[实用新型]电动驱动容错装置、多相电机、功率变换器以及电动设备

说明书

技术领域

本实用新型属于电机领域，特别涉及一种具有容错功能的电动驱动容错装置、多相电机、功率变换器以及电动设备。

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。为了更好地保护环境，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是现今设备发展的主流。将电作为能源的电动设备如电动汽车、电动叉车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。

电池是电动设备的核心部件，由于目前电池制造技术水平的限制，一般都将电池单体采用串并联结合的方式成组使用，以满足负载较大的功率需求。当个别电池单体出现故障后，将导致整个电池组的性能劣化，严重时可能导致电池的爆炸或燃烧等安全事故。

大容量电池组，特别是在低压系统中，由于电流很大将导致输出线和连接件发热严重。这对输出线和连接件的电阻、绝缘保护都提出了较高的要求，增加了生产成本，降低了系统的可靠性和安全性。

另外，大容量串并联电池组的整体性能并不是通过电池单体的容量和数量进行线性叠加而增强的。所以，电池组容量越大，需要的电池单体数量大幅度增加，增加了电动驱动装置和电动设备的重量、体积和成本，降低了系统的可靠性和安全性。

在现行的电动驱动装置中，对功率变换管的要求极为苛刻，在正常工作时，功率变换管必须工作在最大工作温度、最大工作电流和最大工作电压以下，一旦超越任意一个条件，功率变换管非常容易损坏；此外，当电子电路中的元器件参数变化超出正常工作范围时，可能在功率变换管中产生过电压或过电流，导致功率变换管损坏进而引起电动设备故障；另外，随着工作时间的增加，功率变换管发生老化，最大工作温度、最大工作电流和最大工作电压都随之降低，极易导致功率变换管损坏进而失效，引发电动设备故障甚至安全事故。

在电动驱动装置中，电机电枢绕组断路或短路以后，电机绕组中的线电流必然不平衡，导致其所产生的电磁力矩不平衡，引起力矩振荡、噪声或无法输出力矩，影响到设备的正常工作，甚至危害到财产和生命安全。

如图2所示，在现有技术中常见的大电流多相电机和功率变换器的电路结构示意图中，电池单元、功率变换器或者多相电机出现故障以后直接影响到了电动驱动装置和电动设备的可靠性和安全性，在高速工作状态下，危害更加严重。

大功率电动驱动装置和电动设备，特别是低压大电流电动驱动装置和电动设备，需要连续工作电流很大的控制器或功率变换器，而相关的技术和产品被个别国家和公司控制和垄断，导致价格很高，而且市场上能够采购到的电动汽车的高性能电机控制器或功率变换器的线电流值一般也只是在一千安培以下。归根到底，就是生成制造水平限制了单个功率开关管的电流值、多个功率开关管的并联均流技术无法满足线性规律或者控制电路和算法过于复杂等原因，严重制约和影响了低压大电流电动驱动装置和电动设备的发展。

另外，在大功率、特别是兆瓦级电机中，电流值远超过功率变换管可承受的最大连续工作电流，所以采用通过增加电机的相数来减小线电流。但是，相数的提高，因为有别于传统的设计、制造和控制方法，增加了生产的成本、难度和复杂性。在相关技术尚未成熟时，无法进行应用和普及，制约和影响了大功率电机、电动驱动装置和电动设备特别是电动军事设备的发展。

综上，这些问题已经严重影响了大功率电动设备，包括低压大电流的电动车、电动船，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。

实用新型内容

本实用新型是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种具有容错功能的电动驱动容错装置、多相电机、功率变换器以及电动设备。

<结构一>