绕组开放式永磁同步电机驱动系统及绕组切换策略技术方案

本发明专利技术涉及电机控制领域，公开了一种绕组开放式永磁同步电机驱动系统，包括第一直流源、第二直流源、第一逆变器、第二逆变器、绕组切换装置、绕组开放式永磁同步电机和电机控制器。电机采用每相两套绕组开放式结构，连接绕组切换装置。电机控制器产生驱动1、驱动2和驱动3分别作用于第一逆变器、第二逆变器和绕组切换装置。本发明专利技术还公开了一种绕组开放式永磁同步电机绕组切换策略，当电机驱动系统处于正常运行状态时，运行于六种绕组连接方式；当电机或功率器件发生故障时，通过绕组切换实现容错运行。该系统提高了低速输出扭矩、拓宽了转速运行范围、扩大了高效区面积，可以保障系统安全可靠运行。

Winding open permanent magnet synchronous motor drive system and winding switching strategy

The invention relates to the field of motor control, and discloses a winding open permanent magnet synchronous motor drive system, which includes a primary current source, a second DC source, a first inverter, a second inverter, a winding switching device, a winding open permanent magnet synchronous motor and a motor controller. The motor adopts two sets of winding open structure for each phase, and the connecting winding switching device. The motor controller generates a driving 1, a driving 2 and a driving 3 acting on the first inverter, the second inverter and the winding switching device respectively. The invention also discloses a windings open type permanent magnet synchronous motor winding switching strategy. When the motor drive system is in normal running state, it runs in six kinds of winding connection mode. When the motor or power device fails, the fault tolerant operation is realized through the winding switch. The system improves the output torque at low speed, widens the speed range and expands the area of the high efficiency area, which ensures the safe and reliable operation of the system.

【技术实现步骤摘要】
绕组开放式永磁同步电机驱动系统及绕组切换策略
本专利技术涉及永磁同步电机系统及控制领域，特别涉及一种多绕组开放式的永磁同步电机驱动系统及绕组切换方法。
技术介绍
永磁同步电机具有功率密度大、效率高和运行性能优良等优点，已经成为纯电动汽车、混合动力汽车的重要发展方向之一。为了实现电动汽车高效率和高安全性能，电机驱动系统要求具备良好的转矩输出特性，较宽的调速范围，较高的系统效率以及较高的运行可靠性。传统的方案采用单逆变器驱动单个电机绕组运行模式，为满足电机驱动系统要求，通常需要改进控制策略或者优化电机设计。就高速宽范围运行而言，在控制策略方面，采用增大直轴弱磁电流的方式，但弱磁电流形成的磁场回路穿过永磁体，增加了永磁体退磁风险；在电机设计方面，优化永磁电机结构及磁路，提出新型混合励磁结构以及特殊控制策略，虽然在一定程度上可以达到调节电机气隙磁场的目的，但牺牲了永磁电机自身的功率密度、效率等性能。此外，要产生大扭矩，需要较大的电流，对逆变器容量要求高。在低速大扭矩运行时，例如低速爬坡和起动加速时需要增大蓄电池的放电电流，降低了电动汽车的续航里程，缩短了蓄电池的使用寿命。更重要的是，当电机或本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种绕组开放式永磁同步电机驱动系统，其特征在于，包括第一直流源(1)、第二直流源(2)、第一逆变器(3)、第二逆变器(4)、绕组切换装置(5)、绕组开放式永磁同步电机(6)和电机控制器(7)；其中，所述第一直流源(1)的输出端与第一逆变器(3)的输入端相连，所述第二直流源(2)的输出端与第二逆变器(4)的输入端相连；第一逆变器(3)和第二逆变器(4)的输出端与绕组切换装置(5)连接，绕组切换装置(5)的输出端与绕组开放式永磁同步电机(6)的十二个接线端连接；所述第一逆变器(3)包括十二个功率开关器件，其中六个第一IGBT分别为S11、S12、S13、S14、S15、S16，六个分别与相对应的第...

【技术特征摘要】
1.一种绕组开放式永磁同步电机驱动系统，其特征在于，包括第一直流源(1)、第二直流源(2)、第一逆变器(3)、第二逆变器(4)、绕组切换装置(5)、绕组开放式永磁同步电机(6)和电机控制器(7)；其中，所述第一直流源(1)的输出端与第一逆变器(3)的输入端相连，所述第二直流源(2)的输出端与第二逆变器(4)的输入端相连；第一逆变器(3)和第二逆变器(4)的输出端与绕组切换装置(5)连接，绕组切换装置(5)的输出端与绕组开放式永磁同步电机(6)的十二个接线端连接；所述第一逆变器(3)包括十二个功率开关器件，其中六个第一IGBT分别为S11、S12、S13、S14、S15、S16，六个分别与相对应的第一IGBT反并联的第一二极管分别为D11、D12、D13、D14、D15、D16；所述第二逆变器(4)包括十二个功率开关器件，其中六个第二IGBT分别为S21、S22、S23、S24、S25、S26，六个分别与相对应的第二IGBT反并联的第二二极管分别为D21、D22、D23、D24、D25、D26；所述第一IGBT和第二IGBT均为复合全控型电压驱动式功率半导体器件；S11、D11、S12、D12构成第一逆变器(3)的第一桥臂，S13、D13、S14、D14构成第一逆变器(3)的第二桥臂，S15、D15、S16、D16构成第一逆变器(3)的第三桥臂，S21、D21、S22、D22构成第二逆变器(4)的第一桥臂，S23、D23、S24、D24构成第二逆变器(4)的第二桥臂，S25、D25、S26、D26构成第二逆变器(4)的第三桥臂；所述绕组切换装置(5)包括九个开关器件，分别记为S31、S41、S51、S32、S42、S52、S33、S43、S53，其中S31、S41、S51三者彼此并联构成第一开关器件组，S32、S42、S52三者彼此并联构成第二开关器件组，S33、S43、S53三者彼此并联构成第三开关器件组；所述绕组切换装置(5)还包括六个输入端，分别记为L11、L12、L13、L21、L22、L23，其中L11、L12、L13分别与第一逆变器(3)的第一桥臂、第二桥臂和第三桥臂的中点相连接，L21、L22、L23分别与连接第二逆变器(4)第一桥臂、第二桥臂和第三桥臂的中点相连接；所述绕组开放式永磁同步电机(6)采用每相两套绕组开放式结构，一共包括六套绕组，分别记为A1-A2、B1-B2、C1-C2、U1-U2、V1-V2、W1-W2，其中A1-A2绕组与U1-U2绕组同相，B1-B2绕组与V1-V2绕组同相，C1-C2绕组与W1-W2绕组同相；所述A1-A2绕组与所述第一开关器件组的一端连接后与输入端L11相连接，U1-U2绕组与所述第一开关器件组的另一端连接后与输入端L21相连接，B1-B2绕组与所述第二开关器件组的一端连接后与输入端L12相连接，V1-V2绕组与所述第二开关器件组的另一端连接后与输入端L22相连接，C1-C2绕组与所述第三开关器件组的一端连接后与输入端L13相连接，W1-W2绕组与所述第三开关器件组的另一端连接后与输入端L23相连接；所述电机控制器(7)包括主控DSP模块、电流采集模块、位置采集模块和驱动信号生成模块，驱动信号生成模块产生驱动信号1作用于第一逆变器(3)，产生驱动信号2作用于第二逆变器(4)，产生驱动信号3作用于绕组切换装置(5)。2.根据权利要求1所述的一种绕组开放式永磁同步电机驱动系统，其特征在于，所述绕组开放式永磁同步电机(6)中的绕组具有六种连结方式，分...

【专利技术属性】
技术研发人员：张兴，李浩源，杨淑英，李二磊，刘威，刘世园，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34