[發明專利]采用Y/YY變換擴大交流電動機恒轉矩變頻調速范圍的方法

有效

• 申請號: 201910343347.9
• 申請日: 2019-04-26
• 公開（公告）號: CN110011592B
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發明（設計）人: 王榕生;韓梁;王洪濤;吳必瑞
• 申請（專利權）人: 寧德師范學院
• 主分類號: H02P25/18
• 分類號: H02P25/18;H02P27/08
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊

1.一種采用Y/YY變換擴大交流電動機恒轉矩變頻調速范圍的方法，其特征在于，將三相交流電動機的每相繞組分為完全相同的兩部分繞組，當三相繞組為Y連接時，每相的兩部分繞組首尾串連；當三相繞組為YY連接時，每相的兩部分繞組并聯，即首–首相連，尾–尾相連，使得并聯后的繞組匝數較串聯的繞組匝數少一半，而導電面積增加一倍；Y/YY變換時機為：當三相交流電動機電壓隨頻率升到額定值時，即對三相交流電動機定子繞組施以Y/YY變換，使得每相繞組串聯匝數減少至原匝數的一半，并同時降低施加于繞組的供電電壓一半，相當于使繞組重新獲得一倍電壓的提升空間，因此三相交流電動機調速系統的恒轉矩調速范圍得以延拓一倍；由于對三相交流電動機定子繞組施以Y/YY變換，使得每相繞組串聯匝數減少至原匝數的一半，并同時降低施加于繞組的供電電壓一半，為此，須相應降低PWM的調制度M值一半，使相電壓在Y/YY變換后由U_N降為U_N/2，以保持氣隙磁通Φ_m為恒值。

2.根據權利要求1所述的采用Y/YY變換擴大交流電動機恒轉矩變頻調速范圍的方法，其特征在于，該方法具體實現過程如下：

提供一交流電動機恒轉矩變頻調速系統，包括DSP控制單元、三相交流電動機、速度傳感器、Y/YY變換控制電路、變頻電源電路，所述DSP控制單元用于控制Y/YY變換控制電路使得三相交流電動機三相繞組進行Y/YY變換；變頻電源電路通過Y/YY變換控制電路為三相交流電動機供電，速度傳感器用于檢測三相交流電動機轉速；

設U_Yφ為三相交流電動機繞組在Y連接下的相電壓，U_YYφ為YY連接下的相電壓；當三相交流電動機供電頻率f₁升至額定值f_1N時，此時對應三相交流電動機同步轉速為n_1N，PWM調制度M為1，三相交流電動機相電壓U_φ達額定值U_N，通過Y/YY變換控制電路對三相交流電動機繞組施以Y/YY變換操作，即由Y連接變為YY連接，此時三相交流電動機每相繞組串聯匝數減少一半，為使變換前后三相交流電動機氣隙磁通Φ_m不變，應使繞組相電壓也下降一半，即U_YYφ＝U_Yφ/2＝U_N/2；為此，須相應降低PWM的調制度M值一半，即M＝1/2，使相電壓在Y/YY變換后由U_N降為U_N/2，以保持氣隙磁通Φ_m為恒值，即Φ_m＝Φ_mN；之后隨著f₁由f_1N提升至2f_1N，調制度M值再由M＝1/2上升至M＝1，對應三相交流電動機相電壓U_YYφ由U_N/2上升至額定值U_N，其效果相當于施加于三相交流電動機的電壓額定值提升至原值的2倍，恒轉矩調速范圍也因此擴大為原值的2倍；當轉速由高向低反向變化時的控制亦然。

3.根據權利要求2所述的采用Y/YY變換擴大交流電動機恒轉矩變頻調速范圍的方法，其特征在于，為避免三相交流電動機轉速在n_1N附近波動引起頻繁Y/YY變換操作，設置兩個Y/YY變換的切換轉速n_1N與n'_1N，n_1N為轉速增大變化時，對三相交流電動機繞組施行Y→YY變換操作的臨界轉速；n'_1N為轉速減小變化時，施行YY→Y反變換操作的臨界轉速；且Δn₁＝n_1N-n'_1N。

4.根據權利要求2所述的采用Y/YY變換擴大交流電動機恒轉矩變頻調速范圍的方法，其特征在于，當三相交流電動機繞組進行Y→YY變換操作時，需通過DSP控制單元控制變頻電源電路封鎖變頻輸出，待變換完成后，再開啟變頻輸出，反之，當三相交流電動機繞組進行YY→Y的反變換操作時亦然。

5.根據權利要求2至4任一所述的采用Y/YY變換擴大交流電動機恒轉矩變頻調速范圍的方法，其特征在于，所述Y/YY變換控制電路包括第一至第三單刀雙擲開關、第四開關、第五開關；第一單刀雙擲開關固定端與U相繞組的第二部分繞組的首端連接，第一單刀雙擲開關的第一切換端與U相繞組的第一部分繞組的尾端及第四開關的一端連接，第一單刀雙擲開關的第二切換端與U相繞組的第一部分繞組的首端連接；第二單刀雙擲開關固定端與V相繞組的第二部分繞組的首端連接，第二單刀雙擲開關的第一切換端與V相繞組的第一部分繞組的尾端、第五開關的一端及第四開關的另一端共三端相連接，第二單刀雙擲開關的第二切換端與V相繞組的第一部分繞組的首端連接；第三單刀雙擲開關固定端與W相繞組的第二部分繞組的首端連接，第三單刀雙擲開關的第一切換端與W相繞組的第一部分繞組的尾端及第五開關的另一端連接，第三單刀雙擲開關的第二切換端與W相繞組的第一部分繞組的首端連接；U相繞組的第二部分繞組的尾端、V相繞組的第二部分繞組的尾端、W相繞組的第二部分繞組的尾端相互連接。