[發明專利]一種雙繞組三相電機及其控制方法

在審

• 申請號: 201810457043.0
• 申請日: 2018-05-14
• 公開（公告）號: CN108400742A
• 公開（公告）日: 2018-08-14
• 發明（設計）人: 張磊;劉正雄;柴建云;陸海峰
• 申請（專利權）人: 西安清泰科新能源技術有限責任公司
• 主分類號: H02P25/18
• 分類號: H02P25/18;H02P23/00;H02P23/03
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 何會俠

一種雙繞組三相電機及其控制方法，該電機包括電機定子繞組，三相電機定子繞組包括兩組，第一組為低速驅動繞組，只在低速時通過控制器切入繞組，匝數為W1，三相繞組分別記作A、B和C，整體為ABC繞組；第二組為高速驅動繞組，在高速和低速時通過控制器切入繞組，匝數為W2，三相繞組分別記作a、b和c，整體為abc繞組；W1的繞組圈數大于W2；ABC繞組和abc繞組同相控制，不存在相位差，ABC繞組與abc繞組的后端中性點均直接相連；ABC繞組前端與第一逆變單元的輸出端相連接，abc繞組前端與第二逆變單元的輸出端相連接；第一逆變單元和第二逆變單元并聯在電容兩端，共同組成電機控制器；本發明還公開了該電機的控制方法；本發明既可以產生低速的大轉矩，也可以實現寬范圍調速/高速運行。

技術領域

本發明涉及三相電機技術領域，具體涉及一種雙繞組三相電機及其控制方法。

技術背景

對電動汽車來說，在不同工況下，對驅動電機系統的性能要求是不同的。

當汽車從零速/低速開始加速時，或者處于斜坡上起動等情況下，這時候車速或電機轉速都比較低，但需要大轉矩以克服摩擦力或者車自身重力的分量。電機轉矩與磁通密度成正比，因此需要高磁通密度。

在高速巡航時，系統通常對轉矩要求不高，但為了使汽車驅動電機更高效率運作，希望降低磁通密度。在高速區域中，鐵損占比高，而鐵損基本與磁通密度的平方成正比。因此，磁通密度越低，鐵損越低。另外，如果電機為永磁電機，由永磁體的磁通量產生的反電動勢(電壓)還會隨著轉速增加而增加。而車上電池電壓水平有限，當該反電動勢達到逆變器能夠施加給電機的電壓以上時，電機中電流就無法再通過，轉速即不能再上升。因此，為了提高最高速度，也降低磁通密度以抑制反電動勢——對此，通常使用弱磁控制技術來產生與永磁體磁通量相反方向的磁通，從而減小反電動勢，提高轉速。但是，為了產生相反方向的磁通量，必須使電流流過定子繞組，這同樣會增加損耗，還會增加永磁體退磁的風險。因此弱磁的范圍也不宜過寬。

也就是說，在低速區域和高速區域要求的轉矩大小、磁通量密度是不同的。

現有技術中，存在利用雙電機的方案，解決高速及低速大轉矩的需求，即大小額定功率的電機搭配使用，通過聯動軸將兩個電機連接在一起，分別在不同的情況下控制使用不同的電機，該方法采用兩個電機，且機械結構復雜，成本較高。

目前技術中還有通過多相電機實現低速大轉矩的方案，多相線圈通過控制可實現轉矩脈動小、低電流實現大轉矩等優點，但控制較復雜，成本也偏高。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術中存在的不足，提供一種雙繞組三相電機及其控制方法，本發明既可以產生低速的大轉矩，也可以實現寬范圍調速/高速運行。

為實現以上目的，本發明采用的技術方案為：

一種雙繞組三相電機，包括電機定子繞組3，所述三相電機定子繞組3包括兩組，第一組為低速驅動繞組，只在低速時通過控制器切入繞組，匝數為W1，三相繞組分別記作A、B和C，整體為ABC繞組；第二組為高速驅動繞組，在高速和低速時通過控制器切入繞組，匝數為W2，三相繞組分別記作a、b和c，整體為abc繞組；W1的繞組圈數大于W2；ABC繞組和abc繞組同相控制，不存在相位差，ABC繞組與abc繞組的后端中性點均直接相連；ABC繞組前端與第一逆變單元1的輸出端相連接，abc繞組前端與第二逆變單元2的輸出端相連接；所述第一逆變單元1和第二逆變單元2并聯在電容兩端；所述第一逆變單元1和第二逆變單元2共同組成電機控制器4。

還包括開關S1，所述開關S1設置在第一逆變單元1與直流母線之間或設置在第一逆變單元1與ABC繞組之間，設置在逆變單元1與直流母線之間，用于在第二逆變單元2工作時防止線圈感應能量回流到直流母線；所述開關S1為半導體開關或繼電器開關。

所述第一逆變單元1和第二逆變單元2的結構相同，均為三相逆變橋。。