[发明专利]升降压斩波式直流电机驱动装置以及电动设备

说明书

本发明提供一种升降压斩波式永磁直流电机驱动装置以及电动设备。该永磁直流电机驱动装置包括：永磁直流电机；直流电源部；以及升降压斩波式斩波器，其中，升降压斩波式斩波器具有m个斩波单元，每个斩波单元包含上桥臂和下桥臂、以及第一电源输出端和第二电源输出端，上桥臂包含至少一个功率开关管、至少一个电感、至少一个二极管以及开关控制端，下桥臂包含至少一个功率开关管、至少一个电容、至少一个二极管以及开关控制端，控制信号包含分别与m个斩波单元相对应并且按照预定相位错开规则而形成的m个单元控制信号，每一个单元控制信号包含与对应的斩波单元中的两个开关控制端相对应的两个开关控制信号。

技术领域

本发明属于直流电机驱动装置领域，特别涉及一种升降压斩波式直流电机驱动装置以及包含该升降压斩波式直流电机驱动装置的电动设备。

背景技术

直流电机具有体积小、效率高、结构简单以及通过改变电枢电压来方便调速等优点，广泛应用于电动汽车、电动自行车、火炮、坦克以及雷达等电动设备中。

如图8所示，传统的直流电机驱动装置200由直流电机、斩波器、直流电源以及控制部构成，其斩波器采用脉冲宽度调制技术来控制功率开关管的导通和关断，进而改变输出电压和输出电流，因此输出电流纹波的大小与直流电机输出转矩和转速纹波的大小成正比，又与功率开关管的开关频率成反比。由于功率开关管的开关损耗(或温升、故障率)与其开关频率成正比，因此，为了减小直流电机输出转矩和转速的纹波大小，必须增大功率开关管的开关频率；而当功率开关管的开关频率增大时，功率开关管的开关损耗也随之增大，容易导致功率开关管发生损坏，进而导致斩波器整体失效或短路等故障。这一个矛盾关系阻碍了直流电机驱动装置的发展，导致直流电机驱动装置难以应用在对电机的转速和转矩纹波要求严格的电动设备上。

另外，在传统的直流电机驱动装置200中，斩波器的最大输出电流一般是直流电机的额定电流的2到3倍，对于大功率直流电机，特别是低压大电流直流电机，其所用斩波器的实际工作电流往往达到几百安培甚至上千安培。然而，市场上能够采购到的斩波器的最大输出电流通常在一千安培以下，并且能够用于大功率直流电机所用斩波器中的功率开关管的价格昂贵，导致斩波器的制造成本过高。

此外，在传统的直流电机驱动装置200中，直流电机只有一对与斩波器的电源输出端子电气连接的外部接线端子，因此当电刷或者直流电机与斩波器之间的连接线出现故障时，直流电机容易出现突然失控的现象，进而导致电动设备故障甚至引发安全事故。

发明内容

本发明是为解决上述问题而进行的，目的在于提供一种升降压斩波式直流电机驱动装置以及包含该升降压斩波式直流电机驱动装置的电动设备。

为了实现上述目的，本发明采用了下述技术方案：

结构一