可变结构式驱动拓扑制造技术

一种可变结构式驱动拓扑，包括功率管组和功率开关组，功率管组中功率管数量与开放式绕组电机的相数相匹配，在开放式绕组电机相数为2N时，N≥2，功率管数量为4N；其中，每两个功率管的漏极和源极串联在一起构成一个桥臂，串联后的漏极接电源端，串联后的源极接地，串联在一起的漏极和源极之间设有接线端子，接线端子与开放式绕组电机的绕组的一个端子相连；功率管的栅极作为控制端；功率开关组包括3N-2个功率开关，每个功率开关的栅极作为控制端；四个功率开关组成一个口字形单元，多个口字形单元上下串联，相邻两个口字形单元串联的公共边共用一个功率开关；功率开关连接的公共端设有接线端子，接线端子与开放式绕组电机的绕组的另外一个端子相连。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电机驱动控制领域，具体而言，涉及一种可变结构式驱动拓扑。
技术介绍
驱动系统是电机控制系统中的关键能源转换系统，作为控制器和电机之间的桥梁和重要纽带，其性能和可靠性关乎整个电机控制系统的性能和可靠性，尤其是在高功率密度、高精度、高动态伺服系统中，驱动系统具有非常高的重要性，随着全电汽车、全电坦克、全电舰船等全电设备的大力兴起，驱动系统的工况也是越来越复杂，对驱动系统性能和可靠性的要求也是越来越高。现有技术中，为了满足电机系统的多工况使用要求，比如高速、低速、轻载、重载、正常或故障等工况，通常采用两种性能差异较大的双电机综合方式，即将双电机通过离合器进行并联或者串联的方式，在不同的工况需求情况下，切换不同的电机工作。采用双电机结构时虽然能够满足电机系统的多工况使用要求，但是这种结构不仅造成系统复杂、体积大、重量重，而且还存在着功率密度低、效率低、机械震动与噪声大等问题。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题是：提供一种高可靠性、高功率密度、可适应不同工况的可变结构式驱动拓扑。本专利技术的技术解决方案是：一种可变结构式驱动拓扑，包括功率管组和功率开关组；所述功率管组中功率管数量与开放式绕组电机的相数相匹配，在开放式绕组电机相数为2N时，N≥2，功率管数量为4N；其中，每两个功率管的漏极和源极串联在一起构成一个桥臂，串联后的漏极接电源端，串联后的源极接地，串联在一起的漏极和源极之间设有接线端子，接线端子与开放式绕组电机的绕组的一个端子相连；上述所有功率管的栅极作为控制端；所述功率开关组包括3N-2个功率开关，每个功率开关的栅极作为控制端；四个功率开关组成一个口字形单元，多个口字形单元上下串成一串，相邻两个口字形单元串联的公共边共用一个功率开关；功率开关连接的公共端设有接线端子，即3N-2个功率开关共有2N个接线端子，接线端子与开放式绕组电机的绕组的另外一个端子相连。所述的功率开关组根据变结构控制指令，进行结构变形；具体：根据指令，当口字形单元的竖排的功率开关打开、横排的功率开关关闭时，N相绕组一端短接在一起，2N相绕组构成两个星形结构，两个星形结构分别由相应的功率管驱动，构成星形驱动拓扑结构；当口字型单元的横排功率开关打开、竖排功率开关关闭时，使得两个绕组串联起来构成一相绕组，与相应的功率管构成H桥驱动拓扑结构。在星形驱动拓扑结构，当某个绕组或者功率管发生故障时，将发生故障的星形驱动拓扑结构中的功率管全部关闭，另外一个星形结构绕组电流加倍，实现容错控制。在H桥驱动拓扑结构，当某个绕组或者功率管发生故障时，将发生故障的H桥上的功率管全部关闭。根据工况需求，关闭一个星形驱动拓扑结构，实现轻载工作模式。本专利技术与现有技术相比有益效果为：根据本专利技术的可变结构式驱动拓扑，根据不同的工况需求，可以变换驱动拓扑结构，使得开放式绕组电机达到不同的工作状态，相比双驱动器+双电机结构，能够有效地提高电机系统功率密度、电机与功率器件使用率，降低系统重量和体积。附图说明图1是根据本专利技术的2×N相可变结构式驱动拓扑结构的架构图；图2是根据本专利技术的六相可变结构式驱动拓扑结构的架构图；图3是应用本专利技术拓扑结构的驱动系统的架构图。具体实施方式下面结合附图及实例对本专利技术做详细说明。如1所示，一种可变结构式驱动拓扑，包括功率管组40和功率开关组50；所述功率管组40中功率管数量与开放式绕组电机的相数相匹配，在开放式绕组电机相数为2N时，N≥2，功率管41数量为4N；其中，每两个功率管的漏极和源极串联在一起构成一个桥臂42，串联后的漏极接电源端，串联后的源极接地，串联在一起的漏极和源极之间设有接线端子43，接线端子43与开放式绕组电机的绕组的一个端子相连；上述所有功率管的栅极作为控制端；所述功率开关组50包括3N-2个功率开关51，每个功率开关的栅极作为控制端；四个功率开关组成一个口字形单元，多个口字形单元上下串成一串，相邻两个口字形单元串联的公共边共用一个功率开关；功率开关连接的公共端设有接线端子，即3N-2个功率开关共有2N个接线端子52，接线端子52与开放式绕组电机的绕组的另外一个端子相连。图3为本专利技术拓扑结构应用在开放式绕组电机驱动系统中的架构，具体包括可编程逻辑控制器10、功率管驱动器20、开关管驱动器30、本专利技术拓扑结构(功率管组40和功率开关组50)；可编程逻辑控制器10设有接收上层控制器发送控制指令的输入端，并设有输出驱动控制和变结构控制指令的输出端，分别与所述功率管驱动器20和开关管驱动器30的输入端相连。功率管驱动器20设有与所述可编程逻辑控制器10相连的输入端，还设有与后续所述功率管组40相连的输出端，用于将所述可编程逻辑控制器10输出的驱动控制数字信号，进行信号隔离、功率驱动放大，输出给所述功率管组40中的所述功率管41的控制端，从而控制所述功率管41的导通状态，以达到控制电机的运行状态。开关管驱动器30设有与所述可编程逻辑控制器10相连的输入端，还设有与后续所述功率开关组50相连的输出端，用于将所述可编程逻辑控制器10输出的变结构控制数字信号，进行信号隔离、功率驱动放大，输出给所述功率开关组50中的所述功率开关51的控制端，从而控制所述功率开关51的打开与关闭，以达到进行驱动拓扑变结构的目的。具体工作过程为：可编程逻辑控制器10接收驱动拓扑变结构和驱动的控制指令，并生成功率管组40和功率开关组50控制指令，分别通过功率管驱动器20和开关驱动器30，控制功率管组40和功率开关组50中某些功率管和功率开关的打开或关闭，以达到驱动拓扑结构可变的目的，使得开放式绕组电机工作在不同的状态。实施例如图2所示，功率管组40中功率管数量与开放式绕组电机的相数相匹配，在开放式绕组电机相数为6时，其中，N＝3，功率管41数量为12，分为6个桥臂42，每个桥臂42包含上、下两个功率管41，每个桥臂42的中间点设有接线端子43，所述接线端子43分别与开放式绕组电机的绕组的一个端子相连；功率开关组50包括7个功率开关51，7个功率开关51连接成多个“口”字串联形状，并设有6个接线端子52，接线端子52与开放式绕组电机的绕组的另外一个端子相连。功率开关组50根据变结构控制指令，可以进行变形，即通过控制功率开关51的打开或者关闭。在高速工作时，可以让开放式绕组电机工作在星形结构，即本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可变结构式驱动拓扑，其特征在于：包括功率管组(40)和功率开关组(50)；所述功率管组(40)中功率管数量与开放式绕组电机的相数相匹配，在开放式绕组电机相数为2N时，N≥2，功率管(41)数量为4N；其中，每两个功率管的漏极和源极串联在一起构成一个桥臂(42)，串联后的漏极接电源端，串联后的源极接地，串联在一起的漏极和源极之间设有接线端子(43)，接线端子(43)与开放式绕组电机的绕组的一个端子相连；上述所有功率管的栅极作为控制端；所述功率开关组(50)包括3N‑2个功率开关(51)，每个功率开关的栅极作为控制端；四个功率开关组成一个口字形单元，多个口字形单元上下串联，相邻两个口字形单元串联的公共边共用一个功率开关；功率开关连接的公共端设有接线端子，即3N‑2个功率开关共有2N个接线端子(52)，接线端子(52)与开放式绕组电机的绕组的另外一个端子相连。

【技术特征摘要】
1.一种可变结构式驱动拓扑，其特征在于：包括功率管组(40)和功率开
关组(50)；
所述功率管组(40)中功率管数量与开放式绕组电机的相数相匹配，在开
放式绕组电机相数为2N时，N≥2，功率管(41)数量为4N；其中，每两个功
率管的漏极和源极串联在一起构成一个桥臂(42)，串联后的漏极接电源端，
串联后的源极接地，串联在一起的漏极和源极之间设有接线端子(43)，接线
端子(43)与开放式绕组电机的绕组的一个端子相连；上述所有功率管的栅极
作为控制端；
所述功率开关组(50)包括3N-2个功率开关(51)，每个功率开关的栅极
作为控制端；四个功率开关组成一个口字形单元，多个口字形单元上下串联，
相邻两个口字形单元串联的公共边共用一个功率开关；功率开关连接的公共端
设有接线端子，即3N-2个功率开关共有2N个接线端子(52)，接线端子(52)
与开放式绕组电机的绕组的另外一个端子相连。
2.根据权利要求1所述的一种可变结构式驱动拓扑，其特征在于：所述的

【专利技术属性】
技术研发人员：司宾强，曾广商，黄玉平，
申请(专利权)人：北京精密机电控制设备研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11