[发明专利]电动驱动装置以及电动设备

说明书

本发明提供了一种采用多重控制方法的电动驱动装置以及电动设备。本发明的电动驱动装置，设置在电动设备中，用于驱动电动设备，包括：多相电机；控制部；驱动部；以及功率变换部，其中，控制部具有至少一个计算控制单元以及m个输出端，多相电机具有m个多相绕组单元，计算控制单元根据指令信号计算得到m组开关控制信号，并通过m个输出端输出m组开关控制信号到驱动部，每个驱动单元接收对应的开关控制信号，并根据该开关控制信号形成驱动信号，每个功率变换器根据对应的驱动信号将直流电转换为多相绕组需要的多相线电流，计算控制单元输出的m组开关控制信号使得m个多相绕组单元的同相线电流通过叠加形成的波形接近正弦波。

技术领域

本发明属于电机领域，特别涉及一种采用多重控制方法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。随着石油这种不可再生能源的日渐枯竭，促进了绿色能源的发展和应用。为了更好地保护环境，减少对石油资源的依赖，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成为发展的主流。将电作为能源的电动设备如电动公交车、电动小轿车和电动叉车等等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。

由于交流电机，特别是异步电机，具有结构简单、运行可靠、重量轻、价格便宜的优点，所以它得到了广泛的应用。但是，交流电机采用的是脉冲宽度调制控制的功率变换器供电，功率开关管的开关频率一般都是20千赫兹以上。电动驱动装置本质上是非线性的，存在高次谐波电流、转矩和转速脉动等现象。所以，在高性能电动驱动装置中，为了提高电机性能，减小高次谐波电流，减小转矩脉动，提高输出的稳定性能，一般都采用提高功率开关管开关频率的办法。但是在正弦脉冲宽度调制控制技术中，即使开关频率达到200KHz以上，线电流的总谐波畸变率百分比仍然等于9左右。而功率开关管的发热主要来源于导通和关断过程，发热量与开关频率成正比，因此，开关频率越高，发热量越大，温升越高。

另外，对于大功率电动驱动装置，输出功率与电机的额定电压和额定电流的乘积成正比。在某些对电源电压有限制的电动驱动装置，如安全电压、动力电池电压或者是民用电压级别的限制，都将导致大功率电动驱动装置中电机的额定电流很大，功率开关管的发热量与工作电流的平方成正比，导致温升急剧上升。

而在电动驱动装置中，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，功率开关管很容易损坏。另外，功率开关管的工作温度一般都远高于环境温度，随着工作时间的增加，功率开关管老化速度加快，最大工作温度、最大工作电流和最大工作电压等性能指标都随之降低，极易发生功率开关管损坏等故障，进而引发电动设备故障甚至安全事故。总而言之，工作温度越高，故障率越高。

在大功率的高性能电动驱动装置中，功率开关管工作电流和开关频率的提高，导致功率开关管的发热量和温升也随着增大，影响了电动驱动装置可靠性和安全性。

综上，这些问题已经严重影响了大功率高性能电动设备，包括电动工具、电动车、电动船、高速升降客梯、变频中央空调、电气化列车，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问题而进行的，目的在于提供一种采用多重控制方法的电动驱动装置以及电动设备。

结构1