[发明专利]应用于永磁电机的退磁保护方法

说明书

本发明涉及一种应用于永磁电机的退磁保护方法，通过非故障电枢绕组主动注入的电流产生短路电流反方向磁场，以抵消故障绕组因为短路电流产生的退磁磁场，实现永磁体退磁保护。可有效保护永磁体，不需要对原有的硬件做出改变，即不需要额外的成本支出。适用于双绕组（多绕组）永磁电动机或发电机，尤其适合大容量，高容错性要求，需求双绕组（多绕组）结构的应用场合。包括但不限于：大容量永磁风力发电机；大功率船用永磁驱动电机；高可靠性车用驱动电机等。

技术领域

本发明涉及一种电机的制造与控制技术，特别涉及一种应用于永磁电机的退磁保护方法。

背景技术

永磁同步无刷电机一般包括定子铁芯、定子电枢绕组、转子铁芯和转子永磁体。由于高磁能积永磁体的运用，专门的励磁绕组可以被省略，永磁无刷电机有高效率、高功率密度、高功率因数的优点。但是，在所有永磁电机中，永磁体都面临着不可逆退磁的风险，尤其是在高温及大故障电流的工况下，退磁磁场会严重的威胁永磁体。这种不可逆退磁一旦发生，会永久性的削弱永磁电机的运行性能，是限制永磁电机进一步发展和推广的重要瓶颈。

为了提高永磁电机的抗退磁能力，在传统方法中，会采用更高牌号、内在抗退磁能力更强的永磁体材料，但这将明显的提高电机的材料成本。因此，针对永磁电机，在不改变其永磁体牌号的条件下，通过电机结构和控制策略的方法以降低电机的退磁磁场进而提高电机的抗退磁能力的研究，在学术界和产业界都有很高的价值和意义。

另一方面，在大功率容量、高容错性要求的场合，双绕组(或多绕组)电机正逐渐进入市场。在双绕组(或多绕组)电机中，有两套(或多套)电枢绕组绕制在电机定子上，而且这两套(或多套)绕组可以被独立灵活控制。其每套绕组分担的功率更小，故其对功率开关器件的应力更小，所以安全性更高。另一方面，在一套绕组发生故障的情况下，另一套绕组依然可以继续工作，保证一定的功率输出能力。

发明内容

本发明是针对永磁同步无刷电机中永磁体不可逆退磁限制永磁电机进一步发展的问题，提出了一种应用于永磁电机的退磁保护方法,可有效保护永磁体，使得低牌号低成本永磁体可以被采用，且不需要额外成本。

本发明的技术方案为：一种应用于永磁电机的退磁保护方法，永磁电机具有两套或两套以上独立控制的电枢绕组，当其中一套电枢绕组发生短路故障，由于短路电流而生成的磁场相对电机内的永磁体来讲相当于是一个退磁磁场，此时，控制器控制非故障电枢绕组停止工作，同时通过检测到的短路电流数据计算处理，控制器给非故障电枢绕组通入一个抵消短路电流磁场的增磁电流，使得非故障电枢绕组由输入的增磁电流在电机中产生的磁场与短路电流而生成的磁场始终相反，直到完全抵消。

本发明的有益效果在于：本发明应用于永磁电机的退磁保护方法，可有效保护永磁体，不需要对原有的硬件做出改变，即不需要额外的成本支出，使得低牌号低成本永磁体可以被采用。适用于双绕组(多绕组)永磁电动机或发电机，尤其适合大容量，高容错性要求，需求双绕组(多绕组)结构的应用场合。包括但不限于：大容量永磁风力发电机；大功率船用永磁驱动电机；高可靠性车用驱动电机等。

附图说明

图1为本发明实施例的一种双绕组永磁同步无刷电机的二维截面图；

图2为本发明应用于图1所示双绕组永磁电机的简化控制模型框图；

图3为本发明借助有限元方法的电磁仿真结果图；

图4a为传统方法下在电机发生短路故障后，在最恶劣情况下，即永磁体出现最低磁密时刻下，永磁体内部沿充磁方向的磁密分布云图；

图4b为本发明方法下在电机发生短路故障后，在最恶劣情况下，即永磁体出现最低磁密时刻下，永磁体内部沿充磁方向的磁密分布云图。

具体实施方式