CN208143128U - 一种电机控制装置、电机装置及电力驱动系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型是关于一种电机控制装置、电机装置及电力驱动系统，涉及电机控制领域，有助于将再生电回馈给电网。主要采用的技术方案为：一种电机控制装置，包括：有源前端，有源前端包括第一交流电接线端、第一转换模块及第一直流电接线端，第一转换模块用于整流和逆变；驱动器，驱动器包括第二交流电接线端、第二转换模块及第二直流电接线端，第二转换模块用于整流和逆变，第二直流电接线端与第一直流电接线端相连，第二交流电接线端用于连接电机的绕组。本实用新型提供的电机控制装置，当绕组电机在发电状态下可将再生发电的能量回馈到电网中，并对回馈电网的无功电流及无功功率进行调节，改善电网的功率因数、减少谐波污染。

Description

一种电机控制装置、电机装置及电力驱动系统

技术领域

本实用新型涉及一种电机控制领域，特别是涉及一种电机控制装置、电机装置及电力驱动系统。

背景技术

随着电力电子及控制技术的发展电力驱动系统的应用越来越广泛，在一些特殊的场合(如汽车、船舶、飞机等)对电力驱动系统的功率、体积、容错能力都有严格要求。传统的大功率驱动系统一般是多个驱动器通过均衡电抗器并联驱动单绕组电机的控制结构，该控制结构复杂需要大容量的储能电容、大功率制动电阻及驱动器间的均衡电抗器等器件构成功率回路，该控制结构当电机处于再生发电状态时，电机不能将再生电能回馈给电网、同时每个并联模块的不可控整流电路向电网侧注入高次谐波、造成电网污染。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供一种电机控制装置、电机装置及电力驱动系统，有助于将再生电回馈给电网。

为达到上述目的，本实用新型主要提供如下技术方案：

一方面，本实用新型的实施例提供一种电机控制装置，包括：

有源前端，所述有源前端包括第一交流电接线端、第一转换模块及第一直流电接线端，所述第一转换模块用于整流和逆变；

驱动器，所述驱动器包括第二交流电接线端、第二转换模块及第二直流电接线端，所述第二转换模块用于整流和逆变，所述第二直流电接线端与所述第一直流电接线端相连，所述第二交流电接线端用于连接电机的绕组。

具体地，还包括：预充电装置，所述预充电装置包括第三交流电接线端、第三转换模块及第三直流电接线端，所述第三转换模块用于整流；

直流母线，所述第一直流电接线端通过所述直流母线连接于所述第二直流电接线端，所述预充电装置通过所述直流母线连接于所述第二直流电接线端。

具体地，所述有源前端的数量为多个；

所述驱动器的数量与所述有源前端的数量相匹配。

具体地，还包括：第一控制开关，所述第一控制开关连接于所述预充电装置的第三交流电接线端，用于控制所述预充电装置的开闭；

第二控制开关，所述第二控制开关连接于所述有源前端的第一交流电接线端，用于控制所述有源前端的开闭；

其中，所述第二控制开关的数量与所述有源前端的数量相匹配。

具体地，还包括：控制器，所述控制器与所述第一控制开关、所述第二控制开关及所述直流母线相关联，用于当所述预充电装置为所述直流母线上的电容充电使得所述电容两端电压超过预设电压时，控制所述第一控制开关断开以使所述预充电装置关闭，以及控制所述第二控制开关闭合以使所述有源前端开启。

具体地，所述第一转换模块为全控型电压驱动式功率半导体器件。

具体地，所述第二转换模块为全控型电压驱动式功率半导体器件。

本实用新型实施例提供一种电机装置，包括：电机绕组以及上述的电机控制装置。

本实用新型实施例提供一种电力驱动系统，包括：上述的电机装置。

本实用新型实施例提供的一种电机控制装置，有源前端能在多绕组电机电动状态下为电机提供能量，交流电接入有源前端后进行整流变为直流电，再经过驱动器逆变为交流电驱动电机工作，同时当绕组电机在发电状态下可将再生发电的能量回馈到电网中，交流电进入驱动器后整流为直流电，再经过有源前端进行逆变变为交流电并入电网，并且能对回馈电网的无功电流及无功功率进行调节，从而改善电网的功率因数及减少对电网的谐波污染。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1是本实用新型的实施例提供的一种电机控制装置的结构示意图；

图2是本实用新型的实施例提供的另一种电机控制装置的结构示意图；

图3是本实用新型的实施例提供的再一种电机控制装置的结构示意图；

图4是本实用新型的实施例提供的一种电机装置的结构示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本实用新型为达成预定实用新型目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型申请的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。

下面结合图1至图3描述根据本实用新型一些实施例所述的电机控制装置。

如图1所示，本实用新型的一个实施例提出的一种电机控制装置1，包括：有源前端10，有源前端10包括第一交流电接线端101、第一转换模块102及第一直流电接线端103，第一转换模块102用于整流和逆变；驱动器20，驱动器20包括第二交流电接线端201、第二转换模块202及第二直流电接线端203，第二转换模块202用于整流和逆变，第二直流电接线端203与第一直流电接线端103相连，第二交流电接线端201用于连接电机的绕组。

其中，电机控制装置包括有源前端，有源前端的第一转换模块可以进行整流或逆变，整流状态时，交流电从第一交流电接线端流入，整流后，直流电从第一直流电接线端流出，逆变状态时，直流电从第一直流电接线端流入，逆变后，交流电从第一交流电接线端流出；驱动器与有源前端相连，驱动器的第二转换模块可以进行整流或逆变，整流状态时，交流电从第二交流电接线端流入，整流后，直流电从第二直流电接线端流出，逆变状态时，直流电从第二直流电接线端流入，逆变后，交流电从第二交流电接线端流出，第二交流电接线端连接于电机绕组。

本实用新型实施例提供的一种电机控制装置，有源前端能在多绕组电机电动状态下为电机提供能量，交流电接入有源前端后进行整流变为直流电，再经过驱动器逆变为交流电驱动电机工作，同时当绕组电机在发电状态下可将再生发电的能量回馈到电网中，交流电进入驱动器后整流为直流电，再经过有源前端进行逆变变为交流电并入电网，并且能对回馈电网的无功电流及无功功率进行调节，从而改善电网的功率因数及减少对电网的谐波污染。

具体地，如图2所示，还包括：预充电装置30，预充电装置30包括第三交流电接线端301、第三转换模块302及第三直流电接线端303，第三转换模块302用于整流；直流母线，第一直流电接线端通过直流母线连接于第二直流电接线端，预充电装置通过直流母线连接于第二直流电接线端。

其中，有源前端的第一直流电接线端通过直流母线与驱动器的第二直流电接线端相连，电机控制装置还包括预充电装置，预充电装置包括第三转换模块用于整流，预充电装置的第三直流电接线端连接直流母线，用于给直流母线上的电容进行预充电，从而触发有源前端工作。

具体地，有源前端的数量为多个；驱动器的数量与有源前端的数量相匹配。

其中，有源前端和驱动器都为多个，并且数量相同。

具体地，如图3所示，还包括：第一控制开关40，第一控制开关40连接于预充电装置30的第三交流电接线端301，用于控制预充电装置30的开闭；第二控制开关50，第二控制开关50连接于有源前端10的第一交流电接线端101，用于控制有源前端10的开闭；

其中，预充电装置的第三交流电接线端前端连接第一控制开关，第一控制开关可以控制预充电装置的开闭；有源前端的第一交流接线端前端连接第二控制开关，第二控制开关可以控制有源前端的开闭。

具体地，还包括：控制器60，控制器60与第一控制开关40、第二控制开关50及直流母线相关联，用于当预充电装置为直流母线上的电容充电使得电容两端电压超过预设电压时，控制第一控制开关40断开以使预充电装置30关闭，以及控制第二控制开关50闭合以使有源前端10开启。

其中，控制器与第一控制开关、第二控制开关和直流母线相关联，电机控制装置启动时，第一控制开关闭合预充电装置工作，第二控制开关断开有源前端不工作，当预充电装置给直流母线电容充电使得电容两端电压超过预设电压时，有源前端则具备了启动条件，这时关闭第一控制开关，打开第二控制开关启动有源前端。

具体地，第一转换模块102为全控型电压驱动式功率半导体器件。

具体地，第二转换模块202为全控型电压驱动式功率半导体器件。

其中，有源前端中第一转换模块和驱动器中第二转换模块为全控型电压驱动式功率半导体器件IGBT，驱动功率小而饱和压降低，保证电机控制装置工作质量，需要说明的是，预充电装置中第三转换模块可以选择半控型器件，节约成本。

本实用新型实施例提供一种电机装置，包括：电机绕组以及上述的电机控制装置。

其中，电机控制装置的结构以及工作原理与上述实施例相同，此处不再赘述。

具体地，电机绕组的数量与驱动器的数量相匹配。

其中，一个有源前端与一个驱动器相连，每个驱动器与每套绕组相连驱动多绕组交流电机，绕组电机的每套绕组可独立驱动电机，若其中的某套绕组故障，电机控制装置可以通过其他绕组驱动电机使系统正常运转，提高电机的容错能力。

图4是本实用新型的实施例提供的一种电机装置的结构示意图。

如图4的电机装置，给出了一种采用有源前端驱动器的12绕组交流电机控制装置，包括预充电装置、并联运行的有源前端1、有源前端2、有源前端3、有源前端4、并联运行的驱动器1、驱动器2、驱动器3、驱动器4、多绕组交流电机为包括第一套绕组A1、B1、C1，第二套绕组A2、B2、C2，第三套绕组A3、B3、C3、第四套绕组A4、B4、C4的四套三相绕组的交流永磁同步电机。预充电装置是由交流进线端L1、L2、L3、半控器件组成的整流模块及直流出线端DC+和DC-构成，在启动时预充电装置通过第一控制开关接通电源L1、L2、L3，经过可控整流模块将交流电转抵换成直流电供给并联直流母线DC+和DC-，预充电装置给并联直流母线电容充电完成后预充电开关断开，同时有源前端的第二控制开关接通交流电源L1、L2、L3；并联的有源前端1、有源前端2、有源前端3和有源前端4是由交流进线端U、V、W、全控型功率器件组成的整流模块、直流出线端DC+和DC-构成，有源前端1、有源前端2、有源前端3、有源前端4能在多绕组电机电动状态下为电机提供能量，同时当多绕组电机在再生发电状态下有源前端1、有源前端2、有源前端3、有源前端4可将再生发电的能量回馈到电网中，并且能对回馈电网的无功电流及无功功率进行调节，从而改善电网的功率因数及减少对电网的谐波污染，所有的有源前端的直流出线端DC+和DC-通过直流母线并联，与多绕组交流电机第一套绕组A1、B1、C1对应的驱动器1、与第二套绕组对应的驱动器2、与第三套绕组对应的驱动器3、与第四绕组对应的驱动器4的直流端DC+和DC-直接接到并联直流母线上，经由全控型功率器件组成的逆变器调制输出到交流出线端U、V、W，每个驱动器的交流出线端U、V、W与每套绕组A、B、C相连驱动多绕组交流电机；多绕组交流电机的每套绕组A、B、C可独立驱动电机，若其中的某套绕组出问题时，控制装置可以通过其他绕组驱动电机使系统正常运转，提高电机的容错能力。该电机装置在对功率、体积、容错能力要求比较严格的电机驱动及发电场合具有较强优势。

本实用新型实施例提供一种电力驱动系统，包括：上述的电机装置。

其中，电机装置的结构以及工作原理与上述实施例相同，此处不再赘述。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种电机控制装置，其特征在于，包括：

有源前端，所述有源前端包括第一交流电接线端、第一转换模块及第一直流电接线端，所述第一转换模块用于整流和逆变；

驱动器，所述驱动器包括第二交流电接线端、第二转换模块及第二直流电接线端，所述第二转换模块用于整流和逆变，所述第二直流电接线端与所述第一直流电接线端相连，所述第二交流电接线端用于连接电机的绕组。

2.根据权利要求1所述的电机控制装置，其特征在于，还包括：

预充电装置，所述预充电装置包括第三交流电接线端、第三转换模块及第三直流电接线端，所述第三转换模块用于整流；

直流母线，所述第一直流电接线端通过所述直流母线连接于所述第二直流电接线端，所述预充电装置通过所述直流母线连接于所述第二直流电接线端。

3.根据权利要求2所述的电机控制装置，其特征在于，

所述有源前端的数量为多个；

所述驱动器的数量与所述有源前端的数量相匹配。

4.根据权利要求3所述的电机控制装置，其特征在于，还包括：

第一控制开关，所述第一控制开关连接于所述预充电装置的第三交流电接线端，用于控制所述预充电装置的开闭；

第二控制开关，所述第二控制开关连接于所述有源前端的第一交流电接线端，用于控制所述有源前端的开闭；

其中，所述第二控制开关的数量与所述有源前端的数量相匹配。

5.根据权利要求4所述的电机控制装置，其特征在于，还包括：

控制器，所述控制器与所述第一控制开关、所述第二控制开关及所述直流母线相关联，用于当所述预充电装置为所述直流母线上的电容充电使得所述电容两端电压超过预设电压时，控制所述第一控制开关断开以使所述预充电装置关闭，以及控制所述第二控制开关闭合以使所述有源前端开启。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的电机控制装置，其特征在于，

所述第一转换模块为全控型电压驱动式功率半导体器件。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的电机控制装置，其特征在于，

所述第二转换模块为全控型电压驱动式功率半导体器件。

8.一种电机装置，其特征在于，包括：

电机绕组以及如权利要求1至7中任一项所述的电机控制装置。

9.根据权利要求8所述的电机装置，其特征在于，

所述电机绕组的数量与所述驱动器的数量相匹配。

10.一种电力驱动系统，其特征在于，包括：如权利要求8或9所述的电机装置。