CN2871284Y - 双逆变器推挽式电机驱动系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种双逆变器推挽式电机驱动系统，包括驱动电机和第一动力电池、第一电容和第一逆变器构成的第一电力源，第一逆变器连接驱动电机中的交流三相绕组的一端，其中，所述双逆变器推挽式电机驱动系统还包括有一第二动力电池、一第二电容和一第二逆变器构成的第二电力源，所述第二驱动逆变器连接到所述驱动电机中的交流三相绕组的另一端。本实用新型的优点是：与已有技术相比，具有在动力电池容量限制和功率开关电压电流能力限制之下提高系统总功率的特点，具有电动机控制性能好、效率高的特点，具有产生的电磁干扰小的特点，具有系统布置灵活的特点，还具有易于动力电池充放电管理优化的特点。

Description

双逆变器推挽式电机驱动系统
技术领域
本实用新型涉及一种电动汽车用的电机驱动系统，尤其涉及一种电动汽车用的双逆变器推挽式电机驱动系统。
背景技术
目前电动汽车使用的电机驱动系统如图1所示，其中由并联连接的动力电池、电容构成的电力源，其经驱动逆变器连接驱动电机中交流三相绕组的一端。动力电池提供的标称电压一般为300v左右。一方面接收功率整流器(图中未示出)整流后的直流电源的充电，另一方面，在汽车加速阶段，动力电池工作于放电状态，经过逆变器的控制向电动机提供电力源，这时动力电池端电压降低，如可低至250V；在汽车减速阶段，电动机工作于制动发电状态，通过逆变器的控制向动力电池充电使汽车减速时释放的动能得以回收，因此该系统具有节能的优点。但是在制动发电时动力电池端电压升高，如可高达450V。因此，其电平一般为250V～450V。驱动电机通过驱动逆变器与电力源连接，驱动逆变器可将电力源的直流电变成频率、电压均可调的交流电源以控制电机的转速和力矩。驱动电机通常是经变速箱联结汽车驱动装置(图中未示出)。
在需要更大功率、更大力矩的电机驱动系统的场合，可以通过增加动力电池的容量和增加功率开关器件的电流能力来实现。但是当大电流能力的功率开关器件由于制造能力、价格等因素而不能得到时，则必须通过其它的途径来实现大功率电机驱动系统。以下是常用的两种实现方案。
一种是采用元器件并联的方法提高驱动系统的电流能力，即将多个的动力电池并联，例如将两个相同的300V动力电池并联，同时将多个的功率开关器件并联，例如将两个相同的功率开关器件并联形，如图2A所示。这样的驱动系统输出电压不变，而输出电流能力可增大一倍，使总的驱动功率提高了一倍，即P＝(2I)·V。但是采用该种方案会产生以下问题，即驱动逆变器上并联的的功率开关器件电流分配有可能不均匀，因此功率开关器件必须降电流能力使用。并且由于驱动系统的电流母线及连接驱动电机的电缆将承受很大的电流，必须使用更大尺寸的电流母排和更粗的动力电缆，使系统的封装设计、制造、在汽车内空间布置等变得困难。另外大电流的方案也不利于使系统的效率得到优化。
另一种实现大功率电机驱动系统的方案是提高驱动系统的电压，即将多个的动力电池串联，例如将两个相同的300V动力电池串联，如图2B所示。这样可使驱动系统输出电压可增大一倍，为600V，输出电流不变，又使总的驱动功率提高了一倍，即P＝I·(2V)。采用这一方案后的功率开关器件的电压能力需要较图1或图2A系统的功率开关器件的电压能力增加一倍。图2B的系统较图2A的系统在逆变器结构上实现较为简单，并且也容易得到更高的系统效率。但是，由于电压的升高使动力电池管理系统的实现变得困难。并且功率开关器件在高电压下开关会产生较大的电磁干扰和开关损耗。
发明内容
综上所述，如何对现有技术予以扬长避短，达到进一步提高电机驱动系统的驱动功率乃是本实用新型亟待解决的技术问题。本发明的目的在于提供一种改进驱动电机供电方式的双逆变器推挽式电机驱动系统。
实现上述目的的技术方案是：本实用新型的一种双逆变器推挽式电机驱动系统，包括驱动电机和第一动力电池、第一电容和第一逆变器构成的第一电力源，第一逆变器连接驱动电机中的交流三相绕组的一端，其中，所述双逆变器推挽式电机驱动系统还包括有一第二动力电池、一第二电容和一第二逆变器构成的第二电力源，所述第二驱动逆变器连接到所述驱动电机中的交流三相绕组的另一端。
上述的双逆变器推挽式电机驱动系统，其中，所述第一动力电池和第二动力电池的标称电压可相同。
上述的双逆变器推挽式电机驱动系统，其中，所述驱动电机为定子绕组中性点开放式的电机，即每一相定子绕组的两端都连接到电机的外部。
本实用新型的优点是：该系统不论是只需要一组电力源供电或双电力源推挽互补供电，每一功率开关只需要在最大供电电压的1/2电压下工作，因而降低了开关损耗，使逆变器的效率得到提高。在只需一组电力源供电的情况下，系统的总开关频率为双电力源推挽互补供电时的1/2，因而开关损耗也相应只有1/2，使系统总效率得到进一步提高。以上述的结构特征及工作原理形式构成了双逆变器推挽式电机驱动系统，实现了用较低电压动力电池和较小电压电流能力的功率开关器件有效组合提高系统的总功率，具有电动机控制性能好、效率高、产生的声波噪声和电磁干扰小的特点，具有使动力电池充放电管理更易实现优化的特点。由于每一电源系统的结构相对简单、尺寸较小、所用元器件和已有技术兼容，因而使系统制造成本较低、系统在汽车中布置灵活易于实施的特点。
附图说明
图1是现有技术中的一种常用方案的电路原理图；
图2A，图2B是现有技术中的两种改进方案电路原理图；
图3是本实用新型的双逆变器推挽式电机驱动系统的电路原理图。
具体实施方式
下面根据图3给出本发明一个较好实施例，并予以详细描述，使能更好地说明本发明的结构特征和功能特点，而不是用来限定本发明的范围。
请参阅图3，其示出了双逆变器推挽式电机驱动系统的电路原理图，其中，
双逆变器推挽式电机驱动系统包括驱动电机3和第一动力电池11、第一电容C1和第一逆变器12构成的第一电力源，第一逆变器12连接驱动电机3中的交流三相绕组的一端31、32、33，其中，还包括有一第二动力电池21、一第二电容C2和一第二逆变器22构成的第二电力源，第二驱动逆变器22连接到所述驱动电机3中的交流三相绕组的另一端34、35、36，驱动电机3为定子绕组中性点开放式的电机，即每一相定子绕组的两端都连接到电机的外部。
第一动力电池11和第二动力电池21的标称电压可相同，并各为最大供电电压的1/2。
采用上述的双逆变器推挽式电机驱动系统，可将驱动电机3的功率设计成比原有一组电力源供电时的功率大一倍。当驱动电机3高速运行时，在受动力驱动装置上的控制器指令下，使两组电力源同时供电，此时驱动电机3的交流三相绕组在两个逆变器12、22工作下输出的交流电压互补中所受电压为两组动力电池11、21电压的叠加，若电池11、21的标称电压各为300V，驱动电机3的交流三相绕组可得到的最大线电压最大为600V，驱动电机3电流却对应为使用一组动力电池(300V)时的电流，这样即可提升驱动电机3的输出功率一倍。由于两个逆变器12、22工作于互补，驱动电机3得到的电压为两个逆变器12、22输出电压的叠加，可通过设计两个逆变器12、22开关规律的互补与协调使驱动电机3得到的电压谐波最小，因而减小驱动电机3电流脉动、提高效率、降低声频噪音和电磁干扰。该系统在驱动电机3工作在低速或中等速度时，只要一组电力源便能足够提供能源，此时可受动力驱动装置上的控制器指令下控制逆变器12或逆变器22，使第一电池11或第二电池21单独或交替提供电力源给驱动电机3，若一电池在供电时，电池电压不足时，将会由另一电池替换其供电，因此为动力电池管理提供了一个附加的自由度，使动力电池可被控制在更优化的工作状态。该系统不论是只需要一组电力源供电或双电力源推挽互补供电，每一功率开关只需要在最大供电电压的1/2电压下工作，因而降低了开关损耗，使逆变器的效率得到提高。在只需一组电力源供电的情况下，系统的总开关频率为双电力源推挽互补供电时的1/2，因而开关损耗也相应只有1/2，使系统总效率得到进一步提高。以上述的结构特征及工作原理形式构成了双逆变器推挽式电机驱动系统，实现了用较低电压动力电池和较小电压电流能力的功率开关器件有效组合提高系统的总功率，具有电动机控制性能好、效率高、产生的声波噪声和电磁干扰小的特点，具有使动力电池充放电管理更易实现优化的特点。由于每一电源系统的结构相对简单、尺寸较小、所用元器件和已有技术兼容，因而使系统制造成本较低、系统在汽车中布置灵活易于实施的特点。

Claims (3)

1.一种双逆变器推挽式电机驱动系统，包括驱动电机和第一动力电池、第一电容和第一逆变器构成的第一电力源，第一逆变器连接驱动电机中的交流三相绕组的一端，其特征在于，所述双逆变器推挽式电机驱动系统还包括有一第二动力电池、一第二电容和一第二逆变器构成的第二电力源，所述第二驱动逆变器连接到所述驱动电机中的交流三相绕组的另一端。
2.根据权利要求1所述的双逆变器推挽式电机驱动系统，其特征在于，所述第一动力电池和第二动力电池的标称电压可相同。
3.根据权利要求1所述的双逆变器推挽式电机驱动系统，其特征在于，所述驱动电机为定子绕组中性点开放式的电机，即每一相定子绕组的两端都连接到电机的外部。
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