[发明专利]一种可切换绕组的永磁同步电机驱动系统

权利要求书

1. 一种可切换绕组的永磁同步电机驱动系统，其特征在于，包括：定子三相电枢绕组端部打开的永磁同步电机、第一逆变器、第二逆变器、绕组开关变换装置和系统控制器；通过在每相绕组中设置中间抽头，所述永磁同步电机的定子三相电枢绕组被分为两套串联的绕组：第一三相绕组、第二三相绕组，这两套三相绕组分别与第一逆变器的输出端、第二逆变器的输出端连接；第一逆变器和第二逆变器的直流母线的高电位端分别连接有一个可控开关装置，可分别通过所述可控开关装置开通/关断第一逆变器、第二逆变器与直流电源的连接；绕组开关变换装置与所述中间抽头连接，可实现第一三相绕组和第二三相绕组串联工作，以及第一三相绕组/第二三相绕组单独工作，这两种绕组工作状态的切换；所述系统控制器分别与绕组开关变换装置、第一逆变器、第二逆变器、两个可控开关装置信号连接。

2.如权利要求1所述可切换绕组的永磁同步电机驱动系统，其特征在于，所述绕组开关变换装置包括一个三相全波整流桥、一个功率开关元件，该功率开关元件的集电极、发射极分别与所述三相全波整流桥的共阳极、共阴极连接，该功率开关元件的基极与所述系统控制器信号连接，三相全波整流桥的三相输入端分别与所述三个中间抽头连接。

3.如权利要求1所述可切换绕组的永磁同步电机驱动系统，其特征在于，所述绕组开关变换装置包括三个首尾顺次相连形成三角形连接的晶闸管；晶闸管之间的三个连接点分别与所述三个中间抽头连接，三个晶闸管的门极分别与所述系统控制器信号连接。

4.如权利要求1所述可切换绕组的永磁同步电机驱动系统，其特征在于，系统控制器

根据所述永磁同步电机的转速控制所述两个可控开关装置、第一逆变器、第二逆变器及绕组开关变换装置，具体如下：

当所述永磁同步电机的转速低于第一转速阈值时，系统控制器通过绕组开关变换装置将绕组工作状态切换为第一三相绕组和第二三相绕组串联工作的状态，并通过控制两个可控开关装置使得第一逆变器/第二逆变器与直流电源的连接开通，第二逆变器/第一逆变器与直流电源的连接关断；系统控制器采用最大转矩电流比控制方法对永磁同步电机进行控制；

当所述永磁同步电机的转速大于等于第一转速阈值且小于第二转速阈值时，系统控制器通过绕组开关变换装置将绕组工作状态切换为第一三相绕组和第二三相绕组串联工作的状态，并通过控制两个可控开关装置使得第一逆变器、第二逆变器与直流电源的连接同时开通；系统控制器采用基于双逆变器SVPWM策略的最大转矩电流比控制方法对永磁同步电机进行控制；

当所述永磁同步电机的转速大于等于第二转速阈值且小于第三转速阈值时，系统控制器通过绕组开关变换装置将绕组工作状态切换为第一三相绕组和第二三相绕组串联工作的状态，并通过控制两个可控开关装置使得第一逆变器、第二逆变器与直流电源的连接同时开通；系统控制器采用弱磁控制方法对永磁同步电机进行控制；

当所述永磁同步电机的转速大于等于第三转速阈值时，系统控制器通过绕组开关变换装置将绕组工作状态切换为第一三相绕组/第二三相绕组单独工作的状态，并通过控制两个可控开关装置使得第一逆变器/第二逆变器与直流电源的连接开通，或者第一逆变器、第二逆变器与直流电源的连接同时开通；系统控制器采用最大转矩电流比控制方法对永磁同步电机进行控制；

所述三个转速阈值满足：第一转速阈值<第二转速阈值<第三转速阈值。

5.如权利要求4所述可切换绕组的永磁同步电机驱动系统，其特征在于，所述第三转速阈值按照以下方法确定：在永磁同步电机的转速上升至第二转速阈值后，利用弱磁控制方法限制永磁同步电机端电压不超过逆变器电压极限圆，当电机转速进一步上升达到某一值时，两套绕组工作时永磁同步电机的输出电磁转矩等于切换后第一套绕组工作的最大输出转矩，此时该转速值即为第三转速阈值。