永磁同步電機及其控制方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種適應電網電壓波動的永磁同步電機及其控制方法，所述永磁同步電機每相的定子繞組分為二部分，一部分為主繞組，另一部分為副繞組，兩者串聯，主繞組和副繞組之間具有第一連接部位，副繞組的另一端有第二連接部位。當電網電壓較低時，副繞組不接入，由于定子繞組的匝數較少，故提供的反電動勢也較低，使得電機在低電網電壓下以較高的功率因素和效率運行；當電網電壓較高時，副繞組接入，使得繞組的總匝數增加，從而使電機的反電動勢增大，使電機在較高的電網電壓下仍以較高的功率因素和效率運行。
【專利說明】永磁同步電機及其控制方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及永磁同步電機及其控制控制方法。

【背景技術】
[0002] 永磁同步電機因其應用稀土永磁材料為轉子提供高強度的磁場，使得轉子省去了 勵磁繞組，因而具有機械結構簡單，運行效率高的特點，從而具有廣闊的發(fā)展前景。但是，由 于轉子的磁場是恒定的，同時轉子的轉動與定子產生的磁場同步，因此在電網供電運行時， 定子中的反電動勢也是恒定的，一旦電網電壓產生波動，就會使工作電流發(fā)生較大的波動， 嚴重影響運行的功率因素和效率。具體分析如下： 當電網電壓下降時，由于反電動勢不變，會使電流下降，甚至使電動機成為容性負載， 使得系統運行不穩(wěn)定。當電網電壓上升時，由于反電動勢不變，會使電流加大，從而使電機 的功率因素下降，由此會引起電機的損耗加大，電機發(fā)熱，嚴重的還會引發(fā)轉子消磁。
[0003] 如上所述，如果這個問題不解決，永磁同步電機的效率優(yōu)越性將無法發(fā)揮，使用范 圍大大縮小，甚至會導致行業(yè)發(fā)展受阻，無法同傳統的異步電機競爭。


【發(fā)明內容】

[0004] 本發(fā)明首先所要解決的技術問題是提供一種適應電網電壓波動的永磁同步電機。 為此，本發(fā)明采用以下技術方案： 一種永磁同步電機，其特征在于所述永磁同步電機每相的定子繞組分為二部分，一部 分為主繞組，另一部分為副繞組，兩者串聯，主繞組和副繞組之間具有第一連接部位，副繞 組的另一端有第二連接部位。
[0005] 所述永磁同步電機還配置有控制器、電壓監(jiān)測裝置及切換裝置，電壓監(jiān)測裝置及 切換裝置均與控制器相連，所述電壓監(jiān)測裝置用于監(jiān)測電網電壓和相位信號，所述控制器 用于控制切換裝置的工作，使切換裝置將第一連接部位與電網接通，或者將第二連接部位 與電網接通。
[0006] 本發(fā)明另一個所要解決的技術問題是提供一種上述永磁同步電機的控制方法。為 此，本發(fā)明采用以下技術方案： 一種上述永磁同步電機的控制方法，其特征在于所述方法提供電壓閾值； 在常態(tài)工作下，切換裝置將第一連接部位與電網接通； 所述控制器根據實時或定時監(jiān)測到的電網電壓，一旦電網電壓高于電壓閾值，則控制 切換裝置工作，使第二連接部位與電網接通；一旦監(jiān)測到的電網電壓低于電壓閾值，則控制 切換裝置工作，使第一連接部位與電網接通。
[0007] 由于采用發(fā)明的技術方案，本發(fā)明開發(fā)了一種可以針對電網電壓進行自動切換定 子繞組，以適應電網電壓波動的新型永磁同步電機，當電網電壓較低時，副繞組并不接入， 由于定子繞組的匝數較少，故提供的反電動勢也較低，使得電機在低電網電壓下以較高的 功率因素和效率運行；當電網電壓較高時，由于副繞組的接入，使得繞組的總匝數增加，從 而使電機的反電動勢增大，使電機在較高的電網電壓下仍以較高的功率因素和效率運行。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008] 圖1為本發(fā)明的原理結構圖。
[0009] 圖2為本發(fā)明的永磁同步電機繞組線圈結構示意圖。

【具體實施方式】
[0010] 參照附圖。本發(fā)明所提供的一種永磁同步電機，其三個相的定子繞組均分為二部 分，一部分為主繞組1，另一部分為副繞組2,每相的主繞組1和副繞組2串聯。
[0011] 主繞組為電機繞組的主要工作繞組，副繞組用于在電網電壓上升超過閥值時切入 進行工作，主繞組1和副繞組2之間具有第一連接部位AO、BO、C0,副繞組的另一端有第二 連接部位A、B、C。
[0012] 附圖中標號5為定子，標號6為定子繞組，標號104為電力變壓器，105為電源，101 為控制器，102為電壓監(jiān)測裝置，103為切換裝置；電源部件（標號為105)負責向系統的其 他部件和組件，比如電壓監(jiān)測裝置、壓監(jiān)測裝置、智能控制器提供工作電源； 電力變壓器從公共電網上取得電能，經降壓后供給工廠電網使用，工廠電網是電機工 作的供電電網（以下簡稱為供電電網）； 電壓監(jiān)測組件（102)從供電電網上取得電壓信號，經降壓隔離和調理后輸給控制器 (比如微處理器MCU)，控制器將輸入的模擬電壓信號經AD轉換成數字信號，并經過濾波處 理，得到三相電的電壓和相位數據。最后，控制器根據供電電網的電壓，決定永磁同步電機 工作時是否將副繞組接入。當供電電網的電壓比較高時（高于預定的副繞組接入電壓閥 值，比如達到400V)，控制器通過控制切換裝置103,向A、B、C連接部位供電（三相電），而 此時AO、BO、C0三個連接部位懸空，這樣便將副繞組串入主繞組，一同工作，提高了電機的 反電動勢，從而使電機的工作電流下降，提高效率和功率因素。當供電電網的電壓比較低時 (低于預定的副繞組接入電壓閥值，比如380V)，微控制器通過控制切換裝置103,向Α0、Β0、 C0連接部位供電（三相電），而此時A、B、C三個連接部位懸空，這樣副繞組就不接入，只有 主繞組工作，降低了電機的反電動勢，提高了電機的工作電流，避免電機成為容性負載，同 時也提高了效率和功率因素。
【權利要求】
1. 一種永磁同步電機，其特征在于所述永磁同步電機每相的定子繞組分為二部分，一 部分為主繞組，另一部分為副繞組，兩者串聯，主繞組和副繞組之間具有第一連接部位，副 繞組的另一端有第二連接部位； 所述永磁同步電機還配置有控制器、電壓監(jiān)測裝置及切換裝置，電壓監(jiān)測裝置及切換 裝置均與控制器相連，所述電壓監(jiān)測裝置用于監(jiān)測電網電壓和相位信號，所述控制器用于 控制切換裝置的工作，使切換裝置將第一連接部位與電網接通，或者將第二連接部位與電 網接通。
2. -種權利要求1所述永磁同步電機的控制方法，其特征在于所述方法提供電壓閾 值； 在常態(tài)工作下，切換裝置將第一連接部位與電網接通； 所述控制器根據實時或定時監(jiān)測到的電網電壓，一旦電網電壓高于電壓閾值，則控制 切換裝置工作，使第二連接部位與電網接通；一旦監(jiān)測到的電網電壓低于電壓閾值，則控制 切換裝置工作，使第一連接部位與電網接通。
【文檔編號】H02P25/22GK104104286SQ201410338686
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年7月16日 優(yōu)先權日:2014年7月16日
【發(fā)明者】王向東, 成光清, 周華軍, 謝志榮, 黃飛 申請人:浙江賽安電氣科技有限公司