CN115549529B - 应用于电动工程机械的双三相电机并联式驱充一体化电路 - Google Patents

应用于电动工程机械的双三相电机并联式驱充一体化电路 Download PDF

Info

Publication number
CN115549529B
CN115549529B CN202211119951.1A CN202211119951A CN115549529B CN 115549529 B CN115549529 B CN 115549529B CN 202211119951 A CN202211119951 A CN 202211119951A CN 115549529 B CN115549529 B CN 115549529B
Authority
CN
China
Prior art keywords
phase motor
bidirectional
converter
stator winding
contact
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202211119951.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN115549529A (zh
Inventor
杜贵平
雷雁雄
邓卓峰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
South China University of Technology SCUT
Original Assignee
South China University of Technology SCUT
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by South China University of Technology SCUT filed Critical South China University of Technology SCUT
Priority to CN202211119951.1A priority Critical patent/CN115549529B/zh
Publication of CN115549529A publication Critical patent/CN115549529A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115549529B publication Critical patent/CN115549529B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P5/00—Arrangements specially adapted for regulating or controlling the speed or torque of two or more electric motors
    • H02P5/74—Arrangements specially adapted for regulating or controlling the speed or torque of two or more electric motors controlling two or more ac dynamo-electric motors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/02—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from ac mains by converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/12—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/21—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/217—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M7/219—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only in a bridge configuration
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/5387—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
    • H02M7/53871—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration with automatic control of output voltage or current
    • H02M7/53875—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration with automatic control of output voltage or current with analogue control of three-phase output
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters
    • H02P27/08—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters with pulse width modulation
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2207/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J2207/20—Charging or discharging characterised by the power electronics converter
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/14—Plug-in electric vehicles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Abstract

本发明公开了一种应用于电动工程机械的双三相电机并联式驱充一体化电路，充电的实现方式为第一三相电机的第一和第二定子绕组并联、第一三相电机的第三定子绕组和第二三相电机的第一定子绕组并联、第二三相电机的第二和第三定子绕组并联，且分别与三相电网的三个接口相连接。第一和第二三相电机的各定子绕组的另一端经双向DC/AC变换器给动力电池充电。本发明电路可实现三相输入快充，大大减小了充电***的体积和重量，具有充电功率大、功率密度高、原理简单、可靠性高、灵活性高、应用范围广、结构简单、成本低廉的优点。

Description

应用于电动工程机械的双三相电机并联式驱充一体化电路
技术领域
本发明涉及工程机械充电的技术领域，尤其是指一种应用于电动工程机械的双三相电机并联式驱充一体化电路。
背景技术
工程机械的驱动电机大多采用三相永磁同步电机或三相感应电机，传统的充电方式主要分为车载充电和车外充电，车载充电的充电器安装在车内，能直接接入电网充电，但体积和重量受到限制，因此存在着充电功率较小、车辆续航短的缺点；车外充电通过充电桩进行充电，充电桩输入直流电至电池。由于不占用车辆体积和重量，因此能设计成大功率充电。但存在着前期规划难、建设成本高的缺点。由于车辆的电机驱动***和车载充电***分时工作，而电路结构和所用器件非常相似，学者们提出利用电机驱动***实现电池充电功能，构造驱动与充电一体化电路。
工程机械一般配有多个电机，用于实现工程机械的特殊工作用途。对于常见的双三相电机的工作方案，一般是一个电机为行走电机，实现车辆的行走；一个电机为液压电机，实现推、挖、抬举等工程机械施工动作。基于双电机的双三相电机驱动充电一体化电路，目前最常见的方案是单相电网两端分别接入两个三相电机的中性点，两个三相电机的另一端分别与两个双向DC/AC变换器相连接，两个双向DC/AC变换器并联后与电池连接。该方案只能实现单相充电，充电功率不大。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出了一种安全可靠、功率密度更高的应用于电动工程机械的双三相电机并联式驱充一体化电路。
为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：应用于电动工程机械的双三相电机并联式驱充一体化电路，包括动力电池、双向DC/DC变换器、第一双向DC/AC变换器、第二双向DC/AC变换器、第一三相电机、第二三相电机、第一转换触点开关、第二转换触点开关和交流接口；
所述第一双向DC/AC变换器交流侧有三个桥臂，分别为第一、二、三桥臂；所述第二双向DC/AC变换器有三个桥臂，分别为第一、二、三桥臂；所述第一三相电机和第二三相电机包含三个定子绕组，分别为第一、二、三定子绕组，每个定子绕组均有两个端子；所述第一转换触点开关和第二转换触点开关均包含一个公共触点和两个转换触点；所述交流接口有三个端子，分别为第一、二、三端子；
所述双向DC/DC变换器的低压侧正、负极与动力电池的正、负极相连接，所述双向DC/DC变换器的高压侧正、负极分别与第一双向DC/AC变换器和第二双向DC/AC变换器直流侧的正、负极相连接；
所述第一三相电机的第一定子绕组的两端分别与第一双向DC/AC变换器的第一桥臂中点和交流接口的第一端子相连接，所述第一三相电机的第二定子绕组的两端分别与第一双向DC/AC变换器的第二桥臂中点和交流接口的第一端子相连接，所述第一三相电机的第三定子绕组的两端分别与第一双向DC/AC变换器的第三桥臂中点和第一转换触点开关的公共触点相连接；所述第一三相电机与第一双向DC/AC变换器的三个桥臂中点相连接的三个端子为一组同名端，所述第一三相电机的其余三个端子为另一组同名端；
所述第二三相电机的第一定子绕组的两端分别与第二双向DC/AC变换器的第一桥臂中点和交流接口的第三端子相连接，所述第二三相电机的第二定子绕组的两端分别与第二双向DC/AC变换器的第二桥臂中点和交流接口的第三端子相连接，所述第二三相电机的第三定子绕组与第二双向DC/AC变换器的第三桥臂中点和第二转换触点开关的公共触点相连接，所述第二三相电机与第二双向DC/AC变换器的三个桥臂中点相连接的三个端子为一组同名端，所述第二三相电机的其余三个端子为另一组同名端；
所述第一转换触点开关的第一触点和第二触点分别与交流接口的第一端子和第二端子相连接；所述第二转换触点开关的第一触点和第二触点分别与交流接口的第三端子和第二端子相连接。
进一步，当所述第一转换触点开关的第一触点闭合、第二触点断开，所述第二转换触点开关的第一触点闭合、第二触点断开时，所述第一三相电机和第二三相电机工作在电机驱动模式；当所述第一转换触点开关的第一触点断开、第二触点闭合，所述第二转换触点开关的第一触点断开、第二触点闭合时，电路工作在电池充电模式，此时所述第一三相电机的第一定子绕组和第二定子绕组并联，所述第一三相电机的第三定子绕组和第二三相电机的第三定子绕组并联，所述第二三相电机的第一定子绕组和第二定子绕组并联。
进一步，在电池充电模式，当输入源为三相电网，所述交流接口的三个端子与三相电网相连接。
进一步，所述第一三相电机和第二三相电机为三个定子绕组的两端均引出接线的三相永磁同步电动机或三相感应电动机。
本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：
1、充电功率大、功率密度高。
相比于传统的单相充电的方案，本发明由于采用了三相充电，充电功率得以提高。而且由于使用了串联拓扑，等效电感增大，适合小电感的电机使用。
2、原理简单、可靠性高。
本发明切换至驱动模式时与传统三相电机驱动电路一致，采用传统电机控制即可；切换至充电模式时与传统三相PWM整流电路一致，只需进行功率因数校正控制即可，两相电机定子绕组同一电流相等，不需额外均流控制即可实现电机转矩消除，可靠性高。
3、灵活性高、应用范围广。
本发明在充电时两个三相电机均不产生转矩，可实现不同轴工作。因此能实现工程机械行走电机和液压电机独立使用的需求。
4、结构简单、成本低廉。
本发明与串联的接法相比，使用的的开关数量大大减少，且在电机驱动和充电两种运行方式之间切换时更加简单。
附图说明
图1为本发明的电路原理图。
图2为本发明工作在电机驱动模式时的等效电路图。
图3为本发明工作在三相输入充电模式时的等效电路图。
图4为本发明工作在三相输入充电模式时的双向DC/AC变换器直流端电压、动力电池端电压及动力电池充电电流图。
图5为本发明工作在三相输入充电模式时的三相输入电流以及a相电网电压图。
图6为本发明工作在三相输入充电模式时的三相输入电流THD图。
图7为本发明工作在三相输入充电模式时流过第一三相电机定子绕组的电流图。
图8为本发明工作在三相输入充电模式时流过第二三相电机定子绕组的电流图。
图9为本发明工作在三相输入充电模式时第一三相电机的电磁转矩图。
图10为本发明工作在三相输入充电模式时第二三相电机的电磁转矩图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。下文以第一三相电机第一定子绕组和第二定子绕组并联、第一三相电机第三绕组和第二三相电机第三绕组并联、第二三相电机第一绕组和第二绕组并联为例进行说明。
如图1所示，本实施例公开了一种应用于电动工程机械的双三相电机并联式驱充一体化电路，包括动力电池1、双向DC/DC变换器2、第一双向DC/AC变换器3、第二双向DC/AC变换器4、第一三相电机5、第二三相电机6、第一转换触点开关7、第二转换触点开关8和交流接口9；所述第一双向DC/AC变换器3交流侧有三个桥臂，分别为第一、二、三桥臂；所述第二双向DC/AC变换器4有三个桥臂，分别为第一、二、三桥臂；所述第一三相电机5和第二三相电机6包含三个定子绕组，分别为第一、二、三定子绕组，每个定子绕组均有两个端子；所述第一转换触点开关7和第二转换触点开关8均包含一个公共触点和两个转换触点，第一转换触点开关7的第一、二触点分别为b11、b12，第二转换触点开关8的第一、二触点分别为b21、b22；所述交流接口9有三个端子，分别为第一、二、三端子c1、c2、c3；
所述双向DC/DC变换器2的低压侧正、负极与动力电池1的正、负极相连接，所述双向DC/DC变换器2的高压侧正、负极分别与第一双向DC/AC变换器3和第二双向DC/AC变换器4直流侧的正、负极相连接；
所述第一三相电机5的第一定子绕组的两端分别与第一双向DC/AC变换器3的第一桥臂中点a11和交流接口9的第一端子c1相连接，所述第一三相电机5的第二定子绕组的两端分别与第一双向DC/AC变换器3的第二桥臂中点a12和交流接口9的第一端子c1相连接，所述第一三相电机5的第三定子绕组的两端分别与第一双向DC/AC变换器3的第三桥臂中点a13和第一转换触点开关7的公共触点相连接；第一三相电机5与第一双向DC/AC变换器3的三个桥臂中点a11、a12、a13相连接的三个端子为一组同名端，第一三相电机5的其余三个端子为另一组同名端；
所述第二三相电机6的第一定子绕组的两端分别与第二双向DC/AC变换器4的第一桥臂中点a21和交流接口9的第三端子c3相连接，所述第二三相电机6的第二定子绕组的两端分别与第二双向DC/AC变换器4的第二桥臂中点a22和交流接口9的第三端子c3相连接，所述第二三相电机6的第三定子绕组与第二双向DC/AC变换器4的第三桥臂中点a23和第二转换触点开关8的公共触点相连接，第二三相电机6与第二双向DC/AC变换器4的三个桥臂中点a21、a22、a23相连接的三个端子为一组同名端，第二三相电机6的其余三个端子为另一组同名端；
所述第一转换触点开关7的第一触点b11和第二触点b12分别与交流接口9的第一端子c1和第二端子c2相连接；所述第二转换触点开关8的第一触点b21和第二触点b22分别与交流接口9的第三端子c3和第二端子c2相连接；
上述电路的实现方式：当第一转换触点开关7的第一触点b11闭合、第二触点b12断开，第二转换触点开关8的第一触点b21闭合、第二触点b22断开时，电路工作在电机驱动模式，如图2所示；当第一转换触点开关7的第一触点b11断开、第二触点b12闭合，第二转换触点开关8的第一触点b21断开、第二触点b22闭合时，电路工作在电池充电模式，如图3所示，此时第一三相电机5的第一定子绕组和第二定子绕组并联；第一三相电机5的第三定子绕组和第二三相电机6的第三定子绕组并联，第二三相电机6的第一定子绕组和第二定子绕组并联。
在电池充电模式，当输入源为三相电网，交流接口9的三个端子与三相电网相连接。
所述第一三相电机5和第二三相电机6为三个定子绕组的两端均引出接线的三相永磁同步电动机或三相感应电动机。下面分析三相输入充电模式的转矩消除原理，其等效电路如图3所示。
三相电网电流为：
iga＝Imcosωt
其中，Im为电网电流幅值，ωt为电网电流相位。
根据电路连接方式，可得第一三相电机5和第二三相电机6的三个定子绕组的电流为：
ia1＝ib1＝Imcosωt
对上式进行clark等功率变换，可得：
其中，iα1和iβ1分别是第一三相电机5定子绕组电流的α方向分量和β方向分量，iα2和iβ2分别是第二三相电机6定子绕组电流的α方向分量和β方向分量且
若三相电机为感应电机，由于定子绕组电流在αβ平面的夹角为定值，产生的磁场为脉动磁场，因此转子无法切割磁感线产生电流，也就无法产生转矩。
若三相电机为永磁同步电机，对于第一三相电机5，进行Park变换：
其中θ为转子d轴与定子d轴的夹角。
令Iq＝0，得到或/>
同理，对第二三相电机6进行Park变换可知，当第二三相电机或/>时，Iq＝0。
以表贴式永磁同步电机为例，其转矩为：
Te＝npψfiq
其中，np为转子极对数，ψf为转子磁链，iq为Park变换后的q轴电流。对于第一三相电机5和第二三相电机6，当或/>时，Te＝0，没有启动转矩产生。
在MATLAB/Simulink中对三相输入充电模式进行仿真测试，结果如图4～图10所示。设置双向DC/AC变换器的直流端电压为800V，动力电池1的端电压为400V，动力电池1的充电电流为100A，从图4可以看出双向DC/AC变换器的直流端电压Udc稳定在800V，动力电池1的端电压Ub稳定在400V，动力电池1的充电电流Ib稳定在100A，跟踪效果良好；从图5可以看出电路实现了单位功率因数；图6为三相输入电流的THD值，电流畸变小；从图7和图8可以看出第一三相电机5和三相电机6的三个定子绕组电流的幅值和相位与理论分析一致；从图9和图10可以看出充电过程中第一三相电机5和第二三相电机6的电磁转矩为0，实现了转矩消除。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化如改变三相电机或逆变桥臂的相序等，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.应用于电动工程机械的双三相电机并联式驱充一体化电路，其特征在于：包括动力电池（1）、双向DC/DC变换器（2）、第一双向DC/AC变换器（3）、第二双向DC/AC变换器（4）、第一三相电机（5）、第二三相电机（6）、第一转换触点开关（7）、第二转换触点开关（8）和交流接口（9）；
所述第一双向DC/AC变换器（3）交流侧有三个桥臂，分别为第一、二、三桥臂；所述第二双向DC/AC变换器（4）有三个桥臂，分别为第一、二、三桥臂；所述第一三相电机（5）和第二三相电机（6）包含三个定子绕组，分别为第一、二、三定子绕组，每个定子绕组均有两个端子；所述第一转换触点开关（7）和第二转换触点开关（8）均包含一个公共触点和两个转换触点；所述交流接口（9）有三个端子，分别为第一、二、三端子（c1）、（c2）、（c3）；
所述双向DC/DC变换器（2）的低压侧正、负极与动力电池（1）的正、负极相连接，所述双向DC/DC变换器（2）的高压侧正、负极分别与第一双向DC/AC变换器（3）和第二双向DC/AC变换器（4）直流侧的正、负极相连接；
所述第一三相电机（5）的第一定子绕组的两端分别与第一双向DC/AC变换器（3）的第一桥臂中点（a11）和交流接口（9）的第一端子（c1）相连接，所述第一三相电机（5）的第二定子绕组的两端分别与第一双向DC/AC变换器（3）的第二桥臂中点（a12）和交流接口（9）的第一端子（c1）相连接，所述第一三相电机（5）的第三定子绕组的两端分别与第一双向DC/AC变换器（3）的第三桥臂中点（a13）和第一转换触点开关（7）的公共触点相连接；所述第一三相电机（5）与第一双向DC/AC变换器（3）的三个桥臂中点（a11）、（a12）、（a13）相连接的三个端子为一组同名端，所述第一三相电机（5）的其余三个端子为另一组同名端；
所述第二三相电机（6）的第一定子绕组的两端分别与第二双向DC/AC变换器（4）的第一桥臂中点（a21）和交流接口（9）的第三端子（c3）相连接，所述第二三相电机（6）的第二定子绕组的两端分别与第二双向DC/AC变换器（4）的第二桥臂中点（a22）和交流接口（9）的第三端子（c3）相连接，所述第二三相电机（6）的第三定子绕组与第二双向DC/AC变换器（4）的第三桥臂中点（a23）和第二转换触点开关（8）的公共触点相连接，所述第二三相电机（6）与第二双向DC/AC变换器（4）的三个桥臂中点（a21）、（a22）、（a23）相连接的三个端子为一组同名端，所述第二三相电机（6）的其余三个端子为另一组同名端；
所述第一转换触点开关（7）的第一触点（b11）和第二触点（b12）分别与交流接口（9）的第一端子（c1）和第二端子（c2）相连接；所述第二转换触点开关（8）的第一触点（b21）和第二触点（b22）分别与交流接口（9）的第三端子（c3）和第二端子（c2）相连接；
当所述第一转换触点开关（7）的第一触点（b11）闭合、第二触点（b12）断开，所述第二转换触点开关（8）的第一触点（b21）闭合、第二触点（b22）断开时，所述第一三相电机（5）和第二三相电机（6）工作在电机驱动模式；当所述第一转换触点开关（7）的第一触点（b11）断开、第二触点（b12）闭合，所述第二转换触点开关（8）的第一触点（b21）断开、第二触点（b22）闭合时，电路工作在电池充电模式，此时所述第一三相电机（5）的第一定子绕组和第二定子绕组并联，所述第一三相电机（5）的第三定子绕组和第二三相电机（6）的第三定子绕组并联，所述第二三相电机（6）的第一定子绕组和第二定子绕组并联；
所述第一三相电机（5）和第二三相电机（6）为三个定子绕组的两端均引出接线的三相永磁同步电动机或三相感应电动机。
2.根据权利要求1所述的应用于电动工程机械的双三相电机并联式驱充一体化电路，其特征在于，在电池充电模式，当输入源为三相电网，所述交流接口（9）的三个端子与三相电网相连接。
CN202211119951.1A 2022-09-15 2022-09-15 应用于电动工程机械的双三相电机并联式驱充一体化电路 Active CN115549529B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211119951.1A CN115549529B (zh) 2022-09-15 2022-09-15 应用于电动工程机械的双三相电机并联式驱充一体化电路

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211119951.1A CN115549529B (zh) 2022-09-15 2022-09-15 应用于电动工程机械的双三相电机并联式驱充一体化电路

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115549529A CN115549529A (zh) 2022-12-30
CN115549529B true CN115549529B (zh) 2024-04-02

Family

ID=84726875

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211119951.1A Active CN115549529B (zh) 2022-09-15 2022-09-15 应用于电动工程机械的双三相电机并联式驱充一体化电路

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115549529B (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108964561A (zh) * 2018-07-31 2018-12-07 河南森源重工有限公司 一种双三相电机驱动***及双三相电机的控制方法
CN112757919A (zh) * 2021-01-27 2021-05-07 华南理工大学 基于单相滤波电感的电动汽车驱动与充电一体化电路
CN112803561A (zh) * 2021-01-27 2021-05-14 华南理工大学 基于辅助电感和三相电机驱动的电动汽车集成充电电路
CN113844296A (zh) * 2021-09-19 2021-12-28 浙江大学 一种基于双三相电机的电动汽车集成充电器及其控制方法
WO2022160828A1 (zh) * 2021-01-27 2022-08-04 华南理工大学 电动汽车驱动与充电一体化电路及其转矩消除控制方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11936317B2 (en) * 2021-02-10 2024-03-19 Blue Origin, Llc Low-voltage fault-tolerant rotating electromechanical actuators, and associated systems and methods

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108964561A (zh) * 2018-07-31 2018-12-07 河南森源重工有限公司 一种双三相电机驱动***及双三相电机的控制方法
CN112757919A (zh) * 2021-01-27 2021-05-07 华南理工大学 基于单相滤波电感的电动汽车驱动与充电一体化电路
CN112803561A (zh) * 2021-01-27 2021-05-14 华南理工大学 基于辅助电感和三相电机驱动的电动汽车集成充电电路
WO2022160828A1 (zh) * 2021-01-27 2022-08-04 华南理工大学 电动汽车驱动与充电一体化电路及其转矩消除控制方法
CN113844296A (zh) * 2021-09-19 2021-12-28 浙江大学 一种基于双三相电机的电动汽车集成充电器及其控制方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
基于双三相PMSM一体化充电机的研究;刘陵顺;吕兴贺;李永恒;于志军;于金冬;;电气传动;20181220(第12期);全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN115549529A (zh) 2022-12-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109842287B (zh) 一种兼容单相和三相交流输入的pfc电路及其控制方法
WO2022160828A1 (zh) 电动汽车驱动与充电一体化电路及其转矩消除控制方法
Gan et al. New integrated multilevel converter for switched reluctance motor drives in plug-in hybrid electric vehicles with flexible energy conversion
Hu et al. Split converter-fed SRM drive for flexible charging in EV/HEV applications
EP3706309B1 (en) Rotary electric machine control device
Hu et al. Modular tri-port high-power converter for SRM based plug-in hybrid electrical trucks
CN106533310B (zh) 一种直流偏置正弦电流电机控制器
CN105896856B (zh) 间接矩阵变换型多相多电平永磁电机***及其控制方法
Gan et al. Cost-effective current measurement technique for four-phase SRM control by split dual bus line without pulse injection and voltage penalty
CN105939134B (zh) 基于单个功率变换器驱动的双开关磁阻电机运行控制***
CN105262406A (zh) 基于三电平逆变器的开关磁阻电机驱动结构及控制方法
CN105048888A (zh) 一种永磁同步电机绕组切换装置
CN112757919B (zh) 基于单相滤波电感的电动汽车驱动与充电一体化电路
CN112803561B (zh) 基于辅助电感和三相电机驱动的电动汽车集成充电电路
CN212588281U (zh) 一种电机驱动***
Chaurasiya et al. Reduced switch multilevel converter topology to improve magnetization and demagnetization characteristics of an SRM
CN115549529B (zh) 应用于电动工程机械的双三相电机并联式驱充一体化电路
CN115378103B (zh) 基于双三相电机的工程机械驱动与充电一体化电路
CN112224056A (zh) 一种车辆及其能量转换装置
Jiang et al. An integrated charger with central-tapped winding switched reluctance motor drive
CN115378103A (zh) 基于双三相电机的工程机械驱动与充电一体化电路
CN212588282U (zh) 一种电机驱动***
CN114189193A (zh) 一种双绕组永磁同步电机***的电路拓扑及其控制方法
CN116683826A (zh) 一种用于工程机械的九开关驱充一体化电路
KR20230023908A (ko) 구동모터의 구동시스템

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant