本發(fā)明涉及電機技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種實現(xiàn)繞組并聯(lián)控制的大功率電機。

背景技術(shù)：

在電機的控制中，通常需要使用功率器件，如絕緣柵雙極型晶體管(igbt)、金屬-氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(mosfet)、電力晶體管(gtr)或集成門極換流晶閘管(igct)。如圖1所示，電機每相繞組由2個獨立功率器件、1個獨立相繞組組成。電流經(jīng)e點流入后，通過控制功率器件而實現(xiàn)對電機各相的導(dǎo)通與否控制。但在大功率電機的控制中，需要用到大功率的功率器件，而大功率的功率器件往往因種類少等原因很難找到合適的，且價格昂貴。

為了解決上述問題，現(xiàn)有技術(shù)中提供了一種功率器件并聯(lián)再與相繞組串聯(lián)的方案。如圖2所示，電機每相繞組由2n個獨立功率器件和1個獨立相繞組組成。電流由e點流入后會被n個兩兩組合的獨立功率器件分流而實現(xiàn)用小功率功率器件控制大功率電機。但該方案由于受到功率器件一致性的影響，實現(xiàn)起來需要解決均流的技術(shù)難題

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是提供一種實現(xiàn)繞組并聯(lián)控制的大功率電機，以解決上述問題。

為了解決上述問題，本發(fā)明采用的一個技術(shù)方案是：提供了一種實現(xiàn)繞組并聯(lián)控制的大功率電機，其包括多相繞組，每相所述繞組由n個繞組支路及2n個功率器件組成；其中，所述n個繞組支路互相并聯(lián)，每個所述繞組支路由所述功率器件獨立控制。

其中，當(dāng)所述繞組為不對稱半橋連接方式時，所述多相繞組由m相組成，其中每個所述繞組支路包括第一功率器件、子繞組及第二功率器件。

其中，所述繞組支路包括第一功率器件tm1n、子繞組lmn及第二功率器件tm2n，其中，所述第一功率器件tm1n和所述第二功率器件tm2n分別串聯(lián)于所述子繞組lmn的兩端。

其中，當(dāng)所述繞組為三角型連接方式時，所述多相繞組包括a相繞組、b相繞組和c相繞組，其中每個所述繞組支路包括第一功率器件、子繞組及第二功率器件。

其中，所述a相繞組的繞組支路由a相第一功率器件ta1n、a相子繞組lna及a相第二功率器件ta2n組成，所述b相繞組的繞組支路由b相第一功率器件tb1n、b相子繞組lnb及b相第二功率器件tb2n組成，所述c相繞組的繞組支路由c相第一功率器件tc1n、c相子繞組lnc及c相第二功率器件tc2n組成；其中：

所述a相第一功率器件ta1n一端與電源正極連接，另一端分別與所述a相子繞組lna一端、所述c相子繞組lnc一端及所述a相第二功率器件ta2n另一端連接；所述a相子繞組lna另一端與所述b相第一功率器件tb11另一端、所述b相第二功率器件tb21另一端及所述b相子繞組lnb一端連接，所述a相第二功率器件ta2n一端接地；

所述b相第一功率器件tb1n一端與所述電源正極連接，另一端分別與所述a相子繞組lna另一端、所述b相第二功率器件tb2n另一端及所述b相子繞組lnb一端連接；所述b相子繞組lnb另一端與所述c相第一功率器件tc11另一端、所述c相第二功率器件tc21另一端連接；所述b相第二功率器件tb2n一端接地；

所述c相第一功率器件tc1n一端與所述電源正極連接，另一端分別與所述c相子繞組lnc另一端、及所述b相子繞組lnb另一端連接，所述c相第二功率器件tc2n一端接地。

其中，當(dāng)所述繞組為星型連接方式時，所述多相繞組包括a相繞組、b相繞組和c相繞組，其中所述繞組支路分別包括第一功率器件、子繞組及第二功率器件。

其中，所述a相繞組支路分別由a相第一功率器件ta1n、a相子繞組lna及a相第二功率器件ta2n組成，所述a相繞組支路分別由b相第一功率器件tb1n、b相子繞組lnb及b相第二功率器件tb2n組成，所述c相繞組支路分別由c相第一功率器件tc1n、c相子繞組lnc及c相第二功率器件tc2n組成；其中：

所述a相第一功率器件ta1n一端與電源正極連接，另一端分別與所述a相子繞組lna一端及所述a相第二功率器件ta2n另一端連接，所述a相第二功率器件ta2n一端接地；

所述b相第一功率器件tb1n一端與所述電源正極連接，另一端分別與所述b相子繞組lnb一端及所述b相第二功率器件tb2n另一端連接，所述b相第二功率器件tb2n一端接地；

所述c相第一功率器件tc1n一端與電源正極連接，另一端分別與所述c相子繞組lnc一端及所述c相第二功率器件tc2n另一端連接，所述c相第二功率器件tc2n一端接地；

其中所述a相子繞組lna、b相子繞組lnb和c相子繞組lnc的另一端共同連接在一起。

本發(fā)明的有益效果：由于電機的每個繞組支路由功率器件獨立控制，與現(xiàn)有技術(shù)相比，無需對功率器件進(jìn)行均流，能夠有效地避免功率器件燒毀，提高整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性；進(jìn)一步地，能夠降低生產(chǎn)成本，實現(xiàn)用小功率器件控制大功率電機。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要采用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。其中：

圖1是現(xiàn)有技術(shù)的一種大功率器件控制大功率電機的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是現(xiàn)有技術(shù)的一種小功率器件控制大功率電機的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明實施例一的實現(xiàn)繞組并聯(lián)控制的大功率電機的電路圖。

圖4是本發(fā)明實施例二的實現(xiàn)繞組并聯(lián)控制的大功率電機的電路圖。

圖5是本發(fā)明實施例三的實現(xiàn)繞組并聯(lián)控制的大功率電機的電路圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性的勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

請參見圖3所示，圖3是本發(fā)明實施例一的實現(xiàn)繞組并聯(lián)控制的大功率電機的電路圖。如圖3所示，本實施例所揭示的電機10包括多相繞組11，例如m相繞組，其中m大于等于1。每相繞組11至少包括兩個繞組支路111，即每相繞組11包括并聯(lián)設(shè)置的n個繞組支路111，其中n大于等于2。

本實施例所揭示的電機以一相繞組11為例進(jìn)行說明，其他相的繞組11與該相繞組11原理相同，在此不再贅述。

具體而言，每一繞組支路111包括至少一子繞組l1n以及兩個與子繞組l1n串聯(lián)的功率器件1111。如圖3所示，該相繞組11的第一繞組支路111包括一個子繞組l11和兩個與該子繞組l11串聯(lián)的功率器件1111，兩個功率器件1111分別為功率器件t11和功率器件t21，功率器件t11、子繞組l11以及功率器件t21串聯(lián)連接。

至少兩個繞組支路111上的子繞組l11繞制成一個繞組整體l1，例如該相繞組11包括n個繞組支路111，則子繞組l11、子繞組l12、……以及子繞組l1n繞制成一個繞組整體l1。

其中，每個并聯(lián)支路的功率器件1111的額定功率大于該并聯(lián)支路子繞組l1n所需實際功率。

由于功率器件t11的額定功率大于在該相繞組11工作時功率器件t11所在的繞組支路111的實際功率，因此在繞組支路111工作或者停止工作時，避免功率器件t11或者功率器件t21中的一個功率器件1111因電流過大而損壞。

其中，第一并聯(lián)支路111包括電子元器件d111和電子元器件d121，該電子元器件d111和電子元器件d121為續(xù)流二極管。

以下詳細(xì)描述下繞組11的工作原理。

繞組整體l1被分成子繞組l11、子繞組l12、……以及子繞組l1n，即由子繞組l11、子繞組l12、……以及子繞組l1n繞制成繞組整體l1。

對于每個子繞組l1n，其中：子繞組l11，通過兩個小功率的功率器件t11和功率器件t21進(jìn)行控制；子繞組l12，通過兩個小功率的功率器件t12和功率器件t22進(jìn)行控制；……子繞組l1n，通過兩個小功率的功率器件t1n和功率器件t2n進(jìn)行控制。在功率器件t1n和功率器件t2n同時導(dǎo)通時，對應(yīng)的子繞組l1n開始工作。

由于每個子繞組l1n所對應(yīng)的功率器件t1n和功率器件t2n都是相對獨立的，因此無需對并聯(lián)的功率器件1111進(jìn)行均流，避免功率器件1111燒毀。

由于子繞組l11、子繞組l12、……以及子繞組l1n采用并聯(lián)方式連接，使得電機繞組11的可靠性更高，冗余度好。

此外，本實施例采用小功率的功率器件1111控制大功率電機10，降低成本。

請參見圖4所示，圖4是本發(fā)明實施例二的實現(xiàn)繞組并聯(lián)控制的大功率電機的電路圖。如圖4所示，本實施例所揭示的電機的繞組連接方式為三角形連接，電機共有三相繞組，分別為：a相繞組、b相繞組和c相繞組。其中，a相繞組的繞組支路包括a相第一功率器件ta1n、a相子繞組lna及a相第二功率器件ta2n；b相繞組的繞組支路包括b相第一功率器件tb1n、b相子繞組lnb及b相第二功率器件tb2n；c相繞組的繞組支路包括c相第一功率器件tc1n、c相子繞組lnc及c相第二功率器件tc2n。由于三角形連接控制方式已為本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員所熟知，這里不再進(jìn)一步敘述控制原理。針對本實施例，對連接方式做一個詳細(xì)的說明。

以每相的第一并聯(lián)支路為例，為了敘述方便，以下將功率器件與電源正極或接地相連一端簡稱為一端，則相應(yīng)的不與電源正極或接地相連一端簡稱為另一端。特別地，以下所述的a相第一功率器件ta1n并不特指該功率器件只控制該相該并聯(lián)支路的電機繞組，其可以與相連接的其他相并聯(lián)支路功率器件相配合而完成相應(yīng)任務(wù)，這里如此敘述只為方便理解。

具體而言，a相第一功率器件ta11一端與電源正極連接，另一端分別與所述a相子繞組l1a一端a11、c相子繞組l1c一端c11及a相第二功率器件ta21另一端連接；a相子繞組l1a另一端a12與b相第一功率器件tb11另一端、b相第二功率器件tb21另一端及b相子繞組l1b一端b11連接；a相第二功率器件ta21一端接地。

b相第一功率器件tb11一端與電源正極連接，另一端分別與所述a相子繞組l1a另一端a12、b相第二功率器件tb21另一端及b相子繞組l1b一端b11連接。b相子繞組l1b另一端b12與c相第一功率器件tc11另一端、c相第二功率器件tc21另一端及c相子繞組l1c另一端c12連接；b相第二功率器件tb21一端接地。

c相第一功率器件tc11一端與電源正極連接，另一端分別與c相子繞組l1c另一端c12、b相子繞組l1b另一端b12及c相第二功率器件tc21另一端連接；c相第二功率器件tc21一端接地。

其中，a相繞組的繞組支路包括電子元器件da11和da21；b相繞組的繞組支路包括電子元器件db11和db21；c相繞組的繞組支路包括電子元器件dc11和dc21，電子元器件da11、da21、db11、db21、dc11和dc21為續(xù)流二極管。

每相繞組的至少兩個繞組支路繞制成一個繞組整體，例如a相繞組包括n個并聯(lián)的繞組支路lna，則子繞組l1a、子繞組l2a、……以及子繞組lna繞制成一個繞組整體la。同理，b相繞組則由子繞組l1b、子繞組l2b、……以及子繞組lnb繞制成一個繞組整體lb；c相繞組則由子繞組l1c、子繞組l2c、……以及子繞組lnc繞制成一個繞組整體lc。a相繞組la、b相繞組lb和c相繞組lc共同組成一電機。

在本實施例中，由于a相繞組的繞組支路、b相繞組的繞組支路和c相繞組的繞組支路均獨立控制，無需對繞組支路的功率器件進(jìn)行均流，避免功率器件燒毀。

此外，本實施例采用小功率的功率器件控制大功率電機，降低成本。

在本實施例中，第一功率器件和第二功率器件分別可為絕緣柵雙極型晶體管(igbt)、金屬-氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(mosfet)、電力晶體管(gtr)或集成門極換流晶閘管(igct)中的一種。在其他實施例中，本領(lǐng)域的技術(shù)人員還可以將第一功率器件和第二功率器件設(shè)置為其他功率器件。

請參見圖5所示，圖5是本發(fā)明實施例三的實現(xiàn)繞組并聯(lián)控制的大功率電機的電路圖。如圖5所示，本實施例所揭示的電機的繞組連接方式為星型連接，共有三相，分別為：a相繞組、b相繞組和c相繞組。其中，a相繞組支路包括a相第一功率器件ta1n、a相子繞組lna及a相第二功率器件ta2n，b相繞組支路包括b相第一功率器件tb1n、b相子繞組lnb及b相第二功率器件tb2n，c相繞組支路包括c相第一功率器件tc1n、c相子繞組lnc及c相第二功率器件tc2n。由于星型連接控制方式已為本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員所熟知，這里不再進(jìn)一步敘述控制原理。針對本實施例，這里只對連接方式做一個具體的介紹。

以每相的第一繞組支路為例，為了敘述方便，以下將功率器件與電源正極或接地相連一端簡稱為一端，則相應(yīng)的不與電源正極或接地相連一端簡稱為另一端。特別地，以下所述a相第一功率器件ta1n并不特指該功率器件只控制該相該并聯(lián)支路的電機繞組，其可以與相連接的其他相并聯(lián)支路功率器件相配合而完成相應(yīng)任務(wù)，這里如此敘述只為方便理解。

具體而言，a相第一功率器件ta11一端與電源正極連接，另一端分別與a相子繞組l1a一端a11及a相第二功率器件ta21另一端連接；a相第二功率器件ta2n一端接地。

b相第一功率器件tb11一端與電源正極連接，另一端分別與b相子繞組lnb一端b12及b相第二功率器件tb21另一端連接；第二功率器件tb2n一端接地。

c相第一功率器件tc11一端與電源正極連接，另一端分別與c相子繞組l1c一端及c相第二功率器件tc21一端連接；c相第二功率器件tc21另一端接地。特別地，a相子繞組lna的另一端a12、b相子繞組lnb的另一端b12和c相子繞組lnc另一端c12共同連接在一起。

其中，a相繞組的繞組支路包括電子元器件da11和da21；b相繞組的繞組支路包括電子元器件db11和db21；c相繞組的繞組支路包括電子元器件dc11和dc21，電子元器件da11、da21、db11、db21、dc11和dc21為續(xù)流二極管。

每相繞組的至少兩個繞組支路繞制成一個繞組整體，例如a相繞組包括n個并聯(lián)的繞組支路lna，則子繞組l1a、子繞組l2a、……以及子繞組lna繞制成一個繞組整體la。同理，b相繞組則由子繞組l1b、子繞組l2b、……以及子繞組lnb繞制成一個繞組整體lb；c相繞組則由子繞組l1c、子繞組l2c、……以及子繞組lnc繞制成一個繞組整體lc。a相繞組la、b相繞組lb和c相繞組lc共同組成一電機。

在本實施例中，由于a相繞組的繞組支路、b相繞組的繞組支路和c相繞組的繞組支路均獨立控制，無需對繞組支路的功率器件進(jìn)行均流，避免功率器件燒毀。

此外，本實施例采用小功率的功率器件控制大功率電機，降低成本。

在本實施例中，第一功率器件和第二功率器件分別可為絕緣柵雙極型晶體管(igbt)、金屬-氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(mosfet)、電力晶體管(gtr)或集成門極換流晶閘管(igct)中的一種。在其他實施例中，本領(lǐng)域的技術(shù)人員還可以將第一功率器件和第二功率器件設(shè)置為其他功率器件。

以上所述僅為本發(fā)明的實施方式，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。