[发明专利]谐振异步电机及其控制方法

说明书

本发明涉及一种谐振异步电机及其控制方法，所述谐振异步电机包括定子绕组和至少两相转子绕组，各转子绕组设置成具有确定的空间相位差，其特征在于，还包括谐振储能元件，且各转子绕组与对应的谐振储能元件电气连接构成谐振回路，各所述谐振回路的谐振频率相对误差小于50％；通过设置辅助励磁电路可以进一步提高电机输出特性，辅助励磁电路的激励电压频率与谐振回路的谐振频率相对误差小于或等于25％。所述控制方法通过控制定子绕组的电流交变频率与转子绕组电流的交变频率间的频率差，使得各谐振回路均工作于准谐振状态或谐振状态。与现有技术相比，本发明具有结构简单可靠、低速转矩密度大、转矩动态响应极高等优点。

技术领域

本发明涉及电机与控制技术领域，尤其是涉及一种谐振异步电机及其控制方法。

背景技术

当前，除永磁励磁方式外，电机转子磁场外激励主要有两种方法，分别是感应励磁和电励磁。

感应励磁方法基于电磁感应原理传输电能，以交流感应电机为代表，转子绕组/导条短路，通过在定子线圈中注入特定形式的电流，形成磁场并依赖定转子速差感应出转子端励磁电流，感应励磁方式的明显不足是效率偏低，并且需要在定子侧注入针对励磁的特定方向电流，导致采用感应励磁方式的电机效率和功率因数相对较低。

电励磁方法直接向电机转子线圈注入励磁电流，控制简单，效率高，可分为有刷和无刷两种。但不同的励磁控制原理，决定了电机的机电特性。

因此，需要对现有电机励磁控制进行改进。

近年来，另一种无线电能传输原理展示出巨大的技术潜力：即谐振式无线电能传输(Magnetically-Coupled Resonant WPT，MCR-WPT)，其特点是两个具有相同固有频率的子系统之间通过磁场强耦合完成能量传输。MCR-WPT是2007年首次提出，目前MCR-WPT在车载无线(直流)充电等领域得到了广泛的关注，研究非常活跃。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种谐振异步电机及其控制方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种谐振异步电机，包括定子绕组和至少两相转子绕组，各转子绕组间具有确定的空间相位，

各所述转子绕组均设置有至少一个谐振储能元件，且各转子绕组与对应的谐振储能元件电气连接构成谐振回路，各所述谐振回路的谐振频率相对误差小于50％，谐振储能元件与转子同步旋转；

还包括辅助励磁电路，与所述谐振回路电气连接，并对谐振回路施加交变电压激励，激励电压频率与谐振回路的谐振频率相对误差小于或等于25％。

进一步地，包括三相所述转子绕组，各所述转子绕组呈三角形或Y型布置。

进一步地，所述定子绕组和转子绕组构造成直线形式。

进一步地，所述辅助励磁电路包括非接触的原边线圈和副边线圈，所述副边线圈与所述谐振回路电气连接并与转子绕组同步旋转，通过原边线圈按需实现对副边线圈施加交变磁场激励。

一种如所述的谐振异步电机的控制方法，该方法通过控制定子绕组的电流角频率与转子绕组的旋转角频率间的频率差，使得各谐振回路均工作于准谐振状态或谐振状态。

进一步地，同步调节辅助励磁电路激励电压的频率、幅值和相位，在保证各谐振回路均工作于准谐振状态或谐振状态的前提下，实现励磁电流和转矩的调节。

与现有技术相比，本发明将转子构造成能够储能的谐振回路，通过定子磁场超前或滞后于转子特定频率，和辅助励磁激励一起构成对转子谐振回路的交变磁场激励，从而使转子谐振回路工作于准谐振或者谐振状态，具有以下有益效果：

1)转子励磁部分通过定子磁场的空间交变激励实现，不需要特定励磁分量，提高了定子电流的利用率；