CN108336928B - 永磁同步电机定子绕组的切换方法、装置及计算机设备 - Google Patents

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CN108336928B CN201810307609.1A CN201810307609A CN108336928B CN 108336928 B CN108336928 B CN 108336928B CN 201810307609 A CN201810307609 A CN 201810307609A CN 108336928 B CN108336928 B CN 108336928B
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Abstract

本发明提出了一种永磁同步电机定子绕组的切换方法、装置、永磁同步电机、计算机设备及计算机可读存储介质，方法包括：获取永磁同步电机的转速以及电流；在永磁同步电机的转速上升至预设转速切换点后若永磁同步电机定子绕组中的任一绕组的电流由负至正过零点则记录第一切换信息；将定子绕组由星型接法切换为三角型接法，并在切换过程中根据第一切换信息按照非线性脉宽调制方式对当前信息进行修正；在永磁同步电机的转速下降至预设转速切换点后若永磁同步电机定子绕组中的任一绕组的电流由正至负过零点则记录第二切换信息；将电机定子绕组由三角型接法切换为星型接法，并在切换过程中根据第二切换信息按照非线性脉宽调制方式对当前信息进行修正。

Description

永磁同步电机定子绕组的切换方法、装置及计算机设备
技术领域
本发明涉及永磁同步电机技术领域，具体而言，涉及一种永磁同步电机定子绕组的切换方法、切换装置、永磁同步电机、计算机设备及计算机可读存储介质。
背景技术
相关技术中，永磁同步电机的设计难以同时兼顾高速区和低速区的效率。例如，当其反电势设计较大时，往往有利于低速区的效率提升，但此时电机较早进入弱磁，高速区效率下降。反之，当其反电势设计较小，往往有利于高速区的效率提升，但是在低速区效率下降。而永磁同步电机本身的参数很难通过在线的手段进行修改，所以该矛盾已成为制约系统效率进一步提升的重大矛盾。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。
为此，本发明的一个方面在于提出了一种永磁同步电机定子绕组的切换方法。
本发明的另一个方面在于提出了一种永磁同步电机定子绕组的切换装置。
本发明的再一个方面在于提出了一种永磁同步电机。
本发明的又一个方面在于提出了一种计算机设备。
本发明的又一个方面在于提出了一种计算机可读存储介质。
有鉴于此，根据本发明的一个方面，提出了一种永磁同步电机定子绕组的切换方法，该方法包括：获取永磁同步电机的转速以及永磁同步电机定子绕组的电流；在永磁同步电机的转速上升至预设转速切换点后，若永磁同步电机定子绕组中的任一绕组的电流由负至正过零点，则记录第一切换信息；将永磁同步电机定子绕组由星型接法切换为三角型接法，并在切换过程中根据第一切换信息按照非线性脉宽调制方式对当前信息进行修正；在永磁同步电机的转速下降至预设转速切换点后，若永磁同步电机定子绕组中的任一绕组的电流由正至负过零点，则记录第二切换信息；将永磁同步电机定子绕组由三角型接法切换为星型接法，并在切换过程中根据第二切换信息按照非线性脉宽调制方式对当前信息进行修正。
本发明提供的永磁同步电机定子绕组的切换方法，永磁同步电机定子绕组采用可切换设计，在永磁同步电机的转速上升至低速区与高速区之间的预设转速切换点以及某一相绕组的电流由负至正越过零点后，记录此时的信息。进一步地将电机定子绕组在低速时的星型接法切换为三角型接法。切换过程中脉宽调制(Pulse Width Modulation，PWM)由原来的线性调制切换为预设的非线性PWM调制，即修正的六步法调制，在非线性PWM调制区，根据每个非线性PWM调制序列中导通方式的不同对永磁同步电机的当前信息进行修正，由星型接法切换至三角型接法的切换过程完毕后即非线性PWM序列执行完毕。在永磁同步电机的转速下降至预设转速切换点以及某一相绕组的电流由正至负越过零点后，记录此时的信息。进一步地将电机定子绕组在低速时的三角型接法切换为星型接法，切换过程中同样通过非线性PWM调制对永磁同步电机的当前信息进行修正。本发明通过根据不同转速切换电机定子绕组的连接方式，能够缓解永磁同步电机效率在低速区和高速区的设计矛盾，以及在不增加额外的传感器，减小切换过程中的转矩和电流冲击。
根据本发明的上述永磁同步电机定子绕组的切换方法，还可以具有以下技术特征：
在上述技术方案中，优选地，电流由负至正过零点的绕组为第一绕组；在星型接法下第一绕组的第一端、第二绕组的第一端、第三绕组的第一端相连接；将永磁同步电机定子绕组由星型接法切换为三角型接法，并在切换过程中根据第一切换信息按照非线性脉宽调制方式对当前信息进行修正的步骤，具体包括：控制第一绕组的第一端与第二绕组的第一端之间的连接断开，进入第一序列状态对当前信息进行修正，并持续第一时间；在第一时间内，控制第一绕组的第一端与第二绕组的第二端连接，进入第二序列状态对当前信息进行修正，并持续第二时间，在第二时间结束后进入第三序列状态对当前信息进行修正，并持续第三时间；在第三时间内，控制第三绕组的第一端与第二绕组的第一端之间的连接断开，以及控制第三绕组的第一端与第一绕组的第二端连接，进入第四序列状态对当前信息进行修正，并持续第四时间，在第四时间结束后进入第五序列状态对当前信息进行修正，并持续第五时间；在第五时间内，控制第二绕组的第一端与第三绕组的第二端连接，对当前信息进行修正。
在该技术方案中，永磁同步电机定子绕组包括第一绕组、第二绕组、第三绕组，在低速时以星型接法相连接，即第一绕组的第一端、第二绕组的第一端、第三绕组的第一端连接在一起，在速度超过预设转速切换点后，若某一相绕组电流过零点则以该相绕组开始按照非线性PWM调制方式切换为三角型接法。在切换的过渡过程中，采用PWM调制的占空比驱动控制绕组之间的连接或者断开，减小导通或关断的电流或者电压的冲击，其中过渡过程占空比的大小根据实际系统进行设置。以及在切换过程中会存在不同的非线性PWM调制序列，根据每个非线性PWM调制序列的导通方式不同对永磁同步电机的当前信息进行修正，以精确地获取到切换过程中每个PWM调制序列对应永磁同步电机信息。
在上述任一技术方案中，优选地，第一切换信息包括第一转速、第一转矩电流、第一转子位置角；第一序列状态为三相逆变器输出矢量10Z和零矢量，当前电流修正为
Figure GDA0002417270940000031
当前转子目标角修正为第二转子位置角，第一时间为第二转子位置角与第一转子位置角的差值再与第一转速的比值；第二序列状态为三相逆变器输出矢量100和零矢量，当前电流修正为k×i/2，当前转子目标角修正为第三转子位置角，第三转子位置角等于第二转子位置角与π/6之和，第二时间为π/6与第一转速的比值；第三序列状态为三相逆变器输出矢量1Z0和零矢量，当前电流修正为k×i，当前转子目标角修正为第四转子位置角，第四转子位置角等于第三转子位置角与π/6之和，第三时间为π/6与第一转速的比值；第四序列状态为三相逆变器输出矢量110和零矢量，当前电流修正为
Figure GDA0002417270940000032
当前转子目标角修正为第五转子位置角，第五转子位置角等于第四转子位置角与π/6之和，第四时间为π/6与第一转速的比值；第五序列状态为三相逆变器输出矢量Z10和零矢量，当前电流为k×i，当前转子目标角修正为第六转子位置角，第六转子位置角等于第五转子位置角与π/6之和，第五时间为π/6与第一转速的比值；在第五时间内，当前转子目标角修正为第七转子位置角，第七转子位置角等于第六转子位置角与Δθ之差；其中，三相逆变器输出矢量顺序为第二绕组的第二端、第三绕组的第二端、第一绕组的第二端，Z表示高阻态，k表示维持转矩恒定的修正系数，i表示第一转矩电流，Δθ为π/6×星型接法与三角型接法的转子位置角的差值。
在该技术方案中，记录在转速上升至预设转速切换点以及某一相绕组的电流由负至正越过零点时的永磁同步电机信息，即第一转速、第一转矩电流、第一转子位置角，在按照非线性PWM调制方式将星型接法切换为三角型接法的切换过程中，每个非线性PWM调制的序列状态为三相逆变器输出不同矢量。以第一转矩电流为基准，在每个非线性PWM调制的序列状态下分别对当前电流进行修正，以及按照前一转子目标角对当前转子目标角进行修正。在第五时间内完成切换后，转子位置角根据前一转子目标角和星三角接法之间的相差进行补偿，重新开始切换更新。
在上述任一技术方案中，优选地，电流由正至负过零点的绕组为第一绕组；将永磁同步电机定子绕组由三角型接法切换为星型接法，并在切换过程中根据第二切换信息按照非线性脉宽调制方式对当前信息进行修正的步骤，具体包括：控制第一绕组的第一端与第二绕组的第二端之间的连接断开，进入第六序列状态对当前信息进行修正，并持续第六时间，在第六时间结束后进入第七序列状态对当前信息进行修正，并持续第七时间；在第七时间内，控制第三绕组的第一端与第一绕组的第二端之间的连接断开，以及控制第二绕组的第一端与第一绕组的第一端连接，进入第八序列状态对当前信息进行修正，并持续第八时间；在第八时间内，控制第三绕组的第二端与第二绕组的第一端之间的连接断开，以及控制第二绕组的第一端与第三绕组的第一端连接，进入第九序列状态对当前信息进行修正，并持续第九时间；在第九时间内对当前信息进行修正。
在该技术方案中，在速度低于预设转速切换点后，若某一相绕组电流过零点则以该相绕组开始按照非线性PWM调制方式切换为星型接法。在切换的过渡过程中，采用PWM调制的占空比驱动控制绕组之间的连接或者断开，减小导通或关断的电流或者电压的冲击。以及在切换过程中会存在不同的非线性PWM调制序列，根据每个非线性PWM调制序列的导通方式不同对永磁同步电机的当前信息进行修正，以精确地获取到切换过程中每个PWM调制序列对应永磁同步电机信息。
在上述任一技术方案中，优选地，第二切换信息包括第二转速、第二转矩电流、第七转子位置角；第六序列状态为三相逆变器输出矢量101和零矢量，当前电流修正为
Figure GDA0002417270940000051
当前转子目标角修正为第八转子位置角，第六时间为第八转子位置角与第七转子位置角的差值再与第二转速的比值；第七序列状态为三相逆变器输出矢量10Z和零矢量，当前电流修正为k×i’，当前转子目标角修正为第九转子位置角，第九转子位置角等于第八转子位置角与π/6之和，第七时间为π/6与第二转速的比值；第八序列状态为三相逆变器输出矢量1Z0和零矢量，当前电流修正为k×i’，当前转子目标角修正为第十转子位置角，第十转子位置角等于第九转子位置角与π/6之和，第八时间为π/6与第二转速的比值；第九序列状态为三相逆变器输出矢量Z10和零矢量，当前电流修正为k×i’，当前转子目标角修正为第十一转子位置角，第十一转子位置角等于第十转子位置角与π/6之和，第九时间为π/6与第二转速的比值；在第九时间内，当前转子目标角修正为第十二转子位置角，第十二转子位置角等于第十一转子位置角与Δθ之和；其中，i’表示第二转矩电流。
在该技术方案中，记录在转速下降至预设转速切换点以及某一相绕组的电流由正至负越过零点时的永磁同步电机信息，即第二转速、第二转矩电流、第七转子位置角，在按照非线性PWM调制方式将三角型接法切换为星型接法的切换过程中，每个非线性PWM调制的序列状态为三相逆变器输出不同矢量。以第二转矩电流为基准，在每个非线性PWM调制的序列状态下分别对当前电流进行修正，以及按照前一转子目标角对当前转子目标角进行修正。在第九时间内完成切换后，转子位置角根据前一转子目标角和星三角接法之间的相差进行补偿，重新开始切换更新。
根据本发明的另一个方面，提出了一种永磁同步电机定子绕组的切换装置，该装置包括：获取模块，用于获取永磁同步电机的转速以及永磁同步电机定子绕组的电流；记录模块，用于在永磁同步电机的转速上升至预设转速切换点后，若永磁同步电机定子绕组中的任一绕组的电流由负至正过零点，则记录第一切换信息；切换控制模块，用于将永磁同步电机定子绕组由星型接法切换为三角型接法，并在切换过程中根据第一切换信息按照非线性脉宽调制方式对当前信息进行修正；记录模块，还用于在永磁同步电机的转速下降至预设转速切换点后，若永磁同步电机定子绕组中的任一绕组的电流由正至负过零点，则记录第二切换信息；切换控制模块，还用于将永磁同步电机定子绕组由三角型接法切换为星型接法，并在切换过程中根据第二切换信息按照非线性脉宽调制方式对当前信息进行修正。
本发明提供的永磁同步电机定子绕组的切换装置，永磁同步电机定子绕组采用可切换设计，在永磁同步电机的转速上升至低速区与高速区之间的预设转速切换点以及某一相绕组的电流由负至正越过零点后，记录此时的信息。进一步地将电机定子绕组在低速时的星型接法切换为三角型接法。切换过程中脉宽调制(PWM)由原来的线性调制切换为预设的非线性PWM调制，即修正的六步法调制，在非线性PWM调制区，根据每个非线性PWM调制序列中导通方式的不同对永磁同步电机的当前信息进行修正，由星型接法切换至三角型接法的切换过程完毕后即非线性PWM序列执行完毕。在永磁同步电机的转速下降至预设转速切换点以及某一相绕组的电流由正至负越过零点后，记录此时的信息。进一步地将电机定子绕组在低速时的三角型接法切换为星型接法，切换过程中同样通过非线性PWM调制对永磁同步电机的当前信息进行修正。本发明通过根据不同转速切换电机定子绕组的连接方式，能够缓解永磁同步电机效率在低速区和高速区的设计矛盾，以及在不增加额外的传感器，减小切换过程中的转矩和电流冲击。
根据本发明的上述永磁同步电机定子绕组的切换装置，还可以具有以下技术特征：
在上述技术方案中，优选地，电流由负至正过零点的绕组为第一绕组；在星型接法下第一绕组的第一端、第二绕组的第一端、第三绕组的第一端相连接；切换控制模块，具体用于：控制第一绕组的第一端与第二绕组的第一端之间的连接断开，进入第一序列状态对当前信息进行修正，并持续第一时间；在第一时间内，控制第一绕组的第一端与第二绕组的第二端连接，进入第二序列状态对当前信息进行修正，并持续第二时间，在第二时间结束后进入第三序列状态对当前信息进行修正，并持续第三时间；在第三时间内，控制第三绕组的第一端与第二绕组的第一端之间的连接断开，以及控制第三绕组的第一端与第一绕组的第二端连接，进入第四序列状态对当前信息进行修正，并持续第四时间，在第四时间结束后进入第五序列状态对当前信息进行修正，并持续第五时间；在第五时间内，控制第二绕组的第一端与第三绕组的第二端连接，对当前信息进行修正。
在该技术方案中，永磁同步电机定子绕组包括第一绕组、第二绕组、第三绕组，在低速时以星型接法相连接，即第一绕组的第一端、第二绕组的第一端、第三绕组的第一端连接在一起，在速度超过预设转速切换点后，若某一相绕组电流过零点则以该相绕组开始按照非线性PWM调制方式切换为三角型接法。在切换的过渡过程中，采用PWM调制的占空比驱动控制绕组之间的连接或者断开，减小导通或关断的电流或者电压的冲击，其中过渡过程占空比的大小根据实际系统进行设置。以及在切换过程中会存在不同的非线性PWM调制序列，根据每个非线性PWM调制序列的导通方式不同对永磁同步电机的当前信息进行修正，以精确地获取到切换过程中每个PWM调制序列对应永磁同步电机信息。
在上述任一技术方案中，优选地，第一切换信息包括第一转速、第一转矩电流、第一转子位置角；第一序列状态为三相逆变器输出矢量10Z和零矢量，当前电流修正为
Figure GDA0002417270940000071
当前转子目标角修正为第二转子位置角，第一时间为第二转子位置角与第一转子位置角的差值再与第一转速的比值；第二序列状态为三相逆变器输出矢量100和零矢量，当前电流修正为k×i/2，当前转子目标角修正为第三转子位置角，第三转子位置角等于第二转子位置角与π/6之和，第二时间为π/6与第一转速的比值；第三序列状态为三相逆变器输出矢量1Z0和零矢量，当前电流修正为k×i，当前转子目标角修正为第四转子位置角，第四转子位置角等于第三转子位置角与π/6之和，第三时间为π/6与第一转速的比值；第四序列状态为三相逆变器输出矢量110和零矢量，当前电流修正为
Figure GDA0002417270940000072
当前转子目标角修正为第五转子位置角，第五转子位置角等于第四转子位置角与π/6之和，第四时间为π/6与第一转速的比值；第五序列状态为三相逆变器输出矢量Z10和零矢量，当前电流为k×i，当前转子目标角修正为第六转子位置角，第六转子位置角等于第五转子位置角与π/6之和，第五时间为π/6与第一转速的比值；在第五时间内，当前转子目标角修正为第七转子位置角，第七转子位置角等于第六转子位置角与Δθ之差；其中，三相逆变器输出矢量顺序为第二绕组的第二端、第三绕组的第二端、第一绕组的第二端，Z表示高阻态，k表示维持转矩恒定的修正系数，i表示第一转矩电流，Δθ为π/6×星型接法与三角型接法的转子位置角的差值。
在该技术方案中，记录在转速上升至预设转速切换点以及某一相绕组的电流由负至正越过零点时的永磁同步电机信息，即第一转速、第一转矩电流、第一转子位置角，在按照非线性PWM调制方式将星型接法切换为三角型接法的切换过程中，每个非线性PWM调制的序列状态为三相逆变器输出不同矢量。以第一转矩电流为基准，在每个非线性PWM调制的序列状态下分别对当前电流进行修正，以及按照前一转子目标角对当前转子目标角进行修正。在第五时间内完成切换后，转子位置角根据前一转子目标角和星三角接法之间的相差进行补偿，重新开始切换更新。
在上述任一技术方案中，优选地，电流由正至负过零点的绕组为第一绕组；切换控制模块，具体用于：控制第一绕组的第一端与第二绕组的第二端之间的连接断开，进入第六序列状态对当前信息进行修正，并持续第六时间，在第六时间结束后进入第七序列状态对当前信息进行修正，并持续第七时间；在第七时间内，控制第三绕组的第一端与第一绕组的第二端之间的连接断开，以及控制第二绕组的第一端与第一绕组的第一端连接，进入第八序列状态对当前信息进行修正，并持续第八时间；在第八时间内，控制第三绕组的第二端与第二绕组的第一端之间的连接断开，以及控制第二绕组的第一端与第三绕组的第一端连接，进入第九序列状态对当前信息进行修正，并持续第九时间；在第九时间内对当前信息进行修正。
在该技术方案中，在速度低于预设转速切换点后，若某一相绕组电流过零点则以该相绕组开始按照非线性PWM调制方式切换为星型接法。在切换的过渡过程中，采用PWM调制的占空比驱动控制绕组之间的连接或者断开，减小导通或关断的电流或者电压的冲击。以及在切换过程中会存在不同的非线性PWM调制序列，根据每个非线性PWM调制序列的导通方式不同对永磁同步电机的当前信息进行修正，以精确地获取到切换过程中每个PWM调制序列对应永磁同步电机信息。
在上述任一技术方案中，优选地，第二切换信息包括第二转速、第二转矩电流、第七转子位置角；第六序列状态为三相逆变器输出矢量101和零矢量，当前电流修正为
Figure GDA0002417270940000091
当前转子目标角修正为第八转子位置角，第六时间为第八转子位置角与第七转子位置角的差值再与第二转速的比值；第七序列状态为三相逆变器输出矢量10Z和零矢量，当前电流修正为k×i’，当前转子目标角修正为第九转子位置角，第九转子位置角等于第八转子位置角与π/6之和，第七时间为π/6与第二转速的比值；第八序列状态为三相逆变器输出矢量1Z0和零矢量，当前电流修正为k×i’，当前转子目标角修正为第十转子位置角，第十转子位置角等于第九转子位置角与π/6之和，第八时间为π/6与第二转速的比值；第九序列状态为三相逆变器输出矢量Z10和零矢量，当前电流修正为k×i’，当前转子目标角修正为第十一转子位置角，第十一转子位置角等于第十转子位置角与π/6之和，第九时间为π/6与第二转速的比值；在第九时间内，当前转子目标角修正为第十二转子位置角，第十二转子位置角等于第十一转子位置角与Δθ之和；其中，i’表示第二转矩电流。
在该技术方案中，记录在转速下降至预设转速切换点以及某一相绕组的电流由正至负越过零点时的永磁同步电机信息，即第二转速、第二转矩电流、第七转子位置角，在按照非线性PWM调制方式将三角型接法切换为星型接法的切换过程中，每个非线性PWM调制的序列状态为三相逆变器输出不同矢量。以第二转矩电流为基准，在每个非线性PWM调制的序列状态下分别对当前电流进行修正，以及按照前一转子目标角对当前转子目标角进行修正。在第九时间内完成切换后，转子位置角根据前一转子目标角和星三角接法之间的相差进行补偿，重新开始切换更新。
根据本发明的再一个方面，提出了一种永磁同步电机，包括上述任一项的永磁同步电机定子绕组的切换装置。
本发明提供的永磁同步电机，包括上述任一项的永磁同步电机定子绕组的切换装置，能够实现上述永磁同步电机定子绕组的切换装置的技术效果，不再赘述。
根据本发明的又一个方面，提出了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现如上述任一项的永磁同步电机定子绕组的切换方法的步骤。
本发明提供的计算机设备，处理器执行计算机程序时实现在永磁同步电机的转速上升至低速区与高速区之间的预设转速切换点以及某一相绕组的电流由负至正越过零点后，记录此时的信息。进一步地将电机定子绕组在低速时的星型接法切换为三角型接法。切换过程中脉宽调制(PWM)由原来的线性调制切换为预设的非线性PWM调制，即修正的六步法调制，在非线性PWM调制区，根据每个非线性PWM调制序列中导通方式的不同对永磁同步电机的当前信息进行修正，由星型接法切换至三角型接法的切换过程完毕后即非线性PWM序列执行完毕。在永磁同步电机的转速下降至预设转速切换点以及某一相绕组的电流由正至负越过零点后，记录此时的信息。进一步地将电机定子绕组在低速时的三角型接法切换为星型接法，切换过程中同样通过非线性PWM调制对永磁同步电机的当前信息进行修正。本发明通过根据不同转速切换电机定子绕组的连接方式，能够缓解永磁同步电机效率在低速区和高速区的设计矛盾，以及在不增加额外的传感器，减小切换过程中的转矩和电流冲击。
根据本发明的又一个方面，提出了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述任一项的永磁同步电机定子绕组的切换方法的步骤。
本发明提供的计算机可读存储介质，计算机程序被处理器执行时实现在永磁同步电机的转速上升至低速区与高速区之间的预设转速切换点以及某一相绕组的电流由负至正越过零点后，记录此时的信息。进一步地将电机定子绕组在低速时的星型接法切换为三角型接法。切换过程中脉宽调制(PWM)由原来的线性调制切换为预设的非线性PWM调制，即修正的六步法调制，在非线性PWM调制区，根据每个非线性PWM调制序列中导通方式的不同对永磁同步电机的当前信息进行修正，由星型接法切换至三角型接法的切换过程完毕后即非线性PWM序列执行完毕。在永磁同步电机的转速下降至预设转速切换点以及某一相绕组的电流由正至负越过零点后，记录此时的信息。进一步地将电机定子绕组在低速时的三角型接法切换为星型接法，切换过程中同样通过非线性PWM调制对永磁同步电机的当前信息进行修正。本发明通过根据不同转速切换电机定子绕组的连接方式，能够缓解永磁同步电机效率在低速区和高速区的设计矛盾，以及在不增加额外的传感器，减小切换过程中的转矩和电流冲击。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1示出了本发明的一个实施例的永磁同步电机定子绕组的切换方法的流程示意图；
图2示出了本发明的一个实施例的永磁同步电机定子绕组星型至三角型切换的示意图；
图3示出了本发明的一个实施例的永磁同步电机定子绕组三角型至星型切换的角度值变化的示意图；
图4示出了本发明的一个实施例的永磁同步电机定子绕组三角型至星型切换的角度值和电流的波形图；
图5示出了本发明的一个实施例的永磁同步电机定子绕组三角型至星型切换的示意图；
图6示出了本发明的一个实施例的永磁同步电机定子绕组的切换装置的示意框图；
图7示出了本发明的一个实施例的计算机设备的示意框图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不限于下面公开的具体实施例的限制。
本发明第一方面的实施例，提出一种永磁同步电机定子绕组的切换方法，图1示出了本发明的一个实施例的永磁同步电机定子绕组的切换方法的流程示意图。其中，该方法包括：
步骤102，获取永磁同步电机的转速以及永磁同步电机定子绕组的电流；
步骤104，在永磁同步电机的转速上升至预设转速切换点后，若永磁同步电机定子绕组中的任一绕组的电流由负至正过零点，则记录第一切换信息；
步骤106，将永磁同步电机定子绕组由星型接法切换为三角型接法，并在切换过程中根据第一切换信息按照非线性脉宽调制方式对当前信息进行修正；
步骤108，在永磁同步电机的转速下降至预设转速切换点后，若永磁同步电机定子绕组中的任一绕组的电流由正至负过零点，则记录第二切换信息；
步骤110，将永磁同步电机定子绕组由三角型接法切换为星型接法，并在切换过程中根据第二切换信息按照非线性脉宽调制方式对当前信息进行修正。
本发明提供的永磁同步电机定子绕组的切换方法，永磁同步电机定子绕组采用可切换设计，在永磁同步电机的转速上升至低速区与高速区之间的预设转速切换点以及某一相绕组的电流由负至正越过零点后，记录此时的信息。进一步地将电机定子绕组在低速时的星型接法切换为三角型接法。切换过程中脉宽调制(PWM)由原来的线性调制切换为预设的非线性PWM调制，即修正的六步法调制，在非线性PWM调制区，根据每个非线性PWM调制序列中导通方式的不同对永磁同步电机的当前信息进行修正，由星型接法切换至三角型接法的切换过程完毕后即非线性PWM序列执行完毕。在永磁同步电机的转速下降至预设转速切换点以及某一相绕组的电流由正至负越过零点后，记录此时的信息。进一步地将电机定子绕组在低速时的三角型接法切换为星型接法，切换过程中同样通过非线性PWM调制对永磁同步电机的当前信息进行修正。本发明通过根据不同转速切换电机定子绕组的连接方式，能够缓解永磁同步电机效率在低速区和高速区的设计矛盾，以及在不增加额外的传感器，减小切换过程中的转矩和电流冲击。
图2示出了本发明的一个实施例的永磁同步电机定子绕组星型至三角型切换的示意图。其中，在转速上升至切换点之后，其星型接法至三角型接法的切换步骤为：
S1，等待某相电流由负至正过零点(以c相过零为例，说明以下过程，也可以类推到b相和a相)，记录此时，即切换前最后时刻的电压矢量角、转速、转矩电流、转子位置，开始执行切换过程。
S2，在c相过零点时，断开c’a’之间的连接。abc三相逆变器输出矢量10Z(Z代表高阻态)和零矢量，10Z矢量的占空比由电流闭环或者限幅控制得到。电流给定为k倍的转矩电流除以根号3，k为维持转矩恒定的修正系数，电流的反馈为b桥臂的电流取反，可为单电阻采样电阻、双电阻采样或者霍尔传感器。该序列作用下，转子目标角为θ1，该值减去切换最后时刻转子位置角θ0除以最后时刻的转速即为该序列作用的总时间T1。
S3，在步骤S2的作用时间内，连接c’至a。
S4，abc三相逆变器输出矢量100和零矢量，100矢量的占空比由电流闭环或者限幅控制得到，电流给定为k倍的转矩电流除以2，k为维持转矩恒定的修正系数，电流的反馈为bc桥臂的总电流取反，可为单电阻采样电阻、双电阻采样或者霍尔传感器。该序列作用下，如图3所示转子目标角为θ2，θ2超前θ1π/6，π/6除以最后时刻的转速即为该序列作用的总时间T2。
S5，abc三相逆变器输出矢量1Z0和零矢量，1Z0矢量的占空比由电流闭环或者限幅控制得到，电流给定为k倍的转矩电流，k为维持转矩恒定的修正系数，电流的反馈为c桥臂的电流取反，可为单电阻采样电阻、双电阻采样或者霍尔传感器。该序列作用下，如图3所示转子目标角为θ3，θ3超前θ2π/6，π/6除以最后时刻的转速即为该序列作用的总时间T3。
S6，在步骤S5的作用时间内，断开b’a’，连接b’至c。
S7，abc三相逆变器输出矢量110和零矢量，110矢量的占空比由电流闭环或者限幅控制得到，电流给定为k倍的转矩电流除以根号3，k为维持转矩恒定的修正系数，电流的反馈为c桥臂的电流取反，可为单电阻采样电阻、双电阻采样或者霍尔传感器。该序列作用下，如图3所示转子目标角为θ4，θ4超前θ3π/6，π/6除以最后时刻的转速即为该序列作用的总时间T4。
S8，abc三相逆变器输出矢量Z10和零矢量，Z10矢量的占空比由电流闭环或者限幅控制得到，电流给定为k倍的转矩电流，k为维持转矩恒定的修正系数，单电阻采样的电流的反馈为c桥臂的电流取反，霍尔传感器的电流反馈为a相电流。该序列作用下，如图3所示转子目标角为θ5，θ5超前θ4π/6，π/6除以最后时刻的转速即为该序列作用的总时间T5。
S9，在步骤S8的作用时间内，连接a’至b。
S10，修正原控制器中的转子位置角至θ5-Δθ，Δθ为π/6的星三角差值。
其中，上述角度值和电流的波形图如图4所示。
图5示出了本发明的一个实施例的永磁同步电机定子绕组三角型至星型切换的示意图。其中，在转速下降至切换点之后，其三角型接法至星型接法的切换步骤为：
S1，等待某相电流由正至负的过零点(以c相过零为例，说明以下过程，也可以类推到b相和a相)，记录此时，即切换前最后时刻的电压矢量角、转速、转矩电流、转子位置。开始执行切换过程。
S2，在c相过零点，断开c’a之间的连接。abc三相逆变器输出矢量101和零矢量，101矢量的占空比由电流闭环或者限幅控制得到。电流给定为k倍的转矩电流除以根号3，k为维持转矩恒定的修正系数，电流的反馈为b桥臂的电流取反，可为单电阻采样电阻、双电阻采样或者霍尔传感器。该序列作用下，转子目标角为θ’1，该值减去切换最后时刻转子位置除以最后时刻的转速即为该序列作用的总时间T’1。
S3，abc输出矢量为10Z(Z代表高阻态)和零矢量，10Z矢量的占空比由电流闭环或者限幅控制得到。电流给定为k倍的转矩电流，k为维持转矩恒定的修正系数，电流的反馈为b桥臂的电流取反，可为单电阻采样电阻、双电阻采样或者霍尔传感器。该序列作用下，该序列作用下，转子目标角为θ’2，θ’2超前θ’1π/6，π/6除以最后时刻的转速即为该序列作用的总时间T’2。
S4，在步骤S3的作用时间内，断开b’c之间的连接。
S5，在步骤S3的作用时间内，连接a’c’。
S6，abc三相逆变器输出矢量1Z0和零矢量，1Z0矢量的占空比由电流闭环或者限幅控制得到，电流给定为k倍的转矩电流，k为维持转矩恒定的修正系数，电流的反馈为c桥臂的电流取反，可为单电阻采样电阻、双电阻采样或者霍尔传感器。该序列作用下，转子目标角为θ’3，θ’3超前θ’2π/6，π/6除以最后时刻的转速即为该序列作用的总时间T’3。
S7，在步骤S6的作用时间内，断开ba’。
S8，在步骤S6的作用时间内，连接a’b’。
S9，abc三相逆变器输出矢量Z10和零矢量，Z10矢量的占空比由电流闭环或者限幅控制得到，电流给定为k倍的转矩电流，k为维持转矩恒定的修正系数，单电阻采样的电流的反馈为c桥臂的电流取反，霍尔传感器的电流反馈为a相电流。该序列作用下，转子目标角为θ’4，θ’4超前θ’3π/6，π/6除以最后时刻的转速即为该序列作用的总时间T’4。
S10，修正原控制器中的转子位置角至θ’4+Δθ，Δθ为π/6的星三角差值。
通过引入非线性PWM调制区域作为星三角形切换的过渡区域，解开三相桥臂的电压电流控制的关联性，实现了零电流切换，减小了切换冲击。同时，在切换的过程中，通过对电流的控制维持了电流的恒定，转矩冲击小。不需要增加新的传感器，桥臂的断开和闭合均在无电流的情况下进行，无电流冲击；维持切换过程转矩的基本恒定，减小转矩冲击。
本发明第二方面的实施例，提出一种永磁同步电机定子绕组的切换装置，图6示出了本发明的一个实施例的永磁同步电机定子绕组的切换装置600的示意框图。其中，该装置600包括：
获取模块602，用于获取永磁同步电机的转速以及永磁同步电机定子绕组的电流；记录模块604，用于在永磁同步电机的转速上升至预设转速切换点后，若永磁同步电机定子绕组中的任一绕组的电流由负至正过零点，则记录第一切换信息；切换控制模块606，用于将永磁同步电机定子绕组由星型接法切换为三角型接法，并在切换过程中根据第一切换信息按照非线性脉宽调制方式对当前信息进行修正；记录模块604，还用于在永磁同步电机的转速下降至预设转速切换点后，若永磁同步电机定子绕组中的任一绕组的电流由正至负过零点，则记录第二切换信息；切换控制模块606，还用于将永磁同步电机定子绕组由三角型接法切换为星型接法，并在切换过程中根据第二切换信息按照非线性脉宽调制方式对当前信息进行修正。
本发明提供的永磁同步电机定子绕组的切换装置600，永磁同步电机定子绕组采用可切换设计，在永磁同步电机的转速上升至低速区与高速区之间的预设转速切换点以及某一相绕组的电流由负至正越过零点后，记录此时的信息。进一步地将电机定子绕组在低速时的星型接法切换为三角型接法。切换过程中脉宽调制(PWM)由原来的线性调制切换为预设的非线性PWM调制，即修正的六步法调制，在非线性PWM调制区，根据每个非线性PWM调制序列中导通方式的不同对永磁同步电机的当前信息进行修正，由星型接法切换至三角型接法的切换过程完毕后即非线性PWM序列执行完毕。在永磁同步电机的转速下降至预设转速切换点以及某一相绕组的电流由正至负越过零点后，记录此时的信息。进一步地将电机定子绕组在低速时的三角型接法切换为星型接法，切换过程中同样通过非线性PWM调制对永磁同步电机的当前信息进行修正。本发明通过根据不同转速切换电机定子绕组的连接方式，能够缓解永磁同步电机效率在低速区和高速区的设计矛盾，以及在不增加额外的传感器，减小切换过程中的转矩和电流冲击。
在本发明的一个实施例中，优选地，电流由负至正过零点的绕组为第一绕组；在星型接法下第一绕组的第一端、第二绕组的第一端、第三绕组的第一端相连接；切换控制模块606，具体用于：控制第一绕组的第一端与第二绕组的第一端之间的连接断开，进入第一序列状态对当前信息进行修正，并持续第一时间；在第一时间内，控制第一绕组的第一端与第二绕组的第二端连接，进入第二序列状态对当前信息进行修正，并持续第二时间，在第二时间结束后进入第三序列状态对当前信息进行修正，并持续第三时间；在第三时间内，控制第三绕组的第一端与第二绕组的第一端之间的连接断开，以及控制第三绕组的第一端与第一绕组的第二端连接，进入第四序列状态对当前信息进行修正，并持续第四时间，在第四时间结束后进入第五序列状态对当前信息进行修正，并持续第五时间；在第五时间内，控制第二绕组的第一端与第三绕组的第二端连接，对当前信息进行修正。
在该实施例中，永磁同步电机定子绕组包括第一绕组、第二绕组、第三绕组，在低速时以星型接法相连接，即第一绕组的第一端、第二绕组的第一端、第三绕组的第一端连接在一起，在速度超过预设转速切换点后，若某一相绕组电流过零点则以该相绕组开始按照非线性PWM调制方式切换为三角型接法。在切换的过渡过程中，采用PWM调制的占空比驱动控制绕组之间的连接或者断开，减小导通或关断的电流或者电压的冲击，其中过渡过程占空比的大小根据实际系统进行设置。以及在切换过程中会存在不同的非线性PWM调制序列，根据每个非线性PWM调制序列的导通方式不同对永磁同步电机的当前信息进行修正，以精确地获取到切换过程中每个PWM调制序列对应永磁同步电机信息。
在本发明的一个实施例中，优选地，第一切换信息包括第一转速、第一转矩电流、第一转子位置角；第一序列状态为三相逆变器输出矢量10Z和零矢量，当前电流修正为
Figure GDA0002417270940000171
当前转子目标角修正为第二转子位置角，第一时间为第二转子位置角与第一转子位置角的差值再与第一转速的比值；第二序列状态为三相逆变器输出矢量100和零矢量，当前电流修正为k×i/2，当前转子目标角修正为第三转子位置角，第三转子位置角等于第二转子位置角与π/6之和，第二时间为π/6与第一转速的比值；第三序列状态为三相逆变器输出矢量1Z0和零矢量，当前电流修正为k×i，当前转子目标角修正为第四转子位置角，第四转子位置角等于第三转子位置角与π/6之和，第三时间为π/6与第一转速的比值；第四序列状态为三相逆变器输出矢量110和零矢量，当前电流修正为
Figure GDA0002417270940000172
当前转子目标角修正为第五转子位置角，第五转子位置角等于第四转子位置角与π/6之和，第四时间为π/6与第一转速的比值；第五序列状态为三相逆变器输出矢量Z10和零矢量，当前电流为k×i，当前转子目标角修正为第六转子位置角，第六转子位置角等于第五转子位置角与π/6之和，第五时间为π/6与第一转速的比值；在第五时间内，当前转子目标角修正为第七转子位置角，第七转子位置角等于第六转子位置角与Δθ之差；其中，三相逆变器输出矢量顺序为第二绕组的第二端、第三绕组的第二端、第一绕组的第二端，Z表示高阻态，k表示维持转矩恒定的修正系数，i表示第一转矩电流，Δθ为π/6×星型接法与三角型接法的转子位置角的差值。
在该实施例中，记录在转速上升至预设转速切换点以及某一相绕组的电流由负至正越过零点时的永磁同步电机信息，即第一转速、第一转矩电流、第一转子位置角，在按照非线性PWM调制方式将星型接法切换为三角型接法的切换过程中，每个非线性PWM调制的序列状态为三相逆变器输出不同矢量。以第一转矩电流为基准，在每个非线性PWM调制的序列状态下分别对当前电流进行修正，以及按照前一转子目标角对当前转子目标角进行修正。在第五时间内完成切换后，转子位置角根据前一转子目标角和星三角接法之间的相差进行补偿，重新开始切换更新。
在本发明的一个实施例中，优选地，电流由正至负过零点的绕组为第一绕组；切换控制模块606，具体用于：控制第一绕组的第一端与第二绕组的第二端之间的连接断开，进入第六序列状态对当前信息进行修正，并持续第六时间，在第六时间结束后进入第七序列状态对当前信息进行修正，并持续第七时间；在第七时间内，控制第三绕组的第一端与第一绕组的第二端之间的连接断开，以及控制第二绕组的第一端与第一绕组的第一端连接，进入第八序列状态对当前信息进行修正，并持续第八时间；在第八时间内，控制第三绕组的第二端与第二绕组的第一端之间的连接断开，以及控制第二绕组的第一端与第三绕组的第一端连接，进入第九序列状态对当前信息进行修正，并持续第九时间；在第九时间内对当前信息进行修正。
在该实施例中，在速度低于预设转速切换点后，若某一相绕组电流过零点则以该相绕组开始按照非线性PWM调制方式切换为星型接法。在切换的过渡过程中，采用PWM调制的占空比驱动控制绕组之间的连接或者断开，减小导通或关断的电流或者电压的冲击。以及在切换过程中会存在不同的非线性PWM调制序列，根据每个非线性PWM调制序列的导通方式不同对永磁同步电机的当前信息进行修正，以精确地获取到切换过程中每个PWM调制序列对应永磁同步电机信息。
在本发明的一个实施例中，优选地，第二切换信息包括第二转速、第二转矩电流、第七转子位置角；第六序列状态为三相逆变器输出矢量101和零矢量，当前电流修正为
Figure GDA0002417270940000181
当前转子目标角修正为第八转子位置角，第六时间为第八转子位置角与第七转子位置角的差值再与第二转速的比值；第七序列状态为三相逆变器输出矢量10Z和零矢量，当前电流修正为k×i’，当前转子目标角修正为第九转子位置角，第九转子位置角等于第八转子位置角与π/6之和，第七时间为π/6与第二转速的比值；第八序列状态为三相逆变器输出矢量1Z0和零矢量，当前电流修正为k×i’，当前转子目标角修正为第十转子位置角，第十转子位置角等于第九转子位置角与π/6之和，第八时间为π/6与第二转速的比值；第九序列状态为三相逆变器输出矢量Z10和零矢量，当前电流修正为k×i’，当前转子目标角修正为第十一转子位置角，第十一转子位置角等于第十转子位置角与π/6之和，第九时间为π/6与第二转速的比值；在第九时间内，当前转子目标角修正为第十二转子位置角，第十二转子位置角等于第十一转子位置角与Δθ之和；其中，i’表示第二转矩电流。
在该实施例中，记录在转速下降至预设转速切换点以及某一相绕组的电流由正至负越过零点时的永磁同步电机信息，即第二转速、第二转矩电流、第七转子位置角，在按照非线性PWM调制方式将三角型接法切换为星型接法的切换过程中，每个非线性PWM调制的序列状态为三相逆变器输出不同矢量。以第二转矩电流为基准，在每个非线性PWM调制的序列状态下分别对当前电流进行修正，以及按照前一转子目标角对当前转子目标角进行修正。在第九时间内完成切换后，转子位置角根据前一转子目标角和星三角接法之间的相差进行补偿，重新开始切换更新。
本发明第三方面的实施例，提出了一种永磁同步电机，包括上述任一项的永磁同步电机定子绕组的切换装置。
本发明提供的永磁同步电机，包括上述任一项的永磁同步电机定子绕组的切换装置，能够实现上述永磁同步电机定子绕组的切换装置的技术效果，不再赘述。
本发明第四方面的实施例，提出一种计算机设备，图7示出了本发明的一个实施例的计算机设备700的示意框图。其中，该计算机设备700包括：
存储器702、处理器704及存储在存储器702上并可在处理器704上运行的计算机程序，处理器704执行计算机程序时实现如上述任一项的永磁同步电机定子绕组的切换方法的步骤。
本发明提供的计算机设备700，处理器执行计算机程序时实现在永磁同步电机的转速上升至低速区与高速区之间的预设转速切换点以及某一相绕组的电流由负至正越过零点后，记录此时的信息。进一步地将电机定子绕组在低速时的星型接法切换为三角型接法。切换过程中脉宽调制(PWM)由原来的线性调制切换为预设的非线性PWM调制，即修正的六步法调制，在非线性PWM调制区，根据每个非线性PWM调制序列中导通方式的不同对永磁同步电机的当前信息进行修正，由星型接法切换至三角型接法的切换过程完毕后即非线性PWM序列执行完毕。在永磁同步电机的转速下降至预设转速切换点以及某一相绕组的电流由正至负越过零点后，记录此时的信息。进一步地将电机定子绕组在低速时的三角型接法切换为星型接法，切换过程中同样通过非线性PWM调制对永磁同步电机的当前信息进行修正。本发明通过根据不同转速切换电机定子绕组的连接方式，能够缓解永磁同步电机效率在低速区和高速区的设计矛盾，以及在不增加额外的传感器，减小切换过程中的转矩和电流冲击。
本发明第五方面的实施例，提出了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述任一项的永磁同步电机定子绕组的切换方法的步骤。
本发明提供的计算机可读存储介质，计算机程序被处理器执行时实现在永磁同步电机的转速上升至低速区与高速区之间的预设转速切换点以及某一相绕组的电流由负至正越过零点后，记录此时的信息。进一步地将电机定子绕组在低速时的星型接法切换为三角型接法。切换过程中脉宽调制(PWM)由原来的线性调制切换为预设的非线性PWM调制，即修正的六步法调制，在非线性PWM调制区，根据每个非线性PWM调制序列中导通方式的不同对永磁同步电机的当前信息进行修正，由星型接法切换至三角型接法的切换过程完毕后即非线性PWM序列执行完毕。在永磁同步电机的转速下降至预设转速切换点以及某一相绕组的电流由正至负越过零点后，记录此时的信息。进一步地将电机定子绕组在低速时的三角型接法切换为星型接法，切换过程中同样通过非线性PWM调制对永磁同步电机的当前信息进行修正。本发明通过根据不同转速切换电机定子绕组的连接方式，能够缓解永磁同步电机效率在低速区和高速区的设计矛盾，以及在不增加额外的传感器，减小切换过程中的转矩和电流冲击。
在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种永磁同步电机定子绕组的切换方法，其特征在于，所述方法包括：
获取永磁同步电机的转速以及所述永磁同步电机定子绕组的电流；
在所述永磁同步电机的转速上升至预设转速切换点后，若所述永磁同步电机定子绕组中的任一绕组的电流由负至正过零点，则记录第一切换信息，所述第一切换信息包括第一转速、第一转矩电流、第一转子位置角；
将所述永磁同步电机定子绕组由星型接法切换为三角型接法，并在切换过程中根据所述第一切换信息按照非线性脉宽调制方式对当前信息进行修正，所述当前信息包括当前电流和当前转子目标角，所述非线性脉宽调制方式为修正的六步法调制方式；
在所述永磁同步电机的转速下降至所述预设转速切换点后，若所述永磁同步电机定子绕组中的任一所述绕组的电流由正至负过零点，则记录第二切换信息，所述第二切换信息包括第二转速、第二转矩电流、第七转子位置角；
将所述永磁同步电机定子绕组由所述三角型接法切换为所述星型接法，并在切换过程中根据所述第二切换信息按照所述非线性脉宽调制方式对所述当前信息进行修正，所述当前信息包括所述当前电流和所述当前转子目标角，所述非线性脉宽调制方式为所述修正的六步法调制方式。
2.根据权利要求1所述的永磁同步电机定子绕组的切换方法，其特征在于，所述电流由负至正过零点的绕组为第一绕组；在所述星型接法下所述第一绕组的第一端、第二绕组的第一端、第三绕组的第一端相连接；
所述将所述永磁同步电机定子绕组由星型接法切换为三角型接法，并在切换过程中根据所述第一切换信息按照非线性脉宽调制方式对当前信息进行修正的步骤，具体包括：
控制所述第一绕组的第一端与所述第二绕组的第一端之间的连接断开，进入第一序列状态对所述当前信息进行修正，并持续第一时间；
在所述第一时间内，控制所述第一绕组的第一端与所述第二绕组的第二端连接，进入第二序列状态对所述当前信息进行修正，并持续第二时间，在所述第二时间结束后进入第三序列状态对所述当前信息进行修正，并持续第三时间；
在所述第三时间内，控制所述第三绕组的第一端与所述第二绕组的第一端之间的连接断开，以及控制所述第三绕组的第一端与所述第一绕组的第二端连接，进入第四序列状态对所述当前信息进行修正，并持续第四时间，在所述第四时间结束后进入第五序列状态对所述当前信息进行修正，并持续第五时间；
在所述第五时间内，控制所述第二绕组的第一端与所述第三绕组的第二端连接，对所述当前信息进行修正。
3.根据权利要求2所述的永磁同步电机定子绕组的切换方法，其特征在于，
所述第一序列状态为三相逆变器输出矢量10Z和零矢量，所述当前电流修正为
Figure FDA0002417270930000021
所述当前转子目标角修正为第二转子位置角，所述第一时间为所述第二转子位置角与所述第一转子位置角的差值再与所述第一转速的比值；
所述第二序列状态为所述三相逆变器输出矢量100和零矢量，所述当前电流修正为k×i/2，所述当前转子目标角修正为第三转子位置角，所述第三转子位置角等于所述第二转子位置角与π/6之和，所述第二时间为π/6与所述第一转速的比值；
所述第三序列状态为所述三相逆变器输出矢量1Z0和零矢量，所述当前电流修正为k×i，所述当前转子目标角修正为第四转子位置角，所述第四转子位置角等于所述第三转子位置角与π/6之和，所述第三时间为π/6与所述第一转速的比值；
所述第四序列状态为所述三相逆变器输出矢量110和零矢量，所述当前电流修正为
Figure FDA0002417270930000022
所述当前转子目标角修正为第五转子位置角，所述第五转子位置角等于所述第四转子位置角与π/6之和，所述第四时间为π/6与所述第一转速的比值；
所述第五序列状态为所述三相逆变器输出矢量Z10和零矢量，所述当前电流为k×i，所述当前转子目标角修正为第六转子位置角，所述第六转子位置角等于所述第五转子位置角与π/6之和，所述第五时间为π/6与所述第一转速的比值；
在所述第五时间内，所述当前转子目标角修正为第七转子位置角，所述第七转子位置角等于所述第六转子位置角与Δθ之差；
其中，所述三相逆变器输出矢量顺序为所述第二绕组的第二端、所述第三绕组的第二端、所述第一绕组的第二端，Z表示高阻态，k表示维持转矩恒定的修正系数，i表示所述第一转矩电流，Δθ为π/6×所述星型接法与所述三角型接法的转子位置角的差值。
4.根据权利要求3所述的永磁同步电机定子绕组的切换方法，其特征在于，所述电流由正至负过零点的绕组为所述第一绕组；
所述将所述永磁同步电机定子绕组由所述三角型接法切换为所述星型接法，并在切换过程中根据所述第二切换信息按照所述非线性脉宽调制方式对所述当前信息进行修正的步骤，具体包括：
控制所述第一绕组的第一端与所述第二绕组的第二端之间的连接断开，进入第六序列状态对所述当前信息进行修正，并持续第六时间，在所述第六时间结束后进入第七序列状态对所述当前信息进行修正，并持续第七时间；
在所述第七时间内，控制所述第三绕组的第一端与所述第一绕组的第二端之间的连接断开，以及控制所述第二绕组的第一端与所述第一绕组的第一端连接，进入第八序列状态对所述当前信息进行修正，并持续第八时间；
在所述第八时间内，控制所述第三绕组的第二端与所述第二绕组的第一端之间的连接断开，以及控制所述第二绕组的第一端与所述第三绕组的第一端连接，进入第九序列状态对所述当前信息进行修正，并持续第九时间；
在所述第九时间内对所述当前信息进行修正。
5.根据权利要求4所述的永磁同步电机定子绕组的切换方法，其特征在于，
所述第六序列状态为三相逆变器输出矢量101和零矢量，所述当前电流修正为
Figure FDA0002417270930000031
所述当前转子目标角修正为第八转子位置角，所述第六时间为所述第八转子位置角与所述第七转子位置角的差值再与所述第二转速的比值；
所述第七序列状态为所述三相逆变器输出矢量10Z和零矢量，所述当前电流修正为k×i’，所述当前转子目标角修正为第九转子位置角，所述第九转子位置角等于所述第八转子位置角与π/6之和，所述第七时间为π/6与所述第二转速的比值；
所述第八序列状态为所述三相逆变器输出矢量1Z0和零矢量，所述当前电流修正为k×i’，所述当前转子目标角修正为第十转子位置角，所述第十转子位置角等于所述第九转子位置角与π/6之和，所述第八时间为π/6与所述第二转速的比值；
所述第九序列状态为所述三相逆变器输出矢量Z10和零矢量，所述当前电流修正为k×i’，所述当前转子目标角修正为第十一转子位置角，所述第十一转子位置角等于所述第十转子位置角与π/6之和，所述第九时间为π/6与所述第二转速的比值；
在所述第九时间内，所述当前转子目标角修正为第十二转子位置角，所述第十二转子位置角等于所述第十一转子位置角与Δθ之和；
其中，i’表示所述第二转矩电流。
6.一种永磁同步电机定子绕组的切换装置，其特征在于，所述装置包括：
获取模块，用于获取永磁同步电机的转速以及所述永磁同步电机定子绕组的电流；
记录模块，用于在所述永磁同步电机的转速上升至预设转速切换点后，若所述永磁同步电机定子绕组中的任一绕组的电流由负至正过零点，则记录第一切换信息，所述第一切换信息包括第一转速、第一转矩电流、第一转子位置角；
切换控制模块，用于将所述永磁同步电机定子绕组由星型接法切换为三角型接法，并在切换过程中根据所述第一切换信息按照非线性脉宽调制方式对当前信息进行修正，所述当前信息包括当前电流和当前转子目标角，所述非线性脉宽调制方式为修正的六步法调制方式；
所述记录模块，还用于在所述永磁同步电机的转速下降至所述预设转速切换点后，若所述永磁同步电机定子绕组中的任一所述绕组的电流由正至负过零点，则记录第二切换信息，所述第二切换信息包括第二转速、第二转矩电流、第七转子位置角；
所述切换控制模块，还用于将所述永磁同步电机定子绕组由所述三角型接法切换为所述星型接法，并在切换过程中根据所述第二切换信息按照所述非线性脉宽调制方式对所述当前信息进行修正，所述当前信息包括所述当前电流和所述当前转子目标角，所述非线性脉宽调制方式为所述修正的六步法调制方式。
7.根据权利要求6所述的永磁同步电机定子绕组的切换装置，其特征在于，所述电流由负至正过零点的绕组为第一绕组；在所述星型接法下所述第一绕组的第一端、第二绕组的第一端、第三绕组的第一端相连接；
所述切换控制模块，具体用于：
控制所述第一绕组的第一端与所述第二绕组的第一端之间的连接断开，进入第一序列状态对所述当前信息进行修正，并持续第一时间；
在所述第一时间内，控制所述第一绕组的第一端与所述第二绕组的第二端连接，进入第二序列状态对所述当前信息进行修正，并持续第二时间，在所述第二时间结束后进入第三序列状态对所述当前信息进行修正，并持续第三时间；
在所述第三时间内，控制所述第三绕组的第一端与所述第二绕组的第一端之间的连接断开，以及控制所述第三绕组的第一端与所述第一绕组的第二端连接，进入第四序列状态对所述当前信息进行修正，并持续第四时间，在所述第四时间结束后进入第五序列状态对所述当前信息进行修正，并持续第五时间；
在所述第五时间内，控制所述第二绕组的第一端与所述第三绕组的第二端连接，对所述当前信息进行修正。
8.根据权利要求7所述的永磁同步电机定子绕组的切换装置，其特征在于，
所述第一序列状态为三相逆变器输出矢量10Z和零矢量，所述当前电流修正为
Figure FDA0002417270930000051
所述当前转子目标角修正为第二转子位置角，所述第一时间为所述第二转子位置角与所述第一转子位置角的差值再与所述第一转速的比值；
所述第二序列状态为所述三相逆变器输出矢量100和零矢量，所述当前电流修正为k×i/2，所述当前转子目标角修正为第三转子位置角，所述第三转子位置角等于所述第二转子位置角与π/6之和，所述第二时间为π/6与所述第一转速的比值；
所述第三序列状态为所述三相逆变器输出矢量1Z0和零矢量，所述当前电流修正为k×i，所述当前转子目标角修正为第四转子位置角，所述第四转子位置角等于所述第三转子位置角与π/6之和，所述第三时间为π/6与所述第一转速的比值；
所述第四序列状态为所述三相逆变器输出矢量110和零矢量，所述当前电流修正为
Figure FDA0002417270930000061
所述当前转子目标角修正为第五转子位置角，所述第五转子位置角等于所述第四转子位置角与π/6之和，所述第四时间为π/6与所述第一转速的比值；
所述第五序列状态为所述三相逆变器输出矢量Z10和零矢量，所述当前电流为k×i，所述当前转子目标角修正为第六转子位置角，所述第六转子位置角等于所述第五转子位置角与π/6之和，所述第五时间为π/6与所述第一转速的比值；
在所述第五时间内，所述当前转子目标角修正为第七转子位置角，所述第七转子位置角等于所述第六转子位置角与Δθ之差；
其中，所述三相逆变器输出矢量顺序为所述第二绕组的第二端、所述第三绕组的第二端、所述第一绕组的第二端，Z表示高阻态，k表示维持转矩恒定的修正系数，i表示所述第一转矩电流，Δθ为π/6×所述星型接法与所述三角型接法的转子位置角的差值。
9.根据权利要求8所述的永磁同步电机定子绕组的切换装置，其特征在于，所述电流由正至负过零点的绕组为所述第一绕组；
所述切换控制模块，具体用于：
控制所述第一绕组的第一端与所述第二绕组的第二端之间的连接断开，进入第六序列状态对所述当前信息进行修正，并持续第六时间，在所述第六时间结束后进入第七序列状态对所述当前信息进行修正，并持续第七时间；
在所述第七时间内，控制所述第三绕组的第一端与所述第一绕组的第二端之间的连接断开，以及控制所述第二绕组的第一端与所述第一绕组的第一端连接，进入第八序列状态对所述当前信息进行修正，并持续第八时间；
在所述第八时间内，控制所述第三绕组的第二端与所述第二绕组的第一端之间的连接断开，以及控制所述第二绕组的第一端与所述第三绕组的第一端连接，进入第九序列状态对所述当前信息进行修正，并持续第九时间；
在所述第九时间内对所述当前信息进行修正。
10.根据权利要求9所述的永磁同步电机定子绕组的切换装置，其特征在于，
所述第六序列状态为三相逆变器输出矢量101和零矢量，所述当前电流修正为
Figure FDA0002417270930000071
所述当前转子目标角修正为第八转子位置角，所述第六时间为所述第八转子位置角与所述第七转子位置角的差值再与所述第二转速的比值；
所述第七序列状态为所述三相逆变器输出矢量10Z和零矢量，所述当前电流修正为k×i’，所述当前转子目标角修正为第九转子位置角，所述第九转子位置角等于所述第八转子位置角与π/6之和，所述第七时间为π/6与所述第二转速的比值；
所述第八序列状态为所述三相逆变器输出矢量1Z0和零矢量，所述当前电流修正为k×i’，所述当前转子目标角修正为第十转子位置角，所述第十转子位置角等于所述第九转子位置角与π/6之和，所述第八时间为π/6与所述第二转速的比值；
所述第九序列状态为所述三相逆变器输出矢量Z10和零矢量，所述当前电流修正为k×i’，所述当前转子目标角修正为第十一转子位置角，所述第十一转子位置角等于所述第十转子位置角与π/6之和，所述第九时间为π/6与所述第二转速的比值；
在所述第九时间内，所述当前转子目标角修正为第十二转子位置角，所述第十二转子位置角等于所述第十一转子位置角与Δθ之和；
其中，i’表示所述第二转矩电流。
11.一种永磁同步电机，其特征在于，包括：
如权利要求6至10中任一项所述的永磁同步电机定子绕组的切换装置。
12.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至5中任一项所述的永磁同步电机定子绕组的切换方法的步骤。
13.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5中任一项所述的永磁同步电机定子绕组的切换方法的步骤。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116388644A (zh) * 2023-04-23 2023-07-04 哈尔滨理工大学 一种多绕组交流三相电机驱动系统的拓扑结构及其重构方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2925537Y (zh) * 2006-04-28 2007-07-25 罗秋香 电动跑步机电动机控制装置
CN201307701Y (zh) * 2006-02-20 2009-09-09 布莱克和戴克公司 电动工具
JP2010022165A (ja) * 2008-07-14 2010-01-28 Yaskawa Electric Corp 交流電動機の巻線切換装置およびインバータ装置
CN103973200A (zh) * 2013-02-01 2014-08-06 株式会社安川电机 逆变器装置及电动机驱动系统

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102739002B (zh) * 2011-04-13 2014-06-18 车王电子股份有限公司 变结构马达的结构变换方法
JP6069953B2 (ja) * 2012-08-24 2017-02-01 富士電機株式会社 スイッチトリラクタンスモータの制御装置
TWI470921B (zh) * 2013-01-18 2015-01-21 Mobiletron Electronics Co Ltd Variable structure motor and its switching method

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201307701Y (zh) * 2006-02-20 2009-09-09 布莱克和戴克公司 电动工具
CN2925537Y (zh) * 2006-04-28 2007-07-25 罗秋香 电动跑步机电动机控制装置
JP2010022165A (ja) * 2008-07-14 2010-01-28 Yaskawa Electric Corp 交流電動機の巻線切換装置およびインバータ装置
CN103973200A (zh) * 2013-02-01 2014-08-06 株式会社安川电机 逆变器装置及电动机驱动系统

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