[发明专利]具有再生制动功能的串励直流电机控制器

说明书

技术领域

本发明涉及电机的调速控制技术，特别涉及一种用于电动汽车的串励直流电机的具有再生制动功能的斩波控制器。

背景技术

近年来，随着能源危机和环境问题的日益严重，传统内燃机汽车的燃料不可持续性、高污染等问题越来越受到人们的关注。特别是石油危机和金融危机的爆发，使传统的汽车行业遭到重创，发展电动汽车成为世界各大汽车厂商的共同战略选择。在这方面，我国对电动汽车产业的扶持不遗余力，建立起了电动汽车“三纵三横”研发布局。

电动汽车在行驶过程中由于时常要刹车、下坡，很大一部分能量得不到充分利用，从而造成能源的极大浪费。再生制动技术，即能量回收技术，能够将制动能量回馈到蓄电池中，从而延长了电动车的续驶里程，同时提高刹车安全性，是一种具有经济价值和社会价值的技术。

串励直流电机由于具有大启动转矩、高过载性能等特点，在电动汽车、电动工程车等方面具有广泛的应用。但是，串励电机的励磁线圈通常与电枢线圈串联连接，如果利用传统的boost升压斩波电路进行再生制动，当功率开关器件（或电力电子开关器件）断开时，励磁线圈的电流消失，励磁线圈的磁场随之消失，因此电枢线圈两端的反电动势将不能维持。因此，由于串励直流电机自身结构的原因，不能利用一般意义上的boost升压斩波电路进行能量回收，因此市场上广泛的应用串励电机的电动车辆无法将刹车或下坡时的能量进行有效地回收利用，造成了巨大的能量浪费。

在现有的理论和技术方面，发明专利申请号为200910022492.3的“具有制动功能的串励直流交叉连接双电动机的控制系统”给出了一种具有制动功能的串励直流交叉连接双电动机的控制系统，该方法采用两台电机交叉连接，相互提供励磁电流，从而保证PWM控制时励磁电流不会消失。这种方法能够实现串励电机的再生制动，但由于需要同时控制两台电机，成本高，控制方法复杂，实用性不高。

另一个方法为专利申请号为200410020795.9的发明“再生制动的直流电机斩波调速器”的设计，该设计试图对传统的调速电路进行调整，设计了一条再生制动回路，当再生制动时切换到该回路，从而实现再生制动功能。但是通过分析可以很容易发现，当利用该电路将工作状态切换到刹车再生制动方式（Q断开，Z闭合）时，并不像发明者所说的那样电枢线圈MQ向电池充电，同时为励磁线圈提供续流电流。这是因为当Q断开Z闭合的瞬间，励磁线圈FQ不但不能维持电流，反而会使电流瞬间反向，从而产生反向的励磁磁场，这样电枢线圈MQ所谓可以向电池充电的反电动势也不能维持，所以不能达到再生制动的目的，同时这样做还会对电机的电枢和励磁线圈造成很大的冲击，很容易造成电机的损坏。

发明内容

本发明目的是：针对现有技术的不足，解决制动时励磁不能续流而使电枢不能提供持续反电动势的问题，提供一种能够适用于串励直流电机的改进型boost电路，把再生制动技术拓展到串励直流电机的范畴，得到一种具有再生制动功能的串励直流电机控制器，将能源充分利用起来。

本发明的技术方案是：一种具有再生制动功能的串励直流电机控制器，包括串联连接的蓄电池、主开关J3、电枢M、励磁W和功率开关器件K，还包括使电枢M和励磁W并联连接或串联连接的切换开关J4，以及在电枢M和励磁W串联时并联在电枢M和励磁W的串联支路的两端、在电枢M和励磁W并联时并联在励磁W两端的第三续流二极管FWD；在所述主开关J3的两端并联有第一续流二极管PX；所述第一续流二极管PX的负极连接蓄电池的正极。

进一步的，所述具有再生制动功能的串励直流电机控制器中，在所述电枢M的两端并联有第二续流二极管PD。

进一步的，所述具有再生制动功能的串励直流电机控制器中，所述切换开关J4包括6个触点，第一触点和电枢M的第一端连接，第二和第三触点和电枢M的第二端连接，第四和第五触点连接励磁W的第一端，励磁W的第二端连接功率开关器件K的第一端，切换开关J4的第六触点连接功率开关器件K的第二端；切换开关J4的第二触点和第五触点相连，或者第一触点和第四触点连通、第三触点和第六触点连通。

进一步的，所述具有再生制动功能的串励直流电机控制器还包括正反转切换开关J1、J2，正反转切换开关J1、J2分别连接在励磁W的两端，或者连接在电枢M的两端。