[发明专利]一种变频驱动系统及其电动机

说明书

技术领域

本发明涉及一种变频驱动系统及其电动机，在国际专利分类表中，功能分类可属于H02P7/00。 

背景技术

三相逆变驱动三相电动机系统在工业设备已大量使用，但用于功率相对小得多的单相供电的电动器具，逆变电路显得单元数偏多而元件容量利用不足。复杂的电路也成为系统的薄弱环节，通常需选用比较优秀的单元元件或设置较复杂的保护电路和控制程序，以至使用价格较高的智能功率模块(IPM)和16位单片机等，明显影响成本。为此，本发明设计人提出以二相逆变驱动二相电动机或三相电动机，可见于中国发明专利ZL00131018.6和ZL01114863.2。这样的系统可节省1/3的控制电路，因而成本显著降低且提高可靠性。其中，ZL01114863.2披露的是二相逆变驱动三相对称电动机系统，说明书所介绍的理论证明，在这样的系统中，由具有一个公共输出端、基波频率和振幅相同而时滞等于1/6周期的二相电源合成的结果，公共输出端(标记为“C”)与二相输出端子(标记为“A”和“B”)上的基波电压，依端子的顺序为三相对称电压，可以驱动三相对称电动机对称运行。但实际电路运行时，对电动机三个输入端子上的电压有效值测试结果是，二相逆变输出端子A和B对公共端子C的电压U_CA和U_CB大致相等，但比二个输出端子之间的基波电压U_AB小；对进入电动机三个输入端子的电流有效值测试结果是，二相逆变输出端(受控端)子A和B的输出电流I_A和I_B大致相等，但比公共端(非受控端)子C的电流I_C比要大，即表明仍欠对称，对效率和振动噪声水平有影响。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提出一种改良的设计，使已有专利成本较低和可靠性较高的二相逆变驱动三相电动机系统尽可能对称运行。 

本发明解决技术问题的技术方案是，一种变频驱动系统，来自电网的电源被转换成变频电源，驱动三相电动机；所转换成的变频电源为有一个公共端、时滞等于1/6周期和振幅相同的二相电源；所述二相电源按下述接往三相电动机的三相端子——所述公共端接电动机的一个相端子，所述二相电源的二个输出端子接电动机的另二个相端子；所述三相电动机具有这样三相阻抗：连接二相电源的二个输出端子的二相的阻抗相等，且大于连接公 共端的一相的阻抗。 

理论和实验表明：故意设计连接所述公共端的一相的阻抗较小，可适应其连接相电源实际电压较低的情况，以增大电流，因而改善三相电流有效值的对称性，提高效率和降低振动噪声。即该设计改进巧妙地以一个各相阻抗适当地不对称的三相电动机，连接一个基于二相逆变、理论对称而实际不对称的三相电源，意想不到地达到改善系统不对称的效果。 

所述变频电源的典型设计是：所述的变频电源是经整流滤波电路和逆变电路转换而成，整流滤波电路是与来自电网的电源回路有一公共端的一组正半波整流滤波电路和一组负半波整流滤波电路所组成，形成供给逆变电路的正负各一组直流电源；逆变电路为双半波4单元，每二个单元为一组，把直流电源调制为变频的、有一个公共端、时滞等于1/6周期和振幅相同的二相电源。 

所述三相电动机的三相阻抗最好设计为：连接二相电源的二个输出端子的二相的阻抗为连接公共端的一相的阻抗的1.5～4.5倍。其典型设计是：其定子铁芯冲片为方形和4角倒有圆弧的方圆外形，其定子槽数目为12乘以某一整数系数，在所述铁芯4角圆弧段各设置个数为所述系数乘以2的深槽，4直线段各设置个数即为所述系数的浅槽；定子嵌线为星型连接的三相4极，三相绕组的末端连结在一起，始端连接所述公共端的一相称为第1相，分布于浅槽；始端连接二相电源的二个输出端子的二相称为第2相与第3相，分布于深槽；第2相与第3相绕组的有效匝比为1，第1相与第2相的有效匝比为0.5±0.25。方形冲片有最高的材料开料利用率，4极电机绕组极距为机械角90度，第1相阻抗小，因而使用较小的槽面积，可分布于冲片4直线段；另二相阻抗大，因而使用较大的槽面积，可分布于冲片4角圆弧段，结果使方形冲片得到最合理的利用，提高了铁芯的利用率，因而降低了成本。 

本发明的技术方案和效果将在具体实施方式中结合附图作进一步的说明。 

附图说明

图1是本实施例变频驱动系统的电气框图； 

图2是本发明实施例电动机定子冲片图； 

图3是本发明实施例电动机绕组展开和接线图。 

具体实施方式