TW317671B - DC electric energy driving device connecting with mixed-state driving circuit system in series/parallel of multiple DC or AC motor sets - Google Patents

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317671 五、發明説明（1 ) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 直流電動機或使用直流輔助激磁磁極之交流或直流同 步電動機，由於成本低、運轉性能良好、效率高且功率操 控容易而廣泛運用於機械反產業設備之驅動以及驅動各種 電動載具或大眾運輸載具；吾人發現傳統技藝中，多組電 動機組作串並聯切換可靠性高、效果良好，常見於軌道電 車之控速（如附件A)，但其僅能提供串聯、並聯、串並聯混 合等多階變化而無法提供連續線性之調控運轉，其間亦有 藉可變電阻以調整其中間之不連續段，但電阻熱損大及對 電機特性會存有負面影響；因此，吾人希望開發在串聯、 並聯或串並聯混合等各階段間能具良好連續調整並具有經 濟效率反良好架構之電路，並以固態主動操控元件改善傳 統串並聯切換機電式開闞元件壽命短、成本高之缺失，基 於上述茼景而創新揭示此項複數組直流或交流電動機之直 流電能驅動裝置串並聯混合轉態驅動電路糸統，此項電路 主要結構含： 一一直流電源：為來自蓄電瓶、太陽能、發電機或由交流 電源整流而得之物理能或化學能所轉換為電能之供應者； 一一被調控電動機之直流電能驅動裝置：為由兩組或兩組 以上獨立電動機組或由同組電動機具有兩組或兩組以上磁 場繞組或具有兩組或兩組以上電樞所構成，供接受開關元 件組之操控以進行串聯或並聯或兩者間可控比例之混合調 控，其接受調控之電能驅動裝置含具有永磁式磁場直流電 機或繞組激磁式磁場直流分激電動機之電樞；或具有串激 或換向繞組複激電機之串激磁場繞組或電樞或兩者同時接 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) I,訂 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） A7 317671 ____B7 五、發明説明（2 ) 受操控；或由串激電動機之串激磁場繞組或電樞個別接受 操；或兩者同時接受操控或由其他具整流子式電動機所構 成；或由具有直流輔助激磁磁場之交流或直流同步電動機 所構成者； ――開關元件組：為由固態開闞元件或可作線性操控之開 關固態元件所構成，特定場合含引用機電式開關元件或兩 者混合使用； 一一二極體組：為提供分流阻隔或逆極性阻隔或作為飛輪 二極體； 一一操控指令輸入軍元：為由機電或固態電機或電子元件 所構成，以發出對電動機組運轉狀態操控指令； 一一中央控制單元：為由機電或固態電機或電子元件所構 成之信號指令處理軍元，為接受揲控指令輸人單元指令經 驅動電路操控開關元件組者； ――驅動電路：為由機電或固態^電機或電子元件所構成， 以接受中央控制單元之指令而相對驅動開關元仵組者》 藉操控上述開關元件作ON及OFF開關切換以操控被調 控電動機之直流電能驅動裝置作串聯或並聯切換（如特性圖 C-1):以及藉著開關組作PWM之操控以構成串聯與並聯間 兩者混合型態之中間段作無段操控調整（如特性圖C-2);此 外，開關元件組若選用可控内阻之線性開關元件所構成反 操控時亦可構成無段操控運轉者（如特性圖C_3)。 圔1為此項複數組直流或交流電動機之直流電能驅動裝 置串並聯混合轉態驅動電路系統應用於兩階式基礎電路 本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS) Α4規格（210X297公嫠） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、ττ 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 A7 _ B7 五、發明説明（3 ) 例，其主要構成如下： --直流電源DCV100 :含來自蓄電瓶、太陽能、發電機 或由交流電源整流而得之物理能或化學能所轉換反供應之 直流電能者； ——被調控電動機之直流電能驅動裝置EMDliU、EMD102 : 為由兩組或兩組以上獨立電動機組或由同組電動機具有兩 組或兩組以上磁場繞組或具有兩組或兩組以上電樞所構 成，供接受開關元件組之操控以進行串聯或並聯或兩者間 可控比例之混合調控，其接受調控之電能驅動裝置含具有 永磁式磁場直流電機或繞組激磁式磁場直流分激電動機之 電樞；或具有串激或換向繞組複激電機之串激磁場繞組或 電樞或兩者同時接受操控；或由串激電動機之串激磁場繞 組或電樞個別接受操控；或兩者同時接受操控或由其他具 整流子式電動機所構成；或由具有直流輔助激磁磁場之交 流或直流同步電動機所構成者；被調控電動機之直流電能 驅動装置EMD101與EMD102中間串聯阻隔二極體CR100 及開關元件S101後並聯於電源兩端； ——開關元件S101、Sill、S112 :為由固態開關元件或 可作線性操控之開關固態元件所構成，特定場合含採用機 電式開闊元件或固態與機電式開關兩者混合使用；其中開 闞元件S1 01為與二極體CR100串聯於被調控電動機之直流 電能驅動裝置EMD 101及EMD1 02之間作為阻隔二極體， 其串聯順序為電源正極—EMD101正端—EMD101負端— CR100正端—CR100負端—S101正端—S101負端— (210X297公釐） I---------袭-------1T------^ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 317671 A7 B7 五、發明説明（4 ) 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 EMD102正端—EMD102負端—電源負極； ——二極體CR100、CR101、CR102 :其中二極體 CR1 00如前逑順向串聯於被調控電動機之直流電能騸動裝 置EMD101與開闞元件S101之間作為阻隔二極體；二極髏 CR1 0 1為並聯於被調控電動機之直流電能驅動裝置 EMD101兩端作為飛輪二極骽，其正端連接於被調控電動 機之直流電能驅動裝置EMD1 01與二極體CR1 00反開關元 件Sill之相接點，其負端與被調控電動機之直流電能驅動 裝置EMD101正端共同通往電源正端；二極髏CR102為並 聯於被調控電動機之直流電能驅動裝置EMD102之兩端作 為飛輪二極體，其負端連接於被調控電動機之直流電能驅 動裝置EMD102與開關充件S112及S101之相接點，其正 端則連接於電源負極與被調控電動機之直流電能驅動裝置 EMD102反開關元件Sill之相換點者； 一一操控指令輸入單元M100 :為由機電或固態電機或電子 元件所構成，以發出對電動機組運轉狀態之操控指令者； 一一中央控制軍元CCU100 :為由機電或固態電機或電子 元件所構成之倍號指令處理軍元，為接受操控指令輸入軍 元M100之指令經驅動電路D100操控開關元件組者； ——驅動電路D100 :為由機電或固態電機或電子元件所構 成，以接受中央控制單元CCU100之指令而相對驅動開關 元件組者； 其運作狀態含以下全部或其中部份狀態，其運作狀態如下： 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公复） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 取- 、v5 A7 ___B7 五、發明説明（5 ) (A) 當開關元件S101呈ON狀態，Sill、S112呈OFF 狀態時，被調控電動機之直流電能驅動裝置EMD101及 EMD102呈串聯高阻抗之低功率運轉狀態，電流由正極經 EMD101—CR100 —S101—EMD102 —負極； (B) 當開關元件S101呈OFF狀態（因二極體CR1 00之逆 阻隔效應ON亦無礙），Sill、S112呈ON狀態時，被調控 電動機之直流電能驅動裝置EMD101及EMD102呈並聯低 阻抗之高功率運轉狀態，電流呈兩迴路分別由正極— S112 —EMD102—負極以反由正極—EMD101 — S111 —負極， 此時各迴路可單獨對被調控電動機之直流電能驅動裝置進 行功率控制以使各電動機組之轉速、扭力或電流或迴轉方 向作相同或不相同狀態之運轉或部份停機者，· 以上（A)項及（B)項功能中，其開關元件可為機電式開 關元件或固態開關元件所構成者，當開關元件S101、S111、 S112皆為OFF狀態時電動機組停止運作： 經濟部中央標準局員工消费合作社印聚 H. - ....... I -vli- Hi- i j—i I 1 - - - - -I— In HI ^^1 (請先閱讀背面之注意事項再填寫木頁) (C) 當開關元件S 101呈ON狀態並操控由固態開關元件 所構成之Sill、S112作導通周期之PWM控制使電動機組 作串聯與並聯之間的變化，而依PWM之DUTY CYCLE(導 通百分比）以操控其運轉功率由串聯到並聯間作連續調整者； (D) 若Sill反S112由可作內阻操控之固態線性元件所構 成，則運轉功率可作由串聯到並聯之連續線性之功率調整； (E) 由具有激磁繞組分激磁場之直流電動機組構成電動 機群，而藉控場變速方式以填補上述各不同運轉功率階級 間隔而獲得連續線性調整運轉扭力或轉速值之特性者； 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公羡） 317671 A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（6 ) 上述操控應用時開關元件S101可作成下列遴擇： (a) S101直接短路而無礙糸統運作； (b) S101以機電式或固態開關元件構成，以在S101、 Sill、S112皆為OFF狀態時電動機組停止運轉； (c) S101以固態開闞元件構成，除與Sill、S112共同構 成總開關功能外，並可在電動機組串聯運轉時由S101 作PWM方式之操控，以對電動機組作由靜止到互相串 聯輸出狀態間作功率變化者（如特性圖C-4); (d) 若S101和Sill、S112皆以可作線性操控之固態元件 構成，則以S101和Sill、S112共同構成總開闞功能 外，並可在電動機組串聯運轉時由S101作線性調節揲 控電動機組由靜止到互相串聯運轉狀態間作功率變化者 (如特性圖C-5); (e) Sill及S1 12可在並聯狀態#兩電動機組以PWM或線 性方式操控兩馬達組分別作不同運轉功率之騸動控制 (如特性圖C-6); 基於前逑電路基本運作，吾人可作成下列寅務應用組合含： 一〜藉方向切換開關同時切換被調控電動機之直流電能驅 動裝置之電流方向以改變轉向者； 一一糸統可擴大為由兩組以上之電動機組及相關開關元件 及二極體所組成，以由串並聯變化而擴大為串並聯混合型 態者； 一一電動機組之電機結構型態及電機特性可為相同或不同 依需要遴擇者； 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ^^1. 1--! -· In 1! I -- -- 1. ...... 1 (請先閲讀背面之注意事項再填寫木頁) ,11 ί Α7 Β7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（7 ) ―一各電動機組與負載關係可為驅動共同負載，而各電動 機組以同軸結合或藉傳動元件結合者； 一一各電動機組可為獨立驅動各别負載者； 圖2所示為此項複數組直流或交流電動機之直流電能驅 動裝置串並聯混合轉態驅動霉路糸統以機電開闞構成串聯 操控電路例，其構成含： 一一直流電源DC V20 0 :含來自蓄電瓶、太陽能、發電機 或由交流電源整流而得之物理能或化學能所轉換為直流電 能之供應者； --被調控電動機之直流電能驅動裝置EMD201、EMD202 : 為由兩組或兩組以上獨立電動機組或由同組電動機具有兩 組或兩組以ii磁場繞組或具有兩組或兩組以上電樞所構 成，供接受開關元件組之操控以進行串聯或並聯或兩者間 可控比例之混合調控，其接受調控之電能驅動裝置含具有 永磁式磁場直流電機或繞組激磁式磁場直流分激電動機之 電樞；或具有串激或換向繞組複激電機之串激磁場繞組或 電樞或兩者同時接受操控；或由串激電動機之串激磁場繞 組或電樞個别接受操；或兩者同時接受操控或由其他具整流 子式電動機所構成；或由具有直流輔助激磁磁場之交流或直流 同步電動機所構成者；被調控電動機之直流電能驅動裝置 EMD201負端及EMD202正端之間串聯阻隔二極體CR200(亦 可遴擇不用）及開闞元件S201再並聯於電源兩端者； --開關元件S201、S211、S212 :為由人工操作或電磁 力驅動或機力驅動或流力所驅動者，其中開關元件S201設 本紙張尺度適用中國國家榡準（CNS ) A4規格（210X297公釐） I 1--1 I. _Γ I m :-- - J11^- Is- - I i^i Hr .I 、T (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 __B7 五、發明説明（δ ) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 置於二極體CR200之負端與被調控電動機之直流電能驅動 裝置EMD202之間，開關元件S211之一端與二極體CR201 之正端共同連接於被調控電動機之直流電能驅動裝置 EMD201與二極體CR200正端之連接點，開闞元件S211之 另一端則通往電源負端；開關元件S212之一端與二極嚴 CR202之負端共同連接於被調控電動機之直流電能驅動裝 置EMD202與開關元件S201之連接點，開關元件S212之 另一端則通往電源正端； ——二極體CR200、CR201、CR202 :其中二極體CR200 可依運作需求而設置或省略，二極體CR201負端聯結於被 調控電動機之直流電能驅動装置EMD201反電源正端，二 極體CR201正端與開關元件S211反被調控電動機之直流電 能驅動裝置EMD201與二極體CR200之正端共同聯結；二 極體CR202之負端聯結於被調控電動機之直流電能驅動装 置EMD202正端，二極體CR202之正端聯結於電源負端； —一操控指令輸入單元M200 :由機電或固態電機或電子元 件所構成，以發出對電動機組運轉狀態之操控指令； ——中央控制單元CCU200 :為由機電或固態電機或電子 元件所構成之信號指令處理軍元，為接受操控指令輸入軍 元M200之指令經驅動電路D200操控開關元件組者； 一一驅動電路D200 :為由機電或固態電機或電子元件所構 成，以接受中央控制軍元CCU200之指令而驅動相對開關 元件組者。 (請讀背面之注意事項再填寫本頁) 、?τ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） 317671 A7 B7 五、發明説明（9 ) 圖3所示為此項複數組直流或交流電動機之直流電能驅 動裝置串並聯混合轉態驅動電路系統由六組被調控電動機 之直流電能驅動装置所組成以揭示其各組構成之應用模 式，此項應用例可構成依公約組合切換之多階組合含串聯 或並聯或串並聯，其構成如下： 一一直流電源DCV300 :含來自蓄電瓶、太陽能、發電機 或由交流電源整流而得之物理能或化學能所轉換為直流電 能供應者； 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再W寫本頁) ——被調控電動機之直流電能驅動装置EMD301〜EMD306 : 為由兩組或兩組以上獨立電動機組或由同組電動機具有兩 組或兩組以上磁場繞組或具有兩組或兩組以上電樞所構 成，供接受開關元件組之操控以進行串聯或並聯或兩者間 可控比例之混合調控，其接受調控之電能驅動裝置含具有 永磁式磁場直流電機或繞組激磁式磁場直流分激電動機之 電樞；或具有串激或換向繞組複激電機之串激磁場繞組或 電樞或兩者同時接受操控；或由串激電動機之串激磁場繞 組或電樞個別接受操；或兩者同時接受操控或由其他具整 流子式電動機所構成；或由具有直流輔助激磁磁場之交流 或直流同步電動機所構成者；為由被調控電動機之直流電 能驅動裝置EMD301〜EMD306與開關元件S301〜S305 反阻隔二極體CR301〜CR305順序串聯構成，其構成順序 為電源正端—EMD301正端—EMD301負端—CR301正端 — CR301 負端—S301 正端—S301 負端->EMD302正端— 丑1^11)302負端—€11302正端—€113 02負端—83 02正端— 本紙張尺度適用中國囷家標準（CNS +) A4規格（210X297公釐） A7 B7 經濟部中央標準局貞工消費合作社印製 五、發明説明（1 0 ) S302負端—EMD303正端—EMD303負端—CR303正端 —仁1130 3負端—8 3 03正端—8 303負端-^1^0 304正端— EMD304負端— CR3 04正端—CR304負端— S304正端— S3 04負端4EMD305正端 — EMD305負端 — CR305正端 —CR305負端—S305正端— S30 5負端—EMD306正端— EMD306負端—電源負端； ——開闞元件S301〜S305及S311〜S320 :其中S301〜 S30 5與二極體CR3 01〜CR305反被調控電動機之直流電能 驅動裝置EMD301〜EMD306之串聯如前述； 開關元件S3 1 1跨接於被調控電動機之直流電能驅動裝 置EMD301負端與電源負端之間； 開闞元件S3 13跨接於被調控電動機之直流電能驅動裝 置EMD302負端與電源負端之間； 開關元件S3 15跨接於被調控電動機之直流電能驅動裝 置EMD303負端與電源負端之間； 開關元件S3 17跨接於被調控電動機之直流電能驅動裝 置EMD304負端與電源負端之間； 開關元件S3 19跨接於被調控電動機之直流電能驅動裝 置EMD305負端與電源負端之間； 開關元件S3 12跨接於被調控電動機之直流電能驅動裝 置EMD302正端與電源正端之間； 開闞元件S3 14跨接於被調控電動機之直流電能驅動裝 置EMD303正端與電源正端之間； 開關元件S3 16跨接於被調控電動機之直流電能驅動裝 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） I. - ·- —II ....... II «. ......... I ^^1 I - —i m n 彳 , (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7 五、發明説明（·Μ ) 置EMD304正端與電源正端之間； 開關元件S3 18跨接於被調控電動機之直流電能驅動裝 置EMD305正端與電源正端之間； 開闞元件S3 20跨接於被調控電動機之直流電能驅動裝 置EMD306正端與電源正端之間； ——二極體CR301〜CR305及CR306〜CR311 :其中二 極體CR301〜CR305與開關元件S301〜S305及被調控電 動機之直流電能驅動裝置EMD30 1〜EMD3 06之串聯如前 述，而二極體CR306〜CR311則分別與電源呈逆極性並聯 於被調控電動機之直流電能驅動裝置EMD301〜EMD306 之各電樞兩端構成飛輪二極體，其中二極體CR306之負端 連接於EMD301正端，二極體CR306之正端連接於EMD301 之負端； 二極體CR307之負端連接於被調控電動機之直流電能 驅動裝置EMD302正端，CR307之正端連接於被調控電動 機之直流電能驅動裝置EMD302之負端； 二極體CR308之負端連接於EMD303正端，CR308之 正端連接於EMD303之負端； 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 二極體CR309之負端連接於EMD304正端，CR309’之 正端連接於EMD304之負端； 二極體CR310之負端連接於EMD305正端，CR310之 正端連接於EMD305之負端； 二極體CR311之負端連接於EMD306正端，CR311之 正端連接於EMD306之負端； 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） A7 317671 ______B7 五、發明説明（12 ) —--------^----------ir (請先閱讀背面之注意事t再填寫本頁) ——揲控指令輸入單元M300 :由機電或固態電機或電子元 件所構成，以發出對電動機組運轉狀態之操控指令； ——中央控制軍元CCU300 :為由機電或固態電機或電子 元件所構成之信號指令處理軍元，為接受操控指令輸入單 吞14300之指令經驅動電路D300操控開關元件組者： 一一驅動電路D300 :為由機電或固態電機或電子元件所構 成，以接受中央控制單元CCU300之指令而相對驅動開關 元件組者； 圖3所示賁施例之運轉狀態含： a. 開闞元件S301〜S305呈ON狀態，S311〜S320呈OFF 狀態，則EMD301〜EMD306呈串聯並接於電源，此時 被調控之電動機組群呈最高阻抗最低功率運轉型態； b. 開關元件S301、S302、S304、S305、S315 反S316 為 ON狀態，S303 反S311 〜S3、14及S317〜S320為OFF 狀態，則EMD301〜EMD303串聯為一組再並聯於電 源；EMD304〜EMD306亦串聯為一組再並聯於電源， 此時整個被調控之電動機組群呈次低功率運轉型態； 經濟部中央標準局員工消費合作社印褽 c♦開關元件 S301 ' S303、S305 及 S313 ' S314 ' S317 ' S318呈ON狀態，S302、S304 ' S311、S312、S315、 S316、S319、S320呈OFF狀態，則被調控電動機之直流 電能驅動装置EMD301與EMD302串聯為一組再並聯於 電源；EMD303與EMD304串聯為一組再並聯於電源； EMD305與EMD306串聯為一組再 並聯於電源，此 時被調控之電動機組群呈中功率運轉型態； 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） A7 B7 五、發明説铒（13 ) d. 開關元件S301〜S305皆呈OFF狀態，S311〜S320皆 呈ON狀態，則電動機組各別單獨並聯於電源，此時被調 控之電動機組群呈最大功率運轉型態； e. 以上a.〜d.之各階功率運轉型態之連績線性操控，可藉 下列方式達成之： 一一由前述a.之最低功率運轉狀態—b.次低功率運轉狀態— c，中功率運轉狀態—d.最大功率運轉狀態之各運轉狀態間之 相對固態開關元件，作兩種狀態交替輪流之比例切換以獲 得其中間連續調整運轉扭力或轉速值之特性者； 一一由線性功率元件取代上述固態開關元件，以作類比方式 連續調整兩不同運轉功率階級間之運轉扭力或轉速值者； 一一由具有激磁繞組分激磁場之直流電動機組構成電動機 群，而藉控場變速方式以填補上述各不同運轉功率階級間 隔而獲得連續線性調整運轉扭力或轉速值之特性者； 本項設計基於上述各應用例所示之原理，藉各項開關 元件及電動機組之電路安排組合可獲得下列各種功能或其 中部份功能以配合運用需求，其各項功能如下： F1:單向迴轉由串聯直接轉並聯之電動機功能運轉； 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 -------------- 裝-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) F2:單向迴轉由串聯以PWM方式漸昇轉為較大功率並聯之 電動機功能運轉； F3:單向迴轉由串聯線性方式漸昇轉為最大功率並聯之電動 機功能運轉； F4:軍向迴轉並以PWM方式加上串聯並聯切換操控由停機 漸昇至最大功率並聯之電動機功能運轉； 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 經濟部中央梂準局貝工消费合作社印製 A7 __ B7 五、發明説明（u) FS:單向迴轉並以線性元件加上串聯並聯切換操控由停機漸 昇至最大功率並聯之電動機功能運轉； F6:雙向迴轉並以PWM方式操控由停機漸昇至最大功率並 聯之電動機及發電機功能運轉； F7:雙向迴轉並以線性元件操控由停機漸昇至最大功率並聯 之電動機反發電機功能運轉； F8:軍向迴轉操控之串聯及並聯，各電動機組可作不平衡運轉； F9:雙向迴轉操控之串聯反並聯，各電動機組可作不平衡運轉； F10:以雙向開闞元件對交流整流子電動機組操控由停機漸 昇至最大功率並聯之電動機功能運轉； F11:以雙向線性元件對交流整流子電動機組操控由停機漸 昇至最大功率並聯之電動機功能運轉； F1 2:軍向迴轉而由串聯直接轉最大功率並聯之逆向發電機 功能運轉； F13:軍向迴轉並以PWM方式操控漸昇作最大功率並聯之逆 向發電機功能運轉； F1 4:單向迴轉並以線性元件操控漸昇作最大功率並聯之逆 向發電機功能運轉； F15:可作公約組合之多種串並聯組合型態； F16:單向迴轉並以固態開關元件或線性元件或進一步結合 控制磁場方式，於並聯運轉時，各別操控電動機組之轉速、 扭力、或電流作同性能或不同性能運轉或部份停機者； F17:雙向迴轉並以固態開關元件或線性元件或進一步結 合控制磁場方式，於並聯運轉時，各別操控電動機組之 A4規格（210X297公釐） I--------^-------1T------ ^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7 五、發明説明（」5 ) 轉速、扭力、或電流或迴轉方向作同性能或不同性能運轉 或部份停機者〃 此外，本案設計之電動機功能運轉當被調控電動機之 直流電能驅動裝置為電樞時，吾人可藉操控電動機組之磁 場激磁強度之方式混合使用以擴大其應用範圍者。 綜合上述，此項複數組直流或交流電動機之直流電能 驅動裝置串並聯混合轉態驅動電路糸統，藉特定創新的電 路架構提供一種簡捷及具有實用性複數組被調控電動機之 直流電能騸動装置串並聯控制功能以及進一步之連繽線性 控制創意新穎，申請人遍查技術資料並無先前技藝揭示， 懇請依法核審為祈。

In m turn, n i In I m { ^^1 f i W J .¾ 、言 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） A7 B7 五、發明説明（U ) 圖式簡軍説明： 圖1所示係本發明之兩階式基礎電路例。 圖2所示係本發明以機電開關構成串聯操控電路例。 圖3所示係本發明由六組被調控電動機之直流電能驅動 裝置所組成之應用例。 元件簡單説明： CCU100 =中央控制軍元 CR100，CR101，CR102 =二極骽 D100 =驅動電路 DCV100 =直流電源 EMD101，EMD102==調控電動機之直流電能驅動裝置 河100 =操控指令輸入單元8101,8111,8112 =開關元件 CCU200 =中央控制軍元 CR200，CR201，CR202 =二極體 D200 =驅動電路 DCV200 =直流電源 EMD201，EMD202 =被調控電動機之直流電能驅動裝置 M200 =操控指令輸人單元S201，S211,S212 =開關元件 CCU300 =中央控制軍元 CR301〜CR3 1 1=二極體 D300 =驅動電路 DCV300 =直流電源 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) EMD301〜EMD306 =被調控電動機之直流電能驅動装置 M300 =操控指令輸入軍元S301〜S305 =開關元件 S311〜S320 =開關元件 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）

Claims (1)

1. 317671 - C8 __ D8 六、申請專利鳄圍（1 ) 一種複數組直流或交流電動機之直流電能驅動裝置串並聯 混合轉態驅動電路糸統，為以直流激磁之交流或直流同步 電動機或直流!51流子式電動機之直流電能驅動裝置（含電樞 或磁場繞組）作串聯或並聯之階級式操控以反串聯到並聯連 續性混合運轉狀態以操控所屬電動機之轉速、轉向扭力反 輸出功率為其特徵者，其主要結構含： 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 I 1— - I ―I -li I - - I I (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 一一直流電源：為來自蓄電瓶、太陽能、發電機或由交流 電源整流而得之物理能或化學能所轉換為電能之供應者； 一一被調控電動機之直流電能驅動装置：為由兩組或兩組 以上獨立電動機組或由同組電動機具有兩組或兩組以上磁 場繞組或具有兩組或兩組以上電樞所構成，供接受開關元 件組之操控以進行串聯或並聯或兩者間可控比例之混合調 控，其接受調控之電能驅動裝置含具有永磁式磁場直流電 機或繞組激磁式磁場直流分激電動機之電樞；或具有串激或 換向繞組複激電機之串激磁場繞組或電樞或兩者同時接受操 控；或由串激電動機之串激磁場繞組或電樞個別接受操；或 兩者同時接受操控或由其他具整流子式電動機所構成；或由 具有直流輔助激磁磁場之交流或直流同步電動機所構成者； 一一開關元件組：為由固態開關元件或可作線性操控之開 關固態元件所構成，特定場合含引用機電式開關元件或兩 者混合使用； 一一二極體組：為提供分流阻隔或逆極性阻隔或作為飛輪 二極體； 一一操控指令輸入單元：為由機電或固態電機或電子元件 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 317671 儲 C8 D8 六、申請專利範圍（2 ) 所構成，以發出對電動機組運轉狀態操控指令； 一一中央控制軍元：為由機電或固態電機或電子元件所構 成之信號指令處理單元，為接受操控指令輸入單元指令經 驅動電路操控開關元件組者； —一驅動電路：為由機電或固態電機或電子元件所構成， 以接受中央控制單元之指令而相對驅動開關元件組者； 藉操控上逑開關元件作ON及OFF開關切換以操控被調 控電動機之直流電能驅動装置作串聯或並聯切換；以反藉著 開關組作PWM之操控以構成串聯與並聯間兩者混合型態之中 間段作無段操控調整；此外，開關元件組若選用可控內阻之 線性開關元件所構成反操控時亦可構成無段操控運轉者。 —2.如申請專利範圍第1項所逑之複數組直流或交流電動機之直 流電能驅動裝置串並聯混合轉態驅動電路系統，其兩階式 電路糸統主要構成如下： ——直流電源DCV1 00 :含來自蓄電瓶、太陽能、發電機 或由交流電源整流而得之物理能或化學能所轉換反供應之 直流電能者； 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 - - . HH ^^^1 nn -n n n ^^^1 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ——被調控電動機之直流電能驅動裝置EMD101、EMD102 : 為由兩組或兩組以上獨立電動機組或由同組電動機具有兩 組或兩組以上磁場繞組或具有兩組或兩組以上電樞所構 成，供接受開關元件組之操控以進行串聯或並聯或兩者間 螫 可控比例之混合調控，其接受調控之電能驅動裝置含具有 永磁式磁場直流電機或繞組激磁式磁場直流分激電動機之 電樞；或具有串激或換向繞組複激電機之串激磁場繞組或 本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍（3 ) 電樞或兩者同時接受操控；或由串激電動機之串激磁場繞 組或電樞個別接受操控；或兩者同時接受操控或由其他具 整流子式電動機所構成；或由具有直流輔助激磁磁場之交 流或直流同步電動機所構成者；被調控電動機之直流電能 驅動裝置EMD101與EMD102中間串聯阻隔二極體CR100 及開關元件S101後並聯於電源兩端； —一開關元件S101、Sill、S112 :為由固態開關元件或 可作線性操控之開關固態元件所構成，特定場合含採用機 電式開關元件或固態與機電式開闞兩者混合使用；其中開 關元件S1 01為與二極體CR100串聯於被調控電動機之直流 電能驅動裝置EMD101及EMD1 02之間作為阻隔二極體， 其串聯順序為電源正極—EMD101正端—EMD101負端— CR100正端— CR100負端—S101正端—S101負端— EMD102正端—EMD102負端—電源負極； 經濟部中央標準局負工消費合作社印裝 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ——二極體CR100、CR101、CR102 :其中二極體CR100如前述 順向串聯於被調控電動機之直流電能驅動裝置EMD101與開 關元件S101之間作為阻隔二極體；二極骽CR101為並聯於被 調控電動機之直流電能驅動裝置EMD101兩端作為飛輪二極 體，其正端連接於被調控電動機之直流電能驅動裝置 EMD101與二極體CR100及開闞元件Sill之相接點，其負 端與被調控電動機之直流電能驅動裝置EMD101正端共同通 往電源正端；二極體CR102為並聯於被調控電動機之直流電 能驅動裝置EMD102之兩端作為飛輪二極體，其負端連接於 被調控電動機之直流電能驅動裝置EMD102與開闞元件S112 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 317671 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍（4 ) 經濟部中央榇準局貝工消費合作社印製 及S101之相接點，其正端則連接於電源負極與被調控電動機之 直流電能驅動裝置EMD102及開闞元件S111之相接點者； __操控指令輸入單元M100 :為由機電或固態電機或電子 元件所構成，以發出對電動機組運轉狀態之操控指令者； 一一中央控制單元CCU100 :為由機電或固態電機或電子 元件所構成之信號指令處理單元，為接受操控指令輸入單 元M100之指令經驅動電路D100操控開關元件組者； 一一驅動電路D100 :為由機電或固態電機或電子元件所構成， 以接受中央控制單元CCU100之指令而相對驅動開關元件組者； 其運作狀態含以下全部或其中部份狀態，其運作狀態如下： (A) 當開關元件S 101呈ON狀態，S1 11、S1 12呈OFF 狀態時，被調控電動機之直流電能驅動裝置EMD101反 EMD102呈串-高阻抗之低功率運轉狀態，電流由正極經 EMD101—CR100 —S101—EMD102 —負極； (B) 當開關元件S1 01呈OFF狀態（因二極體CR1 00之逆 阻隔效應ON亦無礙），Sill、S112呈ON狀態時，被調控 電動機之直流電能騸動裝置EMD101反EMD102呈並聯低 阻抗之高功率運轉狀態，電流呈兩迴路分別由正極— S112 —EMD102—負極以及由正極—EMD101 —SI 11 —負極， 此時各迴路可單獨對被調控電動機之直流電能驅動裝置進 行功率控制以使各電動機組之轉速、扭力或電流或迴轉方 向作相同或不相同狀態之運轉或部份停機者； 以上（A)項反（B)項功能中，其開關元件可為機電式開 關元件或固態開關元件所構成者，當開闞元件S101、 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 本紙張尺度通用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） A8 B8 C8 D8 經濟部中央標準局貝工消費合作社印装 六、申請專利範圍（5 ) Sill、S112皆為OFF狀態時電動機組停止運作； (C) 當開關元件S101呈ON狀態並操控由固態開關元件 所構成之Sill、S11 2作導通周期之PWM控制使電動機組 作串聯與並聯之間的變化，而依PWM之DUTY CYCLE(導 通百分比）以操控其運轉功率由串聯到並聯間作連續調整者； (D) 若S1 11反S1 12由可作內阻操控之固態線性元件所 構成，則運轉功率可作由串聯到並聯之連續線性之功率調整； * (E)由具有激磁繞組分激磁場之直流電動機組構成電動 機群，而藉控場變速方式以填補上述各不同運轉功率階級 間隔而獲得連績線性調整運轉扭力或轉速值之特性者。 i如申請專利範圍第2項所述之複數組直流或交流電動機之直 流電能驅動裝置串並聯混合轉態驅動電路系統，其開關元 件S101可作成下列選擇： (a) S101直接短路而無礙系統運f乍； (b) S101以機電式或固態開關元件構成，以在S101、 Sill、S112皆為OFF狀態時電動機組停止運轉，· (C)S101以固態開覼元件構成，除與Sill、S112共同構 成總開關功能外，並可在電動機組串聯運轉時由S101 作PWM方式之操控，以對電動機組作由靜止到互相串 聯輸出狀態間作功率變化者； (d)若S101和Sill、S112皆以可作線性操控之固態元件構 成，則以S1 01和Sill、S11 2共同構成總開關功能外， 並可在電動機組串聯運轉時由S1 01作線性調節操控電 動機組由靜止到互相串聯運轉狀態間作功率變化者； 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS } A4規格（210X297公釐） - --------參-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂.· 經濟部中央榇準局員工消費合作社印製 317671 六、申請專利範圍（6 ) (e) Sill及S112可在並聯狀態對兩電動機組以PWM或線 性方式操控兩馬達組分別作不同運轉功率之驅動控制。 之如申請專利範圍第1項所述之複數組直流或交流電動機之直流 電能驅動裝置串並聯混合轉態驅動電路系統，其應用組合含： _一藉方向切換開闞同時切換被調控電動機之直流電能驅 動裝置之電流方向以改變轉向者； 一一糸統可擴大為由兩組以上之電動機組反相關開關元件 反二極體所組成，以由串並聯變化而擴大為串並聯混合型 態者： 一一電動機組之電機結構型態及電機特性可為相同或不同 依需要選擇者： —一各電動機組與負載關係可為驅動共同負載，而各電動 機組以同軸結合或藉傳動元件結合者； 一一各電動機組可為獨立驅動各別負載者》 5.如申請專利範圍第1項所述之複數組直流或交流電動機之直 流電能驅動裝置串並聯混合轉態驅動電路糸統，進一步包 括由機電開闞構成串聯操控電路，其構成含： 一一直流電源DCV200 :含來自蓄電瓶、太陽能、發電機 或由交流電源整流而得之物理能或化學能所轉換為直流電 能之供應者； ——被調控電動機之直流電能驅動装置EMD2(H、EMD202 : 為由兩組或兩組以上獨立電動機組或由同組電動機具有兩 組或兩組以上磁場繞組或具有兩組或兩組以上電樞所構 成，供接受開闞元件組之操控以進行串聯或並聯或兩者間 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS〉A4規格（210X297公釐） -----------^-------#!-----線- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 317671 II D8 六、申請專利範圍（7 ) 經濟部中央標準局®C工消費合作社中製 可控比例之混合調控，其接受調控之電能騸動裝置含具有 永磁式磁場直流電機或繞組激磁式磁場直流分激電動機之 電樞；或具有串激或換向繞組複激電機之串激磁場繞組或 電樞或兩者同時接受操控；或由串激電動機之串激磁場繞 組或電樞個別接受操；或兩者同時接受操控或由其他具整 流子式電動機所構成；或由具有直流輔助激磁磁場之交流或 直流同步電動機所構成者；被調控電動機之直流電能驅動装置 EMD201負端反EMD202正端之間串聯阻隔二極體CR200 (亦可選擇不用）反開關元件S201再並聯於電源兩端者： ——開闞元件S201、S21 1、S212 :為由人工操作或電磁 力騙動或機力騸動或流力所驅動者，.其中開關元件S201設 置於二極體CR200之負端與被調控電動機之直流電能驅動 裝置EMD202之間，開關元件S211之一端與二極體CR201 之正端共同連接於被調控電動機之直流電能驅動裝置 EMD201與二極體CR200正端之連接點，開關元件S211之 另一端則通往電源負端；開關元件S2 12之一端與二極骽 CR202之負端共同連接於被調控電動機之直流電能驅動裝 置EMD202與開闞元件S201之連接點，開關元件S212之 另一端則通往電源正端； ——二極髅CR200、CR201、CR202 :其中二極體CR2 00可 依運作需求而設置或省略，二極體CR201負端聯結於被調 控電動機之直流電能驅動裝置EMD201及電源正端，二極 體CR201正端與開關元件S211反被調控電動機之直流電能 驅動装置EMD201與二極體CR200之正端共同聯結；二極 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 本纸張尺度適用中國國家橾準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ABCD 317671 六、申請專利範圍（8 ) 體CR2 02之負端聯結於被調控電動機之直流電能驅動裝置 EMD202正端，二極體CR202之正端聯結於電源負端； ——操控指令輸入單元M200 :由機電或固態電機或電子元 件所構成，以發出對電動機組運轉狀態之操控指令；. ——中央控制單元CCU200 :爲由機電或固態電機或電子 元件所構成之信號指令處理單元，爲接受操控指令輸入單 元M200之指令經驅動電路D200操控開關元件組者； --驅動電路D200 :爲由機電或固態電機或電子元件所構 成，以接受中央控制單元CCU200之指令而驅動相對開關 元件組者。 6.如申請專利範圍第1,2,3,4或5項所述之複數組直流或交流 電動機之直流電能驅動裝置串並聯混合轉態驅動電路系 統，藉各項開關元件及電動機組之電路安排組合可獲得下列各 種功能或其中部份功能以配合運用需求，其各項功能如下： F1:單向迴轉由串聯直接轉並聯之電動機功能運轉； F2:單向迴轉由串聯以PWM方式漸昇轉爲較大功率並聯之 電動機功能運轉； F3:單向迴轉由串聯線性方式漸昇轉爲最大功率並聯之電動 機功能運轉； F4:單向迴轉並以PWM方式加上串聯並聯切換操控由停機 漸昇至最大功率並聯之電動機功能運轉； F5:單向迴轉並以線性元件加上串聯並聯切換操控由停機漸 昇至最大功率並聯之電動機功能運轉； F6:雙向迴轉並以PWM方式操控由停機漸昇至最大功率並 .........-........... ^................訂................% (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210X297公釐) 317671 i D8 六、申請專利範圍（9 ) 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 聯之電動機反發電機功能運轉； F7:雙向迴轉並以線性元件操控由停機漸昇至最大功率並聯 之電動機反發電機功能運轉； F8:單向迴轉操控之串聯反並聯，各電動機組可作不平衡運轉； F9:雙向迴轉操控之串聯反並聯，各電動機組可作不平衡運轉； F10:以雙向開闞元件對交流整流子電動機組操控由停機漸 昇至最大功率並聯之電動機功能運轉； F11:以雙向線性元件對交流整流子電動機組操控由停機漸 昇至最大功率並聯之電動機功能運轉； F1 2:軍向迴轉而由串聯直接轉最大功率並聯之逆向發電機 功能運轉； F13:單向迴轉並以PWM方式操控漸昇作最大功率並聯之逆 向發電機功能運轉； F14:軍向迴轉並以線性元件操控漸昇作最大功率並聯之逆 向發電機功能運轉； F15:可作公約組合之多種串並聯組合型態，· F16:單向迴轉並以固態開關元件或線性元件或進一步結合 控制磁場方式，於並聯運轉時，各別操控電動機組之轉速、 扭力、或電流作同性能或不同性能運轉或部份停機者； F17:雙向迴轉並以固態開關元件或線性元件或進一步結合 控制磁場方式，於並聯運轉時’各別操控電動機組之轉 速、杻力、或電流或迴轉方向作同性能或不同性能運轉或 部份停機者。 I----------- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本莧) 訂 本紙張尺度逍用中國國家標率（CNS ) A4規格（210X297公釐）