[发明专利]采用Y型绕组带抽头连接扩大恒转矩变频调速范围的方法

权利要求书

1.一种采用Y型绕组带抽头连接扩大恒转矩变频调速范围的方法，其特征在于，将三相交流电动机的每相绕组分为由匝数、结构完全相同，但线径不同的两部分绕组串联构成，并在两部分绕组间引出抽头，其中，A部分绕组线径大于B部分绕组，具体的，两部分绕组截面积S_A与S_B的关系为：S_A＝3S_B，S_A为A部分绕组截面积，S_B为B部分绕组截面积；Y型绕组抽头连接变换时机为：当三相交流电动机电压随频率升到额定值时，即对三相交流电动机定子绕组施以Y型绕组抽头连接变换，即PWM电源改由抽头接入绕组，使得A部分绕组接入电源，B部分绕组从电源断开，即A部分绕组为运行绕组，B部分绕组不得电，从而使得每相绕组串联匝数减少至原匝数的一半，并同时降低绕组供电电压一半，相当于使绕组重新获得一倍电压的提升空间，假设电机负载不变，则绕组电流必然增加一倍，即为设绕组A的电阻为R_A，绕组B的电阻为R_B，则三相交流电动机定子铜耗为该铜耗应不高于之前由B部分绕组的首端接入电源时所产生的铜耗否则将不能在额定功率下长期运行；于是有如下关系：

由上式得于是即S_A＝3S_B；

为绕组A与B串联后的每相电阻，为当电源从三相交流电动机的每相绕组的B部分绕组的首端接入时电机额定相电流；

因此三相交流电动机调速系统的恒转矩调速范围得以延拓一倍。

2.根据权利要求1所述的采用Y型绕组带抽头连接扩大恒转矩变频调速范围的方法，其特征在于，对三相交流电动机定子绕组施以Y型绕组抽头连接变换，即PWM电源改由抽头接入绕组，使得每相绕组串联匝数减少至原匝数的一半，并同时降低供电电压一半；为此，须相应降低PWM的调制度M值一半，使绕组由抽头处所施加的相电压由变换前的U_N降为U_N/2，以保持气隙磁通Φ_m为恒值；由于运行绕组A的电阻值为变换前绕组电阻值的1/4，使绕组铜损耗值在电流倍增后仍与变换前一样，保持不变。

3.根据权利要求2所述的采用Y型绕组带抽头连接扩大恒转矩变频调速范围的方法，其特征在于，该方法具体实现过程如下：

提供一交流电动机恒转矩变频调速系统，包括DSP控制单元、三相交流电动机、速度传感器、Y型绕组带抽头连接的变换控制电路、变频电源电路，所述DSP控制单元用于控制Y型绕组带抽头连接的变换控制电路使三相绕组进行抽头连接变换操作；变频电源电路通过Y型绕组带抽头连接的变换控制电路为三相交流电动机供电，速度传感器用于检测三相交流电动机转速；

设U_Yφ为三相交流电动机绕组的相电压；当三相交流电动机供电频率f₁升至额定值f_1N时，此时对应三相交流电动机同步转速为n_1N，PWM调制度M为1，三相交流电动机相电压U_φ达额定值U_N，通过Y型绕组带抽头连接的变换控制电路对三相交流电动机绕组施以Y型绕组抽头连接的变换操作，即PWM电源改由抽头接入绕组，此时三相交流电动机每相绕组串联匝数减少一半，为使变换前后三相交流电动机气隙磁通Φ_m不变，应使绕组相电压也下降一半，即U_Yφ＝U_N/2；为此，须相应降低PWM的调制度M值一半，即M＝1/2，使相电压在Y型绕组抽头连接变换后由U_N降为U_N/2，以保持气隙磁通Φ_m为恒值，即Φ_m＝Φ_mN，Φ_mN表示气隙磁通Φ_m的恒值；之后随着f₁由f_1N提升至2f_1N，调制度M值再由M＝1/2上升至M＝1，对应三相交流电动机相电压U_Yφ由U_N/2上升至额定值U_N，其效果相当于施加于三相交流电动机的电压额定值提升至原值的2倍，恒转矩调速范围也因此扩大为原值的2倍；当转速由高向低反向变化时的控制亦然。