[发明专利]多相永磁同步电机系统

说明书

多相永磁同步电机系统，属于电机领域，本发明为解决现有永磁同步电机必须要有转子位置传感器，系统结构复杂，可靠性低，系统功率因数低的问题。本发明包括n相永磁同步电机、m相交流斩波单元、m相电抗器组和n相功率变换器，磁场控制绕组与m相交流斩波单元的交流输入端相连；星型联结的m相电抗器组各相引出线与m相交流斩波单元的交流输入端相连；电枢绕组与n相功率变换器的输出端相连；电机工作在电动机状态，当需要从基速以下运行状态向基速以上升速时，通过逐渐增大m相交流斩波单元的占空比实现；当需要在高速状态向基速降速时，通过逐渐减小m相交流斩波单元的占空比实现。

技术领域

本发明涉及一种多相永磁同步电机拓扑结构及其磁场控制方法，属于电机领域。

背景技术

目前，永磁同步电动机多采用弱磁调速技术来拓展系统的恒功率运行速度范围。弱磁控制的思想来自对他励直流电动机的调磁控制。当他励直流电动机端电压达到极限电压时，为使电动机能恒功率运行于更高的转速，应降低电动机的励磁电流，以保证电压的平衡。永磁同步电动机的转速(角速度)方程式为：

永磁同步电动机的励磁磁动势是由永磁体产生的而无法调节，不能像他励直流电机一样通过励磁电流来便于控制，当u＝u_lim时，要想继续升高转速只有靠调节i_d和i_q来实现，增加电动机直轴去磁电流分量和减小交轴电流分量，以维持电压平衡关系，得到“弱磁”效果。前者“弱磁”能力与电动机直轴电感直接相关，后者与交轴电感相关。由于电动机相电流也有一定极限，增加之后去磁电流分量而同时保证电枢电流不超过电流极限值，交轴电流就应相应减小。因此，一般是通过增加直轴去磁电流来达到弱磁扩速的目的。

但是，这种调速方式存在以下缺点：系统中必须要有转子位置传感器，系统结构复杂，可靠性低；电流控制难度大；系统功率因数低；逆变器容量大、成本高。

发明内容

本发明目的是为了解决现有永磁同步电机必须要有转子位置传感器，系统结构复杂，可靠性低，系统功率因数低的问题，提供了多相永磁同步电机系统。

第一个技术方案：本发明所述多相永磁同步电机系统，包括n相永磁同步电机、一号m相交流斩波单元、一号m相电抗器组和一号n相功率变换器，m≥3，n≥3，n相永磁同步电机包括定子和转子，定子包括定子铁心和定子绕组，定子绕组包括电枢绕组和磁场控制绕组；磁场控制绕组为m相交流绕组，其引出线与一号m相交流斩波单元的交流输入端相连；一号m相电抗器组星型联结，一号m相电抗器组各相引出线与一号m相交流斩波单元的交流输入端相连；电枢绕组为n相交流绕组，其引出线与一号n相功率变换器的输出端相连；

电机工作在电动机状态，当需要从基速以下运行状态向基速以上升速时，通过逐渐增大一号m相交流斩波单元的占空比实现；当需要在高速状态向基速降速时，通过逐渐减小一号m相交流斩波单元的占空比实现。

优选地，还包括二号m相交流斩波单元、二号m相电抗器组和m相补偿电容器组，m相补偿电容器组每个电容器的一端与磁场控制绕组的一条引出线相连，m相补偿电容器组每个电容器的另一端与二号m相交流斩波单元的一个交流输入端相连；二号m相电抗器组各相引出线与二号m相交流斩波单元的交流输入端相连；

电机工作在电动机状态，当需要从基速以下运行状态向基速以上升速时，通过逐渐增大一号m相交流斩波单元的占空比实现；当需要在高速状态向基速降速时，通过逐渐减小一号m相交流斩波单元的占空比实现；当降速到基速以下并需要继续降速时，通过逐渐增大二号m相交流斩波单元的占空比实现。

优选地，一号m相交流斩波单元和二号m相交流斩波单元结构相同，包括整流电路、斩波电路和缓冲电路；