CN104348401A - 并联结构功率设备及其控制方法 - Google Patents

Abstract

于此公开了一种并联结构功率设备及其控制方法。提供了一种并联结构功率设备及其控制方法，该设备包括：交流-直流(AC-DC)转换单元、主驱动单元、副驱动单元、测量和输出主驱动单元和所述副驱动单元的温度的温度传感器单元、以及控制单元，该控制单元根据电机的状态分别控制所述主驱动单元或所述副驱动单元以使电机旋转和控制主驱动单元或所述副驱动单元从而当由温度传感器单元测量的温度变成预定温度或高于预定温度时使得正被驱动的主驱动单元或所述副驱动单元被关闭和处于停止状态的主驱动单元或副驱动单元被驱动。

Description

并联结构功率设备及其控制方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2013年7月26日提交的、题为“Parallel Structure PowerApparatus and Control Method Thereof”的韩国专利申请No.10-2013-0089055的权益，其作为参考整体被合并到本申请中。

技术领域

本发明涉及一种并联结构功率(power)设备及其控制方法。

背景技术

一般的，已经在电机驱动设备中使用产生高热量的功率设备。为此，为了防止功率设备变得温度比可操作的温度高，提供了对功率设备进行冷却的单元(例如，参见专利文献1)。

专利文献1公开了一种配置，在所述配置中其中在制冷剂回路的膨胀阀与外侧的热交换器之间有制冷剂流动的制冷剂冷却器与功率设备接触，并通过在制冷剂冷却器中流动的制冷剂冷却功率设备。

作为与上述方法不同的方法，提供了一种通过驱动冷却风扇电机驱动冷却风扇从而冷却功率设备的方法。

上述两种方法是用于防止功率设备的功率上升的有效方法。然而，由于上述方法需要大量空间来安装冷却设备，所以很难使电机驱动设备小型化。

另外，根据现有技术，由于实现冷却设备需要其他一些电子部件和机械部件，所以很难减小电机驱动设备的生产成本。

而且，根据现有技术的上述方法不可以用在具有空冷式风扇或水冷式流动路径不能安装在电机驱动设备的功率设备中的空间限制的环境中。

[现有技术文献]

[专利文献]

(专利文献1)日本特开专利No.2010-25374

发明内容

做出本发明以致力于提供一种并联结构功率设备及其控制方法，该并联结构功率设备包括两个切换模块，该切换模块用于一个电机的每一相并且在使用任一个切换模块期间当感测到温度上升时能够变到另一个切换模块。

另外，做出本发明以致力于提供一种并联结构功率设备及其控制方法，该并联结构功率设备包括两个切换模块，该切换模块用于一个电机的每一相并且在使用任一个切换模块期间当感测到故障时能够变到另一个切换模块。

根据本发明的优选实施方式，提供了一种并联结构功率设备，包括：交流-直流(AC-DC)转换单元，对交流电进行整流从而生成直流电；主驱动单元，包括多个对应于电机的每一相的线圈的主开关模块，并允许通过控制信号切换所述主开关模块从而将由AC-DC转换单元整流的直流电提供到每一相的线圈和将由每一相的线圈的磁通量生成的磁力提供给转子；副驱动单元，包括多个对应于电机的每一相的线圈的副开关模块，并允许通过控制信号切换所述副开关模块从而将由AC-DC转换单元整流的直流电提供到每一相的线圈和将由每一相的线圈的磁通量生成的磁力提供给转子；温度传感器单元，测量和输出主驱动单元和副驱动单元的温度；以及控制单元，根据电机的状态分别控制主驱动单元或副驱动单元以使电机旋转，和控制主驱动单元或副驱动单元从而当由温度传感器单元测量的温度变成预定温度或高于预定温度时使得正被驱动的主驱动单元或副驱动单元关闭和处于停止状态的主驱动单元或副驱动单元被驱动；

控制单元可以控制主驱动单元或副驱动单元，从而当在电机旋转期间在正被驱动的主驱动单元或副驱动单元中发现故障时关闭正被驱动的主驱动单元或副驱动单元，和驱动处于停止状态的主驱动单元或副驱动单元。

可以通过桥接电路配置主驱动单元，所述桥接电路通过多个彼此并联连接的用于每一相的主开关模块来配置。

主驱动单元的多个主开关模块可以配置成使得每个由主晶体管配置的一对主半导体开关彼此串联连接，所述一对主半导体开关可以具有作为交流输出部分的连接点，连接点可以连接到星型连接的电机的三相励磁绕组，以及主晶体管中的每一者可以以反相并联的方式连接到主二极管中的每一者。

可以通过桥接电路配置副驱动单元，所述桥接电路通过多个彼此并联连接的用于每一相的副开关模块来配置。

副驱动单元的多个副开关模块可以被配置成使得每者由副晶体管配置的一对副半导体开关彼此串联连接，所述一对副半导体开关可以具有作为交流输出部分的连接点，该连接点可以连接到星型连接的电机的三相励磁绕组，以及副晶体管中的每一者可以以反相并联的方式连接到副二极管中的每一者。

可以通过上主开关和下主开关来配置主驱动单元的多个主开关模块，每个主开关模块由控制信号开启以向转子提供由对应相的磁通量生成的磁力，所述多个主开关模块根据控制信号开启上主开关和下主开关，从而向转子提供由对应相的磁通量生成的磁力。

主驱动单元的主开关模块可以包括：上主半导体开关，包括连接到对应相的线圈的一侧的上主晶体管元件，该上主晶体管元件用于根据通过控制终端输入的控制信号来中断功率供应，该上主半导体开关还包括保护二极管，该保护二极管用于在开启和关闭上主晶体管元件时保护上主晶体管元件不受对应相的线圈生成的反电动势影响；以及下主半导体开关，包括连接到对应相的线圈的另一侧的下主晶体管元件，该下主晶体管元件用于根据通过控制终端输入的控制信号来中断功率供应，该下主半导体开关还包括保护二极管，该保护二极管用于在开启和关闭下主晶体管元件时保护下主晶体管元件不受对应相的线圈生成的反电动势影响。

可以通过上副开关和下副开关来配置所述副驱动单元的副开关模块，每个所述副开关模块通过控制信号开启以向所述转子提供由对应相的磁通量生成的磁力，所述副开关模块根据所述控制信号来开启所述上副开关和所述下副开关，从而向所述转子提供由所述对应相的磁通量生成的磁力。

副驱动单元的副开关模块可以包括：上副半导体开关，包括连接到对应相的线圈的一侧的上副晶体管元件，该上副晶体管元件用于根据通过控制终端输入的控制信号来中断功率供应，该上副半导体开关还包括上保护二极管，该上保护二极管用于在开启和关闭上副晶体管元件时保护上副晶体管元件不受对应相的线圈生成的反电动势影响；以及下副半导体开关，包括连接到对应相的线圈的另一侧的下副晶体管元件，该下副晶体管元件用于根据通过控制终端输入的控制信号来中断功率供应，该下副半导体开关还包括保护二极管，该保护二极管用于在开启和关闭下副晶体管元件时保护下副晶体管元件不受对应相的线圈生成的反电动势影响。

根据本发明的另一个优选实施方式，提供了一种并联结构功率设备，包括：交流-直流(AC-DC)转换单元，对交流电进行整流从而生成直流电；主驱动单元，该主驱动单元包括多个主开关模块，所述主开关模块包括一对对应于电机的每一相的线圈的主开关，该主驱动单元允许通过控制信号切换所述主开关模块从而将由所述AC-DC转换单元整流的直流电提供到每一相的线圈和将由每一相的线圈的磁通量生成的磁力提供给转子；副驱动单元，该副驱动单元包括多个副开关模块，所述副开关模块包括一对对应于所述电机的每一相的线圈的副开关，该副驱动单元允许通过控制信号切换所述副开关模块从而将由所述AC-DC转换单元整流的直流电提供到每一相的线圈和将由每一相的线圈的磁通量生成的磁力提供给所述转子；温度传感器单元，测量和输出主驱动单元的多个主开关模块的主开关中的每一者的温度和副驱动单元的多个副开关模块的副开关中的每一者的温度；以及控制单元，根据电机的状态分别控制主驱动单元或副驱动单元以使电机旋转，以及在由温度传感器单元测量的多个主开关模块的各个主开关和副开关模块的各个副开关的测量温度中发现测量的温度为预定温度或高于预定温度的情况下，控制主驱动单元或副驱动单元从而使得正以和预定温度相同或更高的测量温度被驱动的主驱动单元的主开关模块中的对应主开关或副驱动单元的副开关模块中的副开关被关闭和处于对应的停止状态的主驱动单元的主开关模块中的主开关或副驱动单元的副开关模块中的副开关被驱动。

根据本发明的另一个优选实施方式，提供了一种并联结构功率设备，包括：交流-直流(AC-DC)转换单元，对交流电进行整流从而生成直流电；主驱动单元，包括多个对应于电机的每一相的线圈的主开关模块，并允许通过控制信号切换所述主开关模块从而将由AC-DC转换单元整流的直流电提供到每一相的线圈和将由每一相的线圈的磁通量生成的磁力提供给转子；副驱动单元，包括多个对应于电机的每一相的线圈的副开关模块，并允许通过控制信号切换所述副开关模块从而将由AC-DC转换单元整流的直流电提供到每一相的线圈和将由每一相的线圈的磁通量生成的磁力提供给转子；以及控制单元，根据电机的状态分别控制主驱动单元或副驱动单元以使电机旋转，和当在正被驱动的主驱动单元或副驱动单元中发现故障时关闭正被驱动的主驱动单元或副驱动单元并驱动处于停止状态的主驱动单元或副驱动单元。

可以通过桥接电路配置主驱动单元，所述桥接电路通过多个彼此并联连接的用于每一相的主开关模块来配置，以及可以通过桥接电路配置副驱动单元，所述桥接电路通过多个彼此并联连接的用于每一相的副开关模块来配置。

主驱动单元的多个主开关模块可以由上主开关和下主开关来配置，每个主开关模块由控制信号开启以向转子提供对应相的磁通量生成的磁力，所述主驱动单元的多个主开关模块根据控制信号来开启上主开关和下主开关，从而向转子提供对应相的磁通量生成的磁力，以及副驱动单元的多个副开关模块由上副开关和下副开关来配置，每个副开关模块由控制信号开启以向转子提供由对应相的磁通量生成的磁力，所述副驱动单元的多个副开关模块可以根据控制信号来开启上副开关和下副开关，从而向转子提供对应相的磁通量生成的磁力。

根据本发明的另一个优选实施方式，提供了一种并联结构功率设备的控制方法，所述控制方法包括：通过交流-直流(AC-DC)转换单元将交流电转换成直流电，并提供所转换的直流电；通过控制单元根据电机的状态生成控制信号来控制主驱动单元或副驱动单元；通过温度传感器单元测量和输出主驱动单元或副驱动单元的温度；以及当由所述温度传感器单元测量的主驱动单元或副驱动单元的温度为预定温度或高于预定温度时通过控制单元将正被驱动的主驱动单元或副驱动单元改变和操作成处于停止状态的主驱动单元或副驱动单元。

主驱动单元或副驱动单元的改变和操作可以包括：通过温度传感器单元测量和传输主驱动单元或副驱动单元的温度；通过控制单元确定由温度传感器单元测量的温度是否为预定温度或高于预定温度；以及基于该确定，当温度为预定温度或高于预订温度时通过控制单元将正被驱动的主驱动单元或副驱动单元改变和操作成处于停止状态的主驱动单元或副驱动单元。

控制方法还可以包括当在正被驱动的主驱动单元或副驱动单元中发现故障时，通过控制单元将正被驱动的主驱动单元或副驱动单元改变和操作成处于停止状态的主驱动单元或副驱动单元。

控制方法还可以包括当在正被驱动的主驱动单元的各个开关模块或副驱动单元的各个开关模块中发现故障时，通过控制单元关闭正被驱动的主驱动单元的对应开关模块或副驱动单元的对应开关模块，以及将主驱动单元的对应开关模块或副驱动单元的对应开关模块改变和操作成处于停止状态的主驱动单元的对应主开关模块或副驱动单元的对应副开关模块。

根据本发明的另一个优选实施方式，提供了一种并联结构功率设备的控制方法，所述控制方法包括：通过交流-直流(AC-DC)转换单元将交流电转换成直流电，并提供所转换的直流电；通过控制单元根据电机的状态生成控制信号来控制主驱动单元或副驱动单元；通过温度传感器单元测量和输出主驱动单元的多个主开关模块的主开关中的每一者的温度和副驱动单元的多个副开关模块的副开关中的每一者的温度；以及当在由温度传感器单元测量的多个主开关模块的各个主开关和副开关模块的各个副开关的测量温度中发现测量的温度为预定温度或高于预定温度的情况下，通过控制单元关闭正以和预定温度相同或更高的测量温度被驱动的主驱动单元的主开关模块中的对应主开关或副驱动单元的副开关模块中的副开关并驱动处于对应的停止状态的主驱动单元的主开关模块中的主开关或副驱动单元的副开关模块中的副开关。

附图说明

根据下面结合附图进行的详细描述，将会更清楚地理解本发明的上述和其他目的、特征和优点，在所述附图中：

图1是根据本发明的优选实施方式的并联结构功率设备的配置图；

图2是在图1的电机为BLDC电机的情况下主驱动单元和副驱动单元的详细配置图；

图3示出了主开关模块的操作和根据主开关模块的操作提供给线圈的信号波形；

图4示出了副开关模块的操作和根据副开关模块的操作提供给线圈的信号波形；

图5是图1的电机为SRM电机的情况下主驱动单元和副驱动单元的详细结构图；以及

图6是根据本发明优选实施方式的并联结构功率设备的控制方法的流程图。

具体实施方式

根据下面结合附图对优选实施方式的详细描述，将会更清楚地理解本发明的目的、特征和优点。在附图中，相同的参考标记用于指示相同或类似的组件，并省略了对其的重复描述。而且，在下面的描述中，术语“第一”、“第二”、“一侧”、“另一侧”等等用来将某组件和其他组件进行区分，但是所述组件的配置不应该被解释为受术语限制。而且，在对本发明的描述中，当确定了对相关技术的详细描述会使得本发明的要点模糊时，将会省略对其的描述。

在下文中，将会参考附图，详细描述本发明的优选实施方式。

图1是根据本发明的优选实施方式的并联结构功率设备的配置图。

参考图1，根据本发明的优选实施方式的并联结构功率设备被配置成包括功率单元10、直流-交流(DC-AC)转换单元20、控制单元30、主驱动单元40、副驱动单元45和温度传感器单元50。

功率单元10是使一般的商用交流电降低以将降低的交流电传输到DC-AC转换单元20和控制单元30的元件，该功率单元10为此包括充电和放电电容11以用于向DC-AC转换单元20提供功率。

DC-AC转换单元20是从功率单元10接收降低的交流电以将交流电转换成直流电的元件，该DC-AC转换单元20包括用于对交流电进行全波整流的桥接二极管D1、D2、D3和D4和用于移除留在经整流的电中的脉冲成分的平流电容21。

另外，主驱动单元40包括每一相的线圈的主开关模块，从而向电机70的每一相的线圈提供驱动信号。

主驱动单元40将从AC-DC转换单元20提供的直流电转换成具有任何可变频率的脉冲形式的三相交流电(通常由U相、V相和W相配置成)并将所述三相交流电提供到电机70。

主驱动单元40的主开关模块主要由开关元件配置成，其中开关元件是金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、IGBT等等。

具有上述配置的主驱动单元40的主开关模块响应于从控制单元30提供的开启/关闭形式的脉宽调制(PWM)控制信号，从而用于将具有与PWM控制信号相同的时序的放大的脉宽调制信号提供给电机70的每一对应相的线圈以作为驱动信号。

接下来，每个副驱动单元45包括每一相的线圈的副开关模块，从而向电机70的每一相的线圈提供驱动信号。

另外，副驱动单元45将从AC-DC转换单元20提供的直流电转换成具有任何可变频率的脉冲形式的三相交流电(通常由U相、V相和W相配置成)并将所述三相交流电提供到电机70。

副驱动单元45的副开关模块主要由开关元件配置成，其中所述开关元件是金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、IGBT等等。

具有上述配置的副驱动单元45的副开关模块响应于从控制单元30提供的开启/关闭形式的脉宽调制(PWM)控制信号，从而用于将具有与PWM控制信号相同的时序的放大的脉宽调制信号提供给电机70的每一对应相的线圈以作为驱动信号。

在电机70为BLCD电机的情况下，图2示出了主驱动单元40和副驱动单元45的详细配置。将参考图2，描述主驱动单元40和副驱动单元45的操作。

另外，在电机70为SRM电机的情况下，图5示出了主驱动单元40和副驱动单元45的详细配置。将参考图5，描述主驱动单元40和副驱动单元45的操作。

接下来，控制单元30可以使用主驱动单元40与副驱动单元45中的任意一者来驱动电机70。

也就是，控制单元30根据位置传感器单元31、电流传感器单元32和速度传感器单元33感测电机70的转子的速度和位置等等，并相应地生成控制信号，从而控制主驱动单元40与副驱动单元45中的任意一者，由此能够驱动电机70。

另外，当温度传感器单元50感测到预定温度或更高温度时，控制单元30关闭正被驱动的驱动单元40或45并驱动另一个驱动单元40或45，由此防止功率设备和元件中的温度上升。

另外，当在两个驱动单元40和45(是主驱动单元40和副驱动单元45)中的任意一个驱动单元40或45的操作期间感测到驱动单元40或45的故障时，控制单元30基于电流传感器单元32感测的电流来驱动另一个驱动单元40或45(在产生异常操作的情况下，诸如电流值变成预定值或更高的值或变成低于预定值的情况，电流的幅值变成预定值或更高的值的情况，等等)，从而允许在故障发生时连续驱动电机70。

执行上述控制的控制单元30包括位置传感器单元31，该位置传感器单元31用于测量电机70的速度从而生成脉宽调制控制信号，以允许电机70以合适的速度旋转，并将生成的脉宽调制控制信号提供给驱动单元40和45的开关模块的开关元件。

同时，温度传感器单元50检测驱动单元40和45的温度，并将检测的温度提供给控制单元30。

在使用主驱动单元40与副驱动单元45中的任意一者将驱动信号提供给每一相的线圈期间温度传感器单元50感测的温度为预定温度或更高温度的情况下，驱动两个驱动单元40和45中的另一个驱动单元40或45并停止先前工作的驱动单元40或45的操作，从而能够防止功率设备中的温度上升。

另外，在使用主驱动单元40与副驱动单元45中的任意一者进行操作时感测到驱动单元40或45的故障的情况下，驱动另一个驱动单元40或45，从而能够允许在故障发生时连续驱动电机70。

所以，根据上述本发明的优选实施方式，可以在具有不可以安装空冷式风扇或水冷式流动路径的空间限制的环境中很容易地对功率设备进行冷却。

另外，根据本发明的优选实施方式，甚至可以在不包括另外的冷却设备的情况下防止功率设备中的温度上升，从而能够使电机驱动设备小型化。

另外，根据本发明的优选实施方式，甚至可以在不包括另外的冷却设备的情况下防止功率设备中的温度上升，从而能够降低电机驱动设备的生产成本。

而且，根据本发明的优选实施方式，包括用于一个电机的每一相的两个开关模块，用于在使用任意一个开关模块的期间被变成另一个开关模块，从而使得当开关模块中发生故障时可以容易地维持电机驱动状态。

图2是图1的电机为BLDC电机的情况下主驱动单元与副驱动单元的详细配置图。这里，BLDC电机包括具有插入转子中的永磁体的内置永磁型BLDC电机、具有附着在转子的表面上的永磁体的表面永磁型BLDC电机，等等。

参考图2，通过桥接电路配置图1的主驱动单元，所述桥接电路通过用于每一相的彼此并联连接的主开关模块41到43来配置。

配置主开关模块41到43使得一对主半导体开关(S1和S2、S3和S4、S5和S6)中的每个主半导体开关通过彼此串联连接的晶体管(TR1、TR2、TR3、TR4、TR5和TR6)来配置。

另外，所述一对主半导体开关(S1和S2、S3和S4、S5和S6)之间的连接点CP1到CP3形成交流输出单元。

连接点CP1到CP3连接到星型连接的电机70的三相励磁绕组U、V和W。主驱动单元40中使用的六个主晶体管TR1到TR6具有主二极管D1到D6，每个主二极管反向并联到所述主晶体管。

在本优选实施方式中，主驱动单元40基于从控制单元30输出的PWM控制信号受PWM控制，从而将直流电转换成交流电，并输出转换的交流电。

另外，控制单元30在电机70的输出侧基于从位置传感器单元31、电流传感器单元32和速度传感器单元33的输出检测电机70的转子的速度和位置，并基于所检测的信息控制电机70的转子的位置和速度。

同时，通过桥接电路配置副驱动单元45，所述桥接电路通过用于每一相的彼此并联连接的副开关模块41-1到43-1来配置。

配置副开关模块41-1到43-1使得一对副半导体开关(S11和S22、S33和S44、S55和S66)中的每个副半导体开关通过彼此串联连接的晶体管(TR11、TR22、TR33、TR44、TR55和TR66)来配置。

另外，所述一对副半导体开关(S11和S22、S33和S44、S55和S66)之间的连接点CP1到CP3形成交流输出单元。

连接点CP1到CP3连接到星型连接的电机70的三相励磁绕组U、V和W。副驱动单元45中使用的六个副晶体管TR11到TR66具有副二极管D11到D66，每个副二极管反向并联到所述副晶体管。

接下来，控制单元30可以使用主驱动单元40的主开关模块和副驱动单元45的副开关模块中的任意一者来驱动电机70。

另外，当温度传感器单元50感测到预定温度或更高温度时，控制单元30关闭正被驱动的驱动单元40或45的开关模块并驱动另一个驱动单元40或45的开关模块，由此防止功率设备中的温度上升。

另外，当在两个驱动单元40和45(是主驱动单元40和副驱动单元45)中的任意一个驱动单元40或45的开关模块的操作期间感测到驱动单元40或45的开关模块的故障时，控制单元30驱动另一个驱动单元40或45的开关模块，从而允许在故障发生时能够连续驱动电机70。

与此有关，图3示出了主开关模块的操作和根据主开关模块的操作提供给线圈的信号波形，以及图4示出了副开关模块的操作和根据副开关模块的操作提供给线圈的信号波形。

如图3和4所示，即使是关闭主开关模块和开启副开关模块，提供给线圈的电流也是相等的，从而不难连续控制电机70。

所以，根据上述本发明的优选实施方式，在BLDC电机的功率设备中，可以在具有不可以安装空冷式风扇或水冷式流动路径的空间限制的环境中很容易地使用功率设备。

另外，根据本发明的优选实施方式，在BLDC电机的功率设备中，即使在不包括另外的冷却设备的情况下，也可以防止功率设备的温度上升，从而能够使电机驱动设备小型化。

另外，根据本发明的优选实施方式，在BLDC电机的功率设备中，即使在不包括另外的冷却设备的情况下，也可以防止功率设备的温度上升，从而能够降低电机驱动设备的生产成本。

而且，根据本发明的优选实施方式，在BLDC电机的功率设备中，包括用于一个电机的每一相的两个开关模块，用于在使用任意一个开关模块期间被变成另一个开关模块，从而使得当开关模块中发生故障时可以容易地维持电机驱动状态。

图5是图1的电机为SRM电机的情况下主驱动单元和副驱动单元的详细配置图。

参考图5，图1的主驱动单元由第一主开关模块A、第二主开关模块B和第三主开关模块C配置成。

这里，通过控制信号开启从而将有第一相的磁通量生成的磁力提供给转子的第一主开关模块A由第一上主开关S1和第一下主开关S2配置成，并根据控制信号开启第一上主开关S1和第一下主开关S2，从而将由对应相的磁通量生成的磁力提供给转子。

另外，第一主开关模块A包括在第一相线圈中执行电流反馈的第一电流反馈二极管D1和第二电流反馈二极管D2。

另外，通过控制信号开启从而将由第二相的磁通量生成的磁力提供给转子的第二主开关模块B由第二上主开关S3和第二下主开关S4配置成，并根据控制信号开启第二上主开关S3和第二下主开关S4，从而将由对应相的磁通量生成的磁力提供给转子。

另外，第二主开关模块B包括在第二相线圈中执行电流反馈的第三电流反馈二极管D3和第四电流反馈二极管D4。

同时，通过控制信号开启从而将由第三相的磁通量生成的磁力提供给转子的第三主开关模块C由第三上主开关S5和第三下主开关S6配置成，并根据控制信号开启第三上主开关S5和第三下主开关S6，从而将由对应相的磁通量生成的磁力提供给转子。

另外，第三主开关模块C包括在第三相线圈中执行电流反馈的第五电流反馈二极管D5和第六电流反馈二极管D6。

这里，第一上主开关S1包括第一上主晶体管元件Q1和第一上主保护二极管d1，该第一上主晶体管元件Q1连接到生成第一相的磁通量的第一相线圈L1的一侧从而根据通过控制终端输入的控制信号来中断功率供应，该第一上主保护二极管d1在开启和关闭第一上主晶体管元件Q1时保护第一上主晶体管元件Q1不受第一相线圈L1生成的反电动势影响。

另外，第一下主开关S2包括第一下主晶体管元件Q2和第一下主保护二极管d2，该第一下主晶体管元件Q2连接到第一相线圈L1的另一侧从而根据通过控制终端输入的控制信号来中断功率供应，该第一下主保护二极管d2在开启和关闭第一下主晶体管元件Q2时保护第一下主晶体管元件Q2不受第一相线圈L1生成的反电动势影响。

除此之外，第二上主开关S3、第二下主开关S4、第三上主开关S5和第三下主开关S6也具有上述类似的结构。将省略对其的详细描述。

同时，副驱动单元通过第一副开关模块AA、第二副开关模块BB和第三副开关模块CC配置成。

这里，通过控制信号开启从而将由第一相的磁通量生成的磁力提供给转子的第一副开关模块AA由第一上副开关S11和第一下副开关S22配置成，并根据控制信号开启第一上副开关S11和第一下副开关S22，从而将由对应相的磁通量生成的磁力提供给转子。

另外，第一副开关模块AA与第一主开关模块A共享在第一相线圈中执行电流反馈的第一电流反馈二极管D1和第二电流反馈二极管D2。

另外，通过控制信号开启从而将由第二相的磁通量生成的磁力提供给转子的第二副开关模块BB由第二上副开关S33和第二下副开关S44配置成，并根据控制信号开启第二上副开关S33和第二下副开关S44，从而将由对应相的磁通量生成的磁力提供给转子。

另外，第二副开关模块BB与第二主开关模块B共享在第二相线圈中执行电流反馈的第三电流反馈二极管D3和第四电流反馈二极管D4。

同时，通过控制信号开启从而将由第三相的磁通量生成的磁力提供给转子的第三副开关模块CC由第三上副开关S55和第三下副开关S66配置成，并根据控制信号开启第三上副开关S55和第三下副开关S66，从而将由对应相的磁通量生成的磁力提供给转子。

另外，第三副开关模块CC与第三主开关模块C共享在第三相线圈中执行电流反馈的第五电流反馈二极管D5和第六电流反馈二极管D6。

这里，第一上副开关S11包括第一上副晶体管元件Q11和第一上副保护二极管d11，该第一上副晶体管元件Q11连接到生成第一相的磁通量的第一相线圈L1的一侧从而根据通过控制终端输入的控制信号来中断功率供应，该第一上副保护二极管d11在开启和关闭第一上副晶体管元件Q11时保护第一上副晶体管元件Q11不受第一相线圈L1生成的反电动势影响。

另外，第一下副开关S22包括第一下副晶体管元件Q22和第一下副保护二极管d22，该第一下副晶体管元件Q22连接到第一相线圈L1的一侧从而根据通过控制终端输入的控制信号来中断功率供应，该第一下副保护二极管d22在开启和关闭第一下副晶体管元件Q22时保护第一下副晶体管元件Q22不受第一相线圈L1生成的反电动势影响。

除此之外，第二上副开关S33、第二下副开关S44、第三上副开关S55和第三下副开关S66也具有和上述类似的结构。将省略对其的详细描述。

主驱动单元和副驱动单元的操作将描述如下。

控制单元基于针对多相定子的转子的相对位置信息通过切换第一主开关模块A、第二主开关模块B和第三主开关模块C来对定子的每一相改变励磁状态，从而以所需的方向旋转开关磁阻电机的转子。

在该情况下，在温度传感器单元测量的温度变成预定温度或更高温度的情况下，控制单元通过关闭第一主开关模块A、第二主开关模块B和第三主开关模块C以及切换第一副开关模块AA、第二副开关模块BB和第三副开关模块CC来对定子的每一相改变励磁状态，从而以所需的方向连续旋转开关励磁电机的转子。

当然，在这种情况下，在温度传感器单元测量的温度变成预定温度或更高温度的情况下，控制单元通过关闭第一副开关模块AA、第二副开关模块BB和第三副开关模块CC以及切换第一主开关模块A、第二主开关模块B和第三主开关模块C来对定子的每一相改变励磁状态，从而以所需的方向连续旋转开关励磁电机的转子。

同时，控制单元基于针对多相定子的转子的相对位置信息，通过切换第一主开关模块A、第二主开关模块B和第三主开关模块C来对定子的每一相改变励磁状态，从而以所需的方向旋转开关励磁电机的转子。

在该情况下，在电流传感器单元测量的电流不具有预期电流值的情况下(例如，在电流变成预定值或更大的值并有过电流流动、电流变成预定值或更小的值并有低电流流动、或幅值变化变成预定值或更大的值并生成峰值电流的情况下)，控制单元通过关闭第一主开关模块A、第二主开关模块B和第三主开关模块C以及切换第一副开关模块AA、第二副开关模块BB和第三副开关模块CC来对定子的每一相改变励磁状态，从而以所需的方向连续旋转开关磁阻电机的转子。

相反地，在电流传感器单元测量的电流不具有预期电流值的情况下(例如，在电流变成预定值或更大的值或变成预定值或小的值，或者幅值变化变成预定值或更大的值的情况下)，当控制单元基于针对多相定子的转子相对位置信息通过切换第一副开关模块AA、第二副开关模块BB和第三副开关模块CC来对钉子的每一相改变励磁状态从而以所需的方向连续旋转开关磁阻电机的转子时，控制模块通过关闭第一副开关模块AA、第二副开关模块BB和第三副开关模块CC以及切换第一主开关模块A、第二主开关模块B和第三主开关模块C来对定子的每一相改变励磁状态从而以所需的方向连续旋转开关励磁电机的转子。

这里，在主驱动单元的任意一个开关模块中产生故障的情况下，实施本发明从而使得主驱动单元被改变和操作成副驱动单元，但是也可以将主开关改变和操作成副开关(反之亦然)从而使得主开关模块被改变和操作成副开关模块(反之亦然)(例如，i)主驱动单元的整个主开关模块可以被关闭，和副驱动单元的整个副开关模块可以被操作，ii)只有主驱动单元中发生故障的对应的主开关模块可以被关闭，且只有对应于所述主开关模块的副驱动单元的对应的副开关模块可以被操作，或者iii)只有主驱动单元的主开关模块中发生故障的主开关可以被关闭，且只有对应于所述主开关的副驱动单元的副开关模块中的对应的副开关可以被操作)。

同时，实施本发明从而使得主驱动单元和副驱动单元被改变和操作，但不限于此。当温度传感器单元测量和输出主驱动单元的多个主开关模块的温度和副驱动单元的多个副开关模块的温度中的每个温度时，在由温度传感器单元测量的多个主开关模块和副开关模块的测量温度中发现测量的温度为预定温度或更高温度的情况下，控制单元可以控制从而使得正以和预定温度相等或比预定温度高的测量温度被驱动的主驱动单元的主开关模块或副驱动单元的副开关模块被关闭，以及对应的停止状态的主驱动单元的主开关模块或副驱动单元的副开关模块被驱动。

另外，根据本发明的优选实施方式的温度传感器单元测量和输出主驱动单元的多个主开关模块的各个主开关模块的温度和副驱动单元的多个副开关模块的各个副开关的温度中的每个温度，以及在由温度传感器单元测量的多个主开关模块的各个主开关和副开关模块的各个副开关的测量温度中发现测量的温度为预定温度或更高温度的情况下，控制单元进行控制从而使得正以和预定温度相等或比预定温度高的测量温度被驱动的主驱动单元的主开关模块中的对应主开关或副驱动单元的副开关模块中的副开关被关闭，以及对应的停止状态的主驱动单元的主开关模块中的主开关或副驱动单元的副开关模块中的副开关被驱动。

根据上述本发明的优选实施方式，在SRM电机的功率设备中，可以在具有不可以安装空冷式风扇或水冷式流动路径的空间限制的环境中很容易地对功率设备进行冷却。

另外，根据本发明的优选实施方式，在SRM电机的功率设备中，甚至可以在不包括另外的冷却设备的情况下防止功率设备中的温度上升，从而能够使电机驱动设备小型化。

另外，根据本发明的优选实施方式，在SRM电机的功率设备中，甚至可以在不包括另外的冷却设备的情况下防止功率设备中的温度上升，从而能够降低电机驱动设备的生产成本。

而且，根据本发明的优选实施方式，在SRM电机的功率设备中，包括用于一个电机的每一相的两个开关元件，用于在使用任意一个开关元件期间被变成另一个开关元件，从而使得当开关元件中发生故障时可以容易地维持电机驱动状态。

图6是根据本发明优选实施方式的并联结构功率设备的控制方法的流程图。

首先，DC-AC转换单元将功率单元提供的交流电转换成直流电，从而向主驱动单元、副驱动单元和控制单元提供直流电(S100).

另外，控制单元使用安装在电机中的位置传感器单元、速度传感器单元、电流传感器单元等等来检测电机的转子的速度或位置(S110)。

接下来，控制单元根据诸如所检测的电机的转子的速度或位置的电机状态生成控制信号，从而控制主驱动单元或副驱动单元，由此生成驱动信号(S120)。

在该情况下，控制单元可以控制主驱动单元生成驱动信号。

接下来，当温度传感器单元测量和传输主驱动单元或副驱动单元的温度时(S130)，控制单元确定由温度传感器测量的温度是否为预定温度或更高的温度(S140)。

作为确定的结果，当由温度传感器单元测量的温度变成预定温度或更高的温度时，正被驱动的主驱动单元或副驱动单元被关闭，并且处于停止状态的主驱动单元或副驱动单元被驱动(S150)。

也就是，当主驱动单元正在驱动时控制单元关闭主驱动单元并驱动副驱动单元。相反地，当副驱动单元正在驱动时控制单元关闭副驱动单元并驱动主驱动单元。

当然，根据本发明，当温度传感器单元测量和输出主驱动单元的多个主开关模块的温度和副驱动单元的多个副开关模块的温度中的每一者时，在由温度传感器单元测量的多个主开关模块和副开关模块的测量温度中发现测量温度为预定温度或高于预定温度的情况下，控制单元可以进行控制从而使得正以等于预定温度或高于预定温度的测量温度被驱动的主驱动单元的主开关模块或副驱动单元的副开关模块被关闭，以及对应的停止状态的主驱动单元的主开关模块或副驱动单元的副开关模块被驱动。

另外，根据本发明优选实施方式的温度传感器单元测量和输出主驱动单元的多个主开关模块的各个主开关的温度和副驱动单元的多个副开关模块的各个副开关的温度中的每一者，以及在由温度传感器单元测量的多个主开关模块的各个主开关和副开关模块的各个副开关的测量温度中发现测量温度为预定温度或高于预定温度的情况下，控制单元可以进行控制从而使得正以等于预定温度或高于预定温度的测量温度被驱动的主驱动单元的主开关模块中的对应主开关或副驱动单元的副开关模块中的副开关被关闭，以及相应停止状态的主驱动单元的主开关模块中的主开关或副驱动单元的副开关模块中的副开关被驱动。

同时，控制单元使用电流传感器单元等监测在主驱动单元或副驱动单元中是否发生故障(S160)。

接下来，当在主驱动单元或副驱动单元中发生故障时(S170)，控制单元关闭发生故障的主驱动单元或副驱动单元，并驱动处于停止状态的主驱动单元或副驱动单元(S180)。

当然，在该情况下，控制单元监测在主驱动单元的各个开关模块或副驱动单元的各个开关模块中是否发生故障，以及在主驱动单元的开关模块或副驱动单元的开关模块中发生故障的情况下，可以关闭发生故障的主驱动单元的开关模块或副驱动单元的开关模块，以及可以控制处于停止状态的主驱动单元的对应开关模块或副驱动单元的对应开关模块，从而生成驱动信号。

根据本发明的优选实施方式，可以在具有不可以安装空冷式风扇或水冷式流动路径的空间限制的环境中很容易地使用功率设备。

另外，根据本发明的优选实施方式，甚至可以在不包括另外的冷却设备的情况下防止功率设备中的温度上升，从而能够使电机驱动设备小型化。

另外，根据本发明的优选实施方式，甚至可以在不包括另外的冷却设备的情况下防止功率设备中的温度上升，从而能够降低电机驱动设备的生产成本。

而且，根据本发明的优选实施方式，包括用于一个电机的每一相的两个开关元件，用于在使用任意一个开关元件期间被变成另一个开关元件，从而使得当开关元件中发生故障时可以容易地维持电机驱动状态。

虽然为了示出的目的公开了本发明的实施方式，但是应该理解，本发明不限于此，本领域的技术人员将会理解在不脱离本发明的范围和精神的情况下，各种修改、添加和替换都是可能的。

因此，任何和所有修改、各种或等价安排都应该被认为是在本发明的范围内，本发明的具体范围将由所附权利要求公开。

Claims (19)

1.一种并联结构功率设备，包括：

交流-直流(AC-DC)转换单元，用于对交流电进行整流从而生成直流电；

主驱动单元，包括多个对应于电机的每一相的线圈的主开关模块，并允许通过控制信号切换所述主开关模块从而将由所述AC-DC转换单元整流的所述直流电提供到每一相的线圈和将由每一相的线圈的磁通量生成的磁力提供给转子；

副驱动单元，包括多个对应于所述电机的每一相的线圈的副开关模块，并允许通过所述控制信号切换所述副开关模块从而将由所述AC-DC转换单元整流的所述直流电提供到每一相的线圈和将由每一相的线圈的磁通量生成的磁力提供给所述转子；

温度传感器单元，测量和输出所述主驱动单元和所述副驱动单元的温度；以及

控制单元，根据所述电机的状态分别控制所述主驱动单元或所述副驱动单元以使所述电机旋转，和控制所述主驱动单元或所述副驱动单元从而当由所述温度传感器单元测量的温度变成预定温度或高于预定温度时使得正被驱动的所述主驱动单元或所述副驱动单元被关闭和处于停止状态的所述主驱动单元或所述副驱动单元被驱动。

2.根据权利要求1所述的并联结构功率设备，其中所述控制单元控制所述主驱动单元或所述副驱动单元，从而当在所述电机的旋转期间在正被驱动的所述主驱动单元或所述副驱动单元中发现故障时关闭正被驱动的所述主驱动单元或所述副驱动单元，并驱动处于停止状态的所述主驱动单元或所述副驱动单元。

3.根据权利要求1所述的并联结构功率设备，其中通过桥接电路配置所述主驱动单元，所述桥接电路通过多个彼此并联连接的用于每一相的主开关模块来配置。

4.根据权利要求1所述的并联结构功率设备，其中所述主驱动单元的多个主开关模块被配置成使得每个由主晶体管配置的一对主半导体开关彼此串联连接，所述一对主半导体开关具有作为交流输出部分的连接点，所述连接点连接到星型连接的所述电机的三相励磁绕组，以及所述主晶体管中的每一者以反相并联的方式连接到主二极管中的每一者。

5.根据权利要求1所述的并联结构功率设备，其中通过桥接电路配置所述副驱动单元，所述桥接电路通过多个彼此并联连接的用于每一相的副开关模块来配置。

6.根据权利要求1所述的并联结构功率设备，其中所述副驱动单元的多个副开关模块被配置成使得每个由副晶体管配置的一对副半导体开关彼此串联连接，所述一对副半导体开关具有作为交流输出部分的连接点，该连接点连接到星型连接的所述电机的三相励磁绕组，以及所述副晶体管中的每一者以反相并联的方式连接到副二极管中的每一者。

7.根据权利要求1所述的并联结构功率设备，其中通过上主开关和下主开关来配置所述主驱动单元的多个主开关模块，每个所述主开关模块由所述控制信号开启以向所述转子提供由对应相的磁通量生成的磁力，所述多个主开关模块根据所述控制信号开启所述上主开关和所述下主开关，从而向所述转子提供由所述对应相的磁通量生成的磁力。

8.根据权利要求1所述的并联结构功率设备，其中所述主驱动单元的所述主开关模块包括：

上主半导体开关，该上主半导体开关包括连接到所述对应相的线圈的一侧的上主晶体管元件，该上主晶体管元件用于根据通过控制终端输入的所述控制信号来中断功率供应，该上主半导体开关还包括保护二极管，该保护二极管用于在开启和关闭所述上主晶体管元件时保护所述上主晶体管元件不受所述对应相的线圈生成的反电动势影响；以及

下主半导体开关，该下主半导体开关包括连接到所述对应相的线圈的另一侧的下主晶体管元件，该下主晶体管元件用于根据通过所述控制终端输入的所述控制信号来中断功率供应，该下主半导体开关还包括保护二极管，该保护二极管用于在开启和关闭所述下主晶体管元件时保护所述下主晶体管元件不受所述对应相的线圈生成的反电动势影响。

9.根据权利要求1所述的并联结构功率设备，其中通过上副开关和下副开关来配置所述副驱动单元的副开关模块，每个所述副开关模块通过控制信号开启以向所述转子提供由对应相的磁通量生成的磁力，所述副开关模块根据所述控制信号来开启所述上副开关和所述下副开关，从而向所述转子提供由所述对应相的磁通量生成的磁力。

10.根据权利要求1所述的并联结构功率设备，其中所述副驱动单元的副开关模块包括：

上副半导体开关，该上副半导体开关包括连接到所述对应相的线圈的一侧的上副晶体管元件，该上副晶体管元件用于根据通过控制终端输入的所述控制信号来中断功率供应，该上副半导体开关还包括上保护二极管，该上保护二极管用于在开启和关闭所述上副晶体管元件时保护所述上副晶体管元件不受对应相的线圈生成的反电动势影响；以及

下副半导体开关，该下副半导体开关包括连接到所述对应相的线圈的另一侧的下副晶体管元件，该下副晶体管元件用于根据通过所述控制终端输入的所述控制信号来中断功率供应，该下副半导体开关还包括保护二极管，该保护二极管用于在开启和关闭下副晶体管元件时保护下副晶体管元件不受所述对应相的线圈生成的反电动势影响。

11.一种并联结构功率设备，包括：

交流-直流(AC-DC)转换单元，用于对交流电进行整流从而生成直流电；

主驱动单元，该主驱动单元包括多个主开关模块，所述主开关模块包括一对对应于电机的每一相的线圈的主开关，该主驱动单元允许通过控制信号切换所述主开关模块从而将由所述AC-DC转换单元整流的直流电提供到每一相的线圈和将由每一相的线圈的磁通量生成的磁力提供给转子；

副驱动单元，该副驱动单元包括多个副开关模块，所述副开关模块包括一对对应于所述电机的每一相的线圈的副开关，该副驱动单元允许通过所述控制信号切换所述副开关模块从而将由所述AC-DC转换单元整流的直流电提供到每一相的线圈和将由每一相的线圈的磁通量生成的磁力提供给所述转子；

温度传感器单元，测量和输出所述主驱动单元的多个主开关模块的主开关中的每一者的温度和所述副驱动单元的多个副开关模块的副开关中的每一者的温度；以及

控制单元，根据电机的状态分别控制所述主驱动单元或所述副驱动单元以使所述电机旋转，以及在由所述温度传感器单元测量的所述多个主开关模块的各个主开关和所述副开关模块的各个副开关的测量温度中发现所述测量温度为预定温度或高于预定温度的情况下，控制所述主驱动单元或所述副驱动单元从而使得正以和预定温度相同或更高的测量温度被驱动的所述主驱动单元的所述主开关模块中的对应主开关或所述副驱动单元的副开关模块中的所述副开关被关闭和处于对应的停止状态的所述主驱动单元的所述主开关模块中的所述主开关或所述副驱动单元的所述副开关模块中的所述副开关被驱动。

12.一种并联结构功率设备，包括：

交流-直流(AC-DC)转换单元，用于对交流电进行整流从而生成直流电；

主驱动单元，包括多个对应于电机的每一相的线圈的主开关模块，并允许通过控制信号切换所述主开关模块从而将由所述AC-DC转换单元整流的所述直流电提供到每一相的线圈和将由每一相的线圈的磁通量生成的磁力提供给转子；

副驱动单元，该副驱动单元包括多个对应于所述电机的每一相的线圈的副开关模块，该副驱动单元允许通过所述控制信号切换所述副开关模块从而将由所述AC-DC转换单元整流的所述直流电提供到每一相的线圈和将由每一相的线圈的磁通量生成的磁力提供给所述转子；以及

控制单元，根据所述电机的状态分别控制所述主驱动单元或所述副驱动单元以使所述电机旋转，和当在正被驱动的所述主驱动单元或所述副驱动单元中发现故障时关闭正被驱动的所述主驱动单元或所述副驱动单元并驱动处于停止状态的所述主驱动单元或所述副驱动单元。

13.根据权利要求12所述的并联结构功率设备，其中通过桥接电路配置所述主驱动单元，所述桥接电路通过多个彼此并联连接的用于每一相的主开关模块来配置，以及

通过桥接电路配置所述副驱动单元，所述桥接电路通过多个彼此并联连接的用于每一相的副开关模块来配置。

14.根据权利要求12所述的并联结构功率设备，其中所述主驱动单元的多个主开关模块由上主开关和下主开关来配置，每个主开关模块由所述控制信号开启以向所述转子提供所述对应相的磁通量生成的磁力，所述多个主开关模块根据所述控制信号来开启所述上主开关和所述下主开关，从而向所述转子提供所述对应相的磁通量生成的磁力，以及

所述副驱动单元的多个副开关模块由上副开关和下副开关来配置，每个副开关模块由所述控制信号开启以向所述转子提供由所述对应相的磁通量生成的磁力，所述多个副开关模块根据所述控制信号来开启所述上副开关和所述下副开关，从而向所述转子提供所述对应相的磁通量生成的磁力。

15.一种并联结构功率设备的控制方法，所述控制方法包括：

通过交流-直流(AC-DC)转换单元将交流电转换成直流电，并提供所转换的直流电；

通过控制单元根据电机的状态生成控制信号来控制主驱动单元或副驱动单元；

通过温度传感器单元测量和输出所述主驱动单元或所述副驱动单元的温度；以及

在当由所述温度传感器单元测量的所述主驱动单元或所述副驱动单元的温度为预定温度或高于预定温度时，通过所述控制单元将正被驱动的所述主驱动单元或所述副驱动单元改变和操作成处于停止状态的所述主驱动单元或所述副驱动单元。

16.根据权利要求15所述的控制方法，其中所述主驱动单元或所述副驱动单元的改变和操作包括：

通过所述温度传感器单元测量和传输所述主驱动单元或所述副驱动单元的温度；

通过所述控制单元确定由所述温度传感器单元测量的温度是否为预定温度或高于预定温度；以及

基于所述确定，当所述温度为所述预定温度或高于预定温度时，通过所述控制单元将正被驱动的所述主驱动单元或所述副驱动单元改变和操作成处于停止状态的所述主驱动单元或所述副驱动单元。

17.根据权利要求15所述的控制方法，其中所述控制方法还包括：

当在正被驱动的所述主驱动单元或所述副驱动单元中发现故障时，通过所述控制单元将正被驱动的所述主驱动单元或所述副驱动单元改变和操作成处于停止状态的所述主驱动单元或所述副驱动单元。

18.根据权利要求15所述的控制方法，其中所述控制方法还包括：

当在正被驱动的所述主驱动单元的各个开关模块或所述副驱动单元的各个开关模块中发现故障时，通过所述控制单元关闭正被驱动的所述主驱动单元的对应开关模块或所述副驱动单元的对应开关模块，以及将所述主驱动单元的该对应开关模块或所述副驱动单元的该对应开关模块改变和操作成处于停止状态的所述主驱动单元的对应主开关模块或所述副驱动单元的对应副开关模块。

19.一种并联结构功率设备的控制方法，所述控制方法包括：

通过交流-直流(AC-DC)转换单元将交流电转换成直流电，并提供所转换的直流电；

通过控制单元根据电机的状态生成控制信号来控制主驱动单元或副驱动单元；

通过温度传感器单元测量和输出所述主驱动单元的多个主开关模块的主开关中的每一者的温度和所述副驱动单元的多个副开关模块的副开关中的每一者的温度；以及

当在由所述温度传感器单元测量的多个主开关模块的各个主开关和所述副开关模块的各个副开关的测量温度中发现测量温度为预定温度或高于预定温度的情况下，通过控制单元关闭正以和所述预定温度相同或更高的测量温度被驱动的所述主驱动单元的主开关模块中的对应主开关或所述副驱动单元的副开关模块中的副开关，并驱动处于对应的停止状态的所述主驱动单元的主开关模块中的主开关或所述副驱动单元的副开关模块中的副开关。