CN209593330U - 一种用于电机线圈串并联转换的电路 - Google Patents

Abstract

本技术公开了一种用于电机线圈串并联转换的电路，包括绕组和转换电路；绕组包括线圈一和线圈二；转换电路包括开关组一、开关组二和开关组三；开关组二串联在线圈一和线圈二之间，线圈一的一端通过开关组一与线圈二的一端连接，线圈一的另一端通过开关组三与线圈二的另一端连接；开关组一、开关组二和开关组三均由两个功率开关器件一相互串联而成或者两个串联组件反向并联而成。本专利采用开关组一、开关组二和开关组三，实现两个线圈的无触点串并联变换，且变换过程中，可使用PWM（脉宽调制）信号的控制方式（占空比控制，使控制信号从高电位逐渐过渡到低点位，或者相反），实现柔性过渡，避免冲击。

Description

一种用于电机线圈串并联转换的电路

技术领域

本专利属于电机控制技术领域，具体涉及一种用于电机线圈串并联转换的电路。

背景技术

随着电动机的大量使用，电机的效率是节能环保的关键，普通电机的线圈的匝数是固定的，因此，电机的工作特性和效率特性也就是固定的。

匝数比较多的电机，线圈的电感比较大，电机在低速时效率较高，但是最高转速较低。匝数比较少的电机，线圈电感小，电机在低速时效率较低，但转速高。为此，产生了多组线圈进行组合的设计方案：低速时，使用线圈串联，构成大电感电机，高速时，将线圈改为并联，构成小电感电机，这样就可以使电机既具备低速高效率，又可以有很高的转速，使电机更加节能。

但是，线圈串并联转换目前只停留在触点转换方式，这种转换过程会产生很大的火花，导致触点很快被烧蚀产生损坏，或者在转换时不得不将电机的电流减小，避免烧触点，这些问题导致了变匝数电机很难投入实际应用。所以，发明一种能够解决这一问题的无触点电路是推动变匝数电机产业化的关键。

发明内容

本专利所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足提供一种用于电机线圈串并联转换的电路，本用于电机线圈串并联转换的电路采用开关组一、开关组二和开关组三，实现两个线圈的无触点串并联变换，且变换过程中，可使用PWM（脉宽调制）信号的控制方式（占空比控制，使控制信号从高电位逐渐过渡到低点位，或者相反）或者使用高低电压控制信号的控制方式，实现柔性过渡，避免冲击。

为实现上述技术目的，本专利采取的技术方案为：

一种用于电机线圈串并联转换的电路，包括绕组和转换电路；

所述绕组包括线圈一和线圈二；

所述转换电路包括开关组一、开关组二和开关组三；

所述开关组二串联在线圈一和线圈二之间，所述线圈一连接有开关组二的一端通过开关组一与线圈二未连接有开关组二的一端连接，所述线圈一未连接有开关组二的一端通过开关组三与线圈二连接有开关组二的一端连接；

所述开关组一、开关组二和开关组三结构相同，均由两个功率开关器件一相互串联而成或者两个串联组件反向并联而成，所述串联组件由功率开关器件二和二极管串联而成；

所述功率开关器件一的信号端或功率开关器件二的信号端连接能够产生高低电压控制信号和或PWM信号的控制电路或者控制器，所述控制器或控制电路用于给予功率开关器件一或功率开关器件二驱动信号。

作为本专利进一步改进的技术方案，所述功率开关器件一采用封装有续流二极管的MOS管；

所述开关组一内的两个功率开关器件一分别为MOS管Q1和MOS管Q2，MOS管Q1的漏极与线圈一的一端连接，MOS管Q1的源极与MOS管Q2的源极连接，MOS管Q2的漏极与线圈二的一端连接；

所述开关组二内的两个功率开关器件一分别为MOS管Q3和MOS管Q4，MOS管Q3的漏极均与线圈一的一端和MOS管Q1的漏极连接，MOS管Q3的源极与MOS管Q4的源极连接，MOS管Q4的漏极与线圈二的一端连接；

所述开关组三内的两个功率开关器件一分别为MOS管Q5和MOS管Q6，MOS管Q5的漏极与线圈一的一端连接，MOS管Q5的源极与MOS管Q6的源极连接，MOS管Q6的漏极均与线圈二的一端和MOS管Q4的漏极连接；

所述MOS管Q1、MOS管Q2、MOS管Q3、MOS管Q4、MOS管Q5和MOS管Q6的栅极均连接PWM信号控制器，所述PWM信号控制器用于给予MOS管Q1、MOS管Q2 、MOS管Q3、MOS管Q4、MOS管Q5和MOS管Q6驱动信号从而控制MOS管Q1、MOS管Q2 、MOS管Q3、MOS管Q4、MOS管Q5和MOS管Q6的通断；

当MOS管Q1、MOS管Q2、MOS管Q5和MOS管Q6处于关断状态，MOS管Q3和MOS管Q4处于开通状态，线圈一和线圈二串联工作；

当MOS管Q3、MOS管Q4、MOS管Q5和MOS管Q6处于关断状态，MOS管Q1和MOS管Q2处于开通状态，线圈一独立工作；

当MOS管Q1、MOS管Q2、MOS管Q3和MOS管Q4处于关断状态，MOS管Q5和MOS管Q6处于开通状态，线圈二独立工作；

当MOS管Q3和MOS管Q4处于关断状态，MOS管Q1、MOS管Q2、MOS管Q5和MOS管Q6处于开通状态，线圈一和线圈二并联工作。

作为本专利进一步改进的技术方案，所述串联组件内的功率开关器件二采用未封装有续流二极管的MOS管；

所述开关组一内的两个功率开关器件二分别为MOS管V1和MOS管V2，开关组一内的两个二极管分别为二极管D1和二极管D2，所述MOS管V1的源极与二极管D1的正极连接，所述MOS管V2的源极与二极管D2的正极连接，所述MOS管V1的漏极与二极管D2的负极均与线圈L1的同一端连接，所述MOS管V2的漏极与二极管D1的负极均与线圈L2的同一端连接；

所述开关组二内的两个功率开关器件二分别为MOS管V3和MOS管V4，开关组二内的两个二极管分别为二极管D3和二极管D4，所述MOS管V3的源极与二极管D3的正极连接，所述MOS管V4的源极与二极管D4的正极连接，所述MOS管V3的漏极与二极管D4的负极均与线圈L1的同一端连接，所述MOS管V4的漏极与二极管D3的负极均与线圈L2的同一端连接；

所述开关组三内的两个功率开关器件二分别为MOS管V5和MOS管V6，开关组三内的两个二极管分别为二极管D5和二极管D6，所述MOS管V5的源极与二极管D5的正极连接，所述MOS管V6的源极与二极管D6的正极连接，所述MOS管V5的漏极与二极管D6的负极均与线圈L1的同一端连接，所述MOS管V6的漏极与二极管D5的负极均与线圈L2的同一端连接；

所述MOS管V1、MOS管V2、MOS管V3、MOS管V4、MOS管V5和MOS管V6的栅极均连接PWM信号控制器，所述PWM信号控制器用于给予MOS管V1、MOS管V2、MOS管V3、MOS管V4、MOS管V5和MOS管V6驱动信号从而控制MOS管V1、MOS管V2、MOS管V3、MOS管V4、MOS管V5和MOS管V6的通断；

当MOS管V1、MOS管V2、MOS管V5和MOS管V6处于关断状态，MOS管V3和MOS管V4处于开通状态，线圈一和线圈二串联工作；

当MOS管V3、MOS管V4、MOS管V5和MOS管V6处于关断状态，MOS管V1和MOS管V2处于开通状态，线圈一独立工作；

当MOS管V1、MOS管V2、MOS管V3和MOS管V4处于关断状态，MOS管V5和MOS管V6处于开通状态，线圈二独立工作；

当MOS管V3和MOS管V4处于关断状态，MOS管V1、MOS管V2、MOS管V5和MOS管V6处于开通状态，线圈一和线圈二并联工作。

作为本专利进一步改进的技术方案，所述串联组件内的功率开关器件二采用三极管；

所述开关组一内的两个功率开关器件二分别为三极管Q11和三极管Q22，开关组一内的两个二极管分别为二极管D11和二极管D22，所述三极管Q11的发射极与二极管D11的正极连接，所述三极管Q22的发射极与二极管D22的正极连接，所述三极管Q11的集电极与二极管D22的负极均与线圈L1的同一端连接，所述三极管Q22的集电极与二极管D11的负极均与线圈L2的同一端连接；

所述开关组二内的两个功率开关器件二分别为三极管Q33和三极管Q44，开关组二内的两个二极管分别为二极管D33和二极管D44；所述三极管Q33的发射极与二极管D33的正极连接，所述三极管Q44的发射极与二极管D44的正极连接，所述三极管Q33的集电极与二极管D44的负极均与线圈L1的同一端连接，所述三极管Q44的集电极与二极管D33的负极均与线圈L2的同一端连接；

所述开关组三内的两个功率开关器件二分别为三极管Q55和三极管Q66，开关组三内的两个二极管分别为二极管D55和二极管D66；所述三极管Q55的发射极与二极管D55的正极连接，所述三极管Q66的发射极与二极管D66的正极连接，所述三极管Q55的集电极与二极管D66的负极均与线圈L1的同一端连接，所述三极管Q66的集电极与二极管D55的负极均与线圈L2的同一端连接；

所述三极管Q11、三极管Q22、三极管Q33、三极管Q44、三极管Q55和三极管Q66的基极均连接PWM信号控制器，所述PWM信号控制器用于给予三极管Q11、三极管Q22、三极管Q33、三极管Q44、三极管Q55和三极管Q66驱动信号从而控制三极管Q11、三极管Q22、三极管Q33、三极管Q44、三极管Q55和三极管Q66的通断；

当三极管Q11、三极管Q22、三极管Q55和三极管Q66处于关断状态，三极管Q33和三极管Q44处于开通状态，线圈一和线圈二串联工作；

当三极管Q33、三极管Q44、三极管Q55和三极管Q66处于关断状态，三极管Q11和三极管Q22处于开通状态，线圈一独立工作；

当三极管Q11、三极管Q22、三极管Q33和三极管Q44处于关断状态，三极管Q55和三极管Q66处于开通状态，线圈二独立工作；

当极管Q33和三极管Q44处于关断状态，三极管Q11、三极管Q22、三极管Q55和三极管Q66处于开通状态，线圈一和线圈二并联工作。

作为本专利进一步改进的技术方案，所述绕组和转换电路有三组，三组绕组和转换电路采用星型接法连接。

作为本专利进一步改进的技术方案，功率开关器件一、功率开关器件二为IGBT或碳化硅功率器件，还可以是任何一种具有受控的单向导通和放大功能的电子元器件。

本专利的有益效果为：本专利采用开关组一、开关组二和开关组三，实现了线圈一和线圈二的无触点串并联变换；且变换过程中，可使用PWM（脉宽调制）信号的控制方式（占空比控制，使控制信号从高电位逐渐过渡到低点位，或者相反）或者使用高低电压控制信号的控制方式，实现柔性过渡，避免冲击。

附图说明

图1为实施例一的电路结构示意图。

图2为实施例一的线圈一和线圈二串联工作电流状态图。

图3为实施例一的电流方向为线圈一向线圈二方向时的线圈一续流状态图。

图4为实施例一的电流方向为线圈一向线圈二方向时的线圈一独立工作电流状态图。

图5为实施例一的电流方向为线圈二向线圈一方向时的线圈一续流状态图。

图6为实施例一的电流方向为线圈二向线圈一方向时的线圈一独立工作电流状态图。

图7为实施例一的线圈一单独工作电流状态图。

图8为实施例一的电流方向为线圈一向线圈二方向时的线圈二续流状态图。

图9为实施例一的电流方向为线圈一向线圈二方向时的线圈一和线圈二并联工作电流状态图。

图10为实施例一的电流方向为线圈二向线圈一方向时的线圈二续流状态图。

图11为实施例一的电流方向为线圈二向线圈一方向时的线圈一和线圈二并联工作电流状态图。

图12为实施例一中三组绕组和转换电路的电路连接示意图。

图13为实施例二的电路结构示意图。

图14为实施例三的电路结构示意图。

具体实施方式

下面根据图1至图14对本专利的具体实施方式作出进一步说明：

实施例一：一种用于电机线圈串并联转换的电路，包括绕组和转换电路。

其中绕组包括线圈一和线圈二；线圈一和线圈二属于电感线圈，可以是电机的定子或转子线圈。转换电路包括开关组一、开关组二和开关组三。

参见图1，其中开关组二串联在线圈一和线圈二之间，线圈一连接有开关组二的一端通过开关组一与线圈二未连接有开关组二的一端连接，线圈一未连接有开关组二的一端通过开关组三与线圈二连接有开关组二的一端连接。

本实施例的开关组一、开关组二和开关组三结构相同，均由两个功率开关器件一相互串联而成；功率开关器件一的信号端连接PWM信号控制器，即脉宽调制器；PWM信号控制器用于给予功率开关器件一驱动信号。PWM信号控制器的具体控制方式为现有技术，信号的发生不属于本实施例的保护范围。

本实施例的功率开关器件一采用封装有续流二极管的MOS管。参见图1，开关组一内的两个功率开关器件一分别为MOS管Q1和MOS管Q2，MOS管Q1的漏极与线圈一的一端连接，MOS管Q1的源极与MOS管Q2的源极连接，MOS管Q2的漏极与线圈二的一端连接。开关组二内的两个功率开关器件一分别为MOS管Q3和MOS管Q4，MOS管Q3的漏极均与线圈一的一端和MOS管Q1的漏极连接，MOS管Q3的源极与MOS管Q4的源极连接，MOS管Q4的漏极与线圈二的一端连接。开关组三内的两个功率开关器件一分别为MOS管Q5和MOS管Q6，MOS管Q5的漏极与线圈一的一端连接，MOS管Q5的源极与MOS管Q6的源极连接，MOS管Q6的漏极均与线圈二的一端和MOS管Q4的漏极连接。MOS管Q1、MOS管Q2、MOS管Q3、MOS管Q4、MOS管Q5和MOS管Q6的栅极均连接PWM信号控制器，PWM信号控制器用于给予MOS管Q1、MOS管Q2 、MOS管Q3、MOS管Q4、MOS管Q5和MOS管Q6驱动信号从而控制MOS管Q1、MOS管Q2 、MOS管Q3、MOS管Q4、MOS管Q5和MOS管Q6的通断。

本实施例的工作状态描述：

（1）当MOS管Q1、MOS管Q2、MOS管Q5和MOS管Q6全部处于关断状态，MOS管Q3和MOS管Q4处于开通状态，线圈一和线圈二串联工作。

（2）当MOS管Q3、MOS管Q4、MOS管Q5和MOS管Q6全部处于关断状态，MOS管Q1和MOS管Q2处于开通状态，线圈一独立工作。也可根据需要，开通开关组二和或开关组三的某个功率器件一，以处理线圈二产生的感生电压。

（3）当MOS管Q1、MOS管Q2、MOS管Q3和MOS管Q4全部处于关断状态，MOS管Q5和MOS管Q6处于开通状态，线圈二独立工作。也可根据需要，开通开关组一和或开关组二的某个功率器件一，以处理线圈一产生的感生电压。

（4）当MOS管Q3和MOS管Q4处于关断状态，MOS管Q1、MOS管Q2、MOS管Q5和MOS管Q6全部处于开通状态，线圈一和线圈二并联工作。

本实施例的电路除了可以实现上述的状态以外，还具有可以通过PWM信号控制器进行PWM信号控制，实现平缓过渡的功能，即：当需要关断功率开关器件一时，使用脉宽调制的方法，使信号的占空比从100%，逐渐减少到0%，当需要开通功率开关器件一时，信号的占空比从0%，逐渐增大到100%，这样可以实现平滑过渡，避免电流冲击等。在进行PWM控制期间，可根据电流方向，确定开通开关组中的哪个功率开关器件一工作在PWM模式。

本实施例现从线圈一和线圈二串联工作向线圈一独立工作转换为例描述转换过程：

参见图2，图2为线圈一和线圈二串联工作双向电流状态图，此时开关组二处于开通状态。

若电流是从线圈一向线圈二方向，此时开关组一的MOS管Q1工作在PWM模式，开关组一在控制信号为PWM的无效段时（即MOS管Q1关断、MOS管Q2任意），保持MOS管Q6开通、MOS管Q5关断（当然MOS管Q5、MOS管Q5也可以不是PWM控制状态，在此切换过程中，可以一直保持MOS管Q6开通、MOS管Q5关断），参见图3，线圈一产生的感生电流依次通过开关组二、开关组三构成回路，随着开关组一的PWM占空比的增大，经过线圈二的电流（非感生电流）越来越小，最终，线圈二被开关组一旁路（即MOS管Q1开通，MOS管Q2任意），进入线圈一独立工作状态，实现平稳切换。参见图4，开关组一在控制信号为PWM的有效段时（即MOS管Q1开通、MOS管Q2任意），此时电流路径为线圈一-> MOS管Q1-> MOS管Q2。

若电流是从线圈二向线圈一方向，此时开关组一的MOS管Q2工作在PWM模式，开关组一在控制信号为PWM的无效段时（即MOS管Q2关断、MOS管Q1任意），保持MOS管Q5开通、MOS管Q6关断（当然MOS管Q5、MOS管Q6也可以不是PWM控制状态，在此切换过程中，可以一直保持MOS管Q5开通、MOS管Q6关断），参见图5，线圈一产生的感生电流依次通过开关组三和开关组二构成回路，随着开关组一的PWM占空比的增大，经过线圈二的电流（非感生电流）越来越小，最终，线圈二被开关组一旁路（即MOS管Q2开通，MOS管Q1任意），进入线圈一独立工作状态，实现平稳切换。参见图6，开关组一在控制信号为PWM的有效段时（即MOS管Q2开通、MOS管Q1任意），此时电流路径为MOS管Q2-> MOS管Q1 ->线圈一。

本实施例再从线圈一独立工作向线圈一和线圈二并联工作转换为例描述转换过程：

参见图7，图7为线圈一独立工作双向电流状态图。此时开关组一处于开通状态。

若电流是从线圈一向线圈二方向，此时开关组三的MOS管Q5工作在PWM模式，开关组三在控制信号为PWM的无效段时（即MOS管Q5关断、MOS管Q6任意），保持Q3开通，Q4关断，参见图8，线圈二的感生电流经过MOS管Q2、MOS管Q1的续流二极管、开关组2和线圈二续流（转换过程中，由于经过开关组一的线圈二的感生电流与线圈一的正向电流方向相反，因此，会使部分或全部的线圈一的电流，经过开关组二，流过线圈二，形成电流回路），使线圈二中保持有电流通过，随着开关组三的PWM占空比的增大，经过线圈二的电流越来越大，实现平稳过渡。参见图9，电流从线圈一流向线圈二，MOS管Q3开通、MOS管Q4关断， MOS管Q6任意，PWM有效段使MOS管Q5开通，电流路径为MOS管Q5->MOS管Q6的二极管->线圈二（由于MOS管Q4处于关断状态，所以来自开关组三的电流不会经过开关组二，不会短路）。与此同时另一路电流路径为线圈一->MOS管Q1->MOS管Q2。

若电流是从线圈二向线圈一方向，此时开关组三的MOS管Q6工作在PWM模式，开关组三在控制信号为PWM的无效段时（即MOS管Q6关断、MOS管Q5任意），保持MOS管Q4开通，MOS管Q3关断，参见图10，线圈二的感生电流经过MOS管Q4、MOS管Q3的续流二极管、开关组1和线圈二续流（转换过程中，由于经过开关组一的线圈二的感生电流与线圈一的正向电流方向相反，因此，会使部分或全部的线圈一的电流，流过线圈二，经过开关组二，形成电流回路），使线圈二中保持有电流通过，随着开关组三的PWM占空比的增大，经过线圈二的电流越来越大，实现平稳过渡。参见图11，电流从线圈二流向线圈一，MOS管Q4开通、MOS管Q3关断， MOS管Q5任意，PWM有效段使MOS管Q6开通，电流路径为线圈二->MOS管Q6 -> MOS管Q5的续流二极管（由于MOS管Q3处于关断状态，所以来自开关组一的电流不会经过开关组二，不会短路）。与此同时另一路电流路径为MOS管Q2->MOS管Q1->线圈一。

其余串并联转换过程均同理上述过程，在此不做阐述。本实施例在实现线圈无触点转换串并联的同时，通过功率开关器件一的配合，实现PWM控制过程中的关断续流，从而实现平稳无冲击切换。本实施例的功率开关器件一不仅仅指MOS管，也可是指任何可以通过微小信号控制，具有电流放大作用的电子功率器件。

本实施例的电路，可以独立使用，也可以任意组合，例如，使用三组绕组和转换电路并采用星型接法连接可以构成三相电机的绕组组合，如图12，实现无中断改变电机的线圈匝数。本实施例中处于关断状态的功率开关器件一流过电流时，默认为流过其中的续流二极管。

实施例二：一种用于电机线圈串并联转换的电路，包括绕组和转换电路。

其中绕组包括线圈一和线圈二；线圈一和线圈二属于电感线圈，可以是电机的定子或转子线圈。转换电路包括开关组一、开关组二和开关组三。

参见图13，本实施例的开关组二串联在线圈一和线圈二之间，线圈一连接有开关组二的一端通过开关组一与线圈二未连接有开关组二的一端连接，线圈一未连接有开关组二的一端通过开关组三与线圈二连接有开关组二的一端连接。

本实施例的开关组一、开关组二和开关组三结构相同，均由两个串联组件反向并联而成，串联组件由功率开关器件二和二极管串联而成；功率开关器件二的信号端连接PWM信号控制器，即脉宽调制器；PWM信号控制器用于给予功率开关器件二驱动信号。PWM信号控制器的具体控制方式为现有技术，信号的发生不属于本实施例的保护范围。

本实施例的串联组件内的功率开关器件二采用未封装有续流二极管的MOS管。参见图13，开关组一内的两个功率开关器件二分别为MOS管V1和MOS管V2，开关组一内的两个二极管分别为二极管D1和二极管D2（其中MOS管V1和二极管D1为一个串联组件，MOS管V2和二极管D2为另一个串联组件），MOS管V1的源极与二极管D1的正极连接， MOS管V2的源极与二极管D2的正极连接， MOS管V1的漏极与二极管D2的负极均与线圈L1的同一端连接，MOS管V2的漏极与二极管D1的负极均与线圈L2的同一端连接。开关组二内的两个功率开关器件二分别为MOS管V3和MOS管V4，开关组二内的两个二极管分别为二极管D3和二极管D4（其中MOS管V3和二极管D3为一个串联组件，MOS管V4和二极管D4为另一个串联组件），MOS管V3的源极与二极管D3的正极连接，MOS管V4的源极与二极管D4的正极连接，MOS管V3的漏极与二极管D4的负极均与线圈L1的同一端连接，MOS管V4的漏极与二极管D3的负极均与线圈L2的同一端连接。开关组三内的两个功率开关器件二分别为MOS管V5和MOS管V6，开关组三内的两个二极管分别为二极管D5和二极管D6（其中MOS管V5和二极管D5为一个串联组件，MOS管V6和二极管D6为另一个串联组件），MOS管V5的源极与二极管D5的正极连接，MOS管V6的源极与二极管D6的正极连接，MOS管V5的漏极与二极管D6的负极均与线圈L1的同一端连接，MOS管V6的漏极与二极管D5的负极均与线圈L2的同一端连接。MOS管V1、MOS管V2、MOS管V3、MOS管V4、MOS管V5和MOS管V6的栅极均连接PWM信号控制器，PWM信号控制器用于给予MOS管V1、MOS管V2、MOS管V3、MOS管V4、MOS管V5和MOS管V6驱动信号从而控制MOS管V1、MOS管V2、MOS管V3、MOS管V4、MOS管V5和MOS管V6的通断。

本实施例的工作状态描述：

（1）当MOS管V1、MOS管V2、MOS管V5和MOS管V6全部处于关断状态，MOS管V3和MOS管V4全部处于开通状态，线圈一和线圈二串联工作。

（2）当MOS管V3、MOS管V4、MOS管V5和MOS管V6全部处于关断状态，MOS管V1和MOS管V2全部处于开通状态，线圈一独立工作。也可根据需要，开通开关组二和或开关组三的某个功率器件二，以处理线圈二产生的感生电压。

（3）当MOS管V1、MOS管V2、MOS管V3和MOS管V4全部处于关断状态，MOS管V5和MOS管V6全部处于开通状态，线圈二独立工作。也可根据需要，开通开关组一和或开关组二的某个功率器件二，以处理线圈一产生的感生电压。

（4）当MOS管V3和MOS管V4全部处于关断状态，MOS管V1、MOS管V2、MOS管V5和MOS管V6全部处于开通状态，线圈一和线圈二并联工作。

本实施例的电路除了可以实现上述的状态以外，还具有可以通过PWM信号控制器进行PWM信号控制，实现平缓过渡的功能，即：当需要关断功率开关器件二时，使用脉宽调制的方法，使信号的占空比从100%，逐渐减少到0%，当需要开通功率开关器件二时，信号的占空比从0%，逐渐增大到100%，这样可以实现平滑过渡，避免电流冲击等。在进行PWM控制期间，可根据电流方向，确定开通开关组中的哪个功率开关器件二工作在PWM模式。

本实施例的平缓过渡的转换过程同理实施例一。

本实施例在实现线圈无触点转换串并联的同时，通过功率开关器件二的配合，实现PWM控制过程中的关断续流，从而实现平稳无冲击切换。本实施例所述的功率开关器件二不仅仅指MOS管，也可是指任何可以通过微小信号控制，具有电流放大作用的电子功率器件。

本实施例所述的电路，可以独立使用，也可以任意组合，例如，使用三组绕组和转换电路采用星型接法连接可以构成三相电机的绕组组合，实现无中断改变电机的线圈匝数，连接图同理实施例一中的图12。

实施例三：一种用于电机线圈串并联转换的电路，包括绕组和转换电路。

其中绕组包括线圈一和线圈二；线圈一和线圈二属于电感线圈，可以是电机的定子或转子线圈。转换电路包括开关组一、开关组二和开关组三。

参见图14，本实施例中的开关组二串联在线圈一和线圈二之间，线圈一连接有开关组二的一端通过开关组一与线圈二未连接有开关组二的一端连接，线圈一未连接有开关组二的一端通过开关组三与线圈二连接有开关组二的一端连接。

本实施例中的开关组一、开关组二和开关组三结构相同，均由两个串联组件反向并联而成，串联组件由功率开关器件二和二极管串联而成；功率开关器件二的信号端连接PWM信号控制器，即脉宽调制器；PWM信号控制器用于给予功率开关器件二驱动信号。PWM信号控制器的具体控制方式为现有技术，信号的发生不属于本实施例的保护范围。

本实施例中的串联组件内的功率开关器件二采用三极管。参见图14，开关组一内的两个功率开关器件二分别为三极管Q11和三极管Q22，开关组一内的两个二极管分别为二极管D11和二极管D22（其中三极管Q11与二极管D11为一个串联组件，三极管Q22与二极管D22为另一个串联组件），三极管Q11的发射极与二极管D11的正极连接，三极管Q22的发射极与二极管D22的正极连接，三极管Q11的集电极与二极管D22的负极均与线圈L1的同一端连接，三极管Q22的集电极与二极管D11的负极均与线圈L2的同一端连接。开关组二内的两个功率开关器件二分别为三极管Q33和三极管Q44，开关组二内的两个二极管分别为二极管D33和二极管D44（其中三极管Q33与二极管D33为一个串联组件，三极管Q44与二极管D44为另一个串联组件），三极管Q33的发射极与二极管D33的正极连接，三极管Q44的发射极与二极管D44的正极连接，三极管Q33的集电极与二极管D44的负极均与线圈L1的同一端连接，三极管Q44的集电极与二极管D33的负极均与线圈L2的同一端连接。开关组三内的两个功率开关器件二分别为三极管Q55和三极管Q66，开关组三内的两个二极管分别为二极管D55和二极管D66（其中三极管Q55与二极管D55为一个串联组件，三极管Q66与二极管D66为另一个串联组件），三极管Q55的发射极与二极管D55的正极连接，三极管Q66的发射极与二极管D66的正极连接，三极管Q55的集电极与二极管D66的负极均与线圈L1的同一端连接，三极管Q66的集电极与二极管D55的负极均与线圈L2的同一端连接。三极管Q11、三极管Q22、三极管Q33、三极管Q44、三极管Q55和三极管Q66的基极均连接PWM信号控制器，PWM信号控制器用于给予三极管Q11、三极管Q22、三极管Q33、三极管Q44、三极管Q55和三极管Q66驱动信号从而控制三极管Q11、三极管Q22、三极管Q33、三极管Q44、三极管Q55和三极管Q66的通断。

本实施例的工作状态描述：

（1）当三极管Q11、三极管Q22、三极管Q55和三极管Q66全部处于关断状态，三极管Q33和三极管Q44全部处于开通状态，线圈一和线圈二串联工作。

（2）当三极管Q33、三极管Q44、三极管Q55和三极管Q66全部处于关断状态，三极管Q11和三极管Q22全部处于开通状态，线圈一独立工作。也可根据需要，开通开关组二和或开关组三的某个功率器件二，以处理线圈二产生的感生电压。

（3）当三极管Q11、三极管Q22、三极管Q33和三极管Q44全部处于关断状态，三极管Q55和三极管Q66全部处于开通状态，线圈二独立工作。也可根据需要，开通开关组一和或开关组二的某个功率器件二，以处理线圈一产生的感生电压。

（4）当极管Q33和三极管Q44全部处于关断状态，三极管Q11、三极管Q22、三极管Q55和三极管Q66全部处于开通状态，线圈一和线圈二并联工作。

本实施例的电路除了可以实现上述的状态以外，还具有可以通过PWM信号控制器进行PWM信号控制，实现平缓过渡的功能，即：当需要关断功率开关器件二时，使用脉宽调制的方法，使信号的占空比从100%，逐渐减少到0%，当需要开通功率开关器件二时，信号的占空比从0%，逐渐增大到100%，这样可以实现平滑过渡，避免电流冲击等。在进行PWM控制期间，可根据电流方向，确定开通开关组中的哪个功率开关器件二工作在PWM模式。

本实施例的平缓过渡的转换过程同理实施例一。

本实施例在实现线圈无触点转换串并联的同时，通过功率开关器件二的配合，实现PWM控制过程中的关断续流，从而实现平稳无冲击切换。本实施例所述的功率开关器件二不仅仅指三极管，也可是指任何可以通过微小信号控制，具有电流放大作用的电子功率器件。

本实施例的电路，可以独立使用，也可以任意组合，例如，使用三组绕组和转换电路采用星型接法连接可以构成三相电机的绕组组合，实现无中断改变电机的线圈匝数，连接图同理实施例一的图12。

本专利的二极管可以是任何形式的具有单向导电作用的电子元件。功率开关器件和或二极管，既可以是单独的元件（如实施例一），也可以是集合在一起的组合件（如实施例二和实施例三）。

本专利针对电路所做的描述，仅是控制功能的一部分，用于说明电路的主要工作原理，实际使用时可以根据需要对各个功率开关器件分别或同时控制，描述不限制本专利实施例。本专利中的二极管，既可以仅仅是单向通过电流的器件，也可以是在一定的电压下反向通电的二极管。

本专利的保护范围包括但不限于以上实施方式，本专利的保护范围以权利要求书为准，任何对本技术做出的本领域的技术人员容易想到的替换、变形、改进均落入本专利的保护范围。

Claims (6)

1.一种用于电机线圈串并联转换的电路，其特征在于：包括绕组和转换电路；

所述绕组包括线圈一和线圈二；

所述转换电路包括开关组一、开关组二和开关组三；

所述开关组二串联在线圈一和线圈二之间，所述线圈一连接有开关组二的一端通过开关组一与线圈二未连接有开关组二的一端连接，所述线圈一未连接有开关组二的一端通过开关组三与线圈二连接有开关组二的一端连接；

所述开关组一、开关组二和开关组三结构相同，均由两个功率开关器件一相互串联而成或者两个串联组件反向并联而成，所述串联组件由功率开关器件二和二极管串联而成；

所述功率开关器件一的信号端或功率开关器件二的信号端连接能够产生高低电压控制信号和或PWM信号的控制电路或控制器；所述控制器或控制电路用于给予功率开关器件一或功率开关器件二驱动信号。

2.根据权利要求1所述的用于电机线圈串并联转换的电路，其特征在于：

所述功率开关器件一采用封装有续流二极管的MOS管；

所述开关组一内的两个功率开关器件一分别为MOS管Q1和MOS管Q2，MOS管Q1的漏极与线圈一的一端连接，MOS管Q1的源极与MOS管Q2的源极连接，MOS管Q2的漏极与线圈二的一端连接；

所述开关组二内的两个功率开关器件一分别为MOS管Q3和MOS管Q4，MOS管Q3的漏极均与线圈一的一端和MOS管Q1的漏极连接，MOS管Q3的源极与MOS管Q4的源极连接，MOS管Q4的漏极与线圈二的一端连接；

所述开关组三内的两个功率开关器件一分别为MOS管Q5和MOS管Q6，MOS管Q5的漏极与线圈一的一端连接，MOS管Q5的源极与MOS管Q6的源极连接，MOS管Q6的漏极均与线圈二的一端和MOS管Q4的漏极连接；

所述MOS管Q1、MOS管Q2、MOS管Q3、MOS管Q4、MOS管Q5和MOS管Q6的栅极均连接PWM信号控制器，所述PWM信号控制器用于给予MOS管Q1、MOS管Q2 、MOS管Q3、MOS管Q4、MOS管Q5和MOS管Q6驱动信号从而控制MOS管Q1、MOS管Q2 、MOS管Q3、MOS管Q4、MOS管Q5和MOS管Q6的通断；

当MOS管Q1、MOS管Q2、MOS管Q5和MOS管Q6处于关断状态，MOS管Q3和MOS管Q4处于开通状态，线圈一和线圈二串联工作；

当MOS管Q3、MOS管Q4、MOS管Q5和MOS管Q6处于关断状态，MOS管Q1和MOS管Q2处于开通状态，线圈一独立工作；

当MOS管Q1、MOS管Q2、MOS管Q3和MOS管Q4处于关断状态，MOS管Q5和MOS管Q6处于开通状态，线圈二独立工作；

当MOS管Q3和MOS管Q4处于关断状态，MOS管Q1、MOS管Q2、MOS管Q5和MOS管Q6处于开通状态，线圈一和线圈二并联工作。

3.根据权利要求1所述的用于电机线圈串并联转换的电路，其特征在于：

所述串联组件内的功率开关器件二采用未封装有续流二极管的MOS管；

所述开关组一内的两个功率开关器件二分别为MOS管V1和MOS管V2，开关组一内的两个二极管分别为二极管D1和二极管D2，所述MOS管V1的源极与二极管D1的正极连接，所述MOS管V2的源极与二极管D2的正极连接，所述MOS管V1的漏极与二极管D2的负极均与线圈L1的同一端连接，所述MOS管V2的漏极与二极管D1的负极均与线圈L2的同一端连接；

所述开关组二内的两个功率开关器件二分别为MOS管V3和MOS管V4，开关组二内的两个二极管分别为二极管D3和二极管D4，所述MOS管V3的源极与二极管D3的正极连接，所述MOS管V4的源极与二极管D4的正极连接，所述MOS管V3的漏极与二极管D4的负极均与线圈L1的同一端连接，所述MOS管V4的漏极与二极管D3的负极均与线圈L2的同一端连接；

所述开关组三内的两个功率开关器件二分别为MOS管V5和MOS管V6，开关组三内的两个二极管分别为二极管D5和二极管D6，所述MOS管V5的源极与二极管D5的正极连接，所述MOS管V6的源极与二极管D6的正极连接，所述MOS管V5的漏极与二极管D6的负极均与线圈L1的同一端连接，所述MOS管V6的漏极与二极管D5的负极均与线圈L2的同一端连接；

所述MOS管V1、MOS管V2、MOS管V3、MOS管V4、MOS管V5和MOS管V6的栅极均连接PWM信号控制器，所述PWM信号控制器用于给予MOS管V1、MOS管V2、MOS管V3、MOS管V4、MOS管V5和MOS管V6驱动信号从而控制MOS管V1、MOS管V2、MOS管V3、MOS管V4、MOS管V5和MOS管V6的通断；

当MOS管V1、MOS管V2、MOS管V5和MOS管V6处于关断状态，MOS管V3和MOS管V4处于开通状态，线圈一和线圈二串联工作；

当MOS管V3、MOS管V4、MOS管V5和MOS管V6处于关断状态，MOS管V1和MOS管V2处于开通状态，线圈一独立工作；

当MOS管V1、MOS管V2、MOS管V3和MOS管V4处于关断状态，MOS管V5和MOS管V6处于开通状态，线圈二独立工作；

当MOS管V3和MOS管V4处于关断状态，MOS管V1、MOS管V2、MOS管V5和MOS管V6处于开通状态，线圈一和线圈二并联工作。

4.根据权利要求1所述的用于电机线圈串并联转换的电路，其特征在于：

所述串联组件内的功率开关器件二采用三极管；

所述开关组一内的两个功率开关器件二分别为三极管Q11和三极管Q22，开关组一内的两个二极管分别为二极管D11和二极管D22，所述三极管Q11的发射极与二极管D11的正极连接，所述三极管Q22的发射极与二极管D22的正极连接，所述三极管Q11的集电极与二极管D22的负极均与线圈L1的同一端连接，所述三极管Q22的集电极与二极管D11的负极均与线圈L2的同一端连接；

所述开关组二内的两个功率开关器件二分别为三极管Q33和三极管Q44，开关组二内的两个二极管分别为二极管D33和二极管D44；所述三极管Q33的发射极与二极管D33的正极连接，所述三极管Q44的发射极与二极管D44的正极连接，所述三极管Q33的集电极与二极管D44的负极均与线圈L1的同一端连接，所述三极管Q44的集电极与二极管D33的负极均与线圈L2的同一端连接；

所述开关组三内的两个功率开关器件二分别为三极管Q55和三极管Q66，开关组三内的两个二极管分别为二极管D55和二极管D66；所述三极管Q55的发射极与二极管D55的正极连接，所述三极管Q66的发射极与二极管D66的正极连接，所述三极管Q55的集电极与二极管D66的负极均与线圈L1的同一端连接，所述三极管Q66的集电极与二极管D55的负极均与线圈L2的同一端连接；

所述三极管Q11、三极管Q22、三极管Q33、三极管Q44、三极管Q55和三极管Q66的基极均连接PWM信号控制器，所述PWM信号控制器用于给予三极管Q11、三极管Q22、三极管Q33、三极管Q44、三极管Q55和三极管Q66驱动信号从而控制三极管Q11、三极管Q22、三极管Q33、三极管Q44、三极管Q55和三极管Q66的通断；

当三极管Q11、三极管Q22、三极管Q55和三极管Q66处于关断状态，三极管Q33和三极管Q44处于开通状态，线圈一和线圈二串联工作；

当三极管Q33、三极管Q44、三极管Q55和三极管Q66处于关断状态，三极管Q11和三极管Q22处于开通状态，线圈一独立工作；

当三极管Q11、三极管Q22、三极管Q33和三极管Q44处于关断状态，三极管Q55和三极管Q66处于开通状态，线圈二独立工作；

当极管Q33和三极管Q44处于关断状态，三极管Q11、三极管Q22、三极管Q55和三极管Q66处于开通状态，线圈一和线圈二并联工作。

5.如权利要求1所述的用于电机线圈串并联转换的电路，其特征是：功率开关器件一、功率开关器件二为IGBT或碳化硅功率器件。

6.根据权利要求2至4任一项所述的用于电机线圈串并联转换的电路，其特征在于：所述绕组和转换电路有三组，三组绕组和转换电路采用星型接法连接。