[發(fā)明專利]一種無(wú)刷電勵(lì)磁同步電機(jī)耦合諧振式勵(lì)磁系統(tǒng)繞組互補(bǔ)償結(jié)構(gòu)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210222667.0
• 申請(qǐng)日: 2022-03-07
• 公開（公告）號(hào): CN114696685A
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張玉琦;高鑫;趙天旭;王清;崔淑梅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H02P6/32
• 分類號(hào): H02P6/32;H02P25/03;H02P25/16;H02P25/22;H02J50/12
• 代理公司: 哈爾濱市陽(yáng)光惠遠(yuǎn)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 23211
• 代理人: 孫莉莉

本發(fā)明提出了一種無(wú)刷電勵(lì)磁同步電機(jī)耦合諧振式勵(lì)磁系統(tǒng)繞組互補(bǔ)償結(jié)構(gòu)，包括原邊電路和副邊電路；原邊電路包括第一諧振補(bǔ)償拓?fù)洌姍C(jī)控制器以及定子電樞繞組系統(tǒng)；副邊電路包括副邊接收電感，第二諧振補(bǔ)償拓?fù)洌哳l整流單元和轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組；第一諧振補(bǔ)償拓?fù)渑c定子電樞繞組系統(tǒng)相連接，并通過電機(jī)控制器進(jìn)行控制；副邊接收電感、第二諧振補(bǔ)償拓?fù)洹⒏哳l整流單元和轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組順次連接，本發(fā)明針對(duì)諧振耦合無(wú)線勵(lì)磁同步電機(jī)系統(tǒng)，在已復(fù)用定子電樞繞組作為發(fā)射電感的基礎(chǔ)上，再次復(fù)用電樞繞組，將其等分作為諧振網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲械难a(bǔ)償電感和發(fā)射電感，構(gòu)建雙耦合系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)雙發(fā)射以及互相補(bǔ)償，從而省去外接補(bǔ)償電感，降低系統(tǒng)體積。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電勵(lì)磁同步電機(jī)勵(lì)磁方法和無(wú)線電能傳輸領(lǐng)域，具體地，涉及一種無(wú)刷電勵(lì)磁同步電機(jī)耦合諧振式勵(lì)磁系統(tǒng)繞組互補(bǔ)償結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

在電動(dòng)汽車等驅(qū)動(dòng)電機(jī)領(lǐng)域，永磁同步電機(jī)因高功率密度應(yīng)用發(fā)展迅速，但其存在永磁磁場(chǎng)不可調(diào)節(jié)、弱磁工作區(qū)受限、稀土資源短缺，價(jià)格昂貴等問題，而電勵(lì)磁同步電機(jī)的低速轉(zhuǎn)矩更大，高速恒功率范圍更寬，效率更高，更契合電動(dòng)汽車所需求的更高的擴(kuò)速比，更低的成本。但是電勵(lì)磁同步電機(jī)的一個(gè)主要問題是需要使用滑環(huán)和碳刷，機(jī)械磨損和火花降低了系統(tǒng)可靠性。無(wú)刷勵(lì)磁問題已成為限制該種電機(jī)廣泛應(yīng)用的技術(shù)瓶頸，是電機(jī)系統(tǒng)前沿發(fā)展的重要科學(xué)問題。

目前國(guó)內(nèi)外已提出數(shù)個(gè)無(wú)刷勵(lì)磁的技術(shù)方案，如勵(lì)磁機(jī)無(wú)刷勵(lì)磁方案、諧波式無(wú)刷勵(lì)磁方案、感應(yīng)式無(wú)刷勵(lì)磁方案等。這些方法雖然取代了電刷，但是普遍存在一些問題，如勵(lì)磁機(jī)式需要外加勵(lì)磁設(shè)備，占用體積過大；諧波式通常利用三次諧波能量勵(lì)磁，頻率與基波過于接近致使電機(jī)磁場(chǎng)畸變、功率因數(shù)不高；感應(yīng)式通常在定轉(zhuǎn)子端各增設(shè)一套繞組，勵(lì)磁調(diào)節(jié)范圍受限，效率一般不高。針對(duì)以上，目前的諧振耦合無(wú)線勵(lì)磁方式很好的克服了這些缺點(diǎn)，在控制靈活性、可調(diào)節(jié)性、集成性等多個(gè)角度具有較好性能。該方式采用無(wú)線電能傳輸在諧振狀態(tài)下進(jìn)行勵(lì)磁能量傳輸，實(shí)現(xiàn)勵(lì)磁電流的全范圍調(diào)節(jié)，需要在定轉(zhuǎn)子端分別進(jìn)行諧振補(bǔ)償，使能量在定頻下傳輸以降低其余頻率階次的諧波含量，降低損耗大小，提升電機(jī)運(yùn)行功率因數(shù)和效率。由于該系統(tǒng)復(fù)用定子電樞繞組作為發(fā)射電感，在原端諧振補(bǔ)償拓?fù)渲袨楸ＷC傳輸頻率恒定，要求補(bǔ)償電感和電樞繞組電感大小相等，而電機(jī)中定子電樞繞組電感量一般較大，另外增設(shè)補(bǔ)償電感會(huì)增大體積，不易隨電機(jī)安裝，不利于功率密度提升。

為解決上述問題，提出本專利：無(wú)刷電勵(lì)磁同步電機(jī)耦合諧振式勵(lì)磁系統(tǒng)繞組互補(bǔ)償結(jié)構(gòu)，將定子電樞繞組進(jìn)行分段等分處理，每段均可作為發(fā)射電感并實(shí)現(xiàn)互相補(bǔ)償，無(wú)需另加補(bǔ)償電感，不存在體積大、不易在電機(jī)內(nèi)安裝等問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明在復(fù)用定子電樞繞組作為發(fā)射電感的基礎(chǔ)上，提出了一種無(wú)刷電勵(lì)磁同步電機(jī)耦合諧振式勵(lì)磁系統(tǒng)繞組互補(bǔ)償結(jié)構(gòu)，將定子繞組的中心抽頭引出，將定子繞組等分成兩段電感，構(gòu)成雙耦合無(wú)線傳能系統(tǒng)，兩段電感分別作為發(fā)射電感及對(duì)方的補(bǔ)償電感，無(wú)需外接補(bǔ)償電感。

本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種無(wú)刷電勵(lì)磁同步電機(jī)耦合諧振式勵(lì)磁系統(tǒng)繞組互補(bǔ)償結(jié)構(gòu)：

所述補(bǔ)償結(jié)構(gòu)包括原邊電路和副邊電路；

所述原邊電路包括第一諧振補(bǔ)償拓?fù)洌姍C(jī)控制器以及定子電樞繞組系統(tǒng)；

所述副邊電路包括副邊接收電感L_S，第二諧振補(bǔ)償拓?fù)洌哳l整流單元和轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組；

所述第一諧振補(bǔ)償拓?fù)渑c定子電樞繞組系統(tǒng)相連接，所述電機(jī)控制器控制定子電樞繞組系統(tǒng)；

所述副邊接收電感L_S、第二諧振補(bǔ)償拓?fù)洹⒏哳l整流單元和轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組順次連接。

進(jìn)一步地，所述定子電樞繞組系統(tǒng)包括n組定子電樞繞組；

所述n組定子電樞繞組的每組定子電樞繞組結(jié)構(gòu)相同且末端接到共同中性點(diǎn)上；