本發(fā)明涉及電機(jī)，特別涉及一種永磁同步電機(jī)及其控制方法。

背景技術(shù)：

1、傳統(tǒng)的永磁同步電機(jī)雖然在設(shè)計(jì)額定工況下表現(xiàn)出色，但在面對寬轉(zhuǎn)速范圍（包括低速和高速區(qū)間）的多工況運(yùn)行時，其性能表現(xiàn)存在局限性。具體而言，由于電機(jī)的繞組和永磁體勵磁磁場在制造完成后即固定不變，導(dǎo)致電機(jī)在偏離設(shè)計(jì)額定工況點(diǎn)的轉(zhuǎn)速下運(yùn)行時，效率會有所降低。特別是在高速運(yùn)行區(qū)間，當(dāng)電機(jī)的反電動勢接近或超過變頻器的母線電壓時，必須采用弱磁控制策略來進(jìn)一步提升轉(zhuǎn)速。

2、弱磁控制雖能有效擴(kuò)展電機(jī)的調(diào)速范圍，但其副作用也不容忽視。隨著弱磁電流的增大，電機(jī)的無功功率隨之增加，這不僅直接降低了系統(tǒng)的整體效率，還可能因過大的電流而產(chǎn)生額外的熱量，影響電機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行。更為嚴(yán)重的是，弱磁電流的增加還會加劇永磁體的不可逆退磁風(fēng)險，長此以往將嚴(yán)重?fù)p害電機(jī)的性能和壽命。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種永磁同步電機(jī)及其控制方法，旨在解決現(xiàn)有永磁同步電機(jī)在低速和高速運(yùn)行時效率差，且在高速工況下需要弱磁調(diào)速導(dǎo)致永磁體的不可逆退磁風(fēng)險顯著增加等問題。

2、本發(fā)明實(shí)施例提供一種永磁同步電機(jī)，包括：第一逆變器、第二逆變器、第一三相繞組、第二三相繞組、繞組開關(guān)變換組件和三相不控整流橋，所述第一三相繞組的一端與所述第一逆變器連接，所述第一三相繞組的另一端分別與所述繞組開關(guān)變換組件的一端和所述三相不控整流橋連接，所述第二三相繞組分別與所述第二逆變器連接和所述繞組開關(guān)變換組件的另一端連接，所述繞組開關(guān)變換組件用于實(shí)現(xiàn)所述第一三相繞組和所述第二三相繞組串聯(lián)工作，或者所述第一三相繞組和所述第二三相繞組單獨(dú)工作。

3、進(jìn)一步的，所述繞組開關(guān)變換組件包括三個變換開關(guān)，所述第一三相繞組內(nèi)的每一個繞組的公共端與所述第二三相繞組內(nèi)的每一個繞組的引出端分別通過一個變換開關(guān)連接，所述第一三相繞組內(nèi)的三個繞組的引出端皆與所述第一逆變器連接，所述第一三相繞組內(nèi)的三個繞組的公共端皆與所述三相不控整流橋連接，所述第二三相繞組內(nèi)的三個繞組的引出端皆與所述第二逆變器連接，所述第二三相繞組內(nèi)的三個繞組的公共端連接在一起并作為中性點(diǎn)。

4、進(jìn)一步的，還包括：控制開關(guān)，所述三相不控整流橋的共陽極與所述控制開關(guān)的一端連接，所述三相不控整流橋的共陰極與所述控制開關(guān)的另一端連接，所述三相不控整流橋的三相輸入端分別與所述第一三相繞組內(nèi)的三個繞組的公共端連接。

5、進(jìn)一步的，所述變換開關(guān)和所述控制開關(guān)均采用接觸器或者電力電子開關(guān)。

6、進(jìn)一步的，還包括：定子鐵芯，所述定子鐵芯上設(shè)置有若干定子齒部，每一個所述定子齒部上同時繞制有所述第一三相繞組的一個線圈和所述第二三相繞組的一個線圈。

7、進(jìn)一步的，所述定子齒部對應(yīng)所述第一三相繞組中的其中一個繞組a和所述第二三相繞組中的其中一個繞組a設(shè)置有第一定子齒部、第八定子齒部、第二定子齒部和第七定子齒部；所述第一定子齒部和第二定子齒部相鄰設(shè)置，所述第七定子齒部和第八定子齒部相鄰設(shè)置；所述第一定子齒部和第七定子齒部相對設(shè)置，所述第二定子齒部和第八定子齒部相對設(shè)置；

8、所述第一定子齒部上繞制有所述繞組a的一個線圈a1和所述繞組a的一個線圈a1；第二定子齒部上繞制有所述繞組a的一個線圈a2和所述繞組a的一個線圈a2；所述線圈a1和所述線圈a2反向串聯(lián)，所述線圈a1和所述線圈a2反向串聯(lián)；

9、所述第七定子齒部上繞制有所述繞組a的一個線圈a3和所述繞組a的一個線圈a3，所述線圈a3和所述線圈a3反向串聯(lián)；

10、所述第八定子齒部上繞制有所述繞組a的一個線圈a4和所述繞組a的一個線圈a4，所述線圈a4和所述線圈a4反向串聯(lián)；

11、所述線圈a1、線圈a2、線圈a3和線圈a4串聯(lián)，所述線圈a1、線圈a2、線圈a3和線圈a4串聯(lián)。

12、進(jìn)一步的，所述第一三相繞組和所述第二三相繞組的匝數(shù)不同。

13、進(jìn)一步的，所述第一三相繞組和所述第二三相繞組的線徑相同。

14、進(jìn)一步的，所述第一逆變器的最大供電電壓和所述第二逆變器的最大供電電壓相等。

15、進(jìn)一步的，所述永磁同步電機(jī)的反電動勢小于所述第一逆變器的最大供電電壓，所述永磁同步電機(jī)采用最大轉(zhuǎn)矩電流比控制。

16、本發(fā)明實(shí)施例提供一種永磁同步電機(jī)的控制方法，包括：當(dāng)所述永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速小于或等于第一轉(zhuǎn)速閾值時，控制所述三相不控整流橋斷開，所述繞組開關(guān)變換組件開通，所述第一逆變器開啟，所述第二逆變器關(guān)閉；

17、當(dāng)所述永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速大于第一轉(zhuǎn)速閾值且小于或等于第二轉(zhuǎn)速閾值時，控制所述三相不控整流橋開通，所述繞組開關(guān)變換組件斷開，所述第一逆變器開啟，第二逆變器開啟；

18、當(dāng)所述永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速大于第二轉(zhuǎn)速閾值且小于或等于第三轉(zhuǎn)速閾值時，控制所述三相不控整流橋開通，所述繞組開關(guān)變換組件斷開，所述第一逆變器關(guān)閉，所述第二逆變器開啟，其中，所述第一轉(zhuǎn)速閾值小于所述第二轉(zhuǎn)速閾值，所述第二轉(zhuǎn)速閾值小于所述第三轉(zhuǎn)速閾值。

19、本發(fā)明公開了一種永磁同步電機(jī)及其控制方法，永磁同步電機(jī)包括：第一逆變器、第二逆變器、第一三相繞組、第二三相繞組、繞組開關(guān)變換組件和三相不控整流橋，所述第一三相繞組的一端與所述第一逆變器連接，所述第一三相繞組的另一端分別與所述繞組開關(guān)變換組件的一端和所述三相不控整流橋連接，所述第二三相繞組分別與所述第二逆變器連接和所述繞組開關(guān)變換組件的另一端連接，所述繞組開關(guān)變換組件用于實(shí)現(xiàn)所述第一三相繞組和所述第二三相繞組串聯(lián)工作，或者所述第一三相繞組和所述第二三相繞組單獨(dú)工作。本發(fā)明通過繞組開關(guān)變換組件和三相不控整流橋，使得電機(jī)能夠在低速、中速和高速的繞組工作模式切換，從而使得電機(jī)能夠在低速、中速和高速的工況下采用最大轉(zhuǎn)矩電流比控制，提升了電機(jī)在低速和高速運(yùn)行時的效率，且電機(jī)在高速工況下無需弱磁調(diào)速，避免了永磁體在弱磁控制時的不可逆退磁，提升了電機(jī)的使用壽命。

技術(shù)特征：

1.一種永磁同步電機(jī)，其特征在于，包括：第一逆變器、第二逆變器、第一三相繞組、第二三相繞組、繞組開關(guān)變換組件和三相不控整流橋，所述第一三相繞組的一端與所述第一逆變器連接，所述第一三相繞組的另一端分別與所述繞組開關(guān)變換組件的一端和所述三相不控整流橋連接，所述第二三相繞組分別與所述第二逆變器連接和所述繞組開關(guān)變換組件的另一端連接，所述繞組開關(guān)變換組件用于實(shí)現(xiàn)所述第一三相繞組和所述第二三相繞組串聯(lián)工作，或者所述第一三相繞組和所述第二三相繞組單獨(dú)工作；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁同步電機(jī)，其特征在于，還包括：控制開關(guān)，所述三相不控整流橋的共陽極與所述控制開關(guān)的一端連接，所述三相不控整流橋的共陰極與所述控制開關(guān)的另一端連接，所述三相不控整流橋的三相輸入端分別與所述第一三相繞組內(nèi)的三個繞組的公共端連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的永磁同步電機(jī)，其特征在于，所述變換開關(guān)和所述控制開關(guān)均采用接觸器或者電力電子開關(guān)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁同步電機(jī)，其特征在于，還包括：定子鐵芯，所述定子鐵芯上設(shè)置有若干定子齒部，每一個所述定子齒部上同時繞制有所述第一三相繞組的一個線圈和所述第二三相繞組的一個線圈。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的永磁同步電機(jī)，其特征在于，所述定子齒部對應(yīng)所述第一三相繞組中的其中一個繞組a和所述第二三相繞組中的其中一個繞組a設(shè)置有第一定子齒部、第八定子齒部、第二定子齒部和第七定子齒部；所述第一定子齒部和第二定子齒部相鄰設(shè)置，所述第七定子齒部和第八定子齒部相鄰設(shè)置；所述第一定子齒部和第七定子齒部相對設(shè)置，所述第二定子齒部和第八定子齒部相對設(shè)置；

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁同步電機(jī)，其特征在于，所述第一三相繞組和所述第二三相繞組的匝數(shù)不同。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁同步電機(jī)，其特征在于，所述第一三相繞組和所述第二三相繞組的線徑相同。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁同步電機(jī)，其特征在于，所述第一逆變器的最大供電電壓和所述第二逆變器的最大供電電壓相等。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的永磁同步電機(jī)，其特征在于，所述永磁同步電機(jī)的反電動勢小于所述第一逆變器的最大供電電壓，所述永磁同步電機(jī)采用最大轉(zhuǎn)矩電流比控制。

10.一種如權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的永磁同步電機(jī)的控制方法，其特征在于，包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種永磁同步電機(jī)及其控制方法，永磁同步電機(jī)包括：第一逆變器、第二逆變器、第一三相繞組、第二三相繞組、繞組開關(guān)變換組件和三相不控整流橋，第一三相繞組的一端與第一逆變器連接，第一三相繞組的另一端分別與繞組開關(guān)變換組件的一端和三相不控整流橋連接，第二三相繞組分別與第二逆變器連接和繞組開關(guān)變換組件的另一端連接。本發(fā)明通過繞組開關(guān)變換組件和三相不控整流橋，使得電機(jī)能夠在低速、中速和高速的繞組工作模式切換，從而使得電機(jī)能夠在低速、中速和高速的工況下采用最大轉(zhuǎn)矩電流比控制，提升了在低速和高速運(yùn)行時的效率，且在高速工況下無需弱磁調(diào)速，避免了永磁體在弱磁控制時的不可逆退磁，提升了電機(jī)的使用壽命。

技術(shù)研發(fā)人員：徐曄鎏,孫文嬌,周博
受保護(hù)的技術(shù)使用者：珠海格力電器股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/10