電機驅動開關模式電源系統和方法技術方案

本文描述的實施方式包括提供電機驅動器的一個實施方式，該電機驅動器包括：驅動器電路，其控制電機驅動器中的逆變器的操作以向電機輸出電力；控制電路，其控制驅動器電路的操作；以及開關模式電源，其向驅動器電路、控制電路、或驅動器電路和控制電路二者提供電力。開關模式電源包括：初級線圈，其中初級控制器通過將初級線圈選擇性地連接至電源來在初級線圈中存儲電能；以及與初級線圈電隔離的次級線圈，其中次級線圈至少部分地基于存儲在初級線圈中的電能來輸出電力，其中次級控制器通過將次級線圈選擇性地連接至開關模式電源的電力輸出來控制提供給驅動器電路、控制電路、或驅動器電路和控制電路二者的電力。

【技術實現步驟摘要】

本公開內容總體上涉及電機驅動器，并且更具體地涉及開關模式電源在電機驅動 器中的使用。
技術介紹
電動機和電機驅動器普遍用于工業、商業、材料運輸、處理和制造場景，以提及僅 一些。例如，在制造場景中，電機驅動器可以向用于使負載移動的電動機提供驅動電力，該 負載例如為傳送帶、風扇或任何其它機器。與單相或三相感應電機一起使用的典型的電機 驅動器利用來自電力網的電力，并且執行電力變換以產生具有期望的電流、電壓或頻率特 性的輸出電力。更具體地，控制電路可以控制電機驅動器的操作，以輸出具有期望特性的電 力。 為了便于控制電路的操作，開關模式電源可以向控制電路以及其他部件一一例如 安全電路、驅動器電路、保護電路或輔助電路一一提供電力。通常，開關模式電源可以包括 控制由開關模式電源輸出電力（例如，電壓或電流）的單個控制環。例如，當開關模式電源 利用反激變換器時，開關可以被包含在反激變換器的初級側，以通過控制存儲在初級側中 的電能的量來控制由開關模式電源輸出的電力。此外，開關模式電源的結構通常是固定的。 例如，當開關模式電源利用反激變換器時，初級側的繞組數目和次級側的繞組數目可以是 固定的。換言之，由開關模式電源輸出的電力對于初級側的操作通常是固定的。 因此，通過增加對由開關模式電源輸出的電力的控制量來改進開關模式電源的操 作的靈活性會是有益的。例如，增加對輸出電力的控制量可以使得能夠在不同電機驅動器 中使用結構上相同的開關模式電源。
技術實現思路
下面概述在范圍方面與原要求保護的本專利技術相稱的某些實施方式。這些實施方式 并非旨在限制所要求保護的專利技術的范圍，而是這些實施方式僅旨在提供對本專利技術的可能形 式的簡要概述。實際上，本專利技術可以包含可與下面闡述的實施方式類似或不同的各種形式。 第一實施方式描述了一種電機驅動器，該電機驅動器包括：驅動器電路，其控制電 機驅動器中的逆變器的操作以向電機輸出電力；控制電路，其控制驅動器電路的操作；以 及開關模式電源，其向驅動器電路、控制電路、或驅動器電路和控制電路二者提供電力。開 關模式電源包括：初級線圈，其中初級控制器通過將初級線圈選擇性地連接至電源來在初 級線圈中存儲電能；以及與初級線圈電隔離的次級線圈，其中，次級線圈至少部分地基于存 儲在初級線圈中的電能來輸出電力，其中，次級控制器通過將次級線圈選擇性地連接至開 關模式電源的電力輸出來控制提供給驅動器電路、控制電路、或驅動器電路和控制電路二 者的電力。 第二實施方式描述了多個電機驅動器，所述多個電機驅動器包括：第一電機驅動 器，其以第一額定功率向第一電機提供驅動電力，其中，該第一電機驅動器包括控制第一電 機驅動器的操作的第一控制模塊；以及第二電機驅動器，其以第二額定功率向第二電機提 供驅動電力，其中，第二額定功率不同于第一額定功率，并且第二電機驅動器包括控制第二 電機驅動器的操作的第二控制模塊。第一控制模塊由第一開關模式電源來供電，而第二控 制模塊由第二開關模式電源來供電，其中第一開關模式電源與第二開關模式電源在結構上 相同。 第三實施方式描述了 一種開關模式電源，該開關模式電源包括第一次級電路，該 第一次級電路包括第一次級線圈和第一次級控制器，其中，該第一次級線圈至少部分地基 于由初級線圈在第一次級線圈上感生的電壓來輸出電力，并且該第一次級控制器通過將第 一次級線圈選擇性地連接至第一電力輸出來控制由第一次級電路輸出的電力。該開關模式 電源還包括第二次級電路，該第二次級電路包括第二次級線圈和第二次級控制器，其中，第 二次級線圈至少部分地基于在第二次級線圈上感生的電壓來輸出電力，并且第二次級控制 器通過將第二次級線圈選擇性地連接至第二電力輸出來控制由第二次級電路輸出的電力。【附圖說明】 當參照附圖閱讀以下詳細描述時，本專利技術的這些和其他特征、方面和優點將變得 更好理解，在整個附圖中相似的標記表示相似的部件，其中： 圖1描繪了根據所公開技術的實施方式的利用開關模式電源的電機驅動器的框 圖； 圖2描繪了根據所公開技術的實施方式的多個不同的電機驅動器的框圖，其中每 個電機驅動器利用結構上相同的開關模式電源； 圖3描繪了根據所公開技術的實施方式的圖1的開關模式電源的第一實施方式的 框圖； 圖4A描繪了描述根據所公開技術的實施方式的用于控制由圖3的開關模式電源 輸出的電壓的過程的流程圖； 圖4B描繪了描述根據所公開技術的實施方式的用于控制由圖3的開關模式電源 輸出的電流的過程的流程圖；以及 圖5描繪了根據所公開技術的實施方式的圖1的開關模式電源的第二實施方式的 框圖。【具體實施方式】 下面將描述本專利技術的一個或更多個特定實施方式。試圖提供對這些實施方式的簡 潔描述，在說明書中可能未描述實際實現方式的所有特征。應當理解的是，在任何這樣的實 際實現方式的開發中，如在任何工程或設計項目中，必須做出許多特定于實現方式的決策 以實現開發者的特定目標，例如符合系統相關和商業相關的約束，所述特定目標可從一個 實現方式到另一個實現方式改變。此外，應理解的是，這樣的開發工作可能是復雜和耗時 的，然而對于受益于本公開內容的普通技術人員來說，這樣的開發工作將是設計、制作和制 造的例行任務。 當介紹本專利技術的各種實施方式的元素時，冠詞"一（a) "、"一個（an) "、"該（the) " 和"所述（said) "旨在表示存在元素中的一個或更多個。術語"包括（comprising)"，包含 (including) "和"具有（having) "旨在是包含性的，并且表示除了所列元素之外還可以存 在額外的元素。 如上所述，開關模式電源可以用于向電機驅動器中的電子電路--例如，控制電 路、驅動器電路、安全電路、保護電路、輔助電路等一一提供電力。由于各個電子電路可以利 用具有不同特性（例如，不同電壓或不同電流）的電力，所以開關模式電源可以包括多個電 力輸出。例如，第一電力輸出可以向控制電路提供電力，而第二電力輸出可以向驅動器電路 提供電力。 更具體地，為了控制向電機驅動器中的各種電子電路提供的電力的特性，開關模 式電源可以包括單個控制環，該單個控制環通過控制在開關模式電源中使用的變換器（例 如，反激變換器）的初級側的占空比來控制電力（例如，電壓或電流）輸出。然而，由于開 關模式電源的結構通常是固定的，所以在各電力輸出中的每個處輸出的電力對于初級側的 操作是固定的。舉例說明，用于反激變換器的輸出電壓（例如O與輸入電壓（例如V in) 之間的關系可以被如下描述： 其中，t為初級線圈進行充電的時間段，T - t為初級線圈進行放電的時間段，隊為 次級線圈中的繞組的數目，以及N1為初級線圈中的繞組的數目。因此，由于初級線圈和次 級線圈中的繞組的數目通常是固定的，所以在各電力輸出中的每個處輸出的電壓與充電和 放電時間段成比例地改變。 因此，本公開內容的一個實施方式描述了 一種電機驅動器，該電機驅動器包括：驅 動器電路，該驅動器電路控制電機驅動器中的逆變器的操作以向電機輸出電力；控制電路， 該控制電路控制驅動器電路的操作；以及開關模式電源，該開關模式電源向驅動器電路、控 制電路、或驅動器電路和控制電路二者提供電力。開關模式電源包括：初級線圈，其中初級 控制器通過將初級線圈本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種電機驅動器，包括：驅動器電路，所述驅動器電路被配置成控制所述電機驅動器中的逆變器的操作以向電機輸出電力；控制電路，所述控制電路被配置成控制所述驅動器電路的操作；以及開關模式電源，所述開關模式電源被配置成向所述驅動器電路、所述控制電路、或所述驅動器電路和所述控制電路二者提供電力，其中，所述開關模式電源包括：初級線圈，其中，初級控制器被配置成通過將所述初級線圈選擇性地連接至電源來在所述初級線圈中存儲電能；以及與所述初級線圈電隔離的次級線圈，其中，所述次級線圈被配置成至少部分地基于存儲在所述初級線圈中的所述電能來輸出電力，其中，次級控制器被配置成通過將所述次級線圈選擇性地連接至所述開關模式電源的電力輸出來控制提供給所述驅動器電路、所述控制電路、或所述驅動器電路和所述控制電路二者的所述電力。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：克萊爾·西韋·林·洛克，
申請(專利權)人：洛克威爾自動控制亞太業務中心有限公司，
類型：發明
國別省市：新加坡;SG