CN103795304B - 三相同步电动机驱动控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三相同步电动机驱动控制系统及控制方法。其中方法包括：实时检测电动机的运转频率，在电动机的运转频率低于预设运转频率时，控制定子绕组接线切换装置将电动机绕组选择为线反电势常数或电感较大的绕组连接方式；在运转频率于或高于预设运转频率时，控制定子绕组接线切换装置将电动机绕组选择为线电势常数或电感较小的绕组连接方式，并选取绕组连接方式对应的电动机的驱动参数进行驱动控制。本发明通过改变电动机绕组接线方式，使电动机在低频运转时采用高反电势的绕组接线方式来降低绕组电流，减小控制器损耗；在高频运转时候采用低反电势的绕组接线方式可以保证电动机的最大运转频率，同时提高了电动机及控制器的整体能效。

Description

三相同步电动机驱动控制系统及控制方法

技术领域

本发明涉及电动机设备技术领域，特别是涉及一种三相同步电动机驱动控制系统及控制方法。

背景技术

永磁同步电动机由于其具有效率高、调速性能好优点，其应用越来越广泛，在现有永磁同步电动机设计时为了保证电动机在最大端电压固定时，能够保持足够的输出转速和输出转矩，电动机的反电势及电感参数的设计都有最大的限制，

永磁同步电动机最大转速与反电势成反比关系：

${\mathrm{\Ω}}_{\max }=\frac{u_{\lim }}{p({\mathrm{\ψ}}_f-L_d{i}_{\lim })}$

式中，Ω_max为永磁同步电动机最大转速；u_lim为最大限制端电压；p为永磁电动机极对数；ψ_f为永磁体产生的磁链，正比于电动机反电势；L_d为电动机直轴分量电感，i_lim为最大限制电流。

由公式可知，在相同的端电压下，电动机反电势越高，则电动机最大转速越低。

在电动机的反电势及电感参数固定的情况下，为了提高电动机的运行转速可以采用弱磁的方法进行扩速，但随着弱磁角度的加大，直轴去磁电流分量越大，电动机永磁体退磁风险越大。

在现有电动机Y-△接法切换技术主要应用于不使用变频控制器进行调速的定频异步电动机中，目的是降低启动电流，在电动机正常运转过程以后并不使用。特别是在永磁同步电动机未见到有使用切换绕组接线方式的应用。

在现有永磁同步电动机的设计中一般电动机在运转过程中为了保持驱动的稳定性，电动机反电势常数Ke及电感参数都是固定住的，电动机在最大运行频率时端电压的利用很充分，基本已经达到控制器所能输出的最大端电压，但在低频运转时，电动机端电压只有最大端电压较小部分。因此对于现有技术，研究一种在低频时采用高反电势或高电感参数和在高频时采用低反电势或低电感参数运行电动机是十分有必要的。

发明内容

本发明提供了一种三相同步电动机驱动控制系统及控制方法，用以克服现有技术的缺陷的问题。

基于上述问题，本发明提供的一种三相同步电动机驱动控制系统，所述系统包括三相同步电动机，定子绕组接线切换装置及变频器，所述变频器分别与三相同步电动机及定子绕组接线切换装置电连接，其中：

所述三相同步电动机驱动控制系统包括电动机驱动电路；所述三相同步电动机驱动控制系统由三相同步电动机，定子绕组接线切换装置及变频器构成的电动机驱动电路控制；所述三相同步电动机，变频器及定子绕组接线切换装置依次串联在所述电动机驱动电路上；

所述电动机驱动电路每相定子绕组两端引出两个接线端子；其中：U相绕组的两端接线端子为Ua和Ub，V相绕组的两端接线端子为Vc和Vd，W相绕组的两端接线端子为We和Wf；

所述变频器检测到所述三相同步电动机的运转频率，并发送切换控制指令，控制所述定子绕组接线切换装置切换到对应的绕组连接方式，并根据对应的绕组连接方式对应的驱动参数进行驱动控制所述三相同步电动机；

所述定子绕组接线切换装置在接收所述变频器控制指令后，将电动机绕组选择为相应指令对应的绕组连接方式。

较佳地，作为一种可实施方式。所述变频器包括发送控制模块，其中：

所述发送控制模块，用于检测到所述三相同步电动机的运转频率低于预设运转频率时，发送第一切换指令，控制所述定子绕组接线切换装置将电动机绕组选择为线反电势常数或电感较大的绕组连接方式，并选取所述线反电势常数或电感较大的绕组连接方式对应的电动机线反电势和电感驱动参数进行驱动控制；

在检测到所述三相同步电动机的运转频率等于或高于预设运转频率时，发送第二切换指令，控制所述定子绕组接线切换装置将电动机绕组选择为线电势常数或电感较小的绕组连接方式，并选取所述线电势常数或电感较小的绕组连接方式对应的电动机反电势和电感驱动参数进行驱动控制；存储有电动机不同绕组连接方式下的电动机驱动参数；所述变频器针对不同电动机转子转速检测的结果来选取不同电动机的驱动参数。

较佳地，作为一种可实施方式。所述线反电势常数或电感较大的绕组连接方式为星型接线方式；

所述星型接线方式为：所述U相绕组的接线端子Ua、V相绕组的接线端子Vc和W相绕组的接线端子We，分别连接在驱动电路中形成所述三相同步电动机绕组三个不相连的引出线端上；所述U相绕组的接线端子Ub、V相绕组的接线端子Vd和W相绕组的接线端子Wf通过定子绕组接线切换装置连接在一起形成所述三相同步电动机绕组公共端，形成星型接线方式。

较佳地，作为一种可实施方式。所述线电势常数或电感较小的绕组连接方式为三角形接线方式；

三角形接线方式为：所述U相绕组的接线端子Ub、V相绕组的接线端子Vd和W相绕组的接线端子Wf通过定子绕组接线切换装置控制全部断开，同时接线端子Ub与接线端子Vc连接，接线端子Vd与接线端子We连接，接线端子Wf与接线端子Ua连接形成三角形接线方式。

较佳地，作为一种可实施方式。所述定子绕组接线切换装置为交流接触器。

进一步地，作为一种可实施方式。所述定子绕组接线切换装置还包括第一切换单元和第二切换单元，其中：

所述第一切换单元在所述变频器检测到所述三相同步电动机的运转频率低于预设运转频率时，接收第一切换指令，将电动机绕组选择为并联支路数少的连接方式；

所述第二切换单元在所述变频器检测到所述三相同步电动机的运转频率等于或高于所述预设运转频率时，接收第二切换指令，将电动机绕组连接方式选择为并联支路数多的连接方式。

较佳地，作为一种可实施方式。所述三相同步电动机为永磁电动机或磁阻电动机。

相应地，本发明还提供了一种三相同步电动机驱动控制方法，所述控制方法包括如下步骤：

步骤S100、在三相同步电动机的电动机驱动电路中，从每相定子绕组两端引出两个接线端子，其中，U相绕组的两端接线端子为Ua和Ub，V相绕组的两端接线端子为Vc和Vd，W相绕组的两端接线端子为We和Wf；

步骤S200、变频器实时检测所述三相同步电动机的运转频率，在所述三相同步电动机的运转频率低于预设运转频率时，变频器控制定子绕组接线切换装置将电动机绕组选择为线反电势常数或电感较大的绕组连接方式，并选取所述绕组连接方式对应的电动机线反电势和电感驱动参数进行驱动控制；

步骤S300、在检测到所述三相同步电动机的运转频率等于或高于预设运转频率时，变频器控制定子绕组接线切换装置将电动机绕组选择为线电势常数或电感较小的绕组连接方式，并选取所述绕组连接方式对应的电动机反电势和电感驱动参数进行驱动控制。

较佳地，作为一种可实施方式。在所述步骤S200~步骤S300中，所述定子绕组接线切换装置还包括选择如下绕组连接方式的切换方法：

步骤S210、变频器实时检测所述三相同步电动机的运转频率，在所述三相同步电动机的运转频率低于预设运转频率时，变频器控制定子绕组接线切换装置将电动机绕组选择为并联支路数少的连接方式；

步骤S310、在检测到所述三相同步电动机的运转频率等于或高于预设运转频率时，定子绕组接线切换装置将电动机绕组连接方式选择为并联支路数多的连接方式。

本发明的有益效果包括：

本发明提供的一种三相同步电动机驱动控制系统及控制方法。其中，本发明目的在于保证电动机输出转矩的情况下，电动机在低频运转时候采用高反电势的绕组接线方式降低绕组电流，减小控制器损耗，提高电动机及控制器的整体能效；在高频运转时候采用低反电势的绕组接线方式可以保证电动机的最大运转频率。本发明通过利用改变电动机绕组接线方式的方法，使电动机在低频运转时候采用高反电势的绕组接线方式来降低绕组电流，减小控制器损耗；在高频运转时候采用低反电势的绕组接线方式可以保证电动机的最大运转频率，同时提高了电动机及控制器的整体能效。

附图说明

图1为本发明三相同步电动机驱动控制系统一具体实施例一的结构示意图；

图1a为图1中本发明三相同步电动机驱动控制系统的电路图；

图2本发明三相同步电动机驱动控制系统一具体实施例一的电动机低频星型连接方式的接线示意图；

图3本发明三相同步电动机驱动控制系统一具体实施例一的电动机高频三角型连接方式示意图

图4本发明三相同步电动机驱动控制系统一具体实施例一的永磁电动机线间反电势常数K_e随转子运行频率的变化曲线示意图；

图5本发明三相同步电动机驱动控制系统一具体实施例一和实例二的控制器损耗随线间反电势变化曲线示意图；

图6本发明三相同步电动机驱动控制系统一具体实施例二的电动机低频并联支路数少的星型连接方式示意图；

图7本发明三相同步电动机驱动控制系统一具体实施例二的电动机高频并联支路数多的星型连接方式示意图；

图8本发明三相同步电动机驱动控制系统一具体实施例二的电动机低频并联支路数少的三角形连接方式示意图；

图9本发明三相同步电动机驱动控制系统一具体实施例二的电动机高频并联支路数多的三角形连接方式示意图；

图10本发明三相同步电动机驱动控制系统一具体实施例二的永磁电动机线间反电势常数K_e随转子运行频率的变化曲线示意图；

图11本发明三相同步电动机驱动控制系统一具体实施例三的磁阻电动机电感值L随转子运行频率的变化曲线示意图；

图12本发明三相同步电动机驱动控制系统一具体实施例四的磁阻电动机电感值L随转子运行频率的变化曲线示意图；

图13本发明三相同步电动机驱动控制系统一具体实施例三和实施例四的控制器损耗随电动机电感值变化曲线示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图，对本发明三相同步电动机驱动控制系统及控制方法具体实施方式进行说明。

实施例一：

以永磁电动机为例参照附图说明三相同步电动机驱动控制系统的实施。

本发明提供的一种三相同步电动机驱动控制系统，如图1所示，所述系统包括三相同步电动机1，定子绕组接线切换装置2及变频器3，所述变频器3分别与三相同步电动机1及定子绕组接线切换装置2电连接，其中：

所述三相同步电动机驱动控制系统包括电动机驱动电路；所述三相同步电动机驱动控制系统由三相同步电动机1，定子绕组接线切换装置2及变频器3构成的电动机驱动电路控制，如图1a所示意的电动机驱动电路结构分析可知：所述三相同步电动机1，变频器3及定子绕组接线切换装置2依次串联在所述电动机驱动电路上。

所述电动机驱动电路中每相定子绕组两端引出两个接线端子；其中：U相绕组的两端接线端子为Ua和Ub，V相绕组的两端接线端子为Vc和Vd，W相绕组的两端接线端子为We和Wf；

所述变频器3检测到所述三相同步电动机的运转频率，并发送切换控制指令，控制所述定子绕组接线切换装置切换到对应的绕组连接方式，并根据对应的绕组连接方式对应的驱动参数进行驱动控制所述三相同步电动机；

所述定子绕组接线切换装置2在接收所述变频器控制指令后，将电动机绕组选择为相应指令对应的绕组连接方式；

较佳地，作为一种可实施方式。所述变频器3包括发送控制模块，其中：

所述发送控制模块，用于检测到所述三相同步电动机的运转频率低于预设运转频率时，发送第一切换指令，控制所述定子绕组接线切换装置将电动机绕组选择为线反电势常数或电感较大的绕组连接方式，并选取所述线反电势常数或电感较大的绕组连接方式对应的电动机线反电势和电感驱动参数进行驱动控制；

在检测到所述三相同步电动机的运转频率等于或高于预设运转频率时，发送第二切换指令，控制所述定子绕组接线切换装置将电动机绕组选择为线电势常数或电感较小的绕组连接方式，并选取所述线电势常数或电感较小的绕组连接方式对应的电动机反电势和电感驱动参数进行驱动控制；存储有电动机不同绕组连接方式下的电动机驱动参数；所述变频器针对不同电动机转子转速检测的结果来选取不同电动机的驱动参数。

在本发明实施例中，在电动机驱动电路中，每相定子绕组两端引出两个接线端子，其中，U相绕组的两端接线端子为Ua和Ub，V相绕组的两端接线端子为Vc和Vd，W相绕组的两端接线端子为We和Wf；

较佳地，作为一种可实施方式。所述线反电势常数或电感较大的绕组连接方式为星型接线方式；

所述星型接线方式为：所述U相绕组的接线端子Ua、V相绕组的接线端子Vc和W相绕组的接线端子We，分别连接在驱动电路中形成所述三相同步电动机绕组三个不相连的引出线端上；所述U相绕组的接线端子Ub、V相绕组的接线端子Vd和W相绕组的接线端子Wf通过定子绕组接线切换装置连接在一起形成所述三相同步电动机绕组公共端，形成星型接线方式(如图2和图1a所示)。

较佳地，作为一种可实施方式。所述线电势常数或电感较小的绕组连接方式为三角形接线方式；

三角形接线方式为：所述U相绕组的接线端子Ub、V相绕组的接线端子Vd和W相绕组的接线端子Wf通过定子绕组接线切换装置控制全部断开，同时接线端子Ub与接线端子Vc连接，接线端子Vd与接线端子We连接，接线端子Wf与接线端子Ua连接形成三角形接线方式(如图3和图1a所示)。

在本发明实施例一中，三相对称的绕组采用集中绕组或是分布绕组的方式放置在电动机定子铁芯的槽中，电动机绕组的绕组连接方式在电动机运转的过程中，变频器根据转子转速进行变更，变频器内存储有电动机不同绕组连接方式的电动机驱动参数，变频器通过检测电动机转子转速来选取电动机的驱动参数。

较佳地，作为一种可实施方式。所述定子绕组接线切换装置为交流接触器。

较佳地，作为一种可实施方式。所述定子绕组接线切换装置还包括第一切换单元和第二切换单元，其中：

所述第一切换单元在所述变频器检测到所述三相同步电动机的运转频率低于预设运转频率时，接收第一切换指令，将电动机绕组选择为并联支路数少的连接方式；

所述第二切换单元在所述变频器检测到所述三相同步电动机的运转频率等于或高于所述预设运转频率时，接收第二切换指令，将电动机绕组连接方式选择为并联支路数多的连接方式。

在实施例一中，具有的电路结构可实现如下控制功能：

（1）、定子绕组在电动机低于预设运转频率时采用星型连接；在电动机等于或高于所述预设运转频率时，定子绕组接线切换装置将电动机绕组连接方式变更为三角形连接。图2至图3所示意的电路结构的切换由变频器控制交流接触器来完成，并在切换接线方式之后变频器按照设定的驱动参数来实现电动机的驱动控制。

当电动机处于低于预设运转频率运转时，交流接触器2由于未有电流触发，U相绕组接线端子Ua、V相接线端子Vc和W相接线端子We通过接触器分别连接到电动机驱动电路当中形成电动机绕组三个不相连的引出线端；同时，U相绕组接线端子Ub、V相接线端子Vd与W相接线端子Wf通过接触器连接在一起形成电动机绕组公共端。

（2）、当电动机运行于或高于预设运转频率时，如图3所示，U相绕组Ub接点（接线端子）、V相Vd接点与W相Wf接点接触器由于接收到触发电流的控制作用将会全部断开，同时将Ub点与Vc点相接，Vd点与We点相接，Wf点与Ua点相接形成电动机高频三角形连接方式。由于变频器3内存储有电动机星型和三角型连接方式的电动机驱动参数，通过检测电动机转子运转频率变化来自动选取相应的电动机星型或三角型连接方式的驱动参数，同时控制完成交流接触器或其他电子切换装置的连接方式切换工作。所述驱动参数主要包括模拟量操作、基底频率、最高频率、上限频率、下限频率、启动时间、制动时间(及方式)、热电子保护、过流保护、载波频率、失速保护和过压保护、加速时间和减速时间等，所述驱动参数为涉及变频器的公知常识，本发明实施例不再赘述。

图4中表示了电动机线间反电势常数K_e随电动机运行频率变化的变化曲线（Y-△接法切换），从图4中可以示意出，当电动机运行频率小于临界值f0（临界值f0为星型连接时的最大运行频率）时，电动机绕组采用高反电势常数K_e0的连接方式即星型连接。这样相比三角型连接方式反电势常数K_e1而言电动机在同一运行频率下能够得到较高的线间反电势值。

举例来说，经过大量的试验发现，在相同的条件下，控制器损耗P(w)随着电动机反电势E0(v)的增加而减少，如图5所示。所以，电动机在低频运转时采用高反电势的绕组接线方式，降低了绕组电流，减小了控制器损耗，提高了电动机及控制器的整体能效；当电动机运行频率达到或超过临界值f0时，电动机绕组连接方式变更为三角型连接，线间反电势值降低为原值的倍，反电势常数变为电动机最大运行频率提高到fmax（fmax≈3f0），从而保证了电动机最大运转频率。

进一步地，作为一种可实施方式。所述三相同步电动机为永磁电动机。

实施例二：

下面参考图5、图6、图7、图8、图9、图10描述本发明实施例二所提供的三相同步电动机驱动控制系统。

实施例二与实施例一中关于三相同步电动机驱动控制系统的结构相似，但系统部分结构电路不完全相同，其中，其他部件及各装置之间的连接关系结构相同，相同之处不再赘述。

实施例二：

实施例二中关于绕组连接方式的具体技术特征，是在实施例一关于绕组连接方式具体限定。

具体地，定子绕组在电动机低于预设运转频率时采用并联支路数较少的连接方式，电动机达到或超过该运转频率时，采用交流接触器或其他电子切换装置将电动机绕组连接方式变更为并联支路数较多的连接方式。

如图6，每一相绕组线圈采用双线并绕方法绕制，并且每支线两端接点都接有交流接触器或其他电子切换装置，即定子绕组U相1支线两端有1a、1b接点，2支线两端有2a、2b接点；V相3支线两端有3a、3b接点，4支线两端有4a、4b接点；W相5支线两端有5a、5b接点，6支线两端有6a、6b接点。

（1）、当电动机处于低于预设运转频率运转时，定子绕组接线切换装置由于未有电流触发，U相1支线1a接点、V相3支线3a接点和W相5支线5a接点通过接触器分别连接到电动机驱动电路当中形成电动机绕组三个不相连的引出线端；同时，U相1支线1b接点与2支线2a接点相连，V相3支线3b接点与4支线4a接点相连，W相5支线5b接点与6支线6a接点相连；同时，U相2支线2b接点、V相4支线4b接点与W相6支线6b接点通过接触器连接在一起形成电动机绕组公共端。

（2）、当电动机运行达到或超过预设运转频率时，如图7所示，U相1支线1b与2支线2a连接点，V相3支线3b与4支线4a连接点，W相5支线5b与6支线6a连接点接触器由于接收到触发电流的控制作用将会全部断开，同时将U相1支线1b与2支线2b接点相连，V相3支线3b与4支线4b接点相连，W相5支线5b与6支线6b接点相连，U相2支线2a与1支线1a接点相连，V相4支线4a与3支线3a接点相连，W相6支线6a与5支线5a接点相连形成电动机高频并联支路数较多的星型连接方式。由于变频器内存储有电动机不同绕组连接方式的电动机驱动参数，变频器通过检测电动机转子转速来选取电动机的驱动参数。

实施例二中，还提供了另一种可实施方式，上述实施方式技术方案的原理与实施例二中所提供的技术方案原理一致。其实质是定子绕组在电动机低于预设运转频率时采用并联支路数较少的连接方式，电动机达到或超过预设运转频率时，采用定子绕组接线切换装置将电动机绕组连接方式变更为并联支路数较多的连接方式。

如图8，每一相绕组线圈采用双线并绕方法绕制，并且每支线两端接点都接有定子绕组接线切换装置，即定子绕组U相1支线两端有1a、1b接点，2支线两端有2a、2b接点；V相3支线两端有3a、3b接点，4支线两端有4a、4b接点；W相5支线两端有5a、5b接点，6支线两端有6a、6b接点。

当电动机处于低于预设运转频率运转时，定子绕组接线切换装置由于未有电流触发，U相1支线1a与W相6支线6b接点，U相2支线2b与V相3支线3a接点，V相4支线4b与W相5支线5a接点通过接触器分别连接到电动机驱动电路当中形成电动机绕组三个不相连的引出线端；同时，U相1支线1b接点与2支线2a接点相连，V相3支线3b接点与4支线4a接点相连，W相5支线5b接点与6支线6a接点相连。

当电动机运行达到或超过预设运转频率时，如图9所示，U相1支线1b与2支线2a连接点，V相3支线3b与4支线4a连接点，W相5支线5b与6支线6a连接点接触器由于接收到触发电流的控制作用将会全部断开，同时将U相1支线1b与2支线2b接点相连，V相3支线3b与4支线4b接点相连，W相5支线5b与6支线6b接点相连，U相2支线2a与1支线1a接点相连，V相4支线4a与3支线3a接点相连，W相6支线6a与5支线5a接点相连形成电动机高频并联支路数较多的三角型连接方式。由于变频器内存储有电动机不同绕组连接方式的电动机驱动参数，变频器通过检测电动机转子转速来选取电动机的驱动参数。

本领域技术人员应该可以理解，图10中表示了电动机反电势常数K_e随电动机运行频率变化的变化曲线（并联支路数接法切换）。从图中可以看出，当电动机运行频率小于临界值f0（临界值f0为并联支路数少时的最大运行频率）时，电动机绕组采用高反电势常数K_e0的连接方式即并联支路数少的连接。这样相比并联支路数多的连接方式反电势常数K_e1而言电动机在同一运行频率下能够得到较高的线间反电势值。经过大量的试验发现，在相同的条件下，控制器损耗随着电动机反电势的增加而减少，因图5的控损随反电势变化曲线同样适用于永磁同步电机（包含了实施例一和实施例二的反电势变化情况）所以请参见图5。所以，电动机在低频运转时采用高反电势的绕组接线方式，降低了绕组电流，减小了控制器损耗，提高了电动机及控制器的整体能效；当电动机运行频率达到或超过临界值f0时，电动机绕组连接方式变更为并联支路数多的连接，线间反电势值降低为原值的0.5倍，反电势常数变为K_e1（K_e1≈0.5K_e0），电动机最大运行频率提高到fmax（fmax≈2f0），从而保证了电动机最大运转频率。

实施例三：

以磁阻电动机为例参照附图说明三相同步电动机驱动控制系统的实施方案。

在本发明实施例三中，实施例三与实施例一中关于三相同步电动机驱动控制系统的结构相似，但不同之处只是系统中三相同步电动机是磁阻电动机，其中，其他部件及各装置之间的连接关系结构相同，相同之处不再赘述。

进一步的，定子绕组在电动机低于预设运转频率时采用星型连接，电动机达到或超过所述预设运转频率时，采用定子绕组接线切换装置将电动机绕组连接方式变更为三角形连接。具体切换过程可参照永磁电动机Y-Δ接法切换(类似于图2、图3)。

图11中表示了磁阻电动机电感值L随电动机运行频率变化的变化曲线(Y-Δ接法切换)，从图11中可以看出，当电动机运行频率小于临界值f0(Hz)(临界值f0为星型连接时的最大运行频率)时，电动机绕组采用高电感值L0的连接方式即星型连接。这样相比三角型连接方式电感值L1(mH)而言电动机在同一运行频率下能够得到较高的电感值。经过大量的试验发现，在相同的条件下，控制器损耗随着磁阻电动机电感值的增加而减少，因图13的控制器损耗随电动机电感值变化曲线同样适用于磁阻同步电机(图13示意了实施例三和实施例四的电感值变化情况)参见图13。所以，电动机在低频运转时采用高电感值的绕组接线方式，降低了绕组电流，减小了控制器损耗，提高了电动机及控制器的整体能效；当电动机运行频率达到或超过临界值f0时，电动机绕组连接方式变更为三角型连接，端电压值提高到原值的倍，电感值变为L1()，电动机最大运行频率提高到fmax(fmax≈3f0)，从而保证了电动机最大运转频率。

实施例四：

依然以磁阻电动机为例，参照附图说明三相同步电动机驱动控制系统的实施方案。

实施例四中关于绕组连接方式的具体技术特征，是在实施例三关于绕组连接方式具体限定。

具体地，定子绕组在电动机低于预设运转频率时采用并联支路数较少的连接方式，电动机达到或超过该运转频率时，定子绕组接线切换装置将电动机绕组连接方式变更为并联支路数较多的连接方式。具体切换过程可参照永磁电动机并联支路数较少变换为并联支路数较多的星型型接法切换（参见图6和图7）。

进一步的，定子绕组在电动机低于预设运转频率时采用并联支路数较少的连接方式，电动机达到或超过预设运转频率时，定子绕组接线切换装置将电动机绕组连接方式变更为并联支路数较多的连接方式。具体切换过程可参照永磁电动机并联支路数较少变换为并联支路数较多的三角型接法切换（如图8、图9所示）。

本领域技术人员应该可以理解，图12中表示了磁阻电动机电感值L随电动机运行频率变化的变化曲线（并联支路数接法切换）。从图12中可以看出，当电动机运行频率小于临界值f0（临界值f0为并联支路数少时的最大运行频率）时，电动机绕组采用高电感值L0的连接方式即并联支路数少的连接。这样相比并联支路数多的连接方式电感值L1而言电动机在同一运行频率下能够得到较高的电感值。

经过大量的试验发现，在相同的条件下，控制器损耗随着磁阻电动机电感值的增加而减少，如图13所示。所以，电动机在低频运转时采用高电感值的绕组接线方式，降低了绕组电流，减小了控制器损耗，提高了电动机及控制器的整体能效；当电动机运行频率达到或超过临界值f0时，电动机绕组连接方式变更为并联支路数多的连接，电感值变为L1（L1≈0.5L0），电动机最大运行频率提高到fmax（fmax≈2f0），从而保证了电动机最大运转频率。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种三相同步电动机驱动控制方法，由于此方法解决问题的原理与前述一种三相同步电动机驱动控制系统的各项组成结构的功能相似，因此，此方法的实施可以通过前述系统具体结构实现，重复之处不再赘述。

实施例五：

相应地，本发明还提供了一种三相同步电动机驱动控制方法，所述控制方法包括如下步骤：

步骤S100、在三相同步电动机的电动机驱动电路中，从每相定子绕组两端引出两个接线端子，其中，U相绕组的两端接线端子为Ua和Ub，V相绕组的两端接线端子为Vc和Vd，W相绕组的两端接线端子为We和Wf；

步骤S200、变频器实时检测所述三相同步电动机的运转频率，在所述三相同步电动机的运转频率低于预设运转频率时，变频器控制定子绕组接线切换装置将电动机绕组选择为线反电势常数或电感较大的绕组连接方式，并选取所述绕组连接方式对应的电动机线反电势和电感驱动参数进行驱动控制；

步骤S300、在检测到所述三相同步电动机的运转频率等于或高于预设运转频率时，变频器控制定子绕组接线切换装置将电动机绕组选择为线电势常数或电感较小的绕组连接方式，并选取所述绕组连接方式对应的电动机反电势和电感驱动参数进行驱动控制。

较佳地，作为一种可实施方式。在所述步骤S200~步骤S300中，所述定子绕组接线切换装置还包括选择如下绕组连接方式的切换方法：

步骤S210、变频器实时检测所述三相同步电动机的运转频率，在所述三相同步电动机的运转频率低于预设运转频率时，变频器控制定子绕组接线切换装置将电动机绕组选择为并联支路数少的连接方式；

步骤S310、在检测到所述三相同步电动机的运转频率等于或高于预设运转频率时，定子绕组接线切换装置将电动机绕组连接方式选择为并联支路数多的连接方式。

进一步地，作为一种可实施方式。所述三相同步电动机为永磁电动机或磁阻电动机。

进一步地，本发明实施例中的三相同步电动机驱动控制系统所采用的三相同步电动机，也可以其他类型的三相同步电动机。关于三相同步电动机种类的选择属于本领域技术人员能够理解的公知常识，本发明实施例对此不再赘述。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种三相同步电动机驱动控制系统，其特征在于，包括三相同步电动机，定子绕组接线切换装置及变频器，所述变频器分别与三相同步电动机及定子绕组接线切换装置电连接，其中：

所述三相同步电动机驱动控制系统包括电动机驱动电路；所述三相同步电动机驱动控制系统由三相同步电动机，定子绕组接线切换装置及变频器构成的电动机驱动电路控制；所述三相同步电动机，变频器及定子绕组接线切换装置依次串联在所述电动机驱动电路上；

所述电动机驱动电路每相定子绕组两端引出两个接线端子；其中：U相绕组的两端接线端子为Ua和Ub，V相绕组的两端接线端子为Vc和Vd，W相绕组的两端接线端子为We和Wf；

所述变频器检测到所述三相同步电动机的运转频率，并发送切换控制指令，控制所述定子绕组接线切换装置切换到对应的绕组连接方式，并根据对应的绕组连接方式对应的驱动参数进行驱动控制所述三相同步电动机；

所述定子绕组接线切换装置在接收所述变频器控制指令后，将电动机绕组选择为相应指令对应的绕组连接方式；

所述变频器包括发送控制模块，其中：

所述发送控制模块，用于检测到所述三相同步电动机的运转频率低于预设运转频率时，发送第一切换指令，控制所述定子绕组接线切换装置将电动机绕组选择为线反电势常数或电感较大的绕组连接方式，并选取所述线反电势常数或电感较大的绕组连接方式对应的电动机线反电势和电感驱动参数进行驱动控制；

在检测到所述三相同步电动机的运转频率等于或高于预设运转频率时，发送第二切换指令，控制所述定子绕组接线切换装置将电动机绕组选择为线电势常数或电感较小的绕组连接方式，并选取所述线电势常数或电感较小的绕组连接方式对应的电动机反电势和电感驱动参数进行驱动控制；存储有电动机不同绕组连接方式下的电动机驱动参数；所述变频器针对不同电动机转子转速检测的结果来选取不同电动机的驱动参数。

2.根据权利要求1所述的三相同步电动机驱动控制系统，其特征在于，所述线反电势常数或电感较大的绕组连接方式为星型接线方式；

所述星型接线方式为：所述U相绕组的接线端子Ua、V相绕组的接线端子Vc和W相绕组的接线端子We，分别连接在驱动电路中形成所述三相同步电动机绕组三个不相连的引出线端上；所述U相绕组的接线端子Ub、V相绕组的接线端子Vd和W相绕组的接线端子Wf通过定子绕组接线切换装置连接在一起形成所述三相同步电动机绕组公共端，形成星型接线方式。

3.根据权利要求1所述的三相同步电动机驱动控制系统，其特征在于，所述线电势常数或电感较小的绕组连接方式为三角形接线方式；

三角形接线方式为：所述U相绕组的接线端子Ub、V相绕组的接线端子Vd和W相绕组的接线端子Wf通过定子绕组接线切换装置控制全部断开，同时接线端子Ub与接线端子Vc连接，接线端子Vd与接线端子We连接，接线端子Wf与接线端子Ua连接形成三角形接线方式。

4.根据权利要求1所述的三相同步电动机驱动控制系统，其特征在于，所述定子绕组接线切换装置为交流接触器。

5.根据权利要求1所述的三相同步电动机驱动控制系统，其特征在于，所述定子绕组接线切换装置还包括第一切换单元和第二切换单元，其中：

所述第一切换单元在所述变频器检测到所述三相同步电动机的运转频率低于预设运转频率时，接收第一切换指令，将电动机绕组选择为并联支路数少的连接方式；

所述第二切换单元在所述变频器检测到所述三相同步电动机的运转频率等于或高于所述预设运转频率时，接收第二切换指令，将电动机绕组连接方式选择为并联支路数多的连接方式。

6.根据权利要求1-5任一所述的三相同步电动机驱动控制系统，其特征在于，所述三相同步电动机为永磁电动机或磁阻电动机。

7.一种三相同步电动机驱动控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S100、在三相同步电动机的电动机驱动电路中，从每相定子绕组两端引出两个接线端子，其中，U相绕组的两端接线端子为Ua和Ub，V相绕组的两端接线端子为Vc和Vd，W相绕组的两端接线端子为We和Wf；

步骤S200、变频器实时检测所述三相同步电动机的运转频率，在所述三相同步电动机的运转频率低于预设运转频率时，变频器控制定子绕组接线切换装置将电动机绕组选择为线反电势常数或电感较大的绕组连接方式，并选取所述绕组连接方式对应的电动机线反电势和电感驱动参数进行驱动控制；

步骤S300、在检测到所述三相同步电动机的运转频率等于或高于预设运转频率时，变频器控制定子绕组接线切换装置将电动机绕组选择为线电势常数或电感较小的绕组连接方式，并选取所述绕组连接方式对应的电动机反电势和电感驱动参数进行驱动控制。

8.根据权利要求7所述的三相同步电动机驱动控制方法，其特征在于，在所述步骤S200～步骤S300中，所述定子绕组接线切换装置还包括选择如下绕组连接方式的切换方法：

步骤S210、变频器实时检测所述三相同步电动机的运转频率，在所述三相同步电动机的运转频率低于预设运转频率时，变频器控制定子绕组接线切换装置将电动机绕组选择为并联支路数少的连接方式；

步骤S310、在检测到所述三相同步电动机的运转频率等于或高于预设运转频率时，定子绕组接线切换装置将电动机绕组连接方式选择为并联支路数多的连接方式。