(lái)吸收所述永磁同步電動(dòng)機(jī)P2制動(dòng)時(shí)的回饋能量和栗升電壓，也用來(lái)儲(chǔ)存所述永磁同步發(fā)電機(jī)Pl端產(chǎn)生的剩余能量，使得兩側(cè)能量平衡，增加系統(tǒng)的可靠性。雙向DC/DC變換器可以消除負(fù)載大范圍變化時(shí)直流電壓畸變的問(wèn)題，使電路不論輕載重載，均能夠正常工作。即，本發(fā)明通過(guò)用于儲(chǔ)存電能的超級(jí)電容儲(chǔ)能電路E以及切換電路F達(dá)到上述效果，一般在發(fā)電和耗電不平衡(一般為故障)時(shí)使用該功能，如剎車時(shí)，存儲(chǔ)電能，爬坡時(shí)，釋放電能。
[0063]本發(fā)明中加入帶有超級(jí)電容P3的DC/DC電路(即超級(jí)電容儲(chǔ)能電路和雙向DC/DC變換器形成的電路)可以解決能量栗升問(wèn)題。
[0064]本發(fā)明由于超級(jí)電容P3容量大，因此存儲(chǔ)電能和釋放電能都快。
[0065]本發(fā)明以交流感應(yīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)為對(duì)象，改善調(diào)速性能、提高系統(tǒng)可靠性和負(fù)載適應(yīng)能力、增大功率密度，是一種全新的永磁同步電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。即，本發(fā)明的永磁同步電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有高功率密度，高效率，調(diào)速范圍寬的特點(diǎn)。
[0066]本發(fā)明可應(yīng)用在車上，即負(fù)載為車上的驅(qū)動(dòng)裝置，則所述負(fù)載的運(yùn)行狀況可為扭矩、轉(zhuǎn)速等。當(dāng)然，還可應(yīng)用在其他動(dòng)力設(shè)備上。
[0067]應(yīng)當(dāng)注意的是，在本發(fā)明的裝置的各個(gè)部件中，根據(jù)其要實(shí)現(xiàn)的功能而對(duì)其中的部件進(jìn)行了邏輯劃分，但是，本發(fā)明不受限于此，可以根據(jù)需要對(duì)各個(gè)部件進(jìn)行重新劃分或者組合，例如，可以將一些部件組合為單個(gè)部件，或者可以將一些部件進(jìn)一步分解為更多的子部件。
[0068]以上實(shí)施方式僅適于說(shuō)明本發(fā)明，而并非對(duì)本發(fā)明的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術(shù)方案也屬于本發(fā)明的范疇，本發(fā)明的專利保護(hù)范圍應(yīng)由權(quán)利要求限定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種永磁同步電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，包括:用于產(chǎn)生交流電的永磁同步發(fā)電機(jī)、用于將交流電轉(zhuǎn)換成直流電的可控的第一轉(zhuǎn)換裝置、用于將直流電轉(zhuǎn)換成交流電的可控的第二轉(zhuǎn)換裝置、用于為負(fù)載提供動(dòng)力的永磁同步電動(dòng)機(jī)、第一檢測(cè)器、第二檢測(cè)器以及控制器； 所述永磁同步發(fā)電機(jī)的輸出端連接所述第一轉(zhuǎn)換裝置的輸入端，所述第一轉(zhuǎn)換裝置的輸出端連接所述第二轉(zhuǎn)換裝置的輸入端，所述第二轉(zhuǎn)換裝置的輸出端連接所述永磁同步電動(dòng)機(jī)的輸入端;所述第一檢測(cè)器和所述第二檢測(cè)器分別連接所述控制器;所述第一檢測(cè)器檢測(cè)所述第一轉(zhuǎn)換裝置和所述第二轉(zhuǎn)換裝置的連接線路上的直流母線電壓，并將所述直流母線電壓發(fā)送給控制器，所述第二檢測(cè)器檢測(cè)所述負(fù)載的運(yùn)行狀況，并將所述負(fù)載的運(yùn)行狀況發(fā)送給所述控制器，所述控制器根據(jù)所述直流母線電壓向所述第一轉(zhuǎn)換裝置發(fā)送第一控制信號(hào)，并根據(jù)所述負(fù)載的運(yùn)行狀況向所述第二轉(zhuǎn)換裝置發(fā)送第二控制信號(hào)，所述第一轉(zhuǎn)換裝置根據(jù)所述第一控制信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，以調(diào)整所述永磁同步發(fā)電機(jī)的輸出功率，所述第二轉(zhuǎn)換裝置根據(jù)所述第二控制信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，以調(diào)整輸出給所述永磁同步電動(dòng)機(jī)的輸出功率。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁同步電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述永磁同步電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)還包括:用于儲(chǔ)存電能的超級(jí)電容儲(chǔ)能電路以及切換電路； 所述超級(jí)電容儲(chǔ)能電路連接所述切換電路，所述切換電路連接所述第一轉(zhuǎn)換裝置和所述第二轉(zhuǎn)換裝置，所述控制器連接所述切換電路； 所述控制器根據(jù)所述直流母線電壓向所述切換電路發(fā)送第三控制信號(hào);所述切換電路根據(jù)所述第三控制信號(hào)切換所述超級(jí)電容儲(chǔ)能電路儲(chǔ)能電能或釋放電能儲(chǔ)能電能或釋放電能。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的永磁同步電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述切換電路包括:雙向DC/DC變換器； 所述雙向DC/DC變換器包括第一開(kāi)關(guān)管、第二開(kāi)關(guān)管、第一二極管和第二二極管;所述第一二極管的兩端分別連接在所述第一開(kāi)關(guān)管的兩個(gè)導(dǎo)通端形成第一側(cè)電路，所述第二二極管的兩端分別連接所述第二開(kāi)關(guān)管的兩個(gè)導(dǎo)通端形成第二側(cè)電路，所述第一側(cè)電路和所述第二側(cè)電路串聯(lián)后與所述第一轉(zhuǎn)換裝置和所述第二轉(zhuǎn)換裝置并聯(lián)，且連接在所述第一轉(zhuǎn)換裝置的輸出端和所述第二轉(zhuǎn)換裝置的輸入端之間;所述超級(jí)電容儲(chǔ)能電路和所述第二側(cè)電路并聯(lián)； 所述控制器連接所述第一開(kāi)關(guān)管和所述第二開(kāi)關(guān)管的控制端，用于根據(jù)所述直流母線電壓向所述第一開(kāi)關(guān)管的控制端和所述第二開(kāi)關(guān)管的控制端發(fā)送第三控制信號(hào)，所述第一開(kāi)關(guān)管的兩個(gè)導(dǎo)通端根據(jù)所述第一開(kāi)關(guān)管的控制端接收到的所述第三控制信號(hào)導(dǎo)通或斷開(kāi)，所述第二開(kāi)關(guān)管的兩個(gè)導(dǎo)通端根據(jù)所述第一開(kāi)關(guān)管的控制端接收到的所述第三控制信號(hào)導(dǎo)通或斷開(kāi)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的永磁同步電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述第一開(kāi)關(guān)管和所述第二開(kāi)關(guān)管為三極管或場(chǎng)效應(yīng)管。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的永磁同步電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述雙向DC/DC變換器還包括第一電感； 所述第一電感的一端連接在所述第一側(cè)電路和所述第二側(cè)電路的連接點(diǎn)上以作為所述雙向DC/DC變換器的輸出端。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的永磁同步電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述超級(jí)電容儲(chǔ)能電路包括第二電感、第三電感和超級(jí)電容； 所述第三電感和所述超級(jí)電容串聯(lián)形成串聯(lián)電路，所述串聯(lián)電路和所述第二電感并聯(lián)，且所述串聯(lián)電路和所述第二電感并聯(lián)的并聯(lián)電路的兩端作為所述超級(jí)電容儲(chǔ)能電路的兩個(gè)輸出端。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁同步電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述第一轉(zhuǎn)換裝置和所述第二轉(zhuǎn)換裝置采用雙向PWM變流器。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的永磁同步電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述雙向PWM變流器采用背靠背雙PffM變流器。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁同步電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述永磁同步電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)還包括直流母線電容； 所述第一轉(zhuǎn)換裝置、所述直流母線電容和所述第二轉(zhuǎn)換裝置并聯(lián)。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁同步電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述第一轉(zhuǎn)換裝置和第二轉(zhuǎn)換裝置均采用可控的三相變流器。
【文檔編號(hào)】H02P6/08GK106026687SQ201610452076
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年6月21日
【發(fā)明人】高劍, 黃守道, 羅德榮, 樊鵬
【申請(qǐng)人】湖南大學(xué)