CN217115943U - 一种电机供电系统和电机机组 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电机供电系统和电机机组。一种电机供电系统包括电源模块和逆变模块；电源模块包括三相电输入端和直流电输出端，三相电输入端用于接收网侧的电源输入；直流电输出端包括正母线输出端和负母线输出端，逆变模块包括正母线接收端和负母线接收端，正母线输出端和正母线接收端电连接，负母线输出端与负母线接收端电连接；电源模块用于将网侧输入的交流电转换为直流电输出至逆变模块；逆变模块还包括驱动输出端，逆变模块的驱动输出端与电机电连接，用于将直流电逆变成可变频率的交流电为电机提供能量。通过采用上述方案，省去现场布线的复杂性和电缆成本，节省电机驱动器内部空间和成本，由于体积更小，方便结构一体式散热设计。

Description

一种电机供电系统和电机机组

技术领域

本实用新型实施例涉及驱动器的技术领域，尤其涉及一种电机供电系统和电机机组。

背景技术

目前，电机机组的适用范围极广，例如一体式永磁同步电机机组可应用于水泵泵组、风机机组和二次供水泵组等实际场景，且一般由多台一体式电机组成。电机机组通常包括多台电机和电机驱动器，对于分体式的电机和一体式电机，电机和电机驱动器的安装方式不同，例如对于一体式永磁同步电机机组而言，每台一体式电机的电机驱动器与电机本体采用一体式安装，电机驱动器位于电机本体的侧面或后端盖位置，且散热方式为强制风冷。

现有的用于电机机组的电机驱动器常见的硬件拓扑为固定的三级式，如图1所示，第一级为输入EMI滤波器，由三相380V输入进入，由X电容、共模电感、Y电容组成。但很多应用由于空间或成本限制取消EMI滤波电路直接进入第二级整流桥，整流桥将输入的三相380V交流电不控整流成540V且叠加工频单个周期6个脉动的直流电并进入电解电容组成的储能和滤波，进一步减小母线波动。第三级为逆变单元，将直流电逆变成可变频率的交流电为电机提供能量。

然而现有的大功率电机需要匹配的电机驱动器的本身体积较大，而大功率的电机驱动器造成的大量发热量，又需要电机驱动器外壳在结构设计上预留较大的散热空间，这就导致电机驱动器体积、质量增大，不利于使用和安装。

实用新型内容

本实用新型提供了一种电机供电系统和电机机组，以解决电机驱动器体积、质量增大，不利于使用和安装的技术问题。

根据本实用新型的一方面，提供了一种电机供电系统，电机供电系统包括电源模块和逆变模块；

所述电源模块包括三相电输入端和直流电输出端，所述三相电输入端用于接收网侧的电源输入；

所述直流电输出端包括正母线输出端和负母线输出端，所述逆变模块包括正母线接收端和负母线接收端，所述正母线输出端和所述正母线接收端电连接，所述负母线输出端与所述负母线接收端电连接；

所述电源模块用于将网侧输入的交流电转换为直流电输出至所述逆变模块；

所述逆变模块还包括驱动输出端，所述逆变模块的数量为多个，所述逆变模块的驱动输出端与多台电机一一对应电连接，用于将直流电逆变成可变频率的交流电为多台电机提供能量。

在本实用新型的可选实施例中，所述电源模块包括三相升压电路，所述三相升压电路用于将网侧输入的交流电整流升压为直流电输出至所述逆变模块。

在本实用新型的可选实施例中，所述三相升压电路包括三相PFC升压电路。

在本实用新型的可选实施例中，所述三相PFC升压电路包括三相维也纳拓扑和三相全桥拓扑中的一种。

在本实用新型的可选实施例中，所述电源模块还包括DCDC电路，所述DCDC电路包括电压输入端，所述三相升压电路包括电压输出端，所述电压输入端与所述电压输出端电连接；

所述DCDC电路包括所述正母线输出端和所述负母线输出端，所述DCDC电路用于将所述三相升压电路输出的直流电压幅值调节后输出至所述逆变模块。

在本实用新型的可选实施例中，所述DCDC电路包括DCDC隔离电路。

在本实用新型的可选实施例中，所述DCDC隔离电路包括同步整流拓扑。

在本实用新型的可选实施例中，所述DCDC隔离电路还包括LLC谐振子电路，所述LLC谐振子电路包括所述电压输入端，所述同步整流拓扑包括所述正母线输出端和所述负母线输出端；

所述LLC谐振子电路还包括谐振输出端，所述同步整流拓扑包括谐振接收端，所述谐振输出端与所述谐振接收端电连接。

根据本实用新型的另一方面，提供了一种电机机组，电机机组包括多台电机和本实用新型任一实施例所述的电机供电系统，所述电机的数量与所述逆变模块的数量相同，且一一对应电连接。

在本实用新型的可选实施例中，所述电机机组应用于风机机组或二次供水泵组。

在本实用新型的可选实施例中，所述电机为一体式永磁同步电机。

本实用新型实施例的技术方案，通过设置电源模块，能够将网侧输入的交流电转换为直流电输出至多个所述逆变模块，然后逆变模块将直流电逆变成可变频率的交流电为多台电机提供能量。故不需要从网侧分别拉四根线(U、V、W、PE)，只需要两根线(P+/、P-)将电机直流输入，省去现场布线的复杂性和电缆成本。并且取消了传统电机驱动器内部EMI滤波电路、整流桥和电解电容，节省驱动器内部空间和成本，由于体积更小，方便结构一体式散热设计，整个电机驱动器更紧凑可靠，可缩减因为散热增加的热设计的复杂性和研发周期。解决了电机驱动器体积、质量增大，不利于使用和安装的技术问题。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本实用新型的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本实用新型的范围。本实用新型的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是相关技术的电机机组的结构示意图；

图2为本实用新型实施例一提供的一种电机驱动器所应用的电机机组的结构示意图；

图3为本实用新型实施例一提供的另一种电机驱动器所应用的电机机组的结构示意图。

其中，1、电源模块；11、三相升压电路；12、DCDC电路；121、同步整流拓扑；122、LLC谐振子电路；2、逆变模块；3、电机。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，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的实施例，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，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

实施例一

图2为本实用新型实施例一提供了一种电机供电系统所应用的电机机组的结构示意图，本实施例可适用于水泵泵组或风机机组或二次供水泵组等实际场景，所应用的电机机组中的电机具体可为永磁同步电机，如图2所示，该电机驱动器包括电源模块1和逆变模块2。

电源模块1包括三相电输入端和直流电输出端，三相电输入端用于接收网侧的电源输入。其中，网侧通常指连接到电网的一侧，电网输出的电通常为三相电，具体的通常为三相380V的电源。网侧的三相电输入时通常有四根线(U、V、W、PE)，通过将网侧电连接到电源模块1的三相电输入端，网侧的三相电能够方便的输入到电源模块1。

直流电输出端包括正母线输出端和负母线输出端，逆变模块2包括正母线接收端和负母线接收端，正母线输出端和正母线接收端电连接，负母线输出端与负母线接收端电连接；电源模块1用于将网侧输入的交流电转换为直流电输出至逆变模块2。其中，电源模块1是指能够将交流电转换为直流电的模块，直流电通常只需要两根正负母线(P+、P-)，所以电源模块1转换生成的直流电能够通过正母线输出端和负母线输出端输出至逆变模块2。

逆变模块2还包括驱动输出端，逆变模块2的数量为多个，逆变模块2的驱动输出端与多台电机3一一对应电连接，用于将直流电逆变成可变频率的交流电为多台电机3提供能量。其中，逆变模块2指能够将直流电逆变成可变频率的交流电为电机3提供能量的模块。在一个具体的实施例中，逆变模块2可为IPM功率模块或IGBT组成的三相六桥逆变器。在此不对逆变模块2的具体结构做具体限制，只要能够实现将直流电逆变成可变频率的交流电为电机3提供能量的功能即可，上述只是举例说明。所述逆变模块2安装于电机驱动器内并与电机本体分体设置，或所述逆变模块2安装于电机驱动器内并与电机本体一体式设置。

上述方案，通过设置电源模块1，能够将网侧输入的交流电转换为直流电输出至逆变模块2，然后逆变模块2将直流电逆变成可变频率的交流电为电机3提供能量。故不需要从网侧分别拉四根线(U、V、W、PE)，只需要两根线(P+/、P-)将电机3直流输入，省去现场布线的复杂性和电缆成本，且输入可以共母线，即电机的正端接在一起、负端接在一起。在布线上更加简单，电缆使用量减少1/2。并且相比于传统的电机驱动器，取消了传统电机驱动器内部EMI滤波电路、整流桥和电解电容，节省驱动器内部空间和成本，由于体积更小，方便结构一体式散热设计，整个电机驱动器更紧凑可靠，可缩减因为散热增加的热设计的复杂性和研发周期。解决了电机驱动器体积、质量增大，不利于使用和安装的技术问题。

在本实用新型的可选实施例中，如图3所示，电源模块1包括三相升压电路11，三相升压电路11用于将网侧输入的交流电整流升压为直流电输出至逆变模块2。

其中，三相升压电路11是指能够将网侧输入的交流电整流升压为直流电输出的电路，对于部分电机3而言，使用时所需的工作电压通常大于网侧输入的电压，例如网侧输入的交流电电压通常为380V，部分电机机组使用时所需要的电压为540V左右。所以通过三相升压电路11，能够在将网侧输入的交流电整流成直流电的基础上进行升压，能够更好的匹配使用需求。

在上述实施例的基础上，三相升压电路11包括三相PFC升压电路。

其中，PFC的英文全称为“Power Factor Correction”，意思是“功率因数校正”，功率因数指的是有效功率与总耗电量(视在功率)之间的关系，也就是有效功率除以总耗电量(视在功率)的比值。基本上功率因数可以衡量电力被有效利用的程度，当功率因数值越大，代表其电力利用率越高。通过设置三相PFC升压电路，能够调节电压和电流的夹角，调节输入电流的畸变率，不会因为后端负载对网侧叠加干扰。并且能够将功率因数提高到0.98以上，电流畸变率降低至6％以下。更低无功代表输入电源电缆可以做到直径更小，设备容量更低，对空间的电磁辐射更小，有利于通信设备的稳定工作。

示例性的，三相PFC升压电路包括三相维也纳拓扑和三相全桥拓扑中的一种。

其中，三相维也纳拓扑和三相全桥拓扑为常应用在汽车充电桩行业的结构，其功能在于将三相380V整流升压为800V左右直流电，且调节电压和电流的夹角，调节输入电流的畸变率，不会因为后端负载对网侧叠加干扰。

在本实用新型的可选实施例中，电源模块1还包括DCDC电路12，DCDC电路12包括电压输入端，三相升压电路11包括电压输出端，电压输入端与电压输出端电连接；DCDC电路12包括正母线输出端和负母线输出端，DCDC电路12用于将三相升压电路11输出的直流电压幅值调节后输出至逆变模块2。

其中，DCDC电路12指能够对直流电压进行幅值调节的电路，通过将DCDC电路12的电压输入端与三相升压电路11的电压输出端电连接，三相升压电路11输出的直流电压能够被DCDC电路12进行幅值调节，最后输出至逆变模块2。通过DCDC电路12，输出电压可在一定的范围内进行调整，从而通用性较强。

例如在一个具体的实施例中，三相升压电路11将网侧输入的三相380V整流升压为800V左右直流电，然后DCDC电路12对800V左右直流电进行幅值调节，以使输出电压范围可以在500VDC～700VDC进行调整。

在上述实施例的基础上，DCDC电路12包括DCDC隔离电路。其中，DCDC隔离电路是指能够使输出的直流电压具备与输入隔离的特性，且可根据需求进行大范围的电压调节的电路。经过隔离，人体单独触摸正负电源不会发生触电危险，提高了使用的安全性。

具体的，DCDC隔离电路包括同步整流拓扑121。其中，同步整流拓扑121能够对输入的电压幅值和频率等进行调节，从而能够将三相升压电路11输出的直流电压幅值调节后输出至逆变模块2。同时同步整流拓扑121相较于传统的整流技术能够减少输出的整流损耗，提高转换效率，降低电源本身发热。

在上述实施例的基础上，DCDC隔离电路还包括LLC谐振子电路122，LLC谐振子电路122包括电压输入端，同步整流拓扑121包括正母线输出端和负母线输出端；LLC谐振子电路122还包括谐振输出端，同步整流拓扑121包括谐振接收端，谐振输出端与谐振接收端电连接。

其中，LLC谐振子电路122具有滤波作用，从而能够给去除冗杂的信号，使得电路更稳定，保证了人体安全和电子元件安全。此外，通过LLC谐振子电路122和同步整流拓扑121，使输出的直流电压具备与输入隔离的特性，且可根据需求进行大范围的电压调节。经过隔离，人体单独触摸正负电源不会发生触电危险。

实施例二

本实用新型实施例二提供了一种电机机组，如图2所示，电机机组包括电机3和本实用新型任一实施例的电机供电系统，电机3的数量与逆变模块2的数量相同，且一一对应电连接。

其中，由于本实用新型任一实施例的电机供电系统，能让本实施例的电机机组的驱动器相比于传统的电机驱动器，取消了传统电机驱动器内部EMI滤波电路、整流桥和电解电容，节省驱动器内部空间和成本，由于体积更小，方便结构一体式散热设计，整个电机驱动器更紧凑可靠，可缩减因为散热增加的热设计的复杂性和研发周期，解决了电机驱动器体积、质量增大，不利于使用和安装的技术问题。所以电机3和电机驱动器构成的电机机组体积更小、质量更轻。此外，电机3和电机驱动器可一起构成一体机，此时一体机整机体积更小、质量更轻，对于结构散热的优化设计也有积极的影响。

具体的，电机为一体式永磁同步电机，一体式永磁同步电机所包括的一体式电机3的数量通常为多个，逆变模块2和电机3的数量均为多个，且一一对应电连接，所以只需一个电源模块1便能驱动多个电机3。该电机机组布线简单，具有低电磁传导、辐射干扰，功率因数大于0.98，电流畸变率小于6％等优点。此外，减小电机驱动器体积可使电机整机体积更小、质量更轻，对于结构散热的优化设计也有积极的影响。

在本实用新型的可选实施例中，电机机组应用于水泵泵组、风机机组、二次供水泵组中的一种。

其中，根据使用者的不同需求，可使电机机组为水泵泵组、风机机组、二次供水泵组中的一种，适用范围广。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种电机供电系统，其特征在于，包括电源模块(1)和逆变模块(2)；

所述电源模块(1)包括三相电输入端和直流电输出端，所述三相电输入端用于接收网侧的电源输入；

所述直流电输出端包括正母线输出端和负母线输出端，所述逆变模块(2)包括正母线接收端和负母线接收端，所述正母线输出端和所述正母线接收端电连接，所述负母线输出端与所述负母线接收端电连接；

所述电源模块(1)用于将网侧输入的交流电转换为直流电输出至所述逆变模块(2)；

所述逆变模块(2)还包括驱动输出端，所述逆变模块(2)的数量为多个，所述逆变模块(2)的驱动输出端与多台电机(3)一一对应电连接，用于将直流电逆变成可变频率的交流电为多台电机(3)提供能量。

2.根据权利要求1所述的电机供电系统，其特征在于，所述电源模块(1)包括三相升压电路(11)，所述三相升压电路(11)用于将网侧输入的交流电整流升压为直流电输出至所述逆变模块(2)。

3.根据权利要求2所述的电机供电系统，其特征在于，所述三相升压电路(11)包括三相PFC升压电路，所述三相PFC升压电路包括三相维也纳拓扑和三相全桥拓扑中的一种。

4.根据权利要求2或3所述的电机供电系统，其特征在于，所述电源模块(1)还包括DCDC电路(12)，所述DCDC电路(12)包括电压输入端，所述三相升压电路(11)包括电压输出端，所述电压输入端与所述电压输出端电连接；

所述DCDC电路(12)包括所述正母线输出端和所述负母线输出端，所述DCDC电路(12)用于将所述三相升压电路(11)输出的直流电压幅值调节后输出至所述逆变模块(2)。

5.根据权利要求4所述的电机供电系统，其特征在于，所述DCDC电路(12)包括DCDC隔离电路。

6.根据权利要求5所述的电机供电系统，其特征在于，所述DCDC隔离电路包括同步整流拓扑(121)。

7.根据权利要求6所述的电机供电系统，其特征在于，所述DCDC隔离电路还包括LLC谐振子电路(122)，所述LLC谐振子电路(122)包括所述电压输入端，所述同步整流拓扑(121)包括所述正母线输出端和所述负母线输出端；

所述LLC谐振子电路(122)还包括谐振输出端，所述同步整流拓扑(121)包括谐振接收端，所述谐振输出端与所述谐振接收端电连接。

8.一种电机机组，其特征在于，包括多台电机(3)和权利要求1-7中任一项所述的电机供电系统。

9.根据权利要求8所述的电机机组，其特征在于，所述电机机组应用于风机机组或二次供水泵组。

10.根据权利要求9所述的电机机组，其特征在于，所述电机(3)为一体式永磁同步电机。

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