[发明专利]电动驱动装置以及电动设备

说明书

本发明提供了一种二重结构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；直流电源；控制部；驱动部；以及功率变换部，其中，控制部具有一个计算控制单元以及2个输出端，多相电机具有2个多相绕组单元，每个多相绕组单元包含n个结构相互独立的多相绕组，驱动部具有2个驱动单元，每个驱动单元包含n个驱动器，功率变换部具有2个功率变换单元，每个功率变换单元包含n个功率变换器，每个输出端与n个驱动器相连接，每个驱动器与功率变换器相连接，每个功率变换器与多相绕组相连接，计算控制单元根据指令信号计算得到2组开关控制信号并通过2个输出端输出2组开关控制信号到驱动部。

技术领域

本发明属于电机领域，特别涉及一种二重结构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。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，目的在于提供一种二重结构的电动驱动装置以及电动设备。

<结构一>