一种电机驱动系统技术方案

目前的电机驱动系统中，驱动电机完成生产制造后便不能改变其接线方式，这导致电机过载时的电流较大，增加了控制器的成本。本发明专利技术提供一种能够自动调整自身接线方式的电机驱动系统，其特征是：有一个与电机引出线相连接的接线切换装置，能根据电机运行速度的变化，在不同接线方式之间进行切换。有益效果是：使电机运行于低速大转矩阶段(加速阶段)的电流减小，降低电机控制器的成本；并能在高速时减少弱磁电流或不进行弱磁控制，减少电机及其控制器的发热。

Motor drive system

In the current motor drive system, the drive motor can not change its wiring mode after manufacturing, which leads to a larger current when the motor is overloaded, and increases the cost of the controller. The present invention relates to a self adjustment of the motor drive system automatic connection mode, which is characterized in that: a terminal switching device with a motor lead wire is connected, can according to the change of the running speed of the motor, switch between different connection modes. The utility model has the advantages that the motor is running in low speed and high torque phase (acceleration phase) the current decreases, reducing the cost of motor controller; and can reduce the weak magnetic current at high speed or not weak magnetic control, reduce heating motor and its controller.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电机驱动系统，尤其是能自动切换电机引出线之间接线方式的电机驱动系统。
技术介绍
目前由变频器控制的调速驱动系统被广泛应用于伺服、电梯、风电、新能源汽车等领域。永磁电机是调速驱动系统中常用的一类电机，对于永磁电机而言，随着电机转速的升高，电机自身的感应电动势也随之升高，电机供电的最大电压(即电机控制器输出的极限电压)限制了电机转速不能无限地增加，所以电机的调速范围受到了电压的限制。目前的永磁电机控制通常采用弱磁技术解决这个问题，在高速时对永磁电机进行弱磁控制， 使电机的直轴磁场减弱，以达到降低电机电压和扩宽调速范围的目的，这就是所谓的“弱磁扩速”控制技术。但这种技术也存在一定的缺陷，即采用弱磁控制比不采用弱磁控制时的电机电流要大，因为在采用弱磁控制时，除了用于产生转矩和动力的电流之外，还需要额外的电流用来进行弱磁，这样就导致总电流的增加，从而导致的电机发热和控制器发热的增加。当前，永磁电机一旦完成生产制造，其接线方式就被固定下来，在电机运行过程中不会更改，但这种单一的接线方式在宽调速或负载变化大的场合往往存有缺陷，即运行于加速段的电机电流会比较大，因为电机要实现加速，其加速转矩往往要比额定转矩大很多， 因而加速时的电机电流也往往比额定电流大很多，只有具有较大极限电流的电机控制器才能满足该电机的需求，这样就抬高了控制器中电子开关的容量，使控制器的成本增加。另外，传统电机中采用多抽头绕组进行调速的方案会使一部分电机绕组处于闲置状态，没能充分利用电机潜能，效能不高，在要求高效率和高功率密度的新型永磁电机应用领域中适用性不强。在使用电机驱动的场合中，有些场合是采用多电机联合驱动的方式，这种驱动系统中，电机之间的接线方式是固定不变的，这种单一的接线方式虽然结构简单牢固，但在调速场合往往会存有电机运行在加速段的电流会比较大的缺陷，因为电机的加速转矩往往要比额定转矩大很多，因而加速时的电机电流也往往比额定电流大很多，只有具有较大极限电流的电机控制器才能满足该电机的需求，这样就抬高了控制器中电子开关的容量，增加控制器的成本。总之，高速时如何扩速和低速时如何减小电流是目前调速驱动领域的经常碰到的问题，能否通过改进电机结构同时解决上述两方面的问题是值得研究课题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种能够自动调整接线方式的电机驱动系统，减小电流，降低电机控制器的成本，并能扩宽电机的调速范围。本专利技术的技术构思是提供一个与电机引出线连接的接线切换装置，该接线切换装置能根据电机转速的变化切换电机引出线间的接线方式，降低大转矩时(加速阶段)的电机电流，降低电机控制器的成本；减少高速时电机的弱磁电流或不进行弱磁控制，减少电机和电机控制器的发热。本专利技术的技术方案是提供一种电机驱动系统，包括电机、电机控制器和接线切换装置，其特征在于，电机控制器通过线路与电机内部的绕组相连，并控制电机的运转；接线切换装置与电机的引出线相连接；在接线切换装置内设有若干电路开关，接线切换装置通过切换或者通断开关执行切换动作，并且，该切换动作能够改变电机引出线之间的电路连接方式；接线切换装置的切换动作是自动进行的，而且是可逆的；接线切换装置是否执行切换动作由电机转速决定，电机由静止运行到最高速度的过程中，该接线切换装置至少执行一次切换动作；接线切换装置每执行一次切换动作，控制器输出电压与电机转速的比值 (U/n)都发生改变，且电机低速段的控制器输出电压与电机转速的比值(U/n)大于高速段的控制器输出电压与电机转速的比值(U/n)。本技术方案中驱动电机的运行是由控制器控制的；该电机有引出线引出电机本体，所述的电机本体是指电机定子和转子等组成的电磁结构部分。一般情况下，三相电机至少有3条引出线，也可根据需要将多于3条的引出线引出电机本体，比如20极72槽的电机， 可将每相绕组的4条支路的进线端和出线端都引出，三相绕组最多可有M条引出线。本技术方案中的接线切换装置与电机的引出线相连接，在接线切换装置内设有若干电路开关，该电路开关是接线切换装置的动作执行单元，通过切换或者通断开关可以执行切换动作，并在执行切换动作的同时，改变电机引出线之间的电路连接方式，即该切换动作前后的电机引出线之间的电路连接方式是不同的。本技术方案中接线切换装置的切换动作可以自动进行，无需人为操作。另外，本技术方案中接线切换装置的切换动作是可逆的，比如，电机由静止运行到最高速度的过程中， 该接线切换装置仅在电机转速运行至最高速度的一半时执行一次切换动作，与此同时，电机引出线之间的电路连接方式由低速段的连接方式切换到高速段的连接方式，那么，当电机由最高速度降速到静止时，该接线切换装置会在电机转速降至最高速度的一半左右时执行一次切换动作，接线切换装置内的电路开关切回低速段的开关状态，同时，电机引出线之间的电路连接方式由高速段的连接方式切回低速段的连接方式。本技术方案中的一个显著特征是接线切换装置是否执行切换动作由电机转速决定，电机由静止运行到最高速度的过程中，该接线切换装置至少执行一次切换动作，即电机转速是该接线切换装置执行切换动作的原始诱导因素。另外，接线切换装置每执行一次切换动作，控制器输出电压与电机转速的比值(U/n)都发生改变，且电机低速段的控制器输出电压与电机转速的比值(U/n)大于高速段的控制器输出电压与电机转速的比值(U/n)， 假如该电机驱动系统中仅有一颗电机，则该电机的反电势系数(Ke)和转矩系数(Kt)在接线切换装置切换接线方式时发生改变，且低速时的反电势系数和转矩系数大于高速时的反电势系数(Ke)和转矩系数(Kt)。本技术方案可以有多种实施形式，其中的一类实施例是在电机驱动系统中仅有一颗驱动电机，接线切换装置的作用是调整电机内单相绕组不同支路间的连接方式。所述电机的磁极数与槽数有1个以上的公约数，每相绕组有1条以上的支路。每条绕组支路都引出电机本体，并连接在所述的接线切换装置上。该接线切换装置可切换每相绕组支路间的接线方式。在电机由静止运行至最高速的过程中，每相绕组支路间的接线方式至少切换一次，且高速段接线方式中的并联支路数大于低速段接线方式中的并联支路数。根据电机理论，只要电机的磁极数与槽数有1个以上的公约数，每相绕组就会有1 条以上的绕组支路。例如20极72槽的三相电机，其磁极数与槽数有3个公约数，分别是1， 2，4。每相绕组的支路条数是磁极数00)与槽数m的最大公约数，每相绕组有4条支路， 三相共有12条支路，每条支路由两个引出端，共有M个引出端。根据本技术方案，可将24 个引出端都连接在所述的接线切换装置上，该接线切换装置可切换每相绕组支路间的接线方式，比如电机由静止运行至最高速6000rpm的过程中，该接线切换装置在电机转速运行至3000rpm时执行切换动作，每相绕组支路间的接线方式发生改变，每相绕组由4条支路串联改为4条支路并联，即在转速为Orpm到3000rpm区段接线方式中的并联支路数为1，在转速为3000rpm到6000rpm区段接线方式中的并联支路数为4。上述实施例的机理是电机绕线下线工序完成后，绕组中每条支路的串联匝数是被固定下来，在接线时，并联支路数越少就意味着每相绕组的串联支路数越多，那么每相绕组的总串联匝数就越多，因而电机的反电本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种电机驱动系统，包括电机、电机控制器和接线切换装置，其特征是：电机控制器通过线路与电机内部的绕组相连，并控制电机的运转；接线切换装置与电机的引出线相连接；接线切换装置内设有若干电路开关，通过切换或者通断开关执行切换动作，并且，该切换动作能够改变电机引出线之间的电路连接方式；接线切换装置的切换动作是自动进行的，而且是可逆的；接线切换装置是否执行切换动作由电机转速决定，电机由静止运行到最高速度的过程中，该接线切换装置至少执行一次切换动作；接线切换装置每执行一次切换动作，控制器输出电压与电机转速的比值（Ｕ／ｎ）都发生改变，且电机低速段的控制器输出电压与电机转速的比值（Ｕ／ｎ）大于高速段的控制器输出电压与电机转速的比值（（Ｕ／ｎ）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘行，
申请(专利权)人：刘行，
类型：发明
国别省市：31