[发明专利]电动机串并联混合转态驱动系统

说明书

一种电动机串并联混合转态驱动系统，借助特定创新的电路结构提供一种简捷及具有实用性复数组被调控电动机的直流电能驱动装置串并联控制功能以及进一步的连续线性控制。

直流电动机或使用直流辅助激磁磁极的交流或直流同步电动机，由于成本低、运转性良好、效率高且功率操控容易而广泛运用于机械及产业设备的驱动以及驱动各种电动载具或大众运输载具；本申请人发现传统技术中，多组电动机组作串并联切换可靠性高、效果良好，常见于有轨电车的速控，但其仅能提供串联、并联、串并联混合等多阶变化而无法提供连续线性的调控运转，其间亦有通过可变电阻以调整其中间的不连续段，但电阻热损大及对电机特性会存有负面影响。

在现有技术中，美国专利US3,828,233公开了一种能够使两直流电机串联运行迅速转换到独立的励磁发电机的运行的系统，它包括四极开关和四个二极管。其结构相对复杂。

本发明的主要目的，旨在提供一种电动机串联混合转态驱动系统，为针对传统以直流激磁的交流或直流同步电动机或直流整流子式电动机的直流电能驱动装置(含电枢或磁场绕组)作串联或并联的阶梯式操控以及串联到并联连续性混合运转状态以操控所属电动机的转速、转向扭力及输出功率。

所以，根据上述目的，本发明人开发了串联、并联或串并联混合等各阶段间能具有良好连续调整并具有经济效率及良好结构的电路，并以固态主动操控元件改善传统串并联切换机电式开关元件寿命短、成本高的缺点，基于上述背景而开发此电动机串并联混合转态驱动系统，此项电路主要结构含：

-直流电源：为来自蓄电瓶、太阳能、发电机或由交流电源整流而得到的物理能或化学能所转换为电能；

-被调控电动机的直流电能驱动装置：为由两组或两组以上独立电动机组或由同组电动机具有两组或两组以上磁场绕组或具有两组或两组以上电枢所构成，供接受开关元件组的操控以进行串联或并联或两者间可控比例的混合调控，其接受调控的电能驱动装置含具有永磁式磁场直流电机或绕组激磁式磁场直流分激电动机的电驱；或具有串激或换向绕组复激电机的串激磁场绕组或电枢或两者同时接受操控；或由串激电动机的串激磁场绕组或电枢个别接受操控；或两者同时接受操控或由其他具有整流子式电动机所构成；或由具有直流辅助激磁磁场的交流或直流同步电动机所构成；

-开关元件组：为由固态开关元件或可作线性操控的开关固态元件所构成，特定场合含引用机电式开关元件或两者混合使用；

-二极管组：为提供分流阻隔或逆极性阻隔或作为续流二极管；

-操控指令输入单元：为由机电或固态电机或电子元件所构成，以发出对电动机组运转状态操控指令；

-中央控制单元：为由机电或固态电机或电子元件所构成的信号指令处理单元，为接受操控指令输入单元指令经驱动电路操控开关元件组；

-驱动电路：为由机电或固态电机或电子元件所构成，以接受中央控制单元的指令而相对驱动开关元件组。

通过操控上述开关元件作ON及OFF开关切换以操控被调控电动机的直流电能驱动装置作串联或并联切换；以及通过开关组作PWM的操控以构成串联与并联间两者混合型态的中间段作无级操控调整；此外，开关元件组若选用可控内阻的线性开关元件所构成及操控时亦可构成无级操控运转。

以下配合附图详细说明本发明的实施例：

图式简单说明：

图1所示为本发明的两阶式基本电路实施例。

图2所示为本发明以机电开关构成串联操控电路例。

图3所示为本发明由六组被调控电动机的直流电能驱动装置所组成的应用例。

图1为此项电动机串并联混合转态驱动系统应用于两阶式基础电路例，其主要构成如下：

-直流电源DCV100：含来自蓄电瓶、太阳能、发电机或由交流电源整流而得的物理能或化学能所转换，从而供应的直流电能；

-被调控电动机的直流电能驱动装置EMD101、EMD102：为由两组或两组以上独立电动机组或由同组电动机具有两组或两组以上磁场绕组或具有两组或两组以上电枢所构成，供接受开关元件组的操控以进行串联或并联或两者间可控比例的混合调控，其接受调控的电能驱动装置含具有永磁式磁场直流电机或绕组激磁式磁场直流分激电动机的电枢；或具有串激或换向绕组复激电机的串激磁场绕组或电枢或两者同时接受操控；或由串激电动机的串激磁场绕组或电枢个别接受操控；或两者同时接受操控或由其他具有整流子式电动机所构成；或由具有直流辅助激磁磁场的交流或直流同步电动机所构成；被调控电动机的直流电能驱动装置EMD101与EMD102中间串联阻隔二极管GR100及开关元件S101后并联于电源两端；