多相电机系统和控制方法技术方案

一种电机控制方法包括：提供电机，该电机包括多个绕组、转子以及磁耦合到转子的定子；将多个功率转换器耦合到多个绕组；将多个功率转换器配置成运行在第一交错模式；控制多个功率转换器来动态调整电机的极数；以及在控制多个功率转换器来动态调整电机的极数的步骤之后，将多个功率转换器配置成离开第一交错模式而进入第二交错模式。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】多相电机系统和控制方法本申请要求美国临时申请No.62/675619(2018年5月23日提交，标题为“Cost-effectiveMulti-phaseMotorandGeneratorSystems”)的权益，通过引用将其申请结合于到本文中。
本专利技术涉及电机和/或发电机系统，以及在特定实施例中涉及改进先进电机/发电机和驱动系统的设计、构造和控制的新技术。
技术介绍
电机(电动机或发电机)是在电力与机械旋转运动之间转换能量的设备。存在不同类型的电机，包括感应电机、永磁体电机、开关磁阻电机、同步磁阻电机和混合电机。本专利技术中的各个实施例可适用于被配置为电动机或发电机的上述不同类型的电机。作为示例的感应电机用来示出本专利技术的新方面。感应电机包括定子和转子。定子是固定部件，而转子是旋转部件。转子可处于定子内部、定子外部或者如在轴向场机器中处于定子旁边。具有定子内部的转子的感应电机用作说明本专利技术的新方面的示例。一个小的气隙存在于转子与定子之间，以获得机械间隙和生成机械转矩。鼠笼式感应电机是最常见的电机。鼠笼式感应电机的定子包括多个绕组。多个绕组通常由按照极对所布置的多个相带组成。鼠笼式感应电机的转子包括轴和鼠笼，该鼠笼由磁结构(层合硅钢叠层，即硅钢片)中包含的金属棒所制成。轴被金属棒所包围。金属棒的第一端通过第一互连环来连接。金属棒的第二端通过第二互连环来连接。在运行中，电力通常被施加到定子。因此，在定子中并且在空气隙中创建了第一磁场。第一磁场在时间上以同步速度旋转，其中交流(ac)电力被施加到定子绕组。第一磁场在转子的金属棒中引起电流。感应电流在转子中产生第二磁场。转子的第二磁场对定子的第一磁场起反作用。按照楞次定律，转子跟随第一磁场旋转，并且生成使转子旋转的机械转矩。在电动机模式，转子将落后于第一磁场。第一磁场与转子之间的速度差保持在转子内部感应电流。如果负载被施加到转子并且转子进一步落后于第一磁场，则因转子与第一磁场之间的滞后而将形成更大转矩。换言之，电机的转矩与转子的速度和第一磁场的速度之间的滑差近似成比例。感应电机中的转子的理论速度在传统上取决于电源的频率以及定子线圈中的极的布置。在电机上没有负荷的情况下，转子的速度等于或近似等于旋转磁场的同步速度。感应电机的同步速度通过电源的频率以及感应电机的极的数量来确定。特别是，感应电机的同步速度等于电源的频率乘以60并且进一步除以极对的数量，单位为每分钟转数(rpm)。随着能量效率成为越来越重要的问题，更多电动机和发电机在变速应用(例如工业驱动器、电动车辆、柴油发电机组、伺服系统和风力发电)中耦合到功率电子设备。许多这些应用要求电动机和发电机在宽速度和功率范围内运行，而传统技术不能满足这类应用的性能和成本要求。需要能使电机在宽速度和功率范围高效地运行。已经提出动态调整极数和/或电机的相数，以提供更大的自由度优化电机的性能，特别是改进电机和驱动系统的效率。可通过控制绕组中的电流，特别是通过改变相邻绕组中的电流之间的相位关系，来改变机器中的极数和/或一对极中的相数。但是，如何节省成本地实现这种系统仍然是重大难题。特别是，具有电力输送子系统(该电力输送子系统包括保护装置和dc环节滤波电容器)的这种系统可具有显著功率损耗，并且在没有被正确设计时难以制造，以及具有大量电流检测装置的需要也可导致成本增加。期望具有一种采用先进控制技术的高性能电机系统，所述先进控制技术对多种速度和功率范围以低成本呈现良好性能(例如高效率)。
技术实现思路
通过本专利技术的优选实施例可一般解决或避免这些及其他问题并且一般实现技术优点，本专利技术的优选实施例提供能够动态调整极数和/或相数的多相电机系统的节省成本实现方式。按照实施例，一种方法包括：提供电机，该电机包括多个绕组、转子以及磁耦合到转子的定子；将多个功率转换器耦合到多个绕组；将多个功率转换器配置成运行在第一交错模式；控制多个功率转换器来动态调整电机的极数；以及在控制多个功率转换器来动态调整电机的极数的步骤之后，将多个功率转换器配置成离开第一交错模式而进入第二交错模式。在另一个实施例中，一种方法包括：提供电机，该电机包括多个绕组、转子以及磁耦合到转子的定子；耦合经由dc环节而耦合在电源与多个绕组之间的多个功率转换器；将多个功率转换器分为多个编组，其中功率转换器的第一编组被同步到第一同步信号，而功率转换器的第二编组被同步到第二同步信号，并且其中第一同步信号和第二同步信号以交错角来交错；以及将多个功率转换器配置成在第一运行模式期间运行在第一交错模式而在第二运行模式期间运行在第二交错模式，其中第一交错模式中的交错角与第二交错模式中的交错角是不同的。按照另一个实施例，一种系统包括：电机，具有多个绕组、转子以及磁耦合到转子的定子，其中多个绕组配置成使得电机的极数是通过调整流经多个绕组的电流能够动态可调整的；多个功率转换器，连接到各自绕组，其中多个功率转换器和多个绕组被布置到多个对称编组中；以及多个电流检测装置，配置成检测流经电机的被检测绕组的电流，其中多个绕组的数量明显大于电流检测装置的数量，经由所述电流检测装置估计或观测多个绕组的电流。按照又一个实施例，一种设备包括：汇流条，耦合在电源与功率转换器之间，其中功率转换器配置成驱动电机同，该电机包括多个绕组、转子、磁耦合到转子的定子，并且其中汇流条包括连接到电源的第一端子的第一平面、连接到功率转换器的第一端子的第二平面、耦合在电源的第二端子与功率转换器的第二端子之间的第三平面；保护装置，连接在第一平面与第二平面之间；以及低阻抗通路，耦合在第三位置与邻近于保护装置和第一或第二平面的接合点的点之间。本专利技术的实施例的优点是用于能够动态调整极数和/或相数的可重新配置电机系统的节省成本装置和方法。以上相当广泛地概述了本专利技术的特征和技术优点，以便可更好地了解随后的本专利技术的详细描述。以下将描述形成本专利技术的权利要求书的主题的本专利技术的附加特征和优点。本领域的技术人员应当理解，所专利技术的概念和具体实施例可易于用作用于修改或设计执行本专利技术的相同目的的其他结构或过程的基础。本领域的技术人员还应当知道，这类等效构造没有背离如所附权利要求书所述的本专利技术的精神和范围。附图说明为了更全面了解本专利技术及其优点，现在参照以下结合附图的描述，附图包括：图1示出按照本专利技术的各个实施例、具有电力输送系统(该电力输送系统包括汇流条)的电机驱动系统的框图；图2示出按照本专利技术的各个实施例、图1所示汇流条的截面图；图3示出按照本专利技术的各个实施例的汇流条的视图；图4示出按照本专利技术的各个实施例的另一个汇流条的视图；图5示出按照本专利技术的各个实施例的又一个汇流条的视图；图6示出按照本专利技术的各个实施例的电机系统的透视图；图7示出按照本专利技术的各个实施例、图6所示电机系统的简化视图；图8示出按照本专利技术的各个实施例、图7所示电机系统的连接环和多个定子绕组的透视图；图9示出按照本专利技术的各个实施例、定子槽周围的区域的截面图；图1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种方法，包括：/n提供电机，所述电机包括多个绕组、转子以及磁耦合到所述转子的定子；/n耦合经由dc环节而耦合在电源与所述多个绕组之间的多个功率转换器；/n将所述多个功率转换器分为多个编组，其中功率转换器的第一编组被同步到第一同步信号，而功率转换器的第二编组被同步到第二同步信号，并且其中所述第一同步信号和第二同步信号以交错角来交错；以及/n将所述多个功率转换器配置成在第一运行模式期间运行在第一交错模式而在第二运行模式期间运行在第二交错模式，其中所述第一交错模式中的所述交错角与所述第二交错模式中的所述交错角是不同的。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180523 US 62/675,6191.一种方法，包括：
提供电机，所述电机包括多个绕组、转子以及磁耦合到所述转子的定子；
耦合经由dc环节而耦合在电源与所述多个绕组之间的多个功率转换器；
将所述多个功率转换器分为多个编组，其中功率转换器的第一编组被同步到第一同步信号，而功率转换器的第二编组被同步到第二同步信号，并且其中所述第一同步信号和第二同步信号以交错角来交错；以及
将所述多个功率转换器配置成在第一运行模式期间运行在第一交错模式而在第二运行模式期间运行在第二交错模式，其中所述第一交错模式中的所述交错角与所述第二交错模式中的所述交错角是不同的。


2.如权利要求1所述的方法，进一步包括：
将所述电机配置成在第一数量的极对和第二数量的极对下运行；
控制所述多个功率转换器动态调整所述电机的极数；以及
在控制所述多个功率转换器动态调整所述电机的所述极数的所述步骤之后，将所述多个功率转换器配置成离开所述第一交错模式而进入具有不同交错角的第二交错模式。


3.如权利要求1所述的方法，其中：
所述dc环节实现为汇流条，以及保护装置被集成在所述汇流条中。


4.如权利要求1所述的方法，其中：
在交错模式中，所述交错角等于360/(2·N)度，其中N是交错同步信号的数量。


5.如权利要求1所述的方法，其中：
按照所述多个功率转换器或所述电机的运行参数的变化在交错模式中调整交错角。


6.如权利要求1所述的方法，其中：
在交错模式中，所述交错角等于0度或180度。


7.如权利要求1所述的方法，其中：
功率转换器编组在运行模式期间形成平衡多相系统。


8.如权利要求7所述的方法，其中：
所述功率转换器编组耦合到绕组编组，并且其中所述绕组编组在所述运行模式期间属于所述电机的一个极对。


9.如权利要求7所述的方法，其中：
所述功率转换器编组耦合到绕组编组，并且其中所述绕组编组在所述运行模式期间属于所述电机的多极对。


10.一种系统，包括：
电机，具有多个绕组、转子以及磁耦合到所述转子的定子，其中所述多个绕组配置成使得所述电机的极数是通过调整流经所述多个绕组的电流能够动态可调的；
连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛恒春，
申请(专利权)人：鲲腾科技公司，
类型：发明
国别省市：美国;US