CN204290798U - 一种适配功率电机专用控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种适配功率电机专用控制系统。该控制系统包括微处理器模块、电源模块、电路保护模块、绕组切换模块和驱动调速模块，所述微处理器模块分别与电源模块、电路保护模块、绕组切换模块和驱动调速模块电连接；所述电源模块分别与绕组切换模块和驱动调速模块电连接；所述电路保护模块分别与电源模块和驱动调速模块电连接；所述绕组切换模块与驱动调速模块电连接；通过对绕组切换模块不同开关管的导通和断开组合，实现绕组切换以及电机正反转，使得适配功率电机具有较硬机械特性并且能够输出较大扭矩，或者输出扭矩减小、机械特性变软、便于汽车提速，从而实现对专用适配功率电机的控制。

Description

一种适配功率电机专用控制系统

技术领域

本实用新型涉及电机控制技术领域，具体为一种适配功率电机专用控制系统。

背景技术

适配功率电机是一种根据工况变化来调整电机输出功率和机械特性的电机，通过改变电枢线圈匝数来改变额定功率和机械特性；该电机属于直流有刷电机范畴，而现有的直流有刷电机控制系统的控制对象本身特性存在很大差异，虽然能够实现电机的启停，调速以及正反转，但都没有根据电机的速度和工作特性来切换电机绕组的功能。因此传统的直流有刷控制系统无法匹配该适配功率电机的工作特性和控制要求。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型解决的技术问题是：提供一种适配功率电机专用控制系统。该控制系统包括微处理器模块、电源模块、电路保护模块、绕组切换模块和驱动调速模块，所述微处理器模块分别与电源模块、电路保护模块、绕组切换模块和驱动调速模块电连接；所述电源模块分别与绕组切换模块和驱动调速模块电连接；所述电路保护模块分别与电源模块和驱动调速模块电连接；所述绕组切换模块与驱动调速模块电连接；通过对绕组切换模块不同开关管的导通和断开组合，实现绕组切换以及电机正反转，使得适配功率电机具有较硬机械特性并且能够输出较大扭矩，或者输出扭矩减小、机械特性变软、便于汽车提速，从而实现对专用适配功率电机的控制。

本实用新型解决所述技术问题的技术方案是：设计一种适配功率电机专用控制系统，所述控制系统包括微处理器模块、电源模块、电路保护模块和驱动调速模块，所述微处理器模块分别与电源模块、电路保护模块和驱动调速模块电连接；所述电源模块与驱动调速模块电连接；所述电路保护模块分别与电源模块和驱动调速模块电连接；其特征在于所述控制系统还包括绕组切换模块，所述绕组切换模块分别与微处理器模块、电源模块和驱动调速模块电连接。

所述绕组切换模块包括开关管、续流二极管、电阻和电容；所述开关管为U1、U11、U2、U22、U3、U33、U4、U44八个开关管，所述续流二极管为D1-D8八个续流二极管，所述电阻为R1-R8八个电阻，所述电容为C1-C8八个电容；

所述开关管U1的集电极C1与二极管D1的负极相连，开关管U1的集电极C1与R1、R3、R5、R7一端相连，开关管U1的集电极C1与开关管U2的集电极C2相连，开关管U1的集电极C1与开关管U3的集电极C3相连，开关管U1的集电极C1与开关管U4的集电极C4相连，开关管U1的发射极E1与二极管D1的正极相连，开关管U1的发射极E1与开关管U11的集电极C11相连，开关管U1的发射极E1与C1、R2一端相连，开关管U1的发射极E1与二极管D2的正极相连，R1与C1相连，C1与R2相连，R2与C2相连，开关管U11的集电极C11与二极管D2的负极相连，开关管U11的发射极E11与二极管D2的正极相连，开关管U11的发射极E11与C2相连，开关管U11的发射极E11与开关管U22的发射极E22相连，开关管U11的发射极E11与开关管U33的发射极E33相连，开关管U11的发射极E11与开关管U44的发射极E44相连；

开关管U2的集电极C2与二极管D3的负极相连，开关管U2的集电极C2与R3、R5、R7一端相连，开关管U2的集电极C2与开关管U3的集电极C3相连，开关管U2的集电极C2与开关管U4的集电极C4相连，开关管U2的发射极E2与二极管D3的正极相连，开关管U2的发射极E2与开关管U22的集电极C22相连，开关管U2的发射极E2与C3、R4一端相连，开关管U2的发射极E2与二极管D3的正极相连，R3与C3相连，C3与R4相连，R4与C4相连，开关管U22的集电极C22与二极管D4的负极相连，开关管U22的发射极E22与二极管D4的正极相连，开关管U22的发射极E22与C4一端相连，开关管U22的发射极E22与开关管U33的发射极E33相连，开关管U22的发射极E22与开关管U44的发射极E44相连；

开关管U3的集电极C3与二极管D5的负极相连，开关管U3的集电极C3与R5、R7一端相连，开关管U3的集电极C3与开关管U4的集电极C4相连，开关管U3的发射极E3与二极管D5的正极相连，开关管U3的发射极E3与开关管U33的集电极C33相连，开关管U3的发射极E3与C5、R6一端相连，开关管U3的发射极E3与二极管D5的正极相连，R5与C5相连，C5与R6相连，R6与C6相连，开关管U33的集电极C33与二极管D6的负极相连，开关管U33的发射极E33与二极管D6的正极相连，开关管U33的发射极E33与C6相连，开关管U33的发射极E33与开关管U44的发射极E44相连；

开关管U4的集电极C4与二极管D7的负极相连，开关管U4的集电极C4与R7一端相连，开关管U4的发射极E4与二极管D7的正极相连，开关管U4的发射极E4与开关管U44的集电极C44相连，开关管U4的发射极E4与C7、R8相连，开关管U4的发射极E4与二极管D8的负极相连，R7与C7相连，C7与R8相连，R8与C8相连，开关管U44的集电极C44与二极管D8的负极相连，开关管U44的发射极E44与二极管D8的正极相连，开关管U44的发射极E44与C8相连。

所述开关管是IGBT管或MOS管。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：该适配功率电机专用控制系统可以根据不同的工况来选择适配功率电机的不同绕组进行通电工作，从而使电机具有不同的额定动率及机械特性，使得适配功率电机工作效率更高。

附图说明

图1为本实用新型适配功率电机专用控制系统一种实施例的结构示意图；

图2为本实用新型适配功率电机专用控制系统一种实施例的绕组切换模块电气原理图；

具体实施方式：

下面结合实施例及其附图进一步叙述本实用新型。

本实用新型适配功率电机专用控制系统(简称控制系统，请参见图1、2)，该控制系统包括微处理器模块1、电源模块2、电路保护模块3和驱动调速模块5，所述微处理器模块1分别与电源模块2、电路保护模块3和驱动调速模块5电连接；所述电源模块2与驱动调速模块5电连接；所述电路保护模块3分别与电源模块2和驱动调速模块5电连接；其特征在于所述控制系统还包括绕组切换模块4，所述绕组切换模块4分别与微处理器模块1、电源模块2和驱动调速模块5电连接；

所述绕组切换模块4包括开关管、续流二极管、电阻和电容；所述开关管为U1、U11、U2、U22、U3、U33、U4、U44八个开关管，所述续流二极管为D1-D8八个续流二极管，所述电阻为R1-R8八个电阻，所述电容为C1-C8八个电容；通过不同开关管的导通和断开组合，实现绕组切换以及电机正反转这两个目的；所述电阻和电容组成滤波电路，所述续流二极管和滤波电路在绕组切换模块4中对开关管起到保护作用；

所述开关管U1的集电极C1与二极管D1的负极相连，开关管U1的集电极C1与R1、R3、R5、R7一端相连，开关管U1的集电极C1与开关管U2的集电极C2相连，开关管U1的集电极C1与开关管U3的集电极C3相连，开关管U1的集电极C1与开关管U4的集电极C4相连，开关管U1的发射极E1与二极管D1的正极相连，开关管U1的发射极E1与开关管U11的集电极C11相连，开关管U1的发射极E1与C1、R2一端相连，开关管U1的发射极E1与二极管D2的正极相连，R1与C1相连，C1与R2相连，R2与C2相连，开关管U11的集电极C11与二极管D2的负极相连，开关管U11的发射极E11与二极管D2的正极相连，开关管U11的发射极E11与C2相连，开关管U11的发射极E11与开关管U22的发射极E22相连，开关管U11的发射极E11与开关管U33的发射极E33相连，开关管U11的发射极E11与开关管U44的发射极E44相连；

开关管U2的集电极C2与二极管D3的负极相连，开关管U2的集电极C2与R3、R5、R7一端相连，开关管U2的集电极C2与开关管U3的集电极C3相连，开关管U2的集电极C2与开关管U4的集电极C4相连，开关管U2的发射极E2与二极管D3的正极相连，开关管U2的发射极E2与开关管U22的集电极C22相连，开关管U2的发射极E2与C3、R4一端相连，开关管U2的发射极E2与二极管D3的正极相连，R3与C3相连，C3与R4相连，R4与C4相连，开关管U22的集电极C22与二极管D4的负极相连，开关管U22的发射极E22与二极管D4的正极相连，开关管U22的发射极E22与C4一端相连，开关管U22的发射极E22与开关管U33的发射极E33相连，开关管U22的发射极E22与开关管U44的发射极E44相连；

开关管U3的集电极C3与二极管D5的负极相连，开关管U3的集电极C3与R5、R7一端相连，开关管U3的集电极C3与开关管U4的集电极C4相连，开关管U3的发射极E3与二极管D5的正极相连，开关管U3的发射极E3与开关管U33的集电极C33相连，开关管U3的发射极E3与C5、R6一端相连，开关管U3的发射极E3与二极管D5的正极相连，R5与C5相连，C5与R6相连，R6与C6相连，开关管U33的集电极C33与二极管D6的负极相连，开关管U33的发射极E33与二极管D6的正极相连，开关管U33的发射极E33与C6相连，开关管U33的发射极E33与开关管U44的发射极E44相连；

开关管U4的集电极C4与二极管D7的负极相连，开关管U4的集电极C4与R7一端相连，开关管U4的发射极E4与二极管D7的正极相连，开关管U4的发射极E4与开关管U44的集电极C44相连，开关管U4的发射极E4与C7、R8相连，开关管U4的发射极E4与二极管D8的负极相连，R7与C7相连，C7与R8相连，R8与C8相连，开关管U44的集电极C44与二极管D8的负极相连，开关管U44的发射极E44与二极管D8的正极相连，开关管U44的发射极E44与C8相连；

在图2中，A+、A-接通第一组线圈的正负极，B+、B-接通第二组线圈的正负极；U1和U22导通选择电机的第一组线圈，同时电机正转；U3和U44导通选择电机的第二组线圈，同时电机正转。U11和U2导通，第一组线圈工作时，电机反转；U33和U4导通，第二组线圈工作时，电机反转。

所述开关管是IGBT管或MOS管。

所述电源模块2包括高电压和低电压，所述高电压为74V直流电源，所述低电压为5V直流电源，其的作用是低电压给控制系统各个模块供电，高电压给电机电源供电；

所述电路保护模块3的作用是欠压保护、过流保护和过载保护，当电源电压和电机绕组两端电压低于预设值或者电机的电流大于预设值时，保护电路给控制系统发信号，控制系统将切断相关电路，对整个控制系统以及电机进行保护，属于现有技术；

所述驱动调速模块5的作用是接收来自微处理器模块1的PWM脉冲信号，控制绕组切换模块中IGBT元件开关管的导通和断开，所述PWM脉冲信号为方波脉冲信号。

本实用新型适配功率电机专用控制系统工作原理与工作过程为：

当电动汽车起步时，微处理器模块1向驱动调速模块5发送脉冲信号，绕组切换模块4中U1开关管和U22开关管导通，接通适配功率电机的电极触头的第一组电极触头，第一组电极触头与盘式换线接触器的第一组接触片接触并通过与之相连的盘式换线转接器的第一组转接片与线圈绕组的第一组线圈通电，电机启动，由于该适配功率电机第一组线圈相对于第二组线圈具有更多的线圈绕组，在电磁场的作用下，同样电压下第一组线圈产生相对更大的电磁扭矩和相对更大感应电动势，随着电机转速升高，感应电动势迅速增大至输入电压，因此电机具有较硬机械特性并且能够输出较大扭矩；

当电动汽车速度超过某个设定值，即超过超速点的速度值时，微处理器模块1向驱动调速模块5发送脉冲信号，绕组切换模块4中U1开关管和U22开关管断开，U3开关管和U44开关管导通，适配功率电机电极触头的第一组电极触头断开并接通电极触头的第二组电极触头，第二组电极触头与盘式换线接触器的第二组接触片接触导通并通过与之相连的盘式换线转接器的第二组转接片与线圈绕组的第二组线圈通电，由于适配功率电机第二组线圈相对于第一组线圈具有较少的线圈绕组，在电磁场的作用下，同样电压下第二组线圈产生相对较小的电磁扭矩和相对较小的感应电动势；在超速点的速度处，感应电动势减小到低于输入电压，电机可以继续提速从而完成超速点以上的调速；感应电动势随转速变化的速率减小，机械特性相对变软，因此电机的额定输出功率减小且输出扭矩减小，同时机械特性变软，便于汽车提速；

当电动汽车爬坡时，微处理器模块1向驱动调速模块5发送脉冲信号，绕组切换模块4中U3开关管和U44开关管断开，U1开关管和U22开关管导通，适配功率电机电极触头的第二组电极触头断开并接通电极触头的第一组电极触头，第一组电极触头与盘式换线接触器的第一组接触片接触并通过与之相连的盘式换线转接器的第一组转接片与线圈绕组的第一组线圈通电，由于该适配功率电机第一组线圈相对于第二组线圈具有更多的线圈绕组，在电磁场的作用下，同样电压下第一组线圈产生相对更大的电磁扭矩和相对更大感应电动势，随着电机转速升高，感应电动势迅速增大至输入电压，因此电机具有较硬机械特性并且能够输出较大扭矩，电机输出大扭矩便于爬坡；

当电动汽车制动时，微处理器模块1向驱动调速模块5发送脉冲信号，绕组切换模块4中U1开关管和U22开关管断开，U3开关管和U44开关管导通，适配功率电机电极触头的第一组电极触头断开并接通电极触头的第二组电极触头，第二组电极触头与盘式换线接触器的第二组接触片接触导通并通过与之相连的盘式换线转接器的第二组转接片与线圈绕组的第二组线圈通电，此时适配功率电机作为发电机工作，回收制动能量并发电给电池组充电。

本实施例仅为本实用新型装置的一个具体应用实例，并不用来作为权利要求的限制，凡在本实用新型的基础上进行简单的模仿、改造均在本实用新型的保护范围之内。本实用新型未述及之处适用于现有技术。

Claims (3)

1.一种适配功率电机专用控制系统，所述控制系统包括微处理器模块、电源模块、电路保护模块和驱动调速模块，所述微处理器模块分别与电源模块、电路保护模块和驱动调速模块电连接；所述电源模块与驱动调速模块电连接；所述电路保护模块分别与电源模块和驱动调速模块电连接；其特征在于所述控制系统还包括绕组切换模块，所述绕组切换模块分别与微处理器模块、电源模块和驱动调速模块电连接。

2.根据权利要求1所述的适配功率电机专用控制系统，其特征在于所述绕组切换模块包括开关管、续流二极管、电阻和电容；所述开关管为U1、U11、U2、U22、U3、U33、U4、U44八个开关管，所述续流二极管为D1-D8八个续流二极管，所述电阻为R1-R8八个电阻，所述电容为C1-C8八个电容；

所述开关管U1的集电极C1与二极管D1的负极相连，开关管U1的集电极C1与R1、R3、R5、R7一端相连，开关管U1的集电极C1与开关管U2的集电极C2相连，开关管U1的集电极C1与开关管U3的集电极C3相连，开关管U1的集电极C1与开关管U4的集电极C4相连，开关管U1的发射极E1与二极管D1的正极相连，开关管U1的发射极E1与开关管U11的集电极C11相连，开关管U1的发射极E1与C1、R2一端相连，开关管U1的发射极E1与二极管D2的正极相连，R1与C1相连，C1与R2相连，R2与C2相连，开关管U11的集电极C11与二极管D2的负极相连，开关管U11的发射极E11与二极管D2的正极相连，开关管U11的发射极E11与C2相连，开关管U11的发射极E11与开关管U22的发射极E22相连，开关管U11的发射极E11与开关管U33的发射极E33相连，开关管U11的发射极E11与开关管U44的发射极E44相连；

开关管U2的集电极C2与二极管D3的负极相连，开关管U2的集电极C2与R3、R5、R7一端相连，开关管U2的集电极C2与开关管U3的集电极C3相连，开关管U2的集电极C2与开关管U4的集电极C4相连，开关管U2的发射极E2与二极管D3的正极相连，开关管U2的发射极E2与开关管U22的集电极C22相连，开关管U2的发射极E2与C3、R4一端相连，开关管U2的发射极E2与二极管D3的正极相连，R3与C3相连，C3与R4相连，R4与C4相连，开关管U22的集电极C22与二极管D4的负极相连，开关管U22的发射极E22与二极管D4的正极相连，开关管U22的发射极E22与C4一端相连，开关管U22的发射极E22与开关管U33的发射极E33相连，开关管U22的发射极E22与开关管U44的发射极E44相连；

开关管U3的集电极C3与二极管D5的负极相连，开关管U3的集电极C3与R5、R7一端相连，开关管U3的集电极C3与开关管U4的集电极C4相连，开关管U3的发射极E3与二极管D5的正极相连，开关管U3的发射极E3与开关管U33的集电极C33相连，开关管U3的发射极E3与C5、R6一端相连，开关管U3的发射极E3与二极管D5的正极相连，R5与C5相连，C5与R6相连，R6与C6相连，开关管U33的集电极C33与二极管D6的负极相连，开关管U33的发射极E33与二极管D6的正极相连，开关管U33的发射极E33与C6相连，开关管U33的发射极E33与开关管U44的发射极E44相连；

开关管U4的集电极C4与二极管D7的负极相连，开关管U4的集电极C4与R7一端相连，开关管U4的发射极E4与二极管D7的正极相连，开关管U4的发射极E4与开关管U44的集电极C44相连，开关管U4的发射极E4与C7、R8相连，开关管U4的发射极E4与二极管D8的负极相连，R7与C7相连，C7与R8相连，R8与C8相连，开关管U44的集电极C44与二极管D8的负极相连，开关管U44的发射极E44与二极管D8的正极相连，开关管U44的发射极E44与C8相连。

3.根据权利要求1所述的适配功率电机专用控制系统，其特征在于所述开关管是IGBT管或MOS 管。