[实用新型]一种电子变极的感应电机控制系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及感应电机领域，尤其涉及一种电子变极的感应电机控制系统。

背景技术

目前，感应电机控制系统应用于越来越多的领域，例如电动汽车、电梯、机床伺服系统等。这些应用领域通常要求感应电机控制系统能够在低速时提供较大的转矩，但又要求感应电机控制系统能够具有较宽的调速运行范围。

通常在电机的极对数不变的情况下，随着电机的同步转速的增加，当电机的同步转速小于等于该极对数在基频所对应的同步转速时，电机提供恒定转矩；但是当电机的同步转速大于该极对数在基频所对应的同步转速时，电机提供的转矩非线性地减小，并且大到一定程度控制较为困难。

根据电机转速与工作电源输入频率成正比的关系：n=60 f（1-s）/p（式中n、f、s、p分别表示转速、输入频率、电机转差率、电机极对数），感应电机控制系统通常采用变频调速或变极调速以增加感应电机控制系统的调速运行范围。传统的变频调速无法满足既能在低速时提供较大的转矩，又能具有较宽的调速运行范围。而关于变极调速，感应电机控制系统通常采用机械调速装置及调速方法实现，但该机械调速装置及调速方法存在以下缺点：（1）需要停电更改接线才能够完成变极调速，降低了感应电机控制系统的控制精度及运行效率；（2）只有几个可变的速度，调速运行范围较小。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种电子变极的感应电机控制系统，其采用电子变极，提高了感应电机控制系统的低速转矩，拓宽了感应电机控制系统的调速运行范围，进而提高了系统的控制精度及运行效率，简化了外围传动机构。

本实用新型提供一种电子变极的感应电机控制系统，包括电机、逆变器以及直流电源；逆变器分别与电机、直流电源相连接，用于将直流电源提供的直流电转变为供应至电机的交流电；电机包括N个三相绕组，其中N为大于1的整数；逆变器包括N个逆变驱动单元以及至少一个控制单元；每个逆变驱动单元连接一个三相绕组；控制单元控制逆变驱动单元以产生与其连接的三相绕组的电流；控制单元根据电机的同步转速改变至少部分三相绕组的电流方向或相位角，使N个三相绕组形成至少两种极对数。

相对于传统的变极调速装置，本实用新型的电子变极的感应电机控制系统在变极调速过程中不需要停电，也不需要变更接线，有效地提高了感应电机控制系统的控制精度以及运行效率。本实用新型配置多个逆变驱动单元及多个三相绕组，从而感应电机控制系统能够形成至少两种极对数，因此感应电机控制系统能够获得较宽的调速运行范围。

在一个实施方式中，控制单元包含同步转速运算模块，用于计算电机的同步转速。因此，该感应电机控制系统不需要额外的速度传感器检测电机的转速，简化了感应电机控制系统的结构。

在一个实施方式中，逆变驱动单元包含三个输出端，每一个三相绕组包括三个子绕组，三个子绕组的输入端分别连接逆变驱动单元的三个输出端。

在一个实施方式中，N个三相绕组形成NY结构或N△结构或aYb△结构，其中a和b均为大于1的整数，且a+b=N。

在一个实施方式中，逆变器包括一个控制单元，该控制单元分别控制N个逆变驱动单元；或者逆变器包括多个控制单元，每个控制单元控制一个或多个逆变驱动单元。根据需要，可选用仅具有一个控制单元但功能强大的逆变器，也可选用具有多个控制单元的逆变器。

在一个实施方式中，控制单元为MCU、DSP、FPGA或CPLD等其中的一种或多种。采用这些控制单元，则可利用现有技术中的电机控制算法通过逆变驱动单元实现对电机的控制。

本实用新型的电子变极的感应电机控制系统具备以下有益效果：

（1）采用电子变极实现感应电机控制系统的调速，在调速过程中不需停电，也不需要变更接线，有效地提高了感应电机控制系统的控制精度及运行效率；

（2）控制单元控制多个逆变驱动单元改变多个三相绕组的电流方向或相位角，使感应电机控制系统形成至少两种极对数，提高了感应电机控制系统的低速转矩，并且使感应电机控制系统获得较宽的调速运行范围；

（3）利用逆变器实现感应电机控制系统的电子变极调速，可大大简化感应电机控制系统的外围传动机构，降低系统成本，提高节能效果。

附图说明

图1为一实施例的感应电机控制系统的示意图。

图2为一实施例的具有两个三相绕组的感应电机控制系统的示意图。

图3为一实施例中三相绕组形成YY结构的感应电机控制系统的局部电路图。

图4为一实施例中三相绕组形式△△结构的感应电机控制系统的局部电路图。