CN211089514U - 一种三相式多电桥式电机控制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种三相式多电桥式电机控制电路。该控制电路包括依次连接的电源模块、电机控制模块和电机。电机控制模块包括并联的U相全桥逆变拓扑单元、V相全桥逆变拓扑单元和W相全桥逆变拓扑单元，电机包括U相定子绕组、V相定子绕组和W相定子绕组，U相全桥逆变拓扑单元、V相全桥逆变拓扑单元和W相全桥逆变拓扑单元的输入端与电源模块的输出端连接，U相全桥逆变拓扑单元、V相全桥逆变拓扑单元和W相全桥逆变拓扑单元的输出端依次与U相定子绕组、V相定子绕组和W相定子绕组连接。本实用新型能够降低电机控制模块的损耗，提高控制效率和精度。

Description

一种三相式多电桥式电机控制电路

技术领域

本实用新型涉及电机控制领域，特别是涉及一种三相式多电桥式电机控制电路。

背景技术

目前针对电机控制器的精准控制研究相对较少，当前的电机控制器的驱动电路仍采用三路全桥逆变电路对电机的三相电压进行控制，来实现对电机三相母线电流的控制，最终达到控制电机转速的目的，但由于不能直接控制电流大小，导致控制电机的精确度不够。同时采用三相单股绕组，电流在电线中流动时有集肤效应，电流密度越大，损耗增大，会减小绕组过电流能力。为解决以上所述问题，本实用新型目的在于提供一种三相式多电桥式电机控制器精准控制工艺。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种三相式多电桥式电机控制电路，能够降低电机控制模块的损耗，提高控制效率和精度。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：

一种三相式多电桥式电机控制电路，所述控制电路包括依次连接的电源模块、电机控制模块和电机，所述电机控制模块包括并联的U相全桥逆变拓扑单元、V相全桥逆变拓扑单元和W相全桥逆变拓扑单元，所述电机包括U相定子绕组、V相定子绕组和W相定子绕组，所述U相全桥逆变拓扑单元、所述V相全桥逆变拓扑单元和所述W相全桥逆变拓扑单元的输入端与所述电源模块的输出端连接，所述U相全桥逆变拓扑单元、所述V相全桥逆变拓扑单元和所述W相全桥逆变拓扑单元的输出端依次与所述U相定子绕组、所述V相定子绕组和所述W相定子绕组连接。

可选的，所述电源模块包括并联的电压单元、电容单元和电阻单元。

可选的，所述电机控制模块通过控制机线束与所述电机连接。

可选的，所述U相定子绕组包括n股U相单元绕组、所述V相定子绕组包括n股V相单元绕组，所述W相定子绕组包括n股W相单元绕组，n股所述U相单元绕组的输入端均与所述U相全桥逆变拓扑单元的输出端连接，n股所述V相单元绕组的输入端均与所述V相全桥逆变拓扑单元的输出端连接，n股所述W相单元绕组的输入端均与所述W相全桥逆变拓扑单元的输出端连接。

可选的，所述U相全桥逆变拓扑单元包括n条U相全桥逆变子单元，所述V相全桥逆变拓扑单元包括n条V相全桥逆变子单元，所述W相全桥逆变拓扑单元包括n条W相全桥逆变子单元，n条所述U相全桥逆变子单元的输出端与n股所述U相单元绕组的输入端连接，n条所述V相全桥逆变子单元的输出端与n股所述V相单元绕组的输入端连接，n条所述W相全桥逆变子单元的输出端与n股所述W相单元绕组的输入端连接。

可选的，所述U相全桥逆变子单元、所述V相全桥逆变拓扑单元和所述W相全桥逆变拓扑单元均采用MOS管。

根据本实用新型提供的具体实施例，本实用新型公开了以下技术效果：

本实用新型提出了一种三相式多电桥式电机控制电路，通过增设多组全桥式逆变电路对电机的定子绕组进行一对一特定驱动控制，实现了电机控制模块驱动电路对电机的精准控制。此外，通过将单股定子绕组细化分组为多股单元绕组，因电流在电线中流动时有集肤效应，电流密度越大，损耗增大，会减小绕组过电流能力，所以同样直径情况下，多股线通过电流能力要比单股线要大，所以用多股线要比单股线要好，体积更小，过电流能力更大。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型三相式多电桥式电机控制电路组成图；

图2为本实用新型三相式多电桥式电机控制电路结构图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的目的是提供一种三相式多电桥式电机控制电路，能够降低电机控制模块的损耗，提高控制效率和精度。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1为本实用新型三相式多电桥式电机控制电路组成图。如图1所示，一种三相式多电桥式电机控制电路包括依次连接的电源模块、电机控制模块和电机，电机控制模块通过控制机线束与电机连接。图2为本实用新型三相式多电桥式电机控制电路结构图，如图2所示，电机控制模块包括并联的U相全桥逆变拓扑单元、V相全桥逆变拓扑单元和W相全桥逆变拓扑单元，电机包括U相定子绕组、V相定子绕组和W相定子绕组，U相全桥逆变拓扑单元、V相全桥逆变拓扑单元和W相全桥逆变拓扑单元的输入端与电源模块的输出端连接，U相全桥逆变拓扑单元、V相全桥逆变拓扑单元和W相全桥逆变拓扑单元的输出端依次与U相定子绕组、V相定子绕组和W相定子绕组连接。

电源模块包括并联的电压单元、电容单元和电阻单元。

U相定子绕组包括n股U相单元绕组、V相定子绕组包括n股V相单元绕组，W相定子绕组包括n股W相单元绕组，n股U相单元绕组的输入端均与U相全桥逆变拓扑单元的输出端连接，n股V相单元绕组的输入端均与V相全桥逆变拓扑单元的输出端连接，n股W相单元绕组的输入端均与W相全桥逆变拓扑单元的输出端连接。

U相全桥逆变拓扑单元包括n条U相全桥逆变子单元，V相全桥逆变拓扑单元包括n条V相全桥逆变子单元，W相全桥逆变拓扑单元包括n条W相全桥逆变子单元，n条U相全桥逆变子单元的输出端与n股U相单元绕组的输入端连接，n条V相全桥逆变子单元的输出端与n股V相单元绕组的输入端连接，n条W相全桥逆变子单元的输出端与n股W相单元绕组的输入端连接。

U相全桥逆变子单元、V相全桥逆变拓扑单元和W相全桥逆变拓扑单元均采用MOS管，MOS管与电源模块和电机之间的连接关系为现有技术，在此就不做赘述。

对电机的U相定子绕组、V相定子绕组和W相定子绕组进行细化分组，具体实施步骤是将每相单股定子绕组细分为n股单元绕组，将所细分的单元绕组进行缠绕，通过电机的三相接线端口U、V、W引出，并在三个端口处分别散开成n个接线头，方便控制器对每股单元绕组的连接控制。将原三相母线绕组电机，改变为多股绕组电机。根据细分出的n股单元绕组的数量，电机控制模块增设相同数量的MOS管桥式逆变电路，将所有的桥式电路以并联的方式进行连接组成多相全桥逆变拓扑结构。通过电池对控制器进行通电，并将所增设的每相桥式电路通过控制机线束与每股单元绕组逐一连接，进行驱动控制。

通过在MOS管的栅极施加占空比可调的驱动信号，从而控制MOS的开与闭，进而输出大小可调的电压、电流信号，使电机的单元绕组导通，控制电机的运转。在逆变器输出电压不变的情况下，通过控制绕组的股数来实现对电机输入母线电流的控制，从而达到精准控制电机转速的目的。当电动机需要增速，功率上升时，保持定子端电压不变，电机控制模块的驱动信号控制MOS管的开闭，从而导通多相全桥逆变电路，增加单元绕组的工作股数，使三相电流增加从而提升电动机的转速。当电机需要降低转速，功率下降时，可以通过减少单元绕组的工作股数来减少三相定子电流，降低转矩输出，从而实现对电机转速下降的控制。

对于电机控制模块损耗的计算如下所示：

1.线损

设电机单相电流为I，每相导线电阻为R_L，则每相导通时的线损为：

P_Ls＝I²R_L

采用多股分控后，每相电路导通时的线损为(设每相分为N股导通)：

2.逆变器通态损耗：

P_on＝I²R_dsKT_on

其中，R_ds为MOS管的通态电阻，K为温度系数，可在原件规格表中找到，T_on为导通时间。

采用多股分控后，N股导通时，MOS管的导通损耗为：

又因为MOS管具有正温度系数，当开通时间相同，电流增大温度上升时，其内阻也会增大，故

3.逆变器开关损耗

(1)开通损耗

其中，Vds为开通前MOS管的压降，I为开通后通过MOS管的电流。

分股后，开通损耗为

(2)关断损耗

Vds为关断后MOS管的压降，I为关断前通过MOS管的电流。

分股后，关断损耗P'_switch-off＝P_switch-off

由以上分析可知，将定子绕组母线分成多股单元绕组分别控制，其导线损耗降低为原来的1/N倍，逆变器的通态损耗小于原来的1/N倍，可实现对电机控制器损耗的降低，提高控制效率。

本实用新型提出了一种三相式多电桥式电机控制电路，通过增设多组全桥式逆变电路对电机的定子绕组进行一对一特定驱动控制，实现了电机控制器驱动电路对于电机的精准控制。此外，通过将单股定子绕组细化分组为多股单元绕组，因电流在电线中流动时有集肤效应，电流密度越大，损耗增大，会减小绕组过电流能力，所以同样直径情况下，多股线通过电流能力要比单股线要大，所以用多股线要比单股线要好，体积更小过电流能力更大。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的系统及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (6)

1.一种三相式多电桥式电机控制电路，所述控制电路包括依次连接的电源模块、电机控制模块和电机，其特征在于，所述电机控制模块包括并联的U相全桥逆变拓扑单元、V相全桥逆变拓扑单元和W相全桥逆变拓扑单元，所述电机包括U相定子绕组、V相定子绕组和W相定子绕组，所述U相全桥逆变拓扑单元、所述V相全桥逆变拓扑单元和所述W相全桥逆变拓扑单元的输入端与所述电源模块的输出端连接，所述U相全桥逆变拓扑单元、所述V相全桥逆变拓扑单元和所述W相全桥逆变拓扑单元的输出端依次与所述U相定子绕组、所述V相定子绕组和所述W相定子绕组连接。

2.根据权利要求1所述的三相式多电桥式电机控制电路，其特征在于，所述电源模块包括并联的电压单元、电容单元和电阻单元。

3.根据权利要求1所述的三相式多电桥式电机控制电路，其特征在于，所述电机控制模块通过控制机线束与所述电机连接。

4.根据权利要求1所述的三相式多电桥式电机控制电路，其特征在于，所述U相定子绕组包括n股U相单元绕组、所述V相定子绕组包括n股V相单元绕组，所述W相定子绕组包括n股W相单元绕组，n股所述U相单元绕组的输入端均与所述U相全桥逆变拓扑单元的输出端连接，n股所述V相单元绕组的输入端均与所述V相全桥逆变拓扑单元的输出端连接，n股所述W相单元绕组的输入端均与所述W相全桥逆变拓扑单元的输出端连接。

5.根据权利要求4所述的三相式多电桥式电机控制电路，其特征在于，所述U相全桥逆变拓扑单元包括n条U相全桥逆变子单元，所述V相全桥逆变拓扑单元包括n条V相全桥逆变子单元，所述W相全桥逆变拓扑单元包括n条W相全桥逆变子单元，n条所述U相全桥逆变子单元的输出端与n股所述U相单元绕组的输入端连接，n条所述V相全桥逆变子单元的输出端与n股所述V相单元绕组的输入端连接，n条所述W相全桥逆变子单元的输出端与n股所述W相单元绕组的输入端连接。

6.根据权利要求5所述的三相式多电桥式电机控制电路，其特征在于，所述U相全桥逆变子单元、所述V相全桥逆变拓扑单元和所述W相全桥逆变拓扑单元均采用MOS管。

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