[发明专利]开放式绕组变结构电机系统

摘要

本发明涉及一种开放式绕组变结构电机系统，包括主控制器、可变结构驱动器和开放式绕组电机；主控制器接收控制指令和开放式绕组电机的反馈信息，并生成功率驱动和驱动拓扑变结构指令，可变结构驱动器根据驱动拓扑变结构指令将驱动拓扑结构进行变换，可变结构驱动器将开放式绕组电机的多个绕组串联起来成为新的一相绕组，可变结构驱动器根据功率驱动指令驱动开放式绕组电机。本发明的开放式绕组变结构电机系统，充分利用可变结构驱动器和多相电机的结构可变、高功率密度、高可靠性优点，可满足不同的工况需求，相比多电机+离合器结构，能够有效地降低电机驱动系统重量和体积，并有效地提高功率密度和可靠性，消除机械噪声。

主权项

一种开放式绕组变结构电机系统，其特征在于，包括主控制器(10)、可变结构驱动器(20)、电流采集模块和开放式绕组电机(30)；所述电流采集模块采集开放式绕组电机(30)每个绕组输出的电流并传输给主控制器(10)；开放式绕组电机(30)具有3×N+3个绕组，其中N≥1，分为N+1组绕组，每组包括第一绕组((N+1)W1)、第二绕组((N+1)W2)和第三绕组((N+1)W3)；所述可变结构驱动器(20)包括功率管驱动器(22)、开关驱动器(23)、功率管组(24)和电源开关组(25)；电源开关组(25)包括电源组(60)和4×N+4个功率开关(51)；电源组(60)包括直流功率电源(61)，直流功率电源(61)具有正输出端子(i_Vs)和负输出端子(i_PGND)，分别与所述功率电源接线端子(52)相连；4×N+4个功率开关(51)包括N+1组第一开关管(T(N+1)1)、第二开关管(T(N+1)2)、第三开关管(T(N+1)3)和第四开关管(T(N+1)4)；功率管组(24)包括N+1个第一变换单元和N+1个第二变换单元；每个第一变换单元包括三组H桥臂(45)，分别为第一H桥臂((3N+1)Q1，(3N+1)Q4)，第二H桥臂((3N+2)Q1，(3N+2)Q4)和第三H桥臂((3N+3)Q1，(3N+3)Q4)，每个H桥臂(45)包括第一功率管和第二功率管，第一功率管的源极连接第二功率管的漏极，作为绕组接入端；每个所述第一H桥臂的第一功率管的漏极连接直流功率电源(61)的正输出端子(i_Vs)，每个第二功率管的源极连接直流功率电源(61)的负输出端子(i_PGND)，第i个第一H桥臂的绕组接入端连接第i个第一绕组((N+1)W1)的一端；第i个所述第二H桥臂的第一功率管的漏极与第i个所述第三H桥臂的第一功率管的漏极相连后连接第i个第一开关管的源极，第i个第一开关管的漏极连接直流功率电源(61)的正输出端子(i_Vs)，第i个所述第二H桥臂的第二功率管的源极与第i个所述第三H桥臂的第二功率管的源极相连后连接第i个第二开关管的漏极，第i个第二开关管的源极连接直流功率电源(61)的负输出端子(i_PGND)，第i个第二H桥臂的绕组接入端连接第i个第二绕组的一端，第i个第三H桥臂的绕组接入端连接第i个第三绕组的一端；每个第二变换单元包括三组H桥臂(45)，分别为第四H桥臂((3N+1)Q3，(3N+1)Q2)，第五H桥臂((3N+2)Q3，(3N+2)Q2)和第六H桥臂((3N+3)Q3，(3N+3)Q2)，每个H桥臂(45)包括第一功率管和第二功率管，第一功率管的源极连接第二功率管的漏极，作为绕组接入端；第i个所述第四H桥臂的第一功率管的漏极与第i个所述第五H桥臂的第一功率管的漏极相连后连接第i个第三开关管的源极，第i个第三开关管(T(N+1)3)的漏极连接直流功率电源(61)的正输出端子(i_Vs)，第i个所述第四H桥臂的第二功率管的源极与第i个所述第五H桥臂的第二功率管的源极相连后连接第i个第四开关管(T(N+1)4)的漏极，每个第四开关管(T(N+1)4)的源极连接直流功率电源(61)的负输出端子(i_PGND)，第i个第四H桥臂的绕组接入端连接第i个第一绕组的另一端，第i个第五H桥臂的绕组接入端连接第i个第二绕组的另一端；每个所述第六H桥臂的第一功率管的漏极连接直流功率电源(61)的正输出端子(i_Vs)，第二功率管的源极连接直流功率电源(61)的负输出端子(i_PGND)，第i个所述第六H桥臂绕组接入端连接第三绕组的另一端；其中1≤i≤N+1；所述功率管驱动器(22)，根据主控制器发送的控制命令驱动功率管组(24)中的第一功率管和第二功率管；开关驱动器(23)根据主控制器发送的控制命令驱动电源开关组(25)中的4×N+4个功率开关(51)；所述主控制器接收每个绕组输出的电流，执行故障诊断算法，判断是否发生故障，当发生故障时，诊断出故障位置和故障类型，并通过改变驱动拓扑结构实现故障恢复；接收上位机发送的控制命令，并将控制命令转发给功率管驱动器(22)和开关驱动器(23)。