[实用新型]一种基于相切换的多相永磁电机调速系统

说明书

技术领域

本实用新型属于电机技术领域，更具体地，涉及一种基于相切换的多相永磁电机调速系统。

背景技术

目前，在船舶推进、电力机车和工业牵引等低压大功率、高性能和高可靠性应用场合，具有高转矩密度和质量、高效、宽调速比和强容错能力的电机驱动系统是人们研究的热点。

国内外研究表明，永磁电机系统具有高转矩密度、高效的特点，使其逐步成为现代工业驱动系统的最佳选择，特别在电动汽车工业中。然而，在电动汽车、直驱式数控机床等电动驱动系统中，工作转速范围需求很宽，因此在满足系统高效、高转矩密度要求的同时，系统应具备一定的调速范围。由于永磁电机的气隙磁场由永磁体提供，较为固定难以调节，当转速上升，定子绕组中的反电势也随之上升，当转速达到一定值时，由于逆变器的容量限制，逆变器将无法继续向电机馈电。因此，当转速超过逆变器容量限定转速值时，需要一些技术来进行调速，现有的调速技术主要是通过施加定子直轴去磁电流(弱磁电流)，产生一个与永磁磁场相反的磁场，从而削弱气隙磁场，进而实现弱磁调速。

公开号为CN102651626A的中国专利申请公开了一种永磁同步电机的弱磁控制方法，通过电机直轴电流调节其输出的直轴电压指令值和逆变器输出的最大电压值来计算得到电机交轴电压的指令值，保证在弱磁区间电机电压达到最大值，该种方法有利于解决弱磁控制中交直轴电流耦合而引起的系统控制效果不理想的问题，并提高电压利用率。然而，由于直轴去磁电流产生的磁场抵消了一部分永磁磁场实现弱磁，增加了永磁体不可逆退磁的风险，从而影响系统的寿命和稳定性；同时直轴电流对磁场的弱磁调节能力有限，调速范围与电机本体结构有很大关系。

实用新型内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种基于相切换的多相永磁电机调速系统，其目的在于提高永磁电机的调速范围、调速灵活性及调速系统的容错率，由此解决由于永磁体不可逆退磁引起的永磁电机寿命短、稳定性差的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种多相永磁电机调速系统，其特征在于，包括第一逆变器、第二逆变器、切换电路、第一断路器、第二断路器和多相永磁电机；所述多相永磁电机为两套三相绕组结构；所述第一逆变器和第二逆变器由可控晶闸管组成；所述第一逆变器的三相输出端分别连接所述多相永磁电机的第一套绕组的三相正向端，所述第一套绕组的三相负向端通过所述切换电路分别连接所述多相永磁电机的第二套绕组的三相正向端，所述第二套绕组的三相负向端分别连接所述第二逆变器的三相输出端；所述第一逆变器和第二逆变器分别由两个独立的直流电源供电，所述第一断路器和第二断路器分别设置在所述第一逆变器和第二逆变器的直流母线的低电位端。

优选地，所述切换电路包括第一至第十五开关；所述第一套绕组的第一相绕组的负向端依次通过所述第一至第三开关连接所述第二套绕组的第一相绕组的正向端，所述第一套绕组的第二相绕组的负向端依次通过所述第四至第六开关连接所述第二套绕组的第二相绕组的正向端，所述第一套绕组的第三相绕组的负向端依次通过所述第七至第九开关连接所述第二套绕组的第三相绕组的正向端；所述第一套绕组的第一相绕组的负向端与所述第四开关和第五开关的公共端间通过所述第十开关连接，所述第一套绕组的第二相绕组的负向端与所述第七开关和第八开关的公共端间通过所述第十一开关连接，所述第一套绕组的第三相绕组的负向端与所述第一开关和第二开关的公共端间通过所述第十二开关连接；所述第二套绕组的第一相绕组的正向端与所述第五开关和第六开关的公共端间通过所述第十三开关连接，所述第二套绕组的第二相绕组的正向端与所述第八开关和第九开关的公共端间通过所述第十四开关连接，所述第二套绕组的第三相绕组的正向端与所述第二开关和第三开关的公共端间通过所述第十五开关连接。

总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

1、通过切换电路连接多相永磁电机的两套绕组，结合相切换技术，能在高速状态下大幅降低多相永磁电机的反电势，从而大幅提高系统的扩速范围，同时也避免了永磁体退磁的风险，增加了系统的寿命。

2、通过设计多相永磁电机的双Y绕组之间的初始相位差，同时结合相切换技术，可使得多相永磁电机满足实际的系统不同的扩速范围需求，极大地提高了永磁电机调速灵活性。

3、引入两套逆变器，在其中一套逆变器或者某个相绕组发生故障时，另一套逆变器和其它绕组能继续工作，因此提高了调速系统的容错率。

附图说明