[發明專利]繞組分套式多相電機及其控制方法

有效

• 申請號: 201611254354.4
• 申請日: 2016-12-30
• 公開（公告）號: CN106787338B
• 公開（公告）日: 2019-01-29
• 發明（設計）人: 崔淑梅;趙天旭;匡志
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: H02K3/28
• 分類號: H02K3/28;H02P25/22
• 代理公司: 哈爾濱市文洋專利代理事務所(普通合伙) 23210
• 代理人: 范欣

繞組分套式多相電機及其控制方法，屬于多相電機結構及控制技術領域。本發明是為了解決傳統結構電機在低速和輕載工作區效率較低和容錯運行能力不足的問題。電機包括三套電樞繞組，每套電樞繞組包括m相繞組，三套電樞繞組的相應相繞組在定子鐵芯上依次相間隔纏繞；三套電樞繞組分別為高速繞組、中速繞組和低速繞組，三套電樞繞組的額定功率相同，額定轉速不同；三套電樞繞組的中性點各自獨立引出；控制方法通過主控制器和三個子控制器對電機進行控制，三個子控制器分別為高速控制器、中速控制器和低速控制器，對應控制高速繞組、中速繞組和低速繞組的工作狀態，使電機在效率最優狀態下帶動負載旋轉。本發明為一種新型電機結構及其控制。

技術領域

本發明涉及繞組分套式多相電機及其控制方法，屬于多相電機結構及控制技術領域。

背景技術

現有電驅動和電推進系統中常采用三相、六相、十二相或十五相電機，其所有繞組設計一致，電機額定工作點唯一確定，電機在額定點附近效率較高，但在低速和輕載工作區效率相對較低，在低速和輕載工作時間較長的應用場合不能充分發揮電驅動和電推進系統的優勢。

發明內容

本發明目的是為了解決傳統結構電機在低速和輕載工作區效率較低和容錯運行能力不足的問題，提供了一種繞組分套式多相電機及其控制方法。

本發明所述繞組分套式多相電機，它包括三套電樞繞組，三套電樞繞組設置在定子鐵芯上；每套電樞繞組包括m相繞組，m為大于或者等于3的整數；三套電樞繞組的相應相繞組在定子鐵芯上依次相間隔纏繞；

三套電樞繞組分別為高速繞組、中速繞組和低速繞組，三套電樞繞組的額定功率相同，額定轉速不同；三套電樞繞組的中性點各自獨立引出。

一種繞組分套式多相電機的控制方法，它基于所述的繞組分套式多相電機實現，所述控制方法通過主控制器和三個子控制器對電機進行控制，三個子控制器分別為高速控制器、中速控制器和低速控制器，對應控制高速繞組、中速繞組和低速繞組的工作狀態；

主控制器檢測負載的動力需求，根據負載的轉速和轉矩需求分別為高速控制器、中速控制器和低速控制器分配轉速和轉矩指令，三個子控制器再對對應的電樞繞組分配電流指令，使電機在效率最優狀態下帶動負載旋轉；主控制器內預置電機工作區內三套電樞繞組的效率最優轉矩分配信息。

本發明的優點：本發明提出了一種不對稱單元多相電機結構，這種結構在改善電機在低速和輕載區的效率特性，提高電機在容錯狀態下輸出能力和動態響應特性方面具有極大的優勢。

本發明提出的電機結構具有三套額定轉速不同的繞組，額定轉速不同通過改變每套繞組的匝數和線徑達到設計目標，既可以擴大電機轉速范圍，又可以提高電機在低速工作區的效率，且具有容錯運行的能力；本發明中電機繞組由三套獨立的繞組構成，三套繞組在輸出功率需求較高時可以同時工作，輸出功率較低時只保留額定轉速與工作轉矩最接近的繞組工作，繞組并非一直處于工作狀態，因此繞組的無故障工作時間可以延長；三套電樞繞組的時間常數不同，與繞組完全相同的設計方案相比，存在一套繞組的時間常數較小，因此在遇到擾動時響應速度更快的優勢。

本發明所述控制方法的主控制器根據負載的轉速和轉矩需求為每套電樞繞組分配最優轉矩，它可以根據負載需求使三套電樞繞組同時工作，也可以只有兩套或者一套電樞繞組工作，實現了電機的控制目標為效率最優。

附圖說明

圖1是本發明所述繞組分套式多相電機的結構示意圖；圖中5為永磁體，6為轉子鐵芯；

圖2是每套電樞繞組包括5相繞組時，以其中一套為例，電機的外部接線圖；

圖3是本發明所述繞組分套式多相電機的控制方法的總體控制流程圖；

圖4是本發明控制方法的具體控制過程流程圖。

具體實施方式