一种用于电机宽速的供电装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于电机宽速的供电装置，包括动力电源模块、PWM调制及功率驱动模块和栅极驱动电源模块，其中栅极驱动电源模块为单变压器多路隔离稳压电源或多变压器多路隔离稳压电源中的一种，其外部设有多个输出端口，PWM调制及功率驱动模块包括多个驱动单元，每一驱动单元均包括一栅极驱动端口，该栅极驱动端口与栅极驱动电源模块的一输出端口连接。本发明专利技术只需要使用一个独立的动力电源，就可以使电机高效率的转速区成倍扩大，极大的改善了电机性能，提高能源利用率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电机控制
，具体地是涉及一种用于电机宽速的供电装置。
技术介绍
众所周知，电机的最高效率转速区是有一范围的，当超出这个范围时，电机的效率急剧下降，多数情况下，电机只能按照工况中工作时间最长的某个转速下设计。而且传统单绕组的电机为了兼顾低速时的电机转矩和低速时的效率，往往都限制了最高速度。为了扩宽电机的转速范围，国内专利技术人做了很多努力和尝试。如国内专利文献中申请号为：201510508099.0，专利名称为“一种永磁同步电机绕组切换装置”和申请号为：201510508843.7，专利名称为“一种基于永磁同步电机绕组切换装置的切换策略”。两篇专利中均提到了一种永磁同步电机切换方法，即永磁同步电机绕组切换装置具有n套绕组，同时对应n个主回路单元，通过4n-4个开关共同作用，实现n套绕组的串并联切换。绕组串联运行，若转速达到切换条件，绕组由串联切换至并联；绕组并联运行，若转速达到切换条件，电压减小，直至满足电压切换条件，绕组由并联切换至串联。采用上述技术方案可以在一定程度上提高电机运行效率，扩展电机的调速范围，并且使主回路容量的需求减小。但是上述技术方案存在如下不足：1.需要n个独立的动力电源供电，这在现实应用中成本高且复杂。特别是在电池供电系统中，要用多个电池组，对充电和电池管理都是很大的麻烦。2.电池组需要由开关进行并联切换，如果是电池供电的系统中，电池的电压因个体差异，电压不可能完全相等，而电池的内阻又很小，在并联的过程中有很大的冲击电流，很容易损坏切换开关，给系统造成不可靠性。3.对n大于2的绕组的情况，只能有全部并联或全部串联这两种状态，没有中间过渡的状态，造成电机切换不顺畅。对于n较多的情况下由于绕组全部串联，绕组自身的感应电动势也就全部相加，电机在全串联时工作的速度范围变的很窄，也就不能实现扩宽电机转速范围的目的。因此，本专利技术的专利技术人亟需构思一种新技术以改善其问题。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种用于电机宽速的供电装置，其只需要使用一个独立的动力电源，就可以使电机高效率的转速区成倍扩大，极大的改善了电机性能，提高能源利用率。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是：一种用于电机宽速的供电装置，包括：一动力电源模块、PWM调制及功率驱动模块和一栅极驱动电源模块，其中所述栅极驱动电源模块为单变压器多路隔离稳压电源或多变压器多路隔离稳压电源中的一种，其外部设有多个输出端口，所述PWM调制及功率驱动模块包括多个驱动单元，每一所述驱动单元均包括一栅极驱动端口，该栅极驱动端口与所述栅极驱动电源模块的一输出端口连接。优选地，还包括一串并联切换模块和对称绕组电机，其中所述串并联切换模块包括N个切换单元，每一所述切换单元的第一端口均与所述动力电源模块的正极连接，其第二端口与所述动力电源模块的负极连接，其第三端口与所述栅极驱动电源模块的输出端口和所述PWM调制及功率驱动模块连接；所述PWM调制及功率驱动模块与所述对称绕组电机连接。优选地，还包括一电流检测模块，其输入端与所述PWM调制及功率驱动模块连接，输出端与所述对称绕组电机连接。优选地，还包括一信号处理与逻辑控制模块，其分别与所述串并联切换模块、所述PWM调制及功率驱动模块、所述电流检测模块和所述对称绕组电机连接。优选地，每一所述切换单元包括第一切换开关、第二切换开关和第三切换开关，其中所述第一切换开关的S端口与所述动力电源模块的负极连接，其D端口与所述第二切换开关的S端口和所述PWM调制及功率驱动模块连接；所述第二切换开关的D端口与所述第三切换开关的S端口连接，所述第三切换开关的D端口与所述动力电源模块的正极连接。优选地，所述PWM调制及功率驱动模块包括多个驱动单元，每一驱动单元均包括一正极公共端、一负极公共端和栅极驱动电源输入端，所述正极公共端与所述动力电源模块的正极或者一切换单元的第四端口连接；所述负极公共端与所述动力电源模块的负极或者一切换单元的第三端口连接；所述栅极驱动电源输入端与所述栅极驱动电源模块的一输出端连接。优选地，所述驱动单元为全桥驱动电路或者多路半桥驱动电路。优选地，所述第一切换开关和/或所述第二切换开关和/或所述第三切换开关为机械触点开关或电子开关。优选地，所述栅极驱动电源模块还包括第一公共端和第二公共端，其中所述第一公共端与所述动力电源模块的正极连接，所述第二公共端与所述动力电源模块的负极连接。优选地，所述栅极驱动电源模块还包括第一公共端和第二公共端，其中所述第一公共端和所述第二公共端与一外接电源连接。采用上述技术方案，本专利技术至少包括如下有益效果：本专利技术所述的用于电机宽速的供电装置，只需要使用一个独立的动力电源，结构简单，成本较低，且不会损伤切换开关。而且通过控制串并联切换模块中的切换开关的打开与关闭，可以实现多种串并联状态，而非单纯的全部并联或全部串联这两种状态。尤其是对于电机绕组较多的情况下，可以使电机高效率的转速区成倍扩大，极大的改善了电机性能，提高能源利用率。附图说明图1为本专利技术所述的用于电机宽速的供电装置的原理图；图2a为本专利技术所述的用于电机宽速的供电装置的电路示意图；图2b为本专利技术所述的用于电机宽速的供电装置的电路示意图；图3a为本专利技术所述的PWM调制及功率驱动模块的电路示意图；图3b为本专利技术所述的PWM调制及功率驱动模块的电路示意图；图4a为本专利技术所述的电流检测模块的电路示意图；图4b为本专利技术所述的电流检测模块的电路示意图；图5a为单变压器多路隔离稳压电源的电路示意图；图5b为多变压器多路隔离稳压电源的电路示意图；图6a-6c为全串联状态时的等效电路示意图；图7a-7c为全并联状态时的等效电路示意图；图8a-8c为2并2串联状态时的等效电路示意图；图9为切换流程图。其中：1.动力电源模块，2.信号处理与逻辑控制模块,3.串并联切换模块,4.PWM调制及功率驱动模块，5.栅极驱动电源模块，6.电流检测模块，7.对称绕组电机，8.磁环，9.电流霍尔传感器。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1至图2所示，为符合本专利技术的一种用于电机宽速的供电装置，包括：一动力电源模块1、PWM调制及功率驱动模块4和一栅极驱动电源模块5，其中所述栅极驱动电源模块5为单变压器多路隔离稳压电源或多变压器多路隔离稳压电源中的一种，其外部设有多个输出端口，所述PWM调制及功率驱动模块4包括多个驱动单元，每一所述驱动单元均包括一栅极驱动端口，该栅极驱动端口与所述栅极驱动电源模块5的一输出端口连接。由于栅极驱动电源模块5的输出端口是彼此电气隔离的，所述PWM调制及功率驱动模块4的供电端口也是电气隔离的，通过用所述栅极驱动电源模块5为驱动单元供电，替代使用动力电源供电，从而无需使用多个独立的动力电源，降低应用成本，同时由于多个动力电源的使用所带来的问题也都可以迎刃而解。在另一优选实施例中，如图2b所示，所述PWM调制及功率驱动模块4中的每一个驱动单元(下述)内均设有一栅极电源。优选地，还包括一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于电机宽速的供电装置，其特征在于，包括：一动力电源模块、PWM调制及功率驱动模块和一栅极驱动电源模块，其中所述栅极驱动电源模块为单变压器多路隔离稳压电源或多变压器多路隔离稳压电源中的一种，其外部设有多个输出端口，所述PWM调制及功率驱动模块包括多个驱动单元，每一所述驱动单元均包括一栅极驱动端口，该栅极驱动端口与所述栅极驱动电源模块的一输出端口连接。

【技术特征摘要】
1.一种用于电机宽速的供电装置，其特征在于，包括：一动力电源模块、PWM调制及功率驱动模块和一栅极驱动电源模块，其中所述栅极驱动电源模块为单变压器多路隔离稳压电源或多变压器多路隔离稳压电源中的一种，其外部设有多个输出端口，所述PWM调制及功率驱动模块包括多个驱动单元，每一所述驱动单元均包括一栅极驱动端口，该栅极驱动端口与所述栅极驱动电源模块的一输出端口连接。2.如权利要求1所述的用于电机宽速的供电装置，其特征在于：还包括一串并联切换模块和对称绕组电机，其中所述串并联切换模块包括N个切换单元，每一所述切换单元的第一端口均与所述动力电源模块的正极连接，其第二端口与所述动力电源模块的负极连接，其第三端口与所述栅极驱动电源模块的输出端口和所述PWM调制及功率驱动模块连接；所述PWM调制及功率驱动模块与所述对称绕组电机连接。3.如权利要求2所述的用于电机宽速的供电装置，其特征在于：还包括一电流检测模块，其输入端与所述PWM调制及功率驱动模块连接，输出端与所述对称绕组电机连接。4.如权利要求3所述的用于电机宽速的供电装置，其特征在于：还包括一信号处理与逻辑控制模块，其分别与所述串并联切换模块、所述PWM调制及功率驱动模块、所述电流检测模块和所述对称绕组电机连接。5.如权利要求1-4任一所述的用于电机宽速的供电装置，其特征在于：每一所述切换单元包括第一切换开关、第二切换开关和第三切换开关，其中所述第一切换开关的S...

【专利技术属性】
技术研发人员：江先武，
申请(专利权)人：江先武，
类型：发明
国别省市：安徽;34