[发明专利]一种笼型转子永磁同步电机起动装置及控制方法

权利要求书

1.一种笼型转子永磁同步电机起动装置，主要包括可控整流桥（1）、电流逆变桥（2）、电压逆变桥（3）、笼型转子永磁同步电机（4）和开关K1～K8；其特征在于：

可控整流桥（1）的输入端连接三相交流电的A相，B相，C相。电流逆变桥（2）的输入端与可控整流桥（1）的输出端相连接，电流逆变桥（2）的输出端与笼型转子永磁同步电机（4）的输入端相连接；电压逆变桥（3）的输入端通过开关K4、K5分别与电流逆变桥（2）的输入端及可控整流桥（1）的输出端相连接，电压逆变桥（3）的三相输出端分别通过开关K1、K2、K3与电流逆变桥（2）的输出端及笼型转子永磁同步电机(4)的输入端相连接；

可控整流桥（1）包括六个功率开关器件T1A～T6A，功率开关器件T1A～T6A为可控硅，按照三相整流桥式电路连接；可控整流桥（1）的输出端接至直流母线P、直流母线N上；通过控制功率开关器件T1A～T6A的触发角便可控制直流母线P与N间的电压大小；

电流逆变桥2包括六个功率开关器件T1B～T6B及电感L；功率开关器件T1B～T6B为可控硅，按照三相逆变桥式电路连接；电感L的一端与直流母线P连接，另一端与T1B～T6B构成的三相逆变桥共阳极端连接；T1B～T6B工作时，分属共阳极组和共阴极组的各一个可控硅同时导通120°电角度；通过控制T1B～T6B的触发角便可控制流入笼型转子永磁同步电机（4）的电流，进而可以控制笼型转子永磁同步电机4的输出转矩；

电压逆变桥（3）包括六个全控型功率开关器件T1C～T6C及电容C；T1C～T6C按照三相逆变桥式电路连接，为MOSFET或IGBT器件；电容C两端分别通过开关K4、K5与直流母线P、N连接；通过控制全控型功率开关器件T1C～T6C的PWM驱动信号便可控制输入到笼型转子永磁同步电机（4）的电压，进而可以控制笼型转子永磁同步电机4的输出转矩；

三相交流电源的A相、B相、C相通过开关K6～K8与笼型转子永磁同步电机（4）的输入端相连接；起动过程中，K6～K8处于关断状态；当电机达到同步转速后，K6～K8闭合，此时，笼型转子永磁同步电机（4）由电网直接供电，起动过程完成。

2.权利要求1所述的一种笼型转子永磁同步电机起动装置的控制方法，其特征在于：在起动过程中，根据电机转速，应用可控整流桥输出需求电压，先后分别通过电压逆变桥和电流逆变桥驱动笼型转子永磁同步电机，直至其达到同步转速，然后并网运行；当电压逆变桥出现故障时，依靠电流逆变桥完成起动过程。详细控制方案如下：

1）起动开始后，首先关断开关K1～K8，然后分别关断电流逆变桥（2）中的T1B～T6B、电压逆变桥（3）中的T1C～T6C和可控整流桥（1）中的T1A～T6A；

2）闭合开关K1～K5，使电压逆变桥（3）分别与可控整流桥（1）和笼型转子永磁同步电机（4）接通；

3）控制可控整流桥（1）的输出电压U_PN逐渐升高至约15%额定电压值；

4）判断电压逆变桥（3）是否存在故障，根据判断结果选择应用电压逆变桥（3）和电流逆变桥（2），驱动电机至10%额定转速；具体说明如下：

若电压逆变桥（3）无故障，则应用电压逆变桥（3）以PWM方式驱动笼型转子永磁同步电机（4），此时输入电机的电能是通过电压逆变桥（3）和可控整流桥（1）来源于三相交流电网，直至电机达到10%额定转速，然后断开开关K1～K5，并关断电压逆变桥（3）中的T1C～T6C；

若电压逆变桥（3）存在故障，则断开开关K1～K5，通过控制可控整流桥（1）的输出电压U_PN使电流逆变桥（2）以强迫换流方式驱动笼型转子永磁同步电机（4），直至电机达到10%额定转速，此时输入电机的电能是通过电流逆变桥（2）和可控整流桥（1）来源于三相交流电网；

5）通过控制可控整流桥（1）的输出电压U_PN使电流逆变桥（2）以自然换流方式驱动笼型转子永磁同步电机（4），直至电机达到额定转速；

6）关断电流逆变桥（2）中T1B～T6B和可控整流桥（1）中T1A～T6A，同时闭合开关K6～K8，使电机直接由电网供电，完成起动过程。