CN105610351B - 一种双电机驱动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种双电机驱动装置，包括：四桥臂逆变电路、第一电机、第二电机、逆变电路控制模块；其中，四桥臂逆变电路的输入端连接直流母线，接入外部直流电；其中，四个桥臂的上桥和下桥分别由开关管构成，四个桥臂的上桥和下桥之间的桥臂开关中点分别连接第一电机的第一绕组、第二绕组及第二电机的第一绕组、第二绕组；第一电机的第三绕组连接第二电机的第三绕组；逆变电路控制模块，用于控制四个桥臂中的开关管开通或关断，驱动第一电机及/或第二电机并调节其工作状态。

Description

一种双电机驱动装置
技术领域
本发明属于电力电子领域，尤指一种双电机驱动装置。
背景技术
现今的电力电子领域中，越来越多的设备应用两台甚至多台电机，诸如工业机器手，多轴系统，汽车(包括新能源汽车)，家用电器如空调冰箱等。
传统的电机驱动器一般为一台变频器(一般包含3桥臂6个电子开关管)驱动一台电机，两台电机需用两台变频器驱动，该方法使用多个电子开关使得系统的成本较高、体积大、重量重，而且可靠性下降。
如图1所示，该拓补结构为两台变频器(inverter)分别独立驱动并控制两台电机(motor)，由于两台变频器互相独立，因此对两台电机的驱动也完全独立，可以使得两台电机在不同工况，不同负载，不同输出扭矩及不同转速的情况下运行。但是这种方法使得驱动系统体积大，重量重，成本高。
图2是现有的一种经过改进的驱动系统拓扑结构，如图2所示，通过一个变频电路可以同时驱动两台电机(PMSM)，两台电机中三相绕组的其中一相互相连接，流过完全相同的电流。电机1的另外两相绕组分别接在变频电路的两个桥臂的中点，可以分别控制其电流，电机2的一相绕组接于变频电路的第三桥臂，可控制其电流，而另外一相绕组接于电容中点，由电容充放电提供电流。这种驱动系统使用了两个电容的中点，存在母线电容中点电位不平衡以及直流母线电压利用率不高等问题。
图3是现有的另一种经过改进的驱动系统拓扑结构，如图3所示，也是通过一个变频电路驱动两台电机，两台电机中三相绕组的其中一相互相连接同时接于电容中点，由电容充放电提供电流，电机一及电机二的另外两相绕组分别各自接于变频器的四个桥臂的中点，由其控制各相绕组电流。这种驱动系统与图2方案存在的问题类似，也存在母线电容中点电位不平衡以及直流母线电压利用率不高等问题。
发明内容
为解决现有驱动系统存在的的体积大，重量重，成本高，以及母线电容中点电位不平衡以及直流母线电压利用率不高等问题，本发明使用数量较少的电子开关管，降低了系统的成本，减小了体积及重量，同时也一定程度上提高了系统的可靠性。
本发明公开了一种双电机驱动装置，包括：四桥臂逆变电路、第一电机、第二电机、逆变电路控制模块；其中，所述四桥臂逆变电路的输入端连接直流母线，接入外部直流电；其中，四个桥臂的上桥和下桥分别由开关管构成，四个桥臂的上桥和下桥之间的桥臂开关中点分别连接第一电机的第一绕组、第二绕组及第二电机的第一绕组、第二绕组；所述第一电机的第三绕组连接所述第二电机的第三绕组；所述逆变电路控制模块，用于控制所述四个桥臂中的开关管开通或关断，驱动第一电机及/或第二电机并调节其工作状态。
本发明的双电机驱动装置，降低构造成本，减小了系统的体积与重量，一定程度上提高了系统可靠性，并且避免了现有技术中存在的母线电容中点电位不平衡以及直流母线电压利用率不高等问题。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中：
图1、图2、图3为现有技术中利用变频器驱动控制双电机的结构示意图。
图4为本发明一实施例的双电机驱动装置结构示意图。
图5为本发明一实施例中两台电机电流的分布示意图。
图6为本发明一实施例的控制流程示意图。
具体实施方式
以下配合图式及本发明的较佳实施例，进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段。
图4为本发明一实施例的双电机驱动装置结构示意图。如图4所示，该装置包括：第一电机1、第二电机2、四桥臂逆变电路3、逆变电路控制模块4；其中，
四桥臂逆变电路3的输入端连接直流母线，接入外部直流电；其中，四个桥臂的上桥和下桥分别由开关管(如IGBT，MOSFET等)构成，四个桥臂的上桥和下桥之间的桥臂开关中点A、B、C、D分别连接第一电机1的第一绕组a1、第二绕组b1及第二电机2的第一绕组a2、第二绕组b2；
第一电机1的第三绕组c1连接第二电机2的第三绕组c2；
逆变电路控制模块(图未示)，用于控制四个桥臂中的开关管开通或关断，驱动第一电机1及/或第二电机2并调节其工作状态。
在本实施例中，双电机驱动装置中的电机可为永磁同步电机(PMSM)或交流感应电机(ACIM)。
在本实施例中，如图5中左图所示，i* a1、i* b1、k1i* c1、(1-k1)i* c1是假设只有第一电机1有电流流过时，四个桥臂的桥臂开关中点的电流值(电流方向附图所示)，i* c1为此状态下第一电机1的第三绕组c1与第二电机2的第三绕组c2之间的电流值。
如图5中右图所示，k2i* c2、(1-k2)i* c2、i* a2、i* b2是假设只有第二电机2有电流流过时，四个桥臂的桥臂开关中点的电流值(电流方向附图所示)，i* c2为此状态下第一电机1的第三绕组c1与第二电机2的第三绕组c2之间的电流值。
因此，利用一台三相四桥臂逆变电路驱动控制双电机时，四个桥臂输出的电流有以下关系：
i* A＝i* a1+k2i* c2；
i* B＝i* b1+(1-k2)i* c2；
i* C＝k1i* c1+i* a2；
i* D＝(1-k1)i* c1+i* b2；
其中，i* A、i* B、i* C、i* D是第一电机1及第二电机2同时被驱动时，四个桥臂的桥臂开关中点的电流值；
k1、(1-k1)为假设当只有第一电机1被控流过电流时，第二电机2未与第一电机1串联的两相(图4中所示即为a2、b2相)被动流过电流的比率；
k2、(1-k2)为假设当只有第二电机2被控流过电流时，第一电机1未与第二电机1串联的两相(图4中所示即为a1、b1相)被动流过电流的比率。
逆变电路控制模块，用于控制四个桥臂中的开关管开通或关断，调节两个电机的各相的电流，实现驱动第一电机1及/或第二电机2并调节其工作状态。
如图6所示，通过上述电流的关系作为控制指令的依据，将其嵌入到命令发生器中，以此来实现双电机的驱动控制。
对于每台电机的控制器，均由速度外环及电路内环控制构成；结合图6，以第一电机1控制为例，速度指令ω* m1及速度反馈ωm1作为MTPA(Maximum Torque Per Ampere,单位电流最大扭矩输出)或PID控制器的输入，经控制器调节输出第一电机d轴及q轴电流指令，经dq→abc(2/3变换)输出a，b，c轴电流指令值。同时，第二电机2同样得到与其速度指令相匹配的a，b，c轴电流指令值，经由电流指令发生器，转换成流经4个桥臂的电流指令，此时每个桥臂的电流指令值与实际电流反馈值进行PID调节，产生控制4个桥臂中各个上下开关管的调制波，并进一步可以生成控制各个开关管的PWM波形。
本发明的双电机驱动装置，相较于图1中传统的完全独立的两台inverter驱动两台电机的结构，本发明降低了成本，减小了系统的体积与重量，一定程度上提高了系统可靠性。相较于图2、图3中现有技术的拓扑结构，本发明没有应用电容中点提供电机绕组电流，因此避免了母线电容中点电位不平衡以及直流母线电压利用率不高等问题，同时，由于半导体器件价格较之于较高容值的电容，价格更有优势，而且体积重量更小，集成度更高。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种双电机驱动装置，其特征在于，包括：四桥臂逆变电路、第一电机、第二电机、逆变电路控制模块；其中，
所述四桥臂逆变电路的输入端连接直流母线，接入外部直流电；其中，四个桥臂的上桥和下桥分别由开关管构成，四个桥臂的上桥和下桥之间的桥臂开关中点分别连接第一电机的第一绕组、第二绕组及第二电机的第一绕组、第二绕组；
所述第一电机的第三绕组连接所述第二电机的第三绕组；
所述逆变电路控制模块，用于控制所述四个桥臂中的开关管开通或关断，驱动第一电机及/或第二电机并调节其工作状态；
其中，四个桥臂输出的电流有以下关系：
i* A＝i* a1+k2i* c2；
i* B＝i* b1+(1-k2)i* c2；
i* C＝k1i* c1+i* a2；
i* D＝(1-k1)i* c1+i* b2；
其中，i* a1、i* b1、k1i* c1、(1-k1)i* c1是假设只有第一电机有电流流过时，四个桥臂的桥臂开关中点的电流值，i* c1为第一电机的第三绕组与第二电机的第三绕组之间的电流值；
k2i* c2、(1-k2)i* c2、i* a2、i* b2是假设只有第二电机有电流流过时，四个桥臂的桥臂开关中点的电流值，i* c2为第一电机的第三绕组与第二电机的第三绕组之间的电流值；
i* A、i* B、i* C、i* D是第一电机及第二电机同时被驱动时，四个桥臂的桥臂开关中点的电流值。
2.根据权利要求1所述的双电机驱动装置，其特征在于，逆变电路控制模块，用于控制所述四个桥臂中的开关管开通或关断，调节两个电机的各相的电流，驱动第一电机及/或第二电机并调节其工作状态。
3.根据权利要求1所述的双电机驱动装置，其特征在于，所述双电机驱动装置中的电机为永磁同步电机或交流感应电机。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106301091B (zh) * 2016-09-28 2021-06-11 阳光电源股份有限公司 一种电池板跟踪系统及其电机供电方法和跟踪控制盒
CN108183644B (zh) * 2018-01-19 2020-05-12 长安大学 双电机四桥臂逆变器驱动电路磁场定向控制方法
CN108696197B (zh) * 2018-06-20 2019-10-01 长安大学 一种双直流电机正向串联控制系统及方法
CN108683366B (zh) * 2018-06-20 2019-12-13 长安大学 一种双直流电机反向串联控制系统及方法
WO2021025522A1 (en) * 2019-08-08 2021-02-11 Lg Electronics Inc. Device for driving a plurality of motors and electric apparatus including the same

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101357595A (zh) * 2007-07-30 2009-02-04 通用汽车环球科技运作公司 使用双端逆变器系统的串联耦合的双马达驱动
CN101394148A (zh) * 2008-05-20 2009-03-25 上海海事大学 一种双两相异步电动机驱动系统
CN101860292A (zh) * 2010-05-21 2010-10-13 北京工业大学 阻抗型五桥臂变换器双电机驱动系统及其控制方法
CN201910757U (zh) * 2011-01-18 2011-07-27 北京鹏发欣光电力电子科技有限公司 基于三相四桥臂逆变器的双同步永磁电机控制系统
JP4912832B2 (ja) * 2006-10-19 2012-04-11 本田技研工業株式会社 インバータ装置
CN203119834U (zh) * 2012-12-28 2013-08-07 北京君泰联创低碳节能科技有限公司 逆变装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4912832B2 (ja) * 2006-10-19 2012-04-11 本田技研工業株式会社 インバータ装置
CN101357595A (zh) * 2007-07-30 2009-02-04 通用汽车环球科技运作公司 使用双端逆变器系统的串联耦合的双马达驱动
CN101394148A (zh) * 2008-05-20 2009-03-25 上海海事大学 一种双两相异步电动机驱动系统
CN101860292A (zh) * 2010-05-21 2010-10-13 北京工业大学 阻抗型五桥臂变换器双电机驱动系统及其控制方法
CN201910757U (zh) * 2011-01-18 2011-07-27 北京鹏发欣光电力电子科技有限公司 基于三相四桥臂逆变器的双同步永磁电机控制系统
CN203119834U (zh) * 2012-12-28 2013-08-07 北京君泰联创低碳节能科技有限公司 逆变装置

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