CN204334408U - 调速电动机性能优化装置和性能优化的调速电动机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种调速电动机性能优化装置和性能优化的调速电动机，涉及电动机技术领域，主要目的是在调速过程中，改变逆变电路的直流电压，降低电动机低速状态时的电机绕组电流纹波，并可以解决高速状态下的反电动势接近甚至超过直流电压的问题，从而优化了电动机的性能。本实用新型的主要技术方案为：该调速电动机性能优化装置包括：直流电压变换电路，所述直流电压变换电路的输出电压可调；逆变电路，所述逆变电路的输入端连接于所述直流电压变换电路的输出端，所述逆变电路的输出端用于连接电动机。本实用新型主要用于电动机调速过程中的性能优化。
Description
技术领域
本实用新型涉及电动机技术领域，尤其涉及一种调速电动机性能优化装置和性能优化的调速电动机。
背景技术
目前，应用比较广泛的调速电动机主要为变频调速电机、开关磁阻电机、永磁调速电机等，在现有技术中，这些调速电机控制器的拓扑一般采用交-直-交结构，如图1所示，调速电机控制器包括整流滤波电路1和逆变电路2，逆变电路2的输出端连接于电机3，其中，整流滤波电路1将输入的交流电转变为直流电压，再将此直流电压输入逆变电路2，通过逆变电路2进行转换与调节，输出给电机3，用于控制其的转速。因传统的交-直-交结构中直流电压值为固定值,所以使逆变电路对电机的控制不够灵活，特别在电机设计和控制中不能兼顾电机低速状态和高速状态,对于调速范围比较大的应用场合，只能对二种状态的控制策略进行折中，以满足综合的性能指标要求。例如，在低速状态下，电机需要较低电压，此时需要在逆变电路2中通过脉冲宽度调制(Pulse WidthModulation，PWM)技术进行降压控制，以改变逆变电路2的输出电压，从而实现电机3的转速控制，由于PWM技术是通过不断使电路导通和截止来实现降低电压平均值的，这种控制方式会使电机绕组产生较大的电流纹波，可能造成转矩脉动和电磁干扰等问题，从而对电机的性能造成不良影响。而在高速状态下，因电动机的反电动势增大，造成传统的交-直-交结构中直流电压值接近甚至低于电动机的反电动势，无法进行正常的电机控制。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型实施例提供一种调速电动机性能优化装置和性能优化的调速电动机，主要目的是在调速过程中，改变逆变电路的直流电压，降低电动机低速状态时的电机绕组电流纹波，并可以解决高速状态下的反电动势接近甚至超过直流电压的问题，从而优化了电动机的性能。
为达到上述目的，本实用新型主要提供如下技术方案：
一方面，提供了一种调速电动机性能优化装置，包括：
直流电压变换电路，所述直流电压变换电路的输出电压可调；
逆变电路，所述逆变电路的输入端连接于所述直流电压变换电路的输出端，所述逆变电路的输出端用于连接电动机。
具体地，上述调速电动机性能优化装置还包括：
电压变换控制电路，所述电压变换控制电路的输入端连接于所述电动机和/或所述逆变电路，所述电压变换控制电路的输出端连接于所述直流电压变换电路的控制端，所述电压变换控制电路用于获得所述电动机的状态信息，并根据所述状态信息控制所述直流电压变换电路的输出电压。
进一步地，所述状态信息为转速信息；
所述根据所述状态信息控制所述直流电压变换电路的输出电压具体为：使所述直流电压变换电路的输出电压与所述电动机的转速正相关。
进一步地，所述直流电压变换电路输出电压的变换方式为升压变换、降压变换或升压降压双向变换。
可选地，所述直流电压变换电路采用输出电压分段变换的方式；
所述直流电压变换电路包括切换开关和输出电压不同的多个电源，所述多个电源的输出端通过所述切换开关连接于所述逆变电路的输入端，所述切换开关用于使不同的电源连通至所述逆变电路的输入端。
可选地，所述直流电压变换电路采用输出电压连续变换的方式。
具体地，所述采用输出电压连续变换的直流电压变换电路为DC/DC变换电路。
具体地，所述状态信息为电动机的转速、电动机的绕组电流、电动机的功率或电动机的电动和制动状态；
所述状态信息检测可以通过直接检测，或者通过软件或硬件的方法进行间接计算的方式得到。
具体地，所述直流电压变换电路的输入电压由整流滤波电路提供，或者所述直流电压变换电路的输入电压由直流供电装置提供。
另一方面，提供一种性能优化的调速电动机，包括：上述的调速电动机性能优化装置和电动机，所述调速电动机性能优化装置中逆变电路的输出端与所述电动机的输入端相连接。
本实用新型实施例提出的一种调速电动机性能优化装置和性能优化的调速电动机，在逆变电路的输入端增加了输出电压可调的直流电压变换电路，在电动机调速的过程中，可以根据电动机转速的需要调节逆变电路的输入电压，使逆变电路的输入电压与输出电压相匹配，无需通过PWM方式进行大范围的电压变换，降低电动机低速状态时的电机绕组电流纹波，并可以解决高速状态下的反电动势接近甚至超过直流电压的问题，从而优化了电动机的性能。
附图说明
图1为现有技术中的电动机控制器的结构框图；
图2为本实用新型实施例提供的一种性能优化的调速电动机的结构框图；
图3为本实用新型实施例提供的一种DC/DC变换电路的电路图。
具体实施方式
为更进一步阐述本实用新型为达成预定目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提出的调速电动机性能优化装置和性能优化的调速电动机的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
如图2所示，本实用新型实施例提供了一种性能优化的调速电动机，包括：调速电动机性能优化装置50和电动机30，调速电动机性能优化装置50用于控制电动机30的转速，该调速电动机性能优化装置50，包括：直流电压变换电路10，直流电压变换电路10的输出电压可调；逆变电路20，逆变电路20的输入端连接于直流电压变换电路10的输出端，逆变电路20的输出端用于连接电动机30。
以下通过调速电动机的工作过程具体说明本实施例中的调速电动机性能优化装置：首先直流电压变换电路10将直流电进行电压变换后提供给逆变电路20，逆变电路20对电动机30进行控制，以驱动电动机30工作。当电动机30的转速变化时，对直流电压变换电路10进行控制，调节其输出电压。例如，当电动机30的转速提高时，同时提高直流电压变换电路10的输出电压；当电动机30的转速降低时，同时降低直流电压变换电路10的输出电压。通过上述方式调整逆变电路20的输入电压，可以使电动机30在调速的过程中，逆变电路20的输出电压和电动机的反电动势比较接近，有利于进行电动机绕组电流的控制。
本实用新型实施例中的调速电动机优化装置，在逆变电路的输入端增加了输出电压可调的直流电压变换电路，在电动机调速的过程中，可以根据电动机的需要调节逆变电路的输入电压，使逆变电路的输入电压与输出电压相匹配，无需通过PWM方式进行大范围的电压变换，降低电动机低速状态时的电机绕组电流纹波，并可以解决高速状态下的反电动势接近甚至超过直流电压的问题，从而优化了电动机的性能。
进一步的，调速电动机性能优化装置50还可以包括：电压变换控制电路40，电压变换控制电路40的输入端连接于电动机30和/或逆变电路20，电压变换控制电路40的输出端连接于直流电压变换电路10的控制端，电压变换控制电路40用于获得电动机30的状态信息，并将状态信息转换成电信号传送到直流电压变换电路10的控制端，根据该电信号中的电动机状态信息来控制直流电压变换电路10的输出电压，使直流电压变换电路10的输出电压与电动机30的状态相匹配。电压变换控制电路40一方面获得电动机的状态信息，另一方面通过对该状态信息进行分析，对直流电压变换电路10进行控制，使其输出电压进行调整，保证逆变电路20的输入电压和电动机状态匹配。通过电压变换控制电路40的控制，上述调速电动机性能优化装置50可以根据电动机30的状态信息自动调节逆变电路20两端的输入电压差值，使其可以时刻进行调整，适应电动机的工作状态需求。
具体地，作为本实施例中的一种具体实现方式，上述状态信息可以为转速信息；上述根据状态信息控制直流电压变换电路10的输出电压具体为：使直流电压变换电路10的输出电压与电动机30的转速正相关。
进一步的，根据不同电动机实际应用情况的转速要求，直流电压变换电路10输出电压的变换方式可以为升压变换、降压变换或升压降压双向变换，升压变换为直流电压变换电路10对输出直流电的电压进行升压调整，使其输出直流电的电压较输入直流电的电压上升，降压变换为直流电压变换电路10对输出直流电的电压进行降压调整，使其输出直流电的电压较输入直流电的电压下降，升压降压双向变换为流电压变换电路10可以对输出直流电的电压进行升压降压双向调整，使其输出直流电的电压较输入直流电的电压上升或下降，通过不同的升降压变换方式，使电动机30转速的控制更加灵活。
进一步的，直流电压变换电路10可以采用输出电压分段变换的方式；该直流电压变换电路10包括切换开关(图中未示出)和输出电压不同的多个电源，多个电源的输出端通过切换开关连接于逆变电路20的输入端，切换开关用于使不同的电源连通至逆变电路20的输入端。每个电源用于对直流电进行电压变换，但是每个直流电源的输出电压不可调，因此可以通过控制切换开关，对逆变电路20的输入电压进行调整，进而改变逆变电路20两端的电压差值。
进一步地，除了上述多个电源和切换开关组成直流电压变换电路10的方式实现直流电压变换电路10输出不连续的可调电压外，直流电压变换电路10还可以采用输出电压连续变换的方式。例如，直流电压变换电路10可以为DC/DC变换电路。如图3所示，优选地，DC/DC变换电路包括：功率开关101、电感102、二极管103和电容104；功率开关101的集电极端连接于DC/DC变换电路的输入端正极，功率开关101的发射极端连接于二极管103的负极端，二极管103的正极端连接于DC/DC变换电路的输入端负极，电感102的第一端连接于二极管103的负极端，电感102的第二端连接于DC/DC变换电路的输出端正极，电容104的第一端连接于DC/DC变换电路的输出端正极，电容104的第二端连接于所述DC/DC。通过该电路可以对直流电进行降压控制，实现了对直流电的电压进行调控。
进一步的，上述电动机状态信息可以为电动机的转速、电动机的绕组电流、电动机的功率或电动机的电动和制动状态，此处对其不做过多限定。上述状态信息检测可以通过直接检测，或者通过软件或硬件的方法进行间接计算的方式得到。
进一步的，直流电压变换电路10的输入电压可以由整流滤波电路提供，或者直流电压变换电路10的输入电压还可以由直流供电装置提供。
本实用新型实施例中的调速电动机优化装置，在逆变电路的输入端增加了输出电压可调的直流电压变换电路，在电动机调速的过程中，可以根据电动机的需要调节逆变电路的输入电压，使逆变电路的输入电压与输出电压相匹配，无需通过PWM方式进行大范围的电压变换，降低电动机低速状态时的电机绕组电流纹波，并可以解决高速状态下的反电动势接近甚至超过直流电压的问题，从而优化了电动机的性能。
本实用新型实施例还提供一种调速电动机，包括：上述的调速电动机性能优化装置和电动机，上述调速电动机性能优化装置中逆变电路的输出端与该电动机的输入端相连接。调速电动机性能优化装置的结构和原理与上述实施例相同，在此不再赘述。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种调速电动机性能优化装置，其特征在于，包括：
直流电压变换电路，所述直流电压变换电路的输出电压可调；
逆变电路，所述逆变电路的输入端连接于所述直流电压变换电路的输出端，所述逆变电路的输出端用于连接电动机。
2.根据权利要求1所述的调速电动机性能优化装置，其特征在于，还包括：
电压变换控制电路，所述电压变换控制电路的输入端连接于所述电动机和/或所述逆变电路，所述电压变换控制电路的输出端连接于所述直流电压变换电路的控制端，所述电压变换控制电路用于获得所述电动机的状态信息，并根据所述状态信息控制所述直流电压变换电路的输出电压。
3.根据权利要求2所述的调速电动机性能优化装置，其特征在于，
所述状态信息为转速信息；
所述根据所述状态信息控制所述直流电压变换电路的输出电压具体为：使所述直流电压变换电路的输出电压与所述电动机的转速正相关。
4.根据权利要求1所述的调速电动机性能优化装置，其特征在于，
所述直流电压变换电路输出电压的变换方式为升压变换、降压变换或升压降压双向变换。
5.根据权利要求1所述的调速电动机性能优化装置，其特征在于，
所述直流电压变换电路采用输出电压分段变换的方式；
所述直流电压变换电路包括切换开关和输出电压不同的多个电源，所述多个电源的输出端通过所述切换开关连接于所述逆变电路的输入端，所述切换开关用于使不同的电源连通至所述逆变电路的输入端。
6.根据权利要求1所述的调速电动机性能优化装置，其特征在于，
所述直流电压变换电路采用输出电压连续变换的方式。
7.根据权利要求6所述的调速电动机性能优化装置，其特征在于，
所述直流电压变换电路为DC/DC变换电路。
8.根据权利要求2所述的调速电动机优化装置，其特征在于，
所述状态信息为电动机的转速、电动机的绕组电流、电动机的功率或电动机的电动和制动状态；
所述状态信息检测可以通过直接检测，或者通过软件或硬件的方法进行间接计算的方式得到。
9.根据权利要求1所述的调速电动机性能优化装置，其特征在于，所述直流电压变换电路的输入电压由整流滤波电路提供，或者所述直流电压变换电路的输入电压由直流供电装置提供。
10.一种性能优化的调速电动机，其特征在于，包括：如权利要求1-9任一项的调速电动机性能优化装置和电动机，所述调速电动机性能优化装置中逆变电路的输出端与所述电动机的输入端相连接。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN106655913A (zh) * | 2016-12-22 | 2017-05-10 | 哈尔滨工业大学 | 直流母线电压可调的三相逆变器拓扑结构及采用该结构实现直流母线电压动态调节方法 |
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2014
- 2014-12-30 CN CN201420859813.1U patent/CN204334408U/zh not_active Expired - Lifetime
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