[發(fā)明專利]一種可切換繞組的永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310581305.1
• 申請(qǐng)日: 2013-11-19
• 公開（公告）號(hào): CN103684196A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張卓然;耿偉偉;田波
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): H02P25/18
• 分類號(hào): H02P25/18;H02P21/00;H02P27/08
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 楊楠

1.?一種可切換繞組的永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，包括：定子三相電樞繞組端部打開的永磁同步電機(jī)、第一逆變器、第二逆變器、繞組開關(guān)變換裝置和系統(tǒng)控制器；通過在每相繞組中設(shè)置中間抽頭，所述永磁同步電機(jī)的定子三相電樞繞組被分為兩套串聯(lián)的繞組：第一三相繞組、第二三相繞組，這兩套三相繞組分別與第一逆變器的輸出端、第二逆變器的輸出端連接；第一逆變器和第二逆變器的直流母線的高電位端分別連接有一個(gè)可控開關(guān)裝置，可分別通過所述可控開關(guān)裝置開通/關(guān)斷第一逆變器、第二逆變器與直流電源的連接；繞組開關(guān)變換裝置與所述中間抽頭連接，可實(shí)現(xiàn)第一三相繞組和第二三相繞組串聯(lián)工作，以及第一三相繞組/第二三相繞組單獨(dú)工作，這兩種繞組工作狀態(tài)的切換；所述系統(tǒng)控制器分別與繞組開關(guān)變換裝置、第一逆變器、第二逆變器、兩個(gè)可控開關(guān)裝置信號(hào)連接。

2.如權(quán)利要求1所述可切換繞組的永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述繞組開關(guān)變換裝置包括一個(gè)三相全波整流橋、一個(gè)功率開關(guān)元件，該功率開關(guān)元件的集電極、發(fā)射極分別與所述三相全波整流橋的共陽極、共陰極連接，該功率開關(guān)元件的基極與所述系統(tǒng)控制器信號(hào)連接，三相全波整流橋的三相輸入端分別與所述三個(gè)中間抽頭連接。

3.如權(quán)利要求1所述可切換繞組的永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述繞組開關(guān)變換裝置包括三個(gè)首尾順次相連形成三角形連接的晶閘管；晶閘管之間的三個(gè)連接點(diǎn)分別與所述三個(gè)中間抽頭連接，三個(gè)晶閘管的門極分別與所述系統(tǒng)控制器信號(hào)連接。

4.如權(quán)利要求1所述可切換繞組的永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，系統(tǒng)控制器

根據(jù)所述永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制所述兩個(gè)可控開關(guān)裝置、第一逆變器、第二逆變器及繞組開關(guān)變換裝置，具體如下：

當(dāng)所述永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速低于第一轉(zhuǎn)速閾值時(shí)，系統(tǒng)控制器通過繞組開關(guān)變換裝置將繞組工作狀態(tài)切換為第一三相繞組和第二三相繞組串聯(lián)工作的狀態(tài)，并通過控制兩個(gè)可控開關(guān)裝置使得第一逆變器/第二逆變器與直流電源的連接開通，第二逆變器/第一逆變器與直流電源的連接關(guān)斷；系統(tǒng)控制器采用最大轉(zhuǎn)矩電流比控制方法對(duì)永磁同步電機(jī)進(jìn)行控制；

當(dāng)所述永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速大于等于第一轉(zhuǎn)速閾值且小于第二轉(zhuǎn)速閾值時(shí)，系統(tǒng)控制器通過繞組開關(guān)變換裝置將繞組工作狀態(tài)切換為第一三相繞組和第二三相繞組串聯(lián)工作的狀態(tài)，并通過控制兩個(gè)可控開關(guān)裝置使得第一逆變器、第二逆變器與直流電源的連接同時(shí)開通；系統(tǒng)控制器采用基于雙逆變器SVPWM策略的最大轉(zhuǎn)矩電流比控制方法對(duì)永磁同步電機(jī)進(jìn)行控制；

當(dāng)所述永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速大于等于第二轉(zhuǎn)速閾值且小于第三轉(zhuǎn)速閾值時(shí)，系統(tǒng)控制器通過繞組開關(guān)變換裝置將繞組工作狀態(tài)切換為第一三相繞組和第二三相繞組串聯(lián)工作的狀態(tài)，并通過控制兩個(gè)可控開關(guān)裝置使得第一逆變器、第二逆變器與直流電源的連接同時(shí)開通；系統(tǒng)控制器采用弱磁控制方法對(duì)永磁同步電機(jī)進(jìn)行控制；

當(dāng)所述永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速大于等于第三轉(zhuǎn)速閾值時(shí)，系統(tǒng)控制器通過繞組開關(guān)變換裝置將繞組工作狀態(tài)切換為第一三相繞組/第二三相繞組單獨(dú)工作的狀態(tài)，并通過控制兩個(gè)可控開關(guān)裝置使得第一逆變器/第二逆變器與直流電源的連接開通，或者第一逆變器、第二逆變器與直流電源的連接同時(shí)開通；系統(tǒng)控制器采用最大轉(zhuǎn)矩電流比控制方法對(duì)永磁同步電機(jī)進(jìn)行控制；

所述三個(gè)轉(zhuǎn)速閾值滿足：第一轉(zhuǎn)速閾值<第二轉(zhuǎn)速閾值<第三轉(zhuǎn)速閾值。

5.如權(quán)利要求4所述可切換繞組的永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述第三轉(zhuǎn)速閾值按照以下方法確定：在永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速上升至第二轉(zhuǎn)速閾值后，利用弱磁控制方法限制永磁同步電機(jī)端電壓不超過逆變器電壓極限圓，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)一步上升達(dá)到某一值時(shí)，兩套繞組工作時(shí)永磁同步電機(jī)的輸出電磁轉(zhuǎn)矩等于切換后第一套繞組工作的最大輸出轉(zhuǎn)矩，此時(shí)該轉(zhuǎn)速值即為第三轉(zhuǎn)速閾值。