一种用于电机驱动的双电源供电及能量互馈系统的制作方法_2

文档序号:9869568阅读:来源:国知局
,第二电源可以启动或短时供电以保证设备或应用能停运在人们需要的状态,在省去独立的DC/DC变换器的同时还可以实现第一电源和第二电源的双向能量交换,并且该技术方案还能够实现电机减速或制动时的再生能量吸收。
[0030]图1以示意的方式示出了本【具体实施方式】提出的用于电机驱动的双电源供电及能量互馈系统,所述电机具有定子绕组,该系统可以包括:
[0031]双电源切换电路102,连接于双电源101与逆变器103之间,用于对双电源101的供电模式、充电模式、互馈电模式或供电/互馈电模式进行运行模式的切换;
[0032]逆变器103,连接于双电源切换电路102与电机104之间,用于将双电源101输出的直流电转换为交流电驱动电机104或将电机104回馈的交流电转换为直流电为双电源101充电;
[0033]控制电路108,用于根据接收的控制指令和采集的电流电压信息发送切换双电源101的运行模式及控制逆变器103驱动电动机104运行的控制命令;
[0034]驱动电路106,用于根据所述控制命令控制双电源切换电路102切换双电源101的运行模式以及控制逆变器103驱动电机104运行。
[0035]可选的,双电源101可以包括由交流电源通过不控整流或可控整流转化而来的直流电源或电池提供直流电源的第一电源201和由蓄电池或超级电容构成的第二电源202。双电源切换电路102可以包括由线圈驱动的带机械触点的开关或者由半导体功率开关管组合成的双向开关。逆变器103可采用包括IGBT、MOSFET等的功率半导体开关管。电机104可以是任意具有定子绕组的电机。控制电路108可采用MCU108,用于根据电机运行工况进行控制切换,以实现双电源电机驱动、电机再生制动能量回馈以及双电源间能量转换等功能,其中的电机运行工况可通过采集电机的电流电压、温度或转速等信息确定。例如,当MCU108接收到启动指令后,系统进入供电模式,然后会根据系统情况和检测到的电压信号判断第一电源201和第二电源202的状态,决定由第一电源供电或第二电源供电。当MCU108接收到减速或制动指令后,系统进入充电模式,然后会根据系统情况和检测到的电压信号判断第一电源201和第二电源202的状态,决定为第一电源充电或第二电源充电。当电机待机时,系统进入互馈模式,MCU108根据系统状况和检测到的电压信号判断第一电源201和第二电源202的状态,决定第一电源和第二电源电能的互馈方向。当系统运行于供电模式时,MCU会根据系统运行状态和检测到的电压信号判断另一备用电源(第一电源201或第二电源202)的状态,决定是否进入供电/互馈电模式。
[0036]可选的,如图2所示,所述双电源切换电路102可以包括开关S1/S2/S3/S4,开关S1/S2的第一端均与所述第一电源201的第一端连接,开关S3/S4的第一端均与所述第二电源202的第二端连接,开关S1/S3的第二端均与所述逆变器103的第一端连接,开关S2/S4的第二端均与所述电机104的定子绕组的中心点连接。
[0037]可选的,如图2所示,所述逆变器103可以包括开关S5/S6/S7/S8/S9/S10,开关S5/S7/S9的第一端均与开关S1/S3的第二端连接,开关S6/S8/S10的第一端均与所述第一电源201的第二端和所述第二电源202的第二端连接,开关S5/S6的第二端均与所述电机104的第一相定子绕组连接,开关S7/S8均与所述电机104的第二相定子绕组连接,开关S9/S10均与所述电机104的第三相定子绕组连接。所述逆变器103在不同的工作模式下作用不同。逆变器在供电模式下作电机驱动器,进行DC-AC转换。所述逆变器103在充电模式下作PffM整流器运行,进行AC-DC变换。所述逆变器103在互馈电模式下作Buck或Boost运行,进行DC-DC变换。所述逆变器103在供电/互馈电模式下作电机驱动器运行的同时,也进行DC-DC变换。在不同的工作模式下,开关S5/S6/S7/S8/S9/S10中的各开关管的开关状态由系统相应的控制策略决定。
[0038]进一步地,如图1所示,所述系统还可以包括信号检测电路107和/或人机界面105,信号检测电路107用于检测所述系统中的电流电压、温度和转速信息并输出,人机界面105用于将接收的用于调整双电源101的运行模式的控制指令发送给控制电路108。
[0039]在本发明一优选实施例中,双电源切换电路102用于通过闭合开关SI并断开开关S2/S3/S4以使第一电源201通过逆变器103驱动电机104运行,或者,通过闭合开关S3并断开开关S1/S2/S4以使第二电源202通过逆变器103驱动电机104运行。
[0040]在本发明一优选实施例中,双电源切换电路102用于通过闭合开关SI并断开开关S2/S3/S4以使电机104通过逆变器103为第一电源201充电,或者,通过闭合开关S3并断开开关S1/S2/S4以使电机104通过逆变器103为第二电源202充电。
[0041 ] 在本发明一优选实施例中,当第一电源201的电压高于第二电源202的电压时,双电源切换电路102用于通过闭合开关S1/S4并断开开关S2/S3以使第一电源201通过逆变器103和电机104的定子绕组工作于降压模式为第二电源202充电,或者,通过闭合开关S1/S4并断开开关S2/S3以使第二电源202通过逆变器103和电机104的定子绕组工作于升压模式为第一电源201充电。
[0042]在本发明一优选实施例中,当第一电源201的电压低于第二电源202的电压时,双电源切换电路102用于通过闭合开关S2/S3并断开开关S1/S4以使第一电源201通过逆变器103和电机104的定子绕组工作于升压模式为第二电源202充电,或者,通过闭合开关S2/S3并断开开关S1/S4以使第二电源202通过逆变器103和电机104的定子绕组工作于降压模式为第一电源201充电。
[0043]在本发明一优选实施例中,双电源切换电路102用于通过闭合开关S1/S4并断开开关S2/S3以使第一电源201通过逆变器103驱动电机104运行以及为第二电源202充电,或者,通过闭合开关S2/S3并断开开关S1/S4以使第二电源202通过逆变器103驱动电机104运行以及为第一电源201充电。
[0044]本【具体实施方式】提供的用于电机驱动的双电源供电及能量互馈系统基于双电源切换电路102和逆变器103的变换,可以工作于供电模式,即由双电源101分别为电机104提供能量;也可以工作于充电模式,即当电机104减速或制动时,由电机104产生的再生能量可回馈给第一电源201或第二电源202 ;且还可以工作在互馈电模式,即利用逆变器103和电机104的定子绕组,第一电源201和第二电源202可以根据需要相互交换能量;此外,还可以工作在供电/互馈电模式,即可由第一电源201为电机104供电的同时也为第二电源202供电,也可由第二电源202为电机104供电的同时也为第一电源201供电。下面结合附图及具体实施例对本【具体实施方式】提出的技术方案作进一步的详细说明。
[0045]结合图2和图3,控制电路108综合判断人机界面105发送的命令和信号检测电路107检测到的电流电压、温度和转速信息,从而控制所述双电源供电及能量互馈系统的工作模式。其中,图3中记载了供电模式、充电模式、互馈电模式和供电/互馈电模式,相应的供电模式是由第一电源或第二电源供电且电机受电,充电模式是由电机供电且第一电源或第二电源受电,互馈电模式是由第一电源供电且第二电源受电或者由第二电源供电且第一电源受电,供电/互馈电模式是由第一电源供电且电机和第二电源受电或者由第二电源供电且电机和第一电源受电。下面对上述四种工作模式进行详细说明。
[0046]工作模式一:供电模式
[0047]当双电源101工作于供电模式且由第一电源201供电时,双电源切换电路102中的开关SI闭合,开关S2/S3/S4断开,电能通过开关SI和逆变器103驱动电机104工作。当双电源101工作于供电模式且由第二电源202供电时,双电源切换电路102中的开关S3闭合,开关S1/S2/S4断开,电能通过开关S3和逆变器103驱动电机104工作。
[0048]工作模式二:充电模式
[0049]结合图2和图3,当双电源101工作于充电模式且由第一电源201受电时,双电源切换电路101中的开关SI闭合,开关S2/S3/S4断开,电机10
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