一种可切换绕组的永磁同步电机驱动系统
2019-11-22

一种可切换绕组的永磁同步电机驱动系统

本发明公开了一种可切换绕组的永磁同步电机驱动系统。本发明的永磁同步电机驱动系统利用简易结构的绕组开关变换装置实现定子绕组的自动重构,同时结合双逆变器协调控制和弱磁控制实现低速和高速的绕组工作切换,显著拓宽驱动系统工作转速范围,提高系统的运行效率和容错性能。在低速时,采用单逆变器双绕组运行;在中速时,采用双逆变器双绕组运行;在高速时,先利用弱磁控制方法对永磁同步电机端电压进行限制,然后进行绕组切换,采用单逆变器单绕组运行。由于采用的是双逆变器电路,因此系统工作模式灵活多变,可以是单逆变器工作,也可以是双逆变器工作,具有一定的容错能力。

(1)由于采用双逆变器驱动,因此电压利用率是普通两电平SVPWM控制策略下的1.73倍,可W提高永磁同步电机最大转矩运行的转速范围;另外,在不进行绕组切换时永磁同步电机绕组开路的双逆变器驱动具有较好的容错能力,提高了系统的可靠性。

技术领域

图4本发明所使用的绕组切换控制策略示意图。

当所述永磁同步电机的转速大于等于第=转速阔值时,系统控制器通过绕组开关变换装置将绕组工作状态切换为第一=相绕组/第二=相绕组单独工作的状态,并通过控制两个可控开关装置使得第一逆变器/第二逆变器与直流电源的连接开通,或者第一逆变器、第二逆变器与直流电源的连接同时开通;系统控制器采用最大转矩电流比控制方法对永磁同步电机进行控制;

当所述永磁同步电机的转速大于等于第=转速阔值时,系统控制器通过绕组开关变换装置将绕组工作状态切换为第一=相绕组/第二=相绕组单独工作的状态,并通过控制两个可控开关装置使得第一逆变器/第二逆变器与直流电源的连接开通,或者第一逆变器、第二逆变器与直流电源的连接同时开通;系统控制器采用最大转矩电流比控制方法对永磁同步电机进行控制;

根据W上分析,将每对极下每相绕组分成两部分,图1(C)给出了A相绕组分成第一套绕组Al和第二套绕组A2和两套绕组的电势矢量图。第一套绕组仅有绕组线圈al构成,而第二套绕组分别是绕组线圈曰2、曰3、曰4串联连接,因此在绕组应数上A2是Al的3倍,由于绕组Al和A2有相位差,因此电机内部的绕组A2的反电势幅值是Al的2.9倍,而Al和A2正向串联后的绕组反电势幅值是Al的3.73倍。由于电压逆变器的电压极限圆的存在,因此采用不同的绕组结构将会得到驱动系统不同的基速。