[发明专利]一种可控型机械-电子混合换向装置及换向方法

说明书

本发明公开了属于电机领域的可控型机械‑电子混合换向装置及换向方法；通过旋转负载、机械换向器和换向装置电子部分组成的混合换向装置实现换向，旋转负载为三相对称绕组；机械换向器由电源正极换向片、正向续流换向片、电源负极换向片和反向续流换向片构成；正向续流桥臂的上桥臂由并联的第一二极管和第一功率开关组成，第一二极管的负极与直流电源正极相连，反向续流桥臂的下桥臂由并联的第四二极管和第二功率开关组成，当有电刷位于P₁位置和P₂位置之间时第一功率开关导通，当有电刷位于P₃位置和P₄位置之间时第二功率开关导通。本发明通过两个全控型功率开关来主动控制续流换向片电压，不再需要电容、电感和电阻。

技术领域

本发明属于电机技术领域，具体为一种可控型机械-电子混合换向装置。

背景技术

有刷直流电机的机械换向装置存在危害较大的换向电弧问题，无刷直流电机的电子换向装置增加了控制系统成本和技术复杂性，且在强电磁干扰场合可靠性较低。公开号为CN106685148A的中国发明专利和中“一种机电混合无弧换向的多相直流方波电机”中提出了将两种换向方法结合的机械-电子混合换向，利用电刷和机械换向器实现电子换向装置的导通方式，并通过续流电路解决了机械换向过程中的电弧问题。在该机械-电子混合换向装置中通过电容来被动控制续流换向片电压，续流电路中固定参数的电容、电感和电阻需要适应整个运行范围。因此该混合换向装置存在一些固有限制：必须运行在最低不起弧转速以上及其导致的特殊起动问题，轻载运行时效率较低，直流电源电压调节速率受到一定限制。

针对现有机械-电子混合换向装置存在一些固有限制：即必须运行在最低不起弧转速以上及其导致的特殊起动问题，导致轻载运行时效率较低，直流电源电压调节速率受到一定限制。为了突破这些固有限制，本发明提出了一种可控型机械-电子混合换向装置，通过两个全控型功率开关来分别主动控制正、反向续流换向片电压，不再需要电容、电感和电阻。可控型混合换向装置只需要两个开关就能实现和六开关电子换向装置相同的换向效果。

发明内容

针对背景技术中存在的问题，本发明提供了一种可控型机械-电子混合换向装置，其特征在于，其特征在于，包括：通过旋转负载、机械换向器和换向装置电子部分组成的混合换向装置实现换向，旋转负载为星形联接的三相对称绕组A、B和C，每相绕组通过随转子旋转的电刷引出；机械换向器由电源正极换向片、正向续流换向片、电源负极换向片和反向续流换向片构成，它们彼此之间通过云母片绝缘，按圆周排布；机械换向器和续流电路固定在电机外壳上；电源正极换向片连接直流电源正极，电源负极换向片连接直流电源负极；

所述续流电路由两个续流桥臂组成，其中正向续流桥臂由第一二极管和第二二极管组成，第一二极管的正极与第二二极管的负极相连，正向续流桥臂的上桥臂由并联的第一二极管和第一功率开关组成，第一二极管的负极与直流电源正极相连，正向续流换向片连接正向续流桥臂中下桥臂的第二二极管的负极；反向续流桥臂由第三二极管和第四二极管组成，第三二极管的正极与第四二极管的负极相连，反向续流桥臂的下桥臂由并联的第四二极管和第二功率开关组成，第四二极管的正极与直流电源负极相连，反向续流换向片连接反向续流桥臂中上桥臂第三二极管的正极。

通过第一功率开关来主动控制正向续流换向片电压，通过第二功率开关来主动控制反向续流换向片电压，当有电刷位于P₁位置和P₂位置之间时第一功率开关导通，当有电刷位于P₃位置和P₄位置之间时第二功率开关导通，相邻两电刷互差120°机械角度。