[发明专利]一种三相并网集成充电器电机绕组构建方法及其应用

说明书

本发明涉及一种三相并网集成充电器电机绕组构建方法及其应用，包括：根据电机槽极比以及电机的极对数或周期数的特点，对定子线圈进行分类并引出接头，得到新的电机绕组拓扑；利用电机驱动器已具有的电力电子硬件及该电机绕组拓扑，构成三相并网的快充型电动充电器，通过位于电机外的各极性端的连接方式的切换，实现三相并网集成充电器的状态在充电和驱动工作之间平滑切换，可使得电机在并网时不会产生转矩且绕组等效电感为励磁电感。基于上述连接方式的切换，实现三相并网集成充电器充电。本发明保证了集成系统在驱动模式与充电模式之间的平滑切换，保证电机在并网时的零转矩运行，同时，电机绕组等效电感为励磁电感而非漏电感。

技术领域

本发明属于集成充电器领域，更具体地，涉及一种三相并网集成充电器电机绕组构建方法及其应用。

背景技术

随着电机及电力电子技术的发展，混合动力汽车、纯电动汽车等新能源交通工具开始逐渐进入市场并有望取代长期以来使用的燃油汽车。新能源汽车的优势在于提高了能源利用效率，减少了碳排放，但其推广也面临着一系列挑战，如电池使用寿命及可提供里程数、充电器拓扑及控制等。现有的车用充电器方案包括车外充电桩、车载充电器，充电桩可提供较大的充电功率但占地面积大、充电灵活性低，车载充电器由于需要除电机驱动控制器后的额外一套电气装置作支撑，所以能够实现的功率相对较小且物理空间将受到限制。

针对车载充电器容量受限的问题，有学者提出了集成充电器的概念，其复用电机驱动器作双向电能变换器，并复用牵引电机绕组作并网滤波电感，从而在并网充电时构成充电器以降低对硬件的需要并保持充电容量，在牵引时通过继电器切换，恢复至常规的电机驱动器连接方式。这样对硬件系统的集成化设计能够降低系统整体的占地空间，并保持着充电容量及灵活性，对电动汽车的发展有着重要的推动作用。

针对集成充电器的设计，现有的技术方案可分为如下几种：一、由于上面问题均是因集成电机绕组所致，所以提出了仅集成电机驱动用逆变器而舍弃集成电机绕组的方案，如CN107465243A，该方案虽然避免了电机相关的问题，但还需要另外的电网输入滤波器，装置集成度降低；二、通过连接方式上的改变，使得电机三相定子绕组的励磁相互抵消，从而仅利用电机漏电感作滤波电感，如CN105490364中所提出的方法，该方法同样能实现并网时转矩为零的目标，但是绕组能够提供的滤波能力有限，除非采用特殊的逆变器调制方案，否则很难满足对并网电流谐波的要求；三、利用电动汽车开关磁阻电机的驱动器和电机两相绕组构成单相并网的集成充电器，如CN108988730A所提出的方案，该方案可实现较高的电能变换效率和功率密度，但是在充电时，电机内部会产生脉振形式的转矩，从而带来振动噪声。

综上所述，集成充电器在技术实现上还存在着以下亟待解决的问题：一是如何保证在充电时，电机内部不会产生刺耳的振动噪声，也即减小电磁转矩甚至是零转矩；二是在保证电磁转矩为零的前提下，如何保证电机绕组能够提供足够大的滤波电感。

发明内容

本发明提供一种三相并网集成充电器电机绕组构建方法及其应用，用以解决现有集成充电器在并网充电时无法同时保证零电磁转矩和较大滤波电感的技术问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种三相并网集成充电器电机绕组构建方法，包括：

S1、将电机中所有定子线圈在圆周截面空间内按照等极数量对称分割，得到第一线圈组和第二线圈组，若有多余线圈组，则将其作为第三线圈组；

S2、对每组线圈组中的各线圈进行三相连接，构成第一三相线圈组、第二三相线圈组和第三三相线圈组；

S3、将第一三相线圈组和第二三相线圈组中第一相之间正负极性端连接，且该相其它极性端以及第二相和第三相的各极性端分别接出至电机外，若有第三三相线圈组，则第二三相线圈组的接出至电机外的各相极性端还分别与第三三相线圈组的各相极性端对应电连接，且第三三相线圈组的其它极性端接出至电机外。