[发明专利]一种电机驱动系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种电机驱动系统，尤其是能自动切换电机引出线之间接线方式的电机驱动系统。

背景技术

目前由变频器控制的调速驱动系统被广泛应用于伺服、电梯、风电、新能源汽车等领域。

永磁电机是调速驱动系统中常用的一类电机，对于永磁电机而言，随着电机转速的升高，电机自身的感应电动势也随之升高，电机供电的最大电压(即电机控制器输出的极限电压)限制了电机转速不能无限地增加，所以电机的调速范围受到了电压的限制。目前的永磁电机控制通常采用弱磁技术解决这个问题，在高速时对永磁电机进行弱磁控制，使电机的直轴磁场减弱，以达到降低电机电压和扩宽调速范围的目的，这就是所谓的“弱磁扩速”控制技术。但这种技术也存在一定的缺陷，即采用弱磁控制比不采用弱磁控制时的电机电流要大，因为在采用弱磁控制时，除了用于产生转矩和动力的电流之外，还需要额外的电流用来进行弱磁，这样就导致总电流的增加，从而导致的电机发热和控制器发热的增加。

当前，永磁电机一旦完成生产制造，其接线方式就被固定下来，在电机运行过程中不会更改，但这种单一的接线方式在宽调速或负载变化大的场合往往存有缺陷，即运行于加速段的电机电流会比较大，因为电机要实现加速，其加速转矩往往要比额定转矩大很多，因而加速时的电机电流也往往比额定电流大很多，只有具有较大极限电流的电机控制器才能满足该电机的需求，这样就抬高了控制器中电子开关的容量，使控制器的成本增加。另外，传统电机中采用多抽头绕组进行调速的方案会使一部分电机绕组处于闲置状态，没能充分利用电机潜能，效能不高，在要求高效率和高功率密度的新型永磁电机应用领域中适用性不强。

在使用电机驱动的场合中，有些场合是采用多电机联合驱动的方式，这种驱动系统中，电机之间的接线方式是固定不变的，这种单一的接线方式虽然结构简单牢固，但在调速场合往往会存有电机运行在加速段的电流会比较大的缺陷，因为电机的加速转矩往往要比额定转矩大很多，因而加速时的电机电流也往往比额定电流大很多，只有具有较大极限电流的电机控制器才能满足该电机的需求，这样就抬高了控制器中电子开关的容量，增加控制器的成本。

总之，高速时如何扩速和低速时如何减小电流是目前调速驱动领域的经常碰到的问题，能否通过改进电机结构同时解决上述两方面的问题是值得研究课题。

发明内容

本发明的目的是：提供一种能够自动调整接线方式的电机驱动系统，减小电流，降低电机控制器的成本，并能扩宽电机的调速范围。

本发明的技术构思是：提供一个与电机引出线连接的接线切换装置，该接线切换装置能根据电机转速的变化切换电机引出线间的接线方式，降低大转矩时(加速阶段)的电机电流，降低电机控制器的成本；减少高速时电机的弱磁电流或不进行弱磁控制，减少电机和电机控制器的发热。

本发明的技术方案是：提供一种电机驱动系统，包括电机、电机控制器和接线切换装置，其特征在于，电机控制器通过线路与电机内部的绕组相连，并控制电机的运转；接线切换装置与电机的引出线相连接；在接线切换装置内设有若干电路开关，接线切换装置通过切换或者通断开关执行切换动作，并且，该切换动作能够改变电机引出线之间的电路连接方式；接线切换装置的切换动作是自动进行的，而且是可逆的；接线切换装置是否执行切换动作由电机转速决定，电机由静止运行到最高速度的过程中，该接线切换装置至少执行一次切换动作；接线切换装置每执行一次切换动作，控制器输出电压与电机转速的比值(U/n)都发生改变，且电机低速段的控制器输出电压与电机转速的比值(U/n)大于高速段的控制器输出电压与电机转速的比值(U/n)。

本技术方案中驱动电机的运行是由控制器控制的；该电机有引出线引出电机本体，所述的电机本体是指电机定子和转子等组成的电磁结构部分。一般情况下，三相电机至少有3条引出线，也可根据需要将多于3条的引出线引出电机本体，比如20极72槽的电机，可将每相绕组的4条支路的进线端和出线端都引出，三相绕组最多可有24条引出线。

本技术方案中的接线切换装置与电机的引出线相连接，在接线切换装置内设有若干电路开关，该电路开关是接线切换装置的动作执行单元，通过切换或者通断开关可以执行切换动作，并在执行切换动作的同时，改变电机引出线之间的电路连接方式，即该切换动作前后的电机引出线之间的电路连接方式是不同的。