[发明专利]一种开关磁阻电动机调速系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种新的开关磁阻电动机调速装置，特别涉及开关磁阻电动机中定子线圈的接法和对电动机绕组的驱动方式。 

背景技术

开关磁阻电动机调速系统由电动机、功率电路、角位移传感器和控制电路等四部份组成，由于性能优良，已在各个领域得到越来越广泛的应用。 

开关磁阻电动机的结构型式很多，相数一般为N，每相定子绕组由Z个线圈接成(Z为偶数)，可以串联、并联或混联。线圈嵌在定子的磁极上，乘积NZ是线圈的总数也是定子的极数。电动机转子的极数比定子少，一般为Z(N-1)。 

定子和转子磁极在自己的圆周上呈均匀的分布。属于同一相绕组的线圈所对应的定子磁极，方位角相差2π/Z。通电时，Z个磁极的极性呈N、S间隔排列，全部产生一个使定/转子邻近磁极重合的电磁转矩。 

根据转子轴上角位移传感器得到的位置信号，依次对N相定子绕组通电，电动机的转子就连续转动起来。绕组间这种通电的切换，称为换向。导通时还通过不同的导通比来改变加到绕组上电压的大小，称为PWM控制或斩波控制。 

开关磁阻电动机调速系统中的换向和斩波靠功率逆变电路来完成，功率逆变电路中有若干个桥臂，每个桥臂由一只功率开关和一只续流二极管串成。 

功率逆变电路用的直流电源，一般是由电网供电的三相桥式整流电源，输出处用电容滤波。为了限制上电时过大的充电电流，通常电容前先串联限流电阻，上电完毕后，用接触器把此电阻短路。 

有时开关磁阻电动机工作在再生发电状态，平均起来，电动机负载不但不耗电，反而使滤波电容上电压升高。当电容上电压高到一定值时，须 设置限压放电电路，通过功率开关的接通，把多余的电荷经过电阻放掉，或者另外设法回馈给电网。 

图1(a)示为定/转子12/8极的3相开关磁阻电动机调速系统的功率电路，图中，13为三相桥式整流电源，11为功率逆变电路，14为上电限流电路，15为限压放电电路。其中功率逆变电路共有三个半桥电路，每个半桥由两个桥臂组成。 

在图1(b)中画出了电动机线圈的连接图，电动机定子绕组12每相由四个线圈并联而成，四个线圈所在定子磁极的方位角间隔为π/2组成。 

3相6/4极开关磁阻电动机是3相12/8极开关磁阻电动机的前身，它的相绕组比较简单，由两个线圈连成，线圈所在定子磁极方位相面对。由于低速性能较差，现在已较少采用。 

无论3相还是N相，在现有开关磁阻电动机调速系统中，都是对相绕组进行整体驱动，系统的功率直接受到了功率开关二极管和整流电源额定能力的限制。 

把图1中功率电路作为功率单元，引入了三相移相变压器后，让其绝缘的副边绕组，作为三相电源来供给K个功率单元。把这些功率单元的直流输出串联，就可以增大调速系统的功率K倍，并且网侧供电电流的谐波分量大为减小。但这时电动机绕组上电压也增高K倍，需要增加电动机绕组的绝缘等级。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种开关磁阻电动机调速装置，改变开关磁阻电动机中线圈的接法，在不增大电压等级的前提下，使用功率较小的功率单元，通过增加单元的个数来增大调速装置的功率，并改善电动机的运行性能。 

本发明的开关磁阻电动机调速系统的特征在于，包括一台N相开关磁阻电动机和K个功率单元，该开关磁阻电动机的相绕组被拆分为K组；分别由K个功率单元提供驱动电流。 

本发明的开关磁阻电动机调速系统的特征还在于，所述N相开关磁阻电动机的定子铁芯和转子铁芯的凸极分别均匀分布在两个同心的圆周上，定子的极数为NZ，转子的极数为(N-1)Z，其中Z为偶数。在所述定子凸极上嵌有线圈，均匀分布的Z个凸极属于1相。N相的NZ个线圈被拆分为互相隔离的N相K组线圈，每组相绕组由相等的P＝Z/K个线圈连成。P个线圈均匀地分布在圆周上，序号依次为j＝1、2…P；在线圈所属的组数h＝1、2…K，各组也均匀地分布在圆周上，在Z个凸极线圈通电时，凸极的磁性用符号(-1)^j+h表示，如果(+1)表示N，则(-1)表示S；如果(+1)表示S，则(-1)表示N。

本发明的开关磁阻电动机调速系统的特征还在于，所述K个功率单元，分别具有自己的功率逆变电路，三相桥式整流电源及滤波电容，每个功率单元用来驱动电动机中一组N相绕组；K个功率规格一致，可以互换。 

本发明的开关磁阻电动机调速系统的特征还在于，属于同一相凸极的相绕组，K组功率单元同时进行换向。 

本发明的开关磁阻电动机调速系统的特征还在于，属于同一相凸极的相绕组，相互均匀地错开数个斩波周期进行换向。