[发明专利]电动驱动装置以及电动设备

说明书

本发明提供了一种电动驱动装置和电动设备。本发明提供的电动驱动装置，设置在电动设备中，用于驱动电动设备，包括：开关磁阻电机；直流电源；指令发送部；反馈信号；控制器；驱动器；功率变换器，其特征在于：其中，开关磁阻电机具有j个相互独立且参数相同的多相绕组单元，功率变换器具有与j个多相绕组单元一一对应连接的j个相互独立且参数相同的功率变换单元，每个功率变换单元具有k个相互并列连接且参数相同的功率变换电路向对应的多相绕组单元提供k路线电流，驱动器具有j个相互独立且参数相同的驱动单元，分别与j个功率变换单元相连接，k为大于2的正整数，j为大于1的正整数。

技术领域

本发明属于开关磁阻电机领域，特别涉及一种电动驱动装置以及包含该电动驱动装置的电动设备。

背景技术

随着各大城市雾霾天数和持续时间的增加，国家对燃油设备的尾气排放管理越来越严格；另外，在封闭的室内工作环境中，燃油设备是禁止使用的；此外，石油这种能源是不可再生的，几十年后将面临枯竭。因此，将电作为能源的电动设备如电动汽车、电动叉车等电动设备越来越受到生产商和消费者的青睐。它不但污染小、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，大力发展电动驱动装置，特别是大功率电动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。

在电动设备中，电动驱动装置既是核心技术，也是共性技术。与其它类型电机相比较，开关磁阻电机的结构简单牢固、起动转矩大、调速范围宽、过载能力强、容错性能强、在较宽的工作区域有高的效率等优点使其非常适用于电动驱动装置和电动设备。

随着电动驱动装置及电动设备负载的增大，开关磁阻电机的输入功率也随着增大。如果开关磁阻电机的功率因数不变，当功率变换器输入端直流电源的电压大小因为各种原因的约束而无法随着负载的增大而增大的情况下，开关磁阻电机的输入电流必然增大，也就是说，功率变换器的输出电流必然增大，流过功率变换器功率开关管的连续工作电流必然增大。对于功率开关管来说，它必须工作在限定的最大连续工作电流以下，一旦超越这个限定条件，功率开关管非常容易损坏。为了保证系统正常工作，功率开关管的最大连续工作电流随之也要增加。

然而，受各种条件的影响，能够承受所要求的大电流功率开关管价格很高或者无法购买，甚至不存在。在这种情况下，往往选用两个或两个以上的总价格偏低、容易购买的、最大连续工作电流相对较小的功率开关管代替一个最大连续工作电流很大的功率开关管，一般把这种方法称之为并联均流技术。

图3为常见的小电流开关磁阻电机和功率变换器的连接关系示意图，图4为现有技术中常见的大电流开关磁阻电机和功率变换器的连接关系示意图，由图4可知，功率变换器的功率变换单元中的功率开关管采用并联均流技术。在图4中，开关磁阻电机每一相的线电流都由j个并联的功率变换管共同提供。理论上，每个功率开关管中所流过的电流值是开关磁阻电机线电流的j分之一，也就是说，这j个并联的小电流功率开关管共同承担了电机的一个线电流。

在并联均流电路中，单独的一个小电流功率开关管无法承担一个大电流电机的线电流，如果出现大电流流过单个的小电流功率开关管，超越了小电流功率开关管的最大连续工作电流的话，小电流功率开关管必然损坏。

在开关特性一致性很高的情况下，并联的功率开关管能够同时导通和同时关断，从而在导通期间共同分担电机每一线的大电流，均流效果则会较好。但这种功率开关管需要在大批量中精挑细选才能得到，致使使用成本很高，并联的功率开关管越多，成本越急剧上升。此外，即使挑选出的这些功率开关管在使用前的测试过程中一致性很高，随着使用时间的增加和环境的影响，器件会产生老化、性能变差的现象，难以保证在长期使用过程中一直保持高度的一致性。基于这个考虑，所以并联功率开关管总的连续工作电流一般要大于电机线电流很多，一般是2-3倍。因此，增加了元器件的成本和生产成本。