电动机串并联混合转态驱动系统技术方案

一种电动机串并联混合转态驱动系统，以直流激磁的交流或直流同步电动机或直流整流子式电动机的直流电能驱动装置（含电枢或磁场绕组）作串联或并联的阶梯式操控以及串联到并联连续性混合运转状态以操控所属电动机的转速、转向扭力及输出功率为其特征。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
电动机串并联混合转态驱动系统一种电动机串并联混合转态驱动系统，借助特定创新的电路结构提供一种简捷及具有实用性复数组被调控电动机的直流电能驱动装置串并联控制功能以及进一步的连续线性控制。直流电动机或使用直流辅助激磁磁极的交流或直流同步电动机，由于成本低、运转性良好、效率高且功率操控容易而广泛运用于机械及产业设备的驱动以及驱动各种电动载具或大众运输载具；本申请人发现传统技术中，多组电动机组作串并联切换可靠性高、效果良好，常见于有轨电车的速控，但其仅能提供串联、并联、串并联混合等多阶变化而无法提供连续线性的调控运转，其间亦有通过可变电阻以调整其中间的不连续段，但电阻热损大及对电机特性会存有负面影响。所以，本申请人希望开发在串联、并联或串并联混合等各阶段间能具有良好连续调整并具有经济效率及良好结构的电路，并以固态主动操控元件改善传统串并联切换机电式开关元件寿命短、成本高的缺点，基于上述背景而开发此电动机串并联混合转态驱动系统，此项电路主要结构含：—直流电源：为来自蓄电瓶、太阳能、发电机或由交流电源整流而得到的物理能或化学能所转换为电能；—被调控电动机的直流电能驱动装置：为由两组或两组以上独立电动机组或由同组电动机具有两组或两组以上磁场绕组或具有两组或两组以上电枢所构成，供接受开关元件组的操控以进行串联或并联或两者间可控比例的混合调控，其接受调控的电能驱动装置含具有永磁式磁场直流电机或绕组激磁式磁场直流分激电动机的电驱；或具有串-->激或换向绕组复激电机的串激磁场绕组或电枢或两者同时接受操控；或由串激电动机的串激磁场绕组或电枢个别接受操控；或两者同时接受操控或由其他具有整流子式电动机所构成；或由具有直流辅助激磁磁场的交流或直流同步电动机所构成；—开关元件组：为由固态开关元件或可作线性操控的开关固态元件所构成，特定场合含引用机电式开关元件或两者混合使用；—二极管组：为提供分流阻隔或逆极性阻隔或作为续流二极管；—操控指令输入单元：为由机电或固态电机或电子元件所构成，以发出对电动机组运转状态操控指令；—中央控制单元：为由机电或固态电机或电子元件所构成的信号指令处理单元，为接受操控指令输入单元指令经驱动电路操控开关元件组；—驱动电路：为由机电或固态电机或电子元件所构成，以接受中央控制单元的指令而相对驱动开关元件组。通过操控上述开关元件作ON及OFF开关切换以操控被调控电动机的直流电能驱动装置作串联或并联切换；以及通过开关组作PWM的操控以构成串联与并联间两者混合型态的中间段作无级操控调整；此外，开关元件组若选用可控内阻的线性开关元件所构成及操控时亦可构成无级操控运转。本专利技术的主要目的，旨在提供一种电动机串并联混合转态驱动系统，为针对传统以直流激磁的交流或直流同步电动机或直流整流子式电动机的直流电能驱动装置(含电枢或磁场绕组)作串联或并联的阶梯式操控以及串联到并联连续性混合运转状态以操控所属电动机的转速、转向扭力及输出功率。以下配合附图详细说明本专利技术的实施例：图式简单说明：图1所示为本专利技术的两阶式基本电路实施例。图2所示为本专利技术以机电开关构成串联操控电路例。-->图3所示为本专利技术由六组被调控电动机的直流电能驱动装置所组成的应用例。图1为此项电动机串并联混合转态驱动系统应用于两阶式基础电路例，其主要构成如下：—直流电源DCV100：含来自蓄电瓶、太阳能、发电机或由交流电源整流而得的物理能或化学能所转换，从而供应的直流电能；—被调控电动机的直流电能驱动装置EMD101、EMD102：为由两组或两组以上独立电动机组或由同组电动机具有两组或两组以上磁场绕组或具有两组或两组以上电枢所构成，供接受开关元件组的操控以进行串联或并联或两者间可控比例的混合调控，其接受调控的电能驱动装置含具有永磁式磁场直流电机或绕组激磁式磁场直流分激电动机的电枢；或具有串激或换向绕组复激电机的串激磁场绕组或电枢或两者同时接受操控；或由串激电动机的串激磁场绕组或电枢个别接受操控；或两者同时接受操控或由其他具有整流子式电动机所构成；或由具有直流辅助激磁磁场的交流或直流同步电动机所构成；被调控电动机的直流电能驱动装置EMD101与EMD102中间串联阻隔二极管GR100及开关元件S101后并联于电源两端；—开关元件S101、S111、S112：为由固态开关元件或可作线性操控的开关固态元件所构成，特定场合含采用机电式开关元件或固态与机电式开关两者混合使用；其中开关元件S101为与二极管CR100串联于被调控电动机的直流电能驱动装置EMD101及EMD102之间作为阻隔二极管，其串联顺序为电源正极→EMD101正端→EMD101负端→CR100正端→CR100负端→S101正端→S101负端→EMD102正端→EMD102负端→电源负极；—二极管CR100、CR101、CR102：其中二极管CR100如前述顺向串联于被调控电动机的直流电能驱动装置EMD101与开关元件S101之间作为阻隔二极管；二极管CR101为并联于被调控电动机的直流电能驱动装置EMD101两端作为续流二极管，其正端连接于被调控-->电动机的直流电能驱动装置EMD101与二极管CR100及开关元件S111的相连接，其负端与被调控电动机的直流电能驱动装置EMD101正端共同通往电源正端；二极管CR102为并联于被调控电动机的直流电能驱动装置EMD102的两端作为续流二极管，其负端连接于被调控电动机的直流电能驱动装置EMD102与开关元件S112及S101的相连接，其正端则连接于电源负极与被调控电动机的直流电能驱动装置EMD102及开关元件S111的相连接；—操控指令输入单元M100：由机电或固态电机或电子元件所构成，以发出对电动机组运转状态的操控指令；—中央控制单元CCU100：由机电或固态电机或电子元件所构成的信号指令处理单元，接受操控指令输入单元M100的指令经驱动电路D100操控开关元件组；—驱动电路D100：由机电或固态电机或电子元件所构成，以接受中央控制单元CCU100的指令而相对驱动开关元件组；其运作状态含以下全部或其中部分状态，其运作状态如下：(A)当开关元件S101呈ON状态、S111、S112呈OFF状态时，被调控电动机的直流电能驱动装置EMD101及EMD102呈串联高阻抗的低功率运转状态，电流由正极经EMD101→CR100→S101→EMD102→负极；(B)当开关元件S101呈OFF状态(因二极管CR100的逆阻隔效应ON也无妨)，S111、S112呈ON状态时，被调控电动机的直流电能驱动装置EMD101及EMD102呈并联低阻抗的高功率运转状态，电流呈两回路分别由正极→S112→EMD102→负极以及由正极→EMD101→S111→负极，此时各回路可单独对被调控电动机的直流电能驱动装置进行功率控制以使各电动机组的转速、扭力或电流或回转方向作相同或不相同状态的运转或部分停机；以上(A)项及(B)项功能中，其开关元件可为机电式开关元件或固态开关元件所构成者，当开关元件S101、S111、S112皆为OFF状-->态时电动机组停止运作；(C)当开关元件S101呈ON状态并操控由固态开关元件所构成的S111、S112作导通周期的PWM控制使电动机组作串联与并联之本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电动机串并联混合转态驱动系统，以直流激磁的交流或直流同步电动机或直流整流子式电动机的直流电能驱动装置（含电枢或磁场绕组）作串联或并联的阶梯式操控以及串联到并联连续性混合运转状态以操控所属电动机的转速、转向扭力及输出功率，其特征在于，其主要结构包括： －直流电源：来自蓄电瓶、太阳能、发电机或由交流电源整流而得的物理能或化学能所转换为电能的供应； －被调控电动机的直流电能驱动装置：由两组或两组以上独立电动机组或由同组电动机具有两组或两组以上磁场绕组或具有两组或两组以上电枢所构成，供接受开关元件组的操控以进行串联或并联或两者间可控比例的混合调控，其接受调控的电能驱动装置含有永磁式磁场直流电机或绕组激磁式磁场直流分激电动机的电枢；或具有串激或换向绕组复激电机的串激磁场绕组或电枢或两者同时接受操控；或由串激电动机的串激磁场绕组或电枢个别接受操控；或两者同时接受操控或由其他整流子式电动机所构成；或由具有直流辅助激磁磁场的交流或直流同步电动机所构成； －开关元件组：由固态开关元件或可作线性操控的开关固态元件所构成，特定场合含引用机电式开关元件或两者混合使用； －二极管组：为提供分流阻隔或反极性阻隔或作为续流二极管； －操控指令输入单元：由机电或固态电机或电子元件所构成，以发出对电动机组运转状态操控指令； －中央控制单元：由机电或固态电机或电子元件所构成的信号指令处理单元，为接受操控指令输入单元指令经驱动电路操控开关元件组； －驱动电路：由机电或固态电机或电子元件所构成，以接受中央控制单元的指令而相对驱动开关元件组； 通过操控上述开关元件作ＯＮ及ＯＦＦ开关切换以操控被调控电动机的直流电能驱动装置作串联或并联切换；以及借助开关组作ＰＷＭ的操控以构成串联与并联间两者混合型态的中间段作无级操控调整；此外，开关元件组若选用可控内阻的线性开关元件所构成及操控时亦可构成无级操控运转。...

【技术特征摘要】
1.一种电动机串并联混合转态驱动系统，以直流激磁的交流或直流同步电动机或直流整流子式电动机的直流电能驱动装置(含电枢或磁场绕组)作串联或并联的阶梯式操控以及串联到并联连续性混合运转状态以操控所属电动机的转速、转向扭力及输出功率，其特征在于，其主要结构包括：—直流电源：来自蓄电瓶、太阳能、发电机或由交流电源整流而得的物理能或化学能所转换为电能的供应；—被调控电动机的直流电能驱动装置：由两组或两组以上独立电动机组或由同组电动机具有两组或两组以上磁场绕组或具有两组或两组以上电枢所构成，供接受开关元件组的操控以进行串联或并联或两者间可控比例的混合调控，其接受调控的电能驱动装置含有永磁式磁场直流电机或绕组激磁式磁场直流分激电动机的电枢；或具有串激或换向绕组复激电机的串激磁场绕组或电枢或两者同时接受操控；或由串激电动机的串激磁场绕组或电枢个别接受操控；或两者同时接受操控或由其他整流子式电动机所构成；或由具有直流辅助激磁磁场的交流或直流同步电动机所构成；—开关元件组：由固态开关元件或可作线性操控的开关固态元件所构成，特定场合含引用机电式开关元件或两者混合使用；—二极管组：为提供分流阻隔或反极性阻隔或作为续流二极管；—操控指令输入单元：由机电或固态电机或电子元件所构成，以发出对电动机组运转状态操控指令；—中央控制单元：由机电或固态电机或电子元件所构成的信号指令处理单元，为接受操控指令输入单元指令经驱动电路操控开关元件组；—驱动电路：由机电或固态电机或电子元件所构成，以接受中央控制单元的指令而相对驱动开关元件组；通过操控上述开关元件作ON及OFF开关切换以操控被调控电动机的直流电能驱动装置作串联或并联切换；以及借助开关组作PWM的操控以构成串联与并联间两者混合型态的中间段作无级操控调整；此外，开关元件组若选用可控内阻的线性开关元件所构成及操控时亦可构成无级操控运转。2.如权利要求1所述的电动机串并联混合转态系统，其两阶式电路系统主要构成如下：—直流电源DCV100：来自蓄电瓶、太阳能、发电机或由交流电源整流而得的物理能或化学能所转换及供应的直流电能；—被调控电动机的直流电能驱动装置EMD101、EMD102：为由两组或两组以上独立电动机组或由同组电动机具有两组或两组以上磁场绕组或具有两组或两组以上电枢所构成，供接受开关元件组的操控以进行串联或并联或两者间可控比例的混合调控，其接受调控的电能驱动装置含具有永磁式磁场直流电机或绕组激磁式磁场直流分激电动机的电枢；或具有串激或换向绕组复激电机的串激磁场绕组或电枢或两者同时接受操控；或由串激电动机的串激磁场绕组或电枢个别接受操控；或两者同时接受操控或由其他整流子式电动机所构成；或由具有直流辅助激磁磁场的交流或直流同步电动机所构成；被调控电动机的直流电能驱动装置EMD101与EMD102中间串联阻隔二极管CR100及开关元件S101后并联于电源两端；—开关元件S101、S111、S112：由固态开关元件或可作线性操控的开关固态元件所构成，特定场合含采用机电式开关元件或固态与机电式开关两者混合使用；其中开关元件S101为与二极管CR100串联于被调控电动机的直流电能驱动装置EMD101及EMD102之间作为隔离二极管，其串联顺序为电源正极→EMD101正端→EMD101负端→CR100正端→CR100负端→S101正端→S101负端→EMD102正端→EMD102负端→电源负极；—二极管CR100、CR101、CR102：其中二极管CR100如前述顺向串联于被调控电动机的直流电能驱动装置EMD101与开关元件S101之间作为隔离二极管；二极管CR101为并联于被调控电动机的直流电能驱动装置EMD101两端作为续流二极管，其正端连接于被调控电动机的直流电能驱动装置EMD101与二极管CR100及开关元件S111的连接点，其负端与被调控电动机的直流电能驱动装置EMD101正端共同通往电源正端；二极管CR102为并联于被调空电动机的直流电能驱动装置EMD102的两端作为续流二极管，其负端连接于被调控电动机的直流电能驱动装置EMD102与开关元件S112及S101的连接点，其正端则连接于电源负极与被调控电动机的直流电能驱动装置EMD102及开关元件S111的连接点；—操控指令输入单元M100：由机电或固态电机或电子元件所构成，以发出对电动机组运转状态的操控指令；—中央控制单元CCU100：由机电或固态电机或电子元件所构成的信号指令处理单元，为接受操控指令输入单元M100的指令经驱动电路D100操控开关元件组；—驱动电路D100：为由机电或固态电机或电子元件所构成，以接受中央控制单元CCU100的指令而相对驱动开关元件组；其运作状态含以下全部或其中部分状态，其运作状态如下：(A)当开关元件S101呈ON状态，S111、S112呈OFF状态时，被调控电动机的直流电能驱动装置EMD101及EMD102呈串联高阻抗的低功率运转状态，电流由正极经EMD101→CR100→S101→EMD102→负极；(B)当开关元件S101呈OFF状态(因二极体管CR100的逆阻隔效应ON亦无妨)，S111、S112呈ON状态时，被调控电动机的直流电能驱动装置EMD101及EMD102呈并联低阻抗的高功率运转状态，电流呈两回路分别由正极→S112→EMD102→负极以及由正极EMD101→S111→负极，此时各回路可单独被调控电动机的直流电能驱动装置进行功率控制以使各电动机组的转速、扭力或电流或回转方向作相同或不相同状态的运转或部分停机；以上(A)项及(B)项功能中，其开关元件可为机电式开关元件或固态开关元件所构成，当开关元件S101、S111、S112皆为OFF状态时电动机组停止运作；(C)当开关元件S101呈ON状态并操控由固态开关元件所构成的S111、S112作导通周期的PWM控制使电动机组作串联与并联之间的变化，而依PWM的DUTY CYCLE(导通百分比)以操控其运转功率由串联到并联间作连续调整；(D)若S111及S112由可作内阻操控的固态线性元件所构成，则运转功率可作由串联到并联的连...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨泰和，
申请(专利权)人：杨泰和，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]