[发明专利]电动驱动装置以及电动设备

说明书

技术领域

本发明属于电机领域，特别涉及一种具有均流功能的电动驱动装置以及电动设备。

背景技术

在现今的社会，对环境保护的要求越来越高，各种设备的环保标准也随之提高。为了更好地保护环境，国家下发了各种政策并大力推广新能源以及可再生能源。

目前，将电能作为各种设备的动力已是现今设备发展的主流。将电作为能源的电动设备如电动汽车、电动叉车也越来越受到生产商和消费者的青睐。电动设备不但污染小、可以通过可再生能源提供电能，而且，与燃油设备相比，它还具有能源利用率高、结构简单、噪声小、动态性能好和便携性高等优点。在石油资源越来越紧张的形势下，大力发展电驱动装置，特别是大功率电驱动装置如电动战车、电动军舰、电动飞行器和电驱动航空母舰等等，对于国防安全具有深远的意义。

在高性能多相电机控制系统中，为了提高电机的控制精度和动态响应特性，一般都实施电流闭环控制，当电机电枢绕组的连接方式是星形联结或多角形环形联结时，需要检测k相电机至少(k-1)相的线电流，需要配备(k-1)个电流检测单元。

在现行的电动驱动装置中，对功率开关管的要求极为苛刻，在正常工作时，功率开关管必须在最大工作温度、最大工作电流和最大工作电压以下工作，一旦超过任意一个条件，功率开关管就会损坏；此外，当电子电路中的元器件参数的变化超出正常工作范围时，可能在功率开关管中产生过电压或过电流，导致功率开关管损坏进而引起电动设备故障；另外，随着工作时间的增加，功率开关管发生老化，最大工作温度、最大工作电流和最大工作电压都随之降低，极易发生功率开关管损坏失效的情况，进而导致连接该功率开关管的电机电枢绕组断路或短路。

大功率电动驱动装置和电动设备，特别是低压大电流电动驱动装置和电动设备，需要连续工作电流很大的控制器或功率变换器，而相关的技术和产品被个别国家和公司控制和垄断，导致价格很高，而且市场上能够采购到的高性能电机控制器或功率变换器输出的线电流值也仅仅是在一千安培以下。归根到底，就是生成制造水平限制了单个功率开关管的电流值、多个功率开关管的并联均流技术无法满足线性规律或者控制电路和算法过于复杂等原因，严重制约和影响了低压大电流电动驱动装置和电动设备的发展。

另外，在大功率、特别是兆瓦级电机中，电流值远超过功率开关管可承受的最大连续工作电流，所以采用通过增加电机的相数来减小电机的线电流。但是，高相数的电机的设计、制造和控制方法均有别于传统的设计、制造和控制方法，这不仅增加了生产的成本、难度和复杂性，而且在相关技术尚未成熟时，无法进行应用和普及，制约了大功率电机、电动驱动装置和电动设备特别是电动军事设备的发展。

综上，这些问题已经严重影响了高性能大功率电动设备，包括低压大电流的电动车、电动船，甚至国防上的电动战车、电动军舰、电动飞行器和电驱动航空母舰的发展。

发明内容

本发明是为了解决上述课题而进行的，目的在于提供一种具有均流功能的电动驱动装置以及电动设备。

<结构1>

本发明提供了一种电动驱动装置，设置在电动设备中，用于驱动电动设备，包括：多相电机，具有额定线电压和额定线电流；直流电源，具有与多相电机的额定线电压相对应的恒定电压，用于提供与额定线电流相对应的线电流；指令发送部，发送与多相电机输出的转速或转矩的值相对应的指令信号；电流传感器，检测构成多相电机绕组的多相绕组单元的线电流值，并发送对应的电流反馈信号；输出传感器，检测多相电机输出的转速或转矩，并发送对应的输出反馈信号；控制器，根据指令信号、电流反馈信号和输出反馈信号计算并输出运行控制信号以及电机控制信号；驱动器，在运行控制信号作用下进入工作状态或停止状态，在工作状态下根据电机控制信号产生驱动信号；功率变换器，在驱动信号的作用下将直流电转换为多相电机需要的线电流，具有这样的特征：其中，多相电机绕组具有j个相互独立的多相绕组单元，功率变换器具有与j个多相绕组单元一一对应连接的j个相互独立的功率变换单元，控制器包含j个相互独立的输出电机控制信号的控制单元，驱动器具有j个相互独立的驱动单元，分别与j个功率变换单元相连接，j为大于1的正整数。

在本发明提供的电动驱动装置中，还可以具有这样的特征：其中，当功率变换单元的单个功率变换电路正常输出的最大连续工作电流有效值为I₁，多相电机的最大线电流有效值为I_N时，多相绕组单元的个数j满足下述条件：

j＞I_N÷I₁，

其中，j为大于1的正整数。