[发明专利]电动机驱动系统

说明书

技术领域

本发明涉及利用电动机来驱动电动汽车或其他运输装置的电动机驱动系统。

背景技术

DC电动机是由逆变器控制进行驱动的。具体地说，检测DC电动机中转子的位置，接着逆变器基于该位置信息来控制对DC电动机的电流供应。

在DC电动机中，通常通过圆柱形永磁铁来构造转子的磁性材料。另一方面，在面向所述圆柱形永磁铁的一极(N极或S极)的定子侧设置一个(一相)绕组。于是，成为定子侧的一个绕组与转子侧的一极相对的形式。

当使用这种DC电动机时，有时在制动期间对电动机充电以提高能效。例如，专利文献1公开了设置有充电电路和再生操作检测/比较电路等的电动机驱动系统，该充电电路用于对基于恒压系统的高速驱动时的再生能量进行充电，再生操作检测/比较电路用于检测是否是高速驱动。在该电动机驱动系统中，再生的能量被存储在双层电容器中，或者该双层电容器仅在满足预定条件时放电。此外，专利文献2公开了在电容器处回收高速驱动时的再生能量的电动机驱动系统。

专利文献1：日本特开平6-276616号公报

专利文献2：日本特开平7-143611号公报

然而，在专利文献1和2中，当电动机以低速运行时，换句话说，当电动机电动势(负载电动势)小的时候，该再生能量就不能回收。

因此，本发明的目的是要提供一种在能效上有改进的电动机驱动系统。

发明内容

本发明提供了一种电动机驱动系统，该电动机驱动系统具有电源装置、控制来自所述电源装置的DC电流的方向并且产生矩形波AC电流的逆变器、以及根据从所述逆变器流过定子绕组的矩形波AC电流对对象进行驱动和制动的电动机，其中所述电源装置具有用于提供DC电压的DC电源，以及电压控制装置，该电压控制装置接收来自所述DC电源的DC电压作为输入，并根据所述电动机的电动势来控制所述输出电压的极性和幅值，从而使得输出电流为DC恒定电流。

由于该结构，电源装置可以根据所述电动机的电动势来控制所述输出电压的极性和幅值。其对逆变器提供固定方向以及固定幅值的恒定电流，在电动机驱动时放电，并在制动时利用再生电力进行充电，直到电动机停止，换句话说，直到电动机电动势变为零，并且可以提高能效。此外，该电动机是由DC电流驱动的DC电动机，因此可以实现较小的尺寸和高扭矩效率。

此外，在本发明的电动机驱动系统中，所述电压控制装置将所述输出电压控制为电动机电动势的电压与后级电路的电压降之和。

根据该结构，所述电源装置可以向逆变器提供对应于输出电压与电动机电动势之差的DC恒定电流。

此外，在本发明的电动机驱动系统中，所述电压控制装置具有连接到所述DC电源的非对称控制PWM桥，该非对称控制PWM桥由根据所述电动机电动势执行开关操作的多个开关构成。

此外，在本发明的电动机驱动系统中，在所述非对称控制PWM桥中，根据所述电动机的电动势来在所述多个开关中选择导通的开关并控制导通周期。

由于该结构，所述电源装置的输出电压为矩形波。可以对平均值进行适当控制。

此外，在本发明的电动机驱动系统中，所述电压控制装置具有开关和电抗器，该开关与所述非对称控制PWM桥的输出侧并联连接，所述开关在非对称控制PWM桥中的开关的截止周期中导通，并且所述电抗器设置在所述电压控制装置的输出端。

由于该结构，即使在所述非对称控制PWM桥中的开关处于断开周期时，也可以对所述逆变器不间断地供应DC恒定电流。

此外，在本发明的电动机驱动系统中，所述DC电源具有充入所述电动机的再生电力的功能。

根据该结构，可以充入再生电力并提高能效。

从类似的观点来看，本发明的电动机驱动系统具有与所述DC电源并联连接的电容元件。

由于该结构，当DC电源没有充电功能或其具有充电功能但是再生电力在短时间内剧烈波动时，即使无法适当充电时，也可以通过再生电力对所述电容装置进行充电。

此外，在本发明的电动机驱动系统中，所述电动机是多相恒流电动机，其具有：转子，其在具有旋转轴的圆柱结构体的外周、以N极和S极交替地位于外周侧和内周侧的方式设置有构成多个NS对的磁铁，该磁铁被配置成使得半径方向上的形状和磁化强度是均匀的，并且在外周生成的圆周方向的的磁通密度分布是矩形波状，以及定子，其具有隔着空隙围绕所述转子的外周侧设置的环状铁芯，在该环状铁芯的内周侧，针对所述转子的每个NS对、对于各相串联或并联地连接有数目与相数对应的定子绕组，并且设置有数目与相数相应的输入端子。