单机多驱动多绕组电机系统.pdf

1、(10)申请公布号 CN 102497054 A (43)申请公布日 2012.06.13 C N 1 0 2 4 9 7 0 5 4 A *CN102497054A* (21)申请号 201110385907.0 (22)申请日 2011.11.25 H02K 7/00(2006.01) (71)申请人焦耀峰 地址 710075 陕西省西安市唐延路旺座现代 城E座2105室 (72)发明人焦耀峰 李皓 (74)专利代理机构西安文盛专利代理有限公司 61100 代理人李中群 (54) 发明名称 单机多驱动多绕组电机系统 (57) 摘要 本发明提供了一种单机多驱动多绕组电机系 统，由并行多绕组电

2、机和一个驱动器组成，并行多 绕组电机内的定子上并行设置有多套相互独立的 绕组，驱动器包括用于产生与电机绕组一一对应 的电机驱动信号的多路并行驱动单元、用于监测 对应绕组的工作状态，并将多路并行驱动单元产 生的驱动信号传输至对应电机绕组的多路并行输 出单元和用于获取、分析全部绕组及多路并行驱 动单元的工作状态监测信号，并根据监测信号，协 调和控制各个并行驱动单元的信号输出，实现不 同绕组的并行驱动的主控单元。本发明克服了现 有电机系统中某一绕组或驱动单元故障时完全不 能工作的问题，提高了电机系统的可靠性，并具有 结构简单，可靠性高，响应快等优点。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书3

3、页 附图1页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 1 页 1/1页 2 1.一种单机多驱动多绕组电机系统，其特征在于由并行多绕组电机(1)和一个驱动器 (2)组成， 1.1所说并行多绕组电机(1)内的定子上并行设置有多套相互独立的绕组； 1.2所说的驱动器(2)包括： 多路并行驱动单元，分别用于产生与并行多绕组电机内各并行绕组一一对应的电机驱 动输出； 多路并行输出单元，分别与并行多绕组电机内各并行绕组一一对应连接，用于监测对 应绕组的工作状态，并驱动对应电机绕组； 主控单元，其输出/输入端同时与各路并行驱动单元的输入/输出端连

4、接，用于获取、 分析全部绕组及多路并行驱动单元的工作状态监测信号，并根据监测信号协调和控制各个 并行驱动单元的信号输出，实现不同绕组的并行驱动。 2.根据权利要求1所述的单机多驱动多绕组电机系统，其特征在于所说的多路并行驱 动单元和主控单元集成在同一核心芯片或同一块核心控制器主板(3)内。 3.根据权利要求1所述的单机多驱动多绕组电机系统，其特征在于所说的电机绕组套 数与并行输出单元以及并行驱动单元的数量相等，且不少于2。 4.根据权利要求1所述的单机多驱动多绕组电机系统，其特征在于所说的电机为三相 或多相电机。 5.根据权利要求1所述的单机多驱动多绕组电机系统，其特征在于所说的电机为异步 电

5、机、同步电机、无刷电机、磁阻电机或步进电机。 权 利 要 求 书CN 102497054 A 1/3页 3 单机多驱动多绕组电机系统 技术领域 0001 本发明属于电机应用技术领域，涉及一种多绕组的电机系统。 背景技术 0002 复杂工况条件下装备(如装甲车、坦克、电动汽车等)的可靠性要求很高，故对装 备中采用的电机系统的可靠性也提出了较高的要求。传统的中大功率系统电机驱动系统常 采用两种构成方式，一是由单个中、大容量驱动器与传统单绕组中、大功率电机构成系统， 另一种是用多个小容量驱动器与传统单绕组中、大功率电机构成系统。 0003 第一种方式中，驱动器直接与电机连接，结构简单，但由于传统电机

6、是单套绕组结 构，驱动器和电机在复杂应用环境下，两者可靠性均有不同程度降低，系统运行过程中绕组 或驱动器任何一处出现问题，则会出现系统瘫痪，完全不能工作；此外这种中、大容量驱动 器在轻载小电流工作时还会出现系统随动性差、效率不高、运行不稳定等问题，往往不能实 现有效控制；在大负载精细控制应用方面，也会表现出精度低、随动性差、响应慢等问题。 0004 第二种方式中，各个小容量驱动器需要通过电抗网络与传统中、大功率电机连接， 此外各驱动器还要通过上层管控机构完成各分部间的数据联络，系统结构复杂，抗干扰性 差，运行不可靠，电机绕组或驱动器某一部分出现故障时系统完全不能工作。 发明内容 0005 本发

7、明的目的在于解决现有电机系统特别是中、大功率电机系统存在的问题，提 供一种结构简单合理、抗干扰能力强、精度高、随动性优、响应快、可靠性高的单机多驱动多 绕组电机系统。 0006 为实现上述发明目的而采用的技术解决方案是这样的：所提供的单机多驱动多绕 组电机系统由并行多绕组电机和一个驱动器组成，其中所说并行多绕组电机内的定子上并 行设置有多套相互独立的绕组；所说的驱动器包括：多路并行驱动单元，分别用于产生与 并行多绕组电机内各并行绕组一一对应的电机驱动输出；多路并行输出单元，分别与并行 多绕组电机内各并行绕组一一对应连接，用于监测对应绕组的工作状态，并将多路并行驱 动单元产生的驱动信号传输至对应

8、电机绕组；主控单元，其输出/输入端同时与各路并行 驱动单元的输入/输出端连接，用于获取、分析全部绕组及多路并行驱动单元的工作状态 监测信号，并根据监测信号，协调和控制各个并行驱动单元的信号输出，实现不同绕组的并 行驱动。 0007 本发明的技术解决方案还包括：所说的多路并行驱动单元和主控单元集成在同一 核心芯片或同一块核心控制器主板内。 0008 本发明的技术解决方案还包括：所说的电机绕组套数与并行输出单元以及并行驱 动单元的数量相等，且不少于2。 0009 本发明的技术解决方案还包括：所说的电机为三相或多相电机。 0010 本发明的技术解决方案还包括：所说的电机为异步电机、同步电机、无刷电机

9、、磁 说 明 书CN 102497054 A 2/3页 4 阻电机或步进电机。 0011 与现有技术相比，本发明具有的有益效果有： 0012 1、本发明电机为并行多绕组电机，驱动单元为并行多路，各套绕组独立且与驱动 器各单元之间一一对应连接，驱动器与电机间无需适配网络，系统结构简单，提高了系统可 靠性；同时主控单元可根据监测得到的绕组和驱动单元的工作状态监测信号，迅速将故障 通道脱离，并协调和控制并行驱动单元的信号输出，实现其他绕组运行，克服了现有电机系 统中存在的某一绕组或驱动单元故障时系统完全不能工作的问题，提高了电机系统的可靠 性。 0013 2、本发明中多路并行驱动单元和主控单元集成在

10、同一芯片或同一块控制主板内， 且各个驱动单元受控于一个主控单元，数据传送也由同一主控单元完成，没有外部联络，使 得系统具有很好的抗干扰性能，提高了运行可靠性。 0014 3、本发明的主控单元与驱动单元、输出单元之间的数据传送和外部联络均采用多 路并行模式，各路驱动单元的控制和数据传送均由一个主控单元实现，具有控制精度高、处 理速度快等特点。使系统在轻载小电流时，能实施有效控制，具有随动性好、效率高、运行稳 定等优点；在大负载精细控制应用方面也具有精度高、随动性好、响应快等优点。 附图说明 0015 附图为本发明一个实施例的组成结构示意图。 0016 附图中各数字标号名称分别是：1-并行多绕组电

11、机，2-驱动器，3-核心控制器主 板。 具体实施方式 0017 以下将结合附图对本发明内容做进一步说明，但本发明的实际应用结构并不仅限 于下述的实施例。 0018 参见附图，本发明所述的单机多驱动多绕组电机系统由并行多绕组电机1和一个 驱动器2组成，驱动器2内包含有一个由核心控制器主板3以及不少于两路且相互独立的 并行驱动单元。 0019 本发明附图中的并行多绕组电机以三项异步电机为例，电机的定子上并行设置有 多套独立工作的绕组，单套绕组的电源接线方法与单绕组电机的电源接线方法一致。电机 并行绕组独立工作，其电源接线端一一对应接入至驱动器中的各路并行输出单元，并通过 一一对应的多路并行驱动单元

12、与一只主控单元相连。为了确保一定的冗余量，本发明的电 机绕组套数与并行输出单元以及并行驱动单元的数量相等，且不少于2。 0020 驱动器2中设置有主控单元、多路并行驱动单元以及多路并行输出单元。各路并 行驱动单元的输出/输入端分别与各路并行输出单元的输入/输出端连接，主要用于产生 与各电机绕组一一对应的电机驱动信号；多路并行输出单元内部设置有绕组工作电压和工 作电流监测电路，用于监测对应绕组的工作状态，并将多路并行驱动单元产生的驱动信号 传输至对应电机绕组；主控单元的输出/输入端同时与各路并行驱动单元的输入/输出端 连接，主要用于获取和分析全部绕组和多路并行驱动单元的工作状态监测信号，并根据监

13、 测信号协调和控制各个并行驱动单元的信号输出，实现不同绕组的并行驱动。这样在个别 说 明 书CN 102497054 A 3/3页 5 绕组或驱动单元出现故障时，主控单元可以迅速将故障通道脱离，协调并控制其他绕组运 行，当电机系统中某一绕组或驱动单元故障时，主控单元将关闭故障通路工作，同时协调正 常通路，保证系统能正常运转，提高了电机系统的可靠性。实际应用结构中，核心控制器主 板3内具有一个FPGA核心芯片(如EP2S30F484C3芯片)，主控单元与并行驱动单元集成于 FPGA核心芯片内，并行输出单元主通道为大功率IGBT。 0021 在附图所示实施例中，多路并行驱动单元和主控单元集成在同一

14、一个FPGA核心 芯片内，控制器主板3内还设置有多路并行驱动单元工作电压和工作电流监测电路，实现 并行驱动单元工作状态的监测。由于多路并行驱动单元受控于一个主控单元，数据传送也 由同一主控单元完成，没有外部联络，使得系统具有很好的抗干扰性能。同时本发明的主控 单元与多路并行驱动单元、多路并行输出单元之间的数据传送和外部联络均采用多路并行 模式，多路并行驱动单元的控制和数据传送均由一个主控单元实现，具有控制精度高、处理 速度快等特点。 0022 本发明的电机系统可用于三相或多相电机，电机种类可为异步电机、同步电机、无 刷电机、磁阻电机或步进电机等。 说 明 书CN 102497054 A 1/1页 6 说 明 书 附 图CN 102497054 A