[实用新型]一种分段绕组电机控制器

说明书

一种分段绕组电机控制器，该电机控制器包括电机定子绕组，电机定子绕组的三相分成两段，一段为高低速驱动绕组，匝数为W1，三相绕组分别记作A、B和C，整体为ABC绕组；另一段为低速驱动绕组，只在低速时接入电路，匝数为W2，三相绕组分别记作a、b和c，整体为abc绕组；ABC绕组和abc绕组直接串联，abc绕组的后端中性点直接相连，ABC绕组一端与第一逆变单元的输出端相连接，ABC绕组与abc绕组的中间连接第二逆变单元的输出端；所述第一逆变单元和第二逆变单元并联在电容两端，共同组成电机控制器；本实用新型既可以产生低速的大转矩，也可以实现宽范围调速/高速运行。

技术领域

本实用新型涉及三相电机技术领域，具体涉及一种分段绕组电机控制器。

技术背景

对电动汽车来说，在不同工况下，对驱动电机系统的性能要求是不同的。

当汽车从零速/低速开始加速时，或者处于斜坡上起动等情况下，这时候车速或电机转速都比较低，但需要大转矩以克服摩擦力或者车自身重力的分量。电机转矩与磁通密度成正比，因此需要高磁通密度。

在高速巡航时，系统通常对转矩要求不高，但为了使汽车驱动电机更高效率运作，希望降低磁通密度。在高速区域中，铁损占比高，而铁损基本与磁通密度的平方成正比。因此，磁通密度越低，铁损越低。另外，如果电机为永磁电机，由永磁体的磁通量产生的反电动势(电压)还会随着转速增加而增加。而车上电池电压水平有限，当该反电动势达到逆变器能够施加给电机的电压以上时，电机中电流就无法再通过，转速即不能再上升。因此，为了提高最高速度，也降低磁通密度以抑制反电动势——对此，通常使用弱磁控制技术来产生与永磁体磁通量相反方向的磁通，从而减小反电动势，提高转速。但是，为了产生相反方向的磁通量，必须使电流流过定子绕组，这同样会增加损耗，还会增加永磁体退磁的风险。因此弱磁的范围也不宜过宽。

也就是说，在低速区域和高速区域要求的转矩大小、磁通量密度是不同的。

现有技术中，专利CN 201310041277.4提出了一种在高、低速时切换绕组的技术。定子的线圈分为两部分，低速旋转时电流在全部圈线内通过，而高速旋转时则在部分线圈内通过。但其技术中使用全控器件IGBT，成本较高且可能在主动关断过程中产生过电压，损伤绕组绝缘和IGBT管；其切换电路中的RC缓冲电路一方面增加了系统的复杂性，另一方面电容往往体积较大，且电容本身也比较脆弱，在过压冲击下有故障风险。

专利CN 201510508099.0及CN 2016100899171.1也提出了通过绕组切换实现高低速控制的切换装置及方法，但都需要提供单独的直流电源或独立的逆变主电路，增加了系统设计的复杂性及控制复杂性，不利于将切换装置集成在电机内部。

目前主流电机驱动厂家为解决高速及低速大转矩的需求，多推出双电机的方案，即大小额定功率的电机搭配使用，通过联动轴将两个电机连接在一起，分别在不同的情况下控制使用不同的电机，该方法采用两个电机，且机械结构复杂，成本较高。

发明内容

本实用新型的目的在于针对现有技术中存在的不足，提供一种分段绕组电机控制器，既可以产生低速的大转矩，也可以实现宽范围调速/高速运行。

为实现以上目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种分段绕组电机控制器，包括电机定子绕组3，所述电机定子绕组3的三相分成两段，一段为高低速驱动绕组，匝数为W1，三相绕组分别记作A、B和C，整体为ABC绕组；另一段为低速驱动绕组，只在低速时接入电路，匝数为W2，三相绕组分别记作a、b和c，整体为abc绕组；ABC绕组和abc绕组直接串联，abc绕组的后端中性点直接相连，ABC绕组一端与第一逆变单元1的输出端相连接，ABC绕组与abc绕组的中间连接第二逆变单元2的输出端；所述第一逆变单元1和第二逆变单元2并联在电容两端；所述第一逆变单元1和第二逆变单元2共同组成电机控制器4。