CN211429232U - 电机绕组的切换电路和三相电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电机绕组的切换电路和三相电机。其中，该切换电路包括：第一开关组，用于切换三相电机的每相电机绕组达到下述至少之一的连接状态：串联连接、串绕连接、并联连接以及并绕连接；第二开关组，用于切换三相电机的每相电机绕组为星型运行模式或三角型运行模式；其中，第一开关组和第二开关组均具有多个电子开关，在切换每个电子开关时，检测电机绕组电流过零时关断电子开关，检测电机绕组两端电压为零时导通电子开关，通过切换电子开关完成目标运行模式。本实用新型解决了相关技术中电机在高运行频率的频率范围和低运行频率的运行效率不能同时兼顾的技术问题。

Description

电机绕组的切换电路和三相电机

技术领域

本实用新型涉及电机技术领域，具体而言，涉及一种电机绕组的切换电路和三相电机。

背景技术

对于三相电机，常规的三相电机的电机绕组连接方式不变(一般是一组三相引出线)，电源通过三根引出线与三相电机实现电气连接，当对三相电机进行调速时，随着运行频率的增加，电机三根引出线之间的端电压逐渐增加直至达到最大，而电源电压保持不变，此时电机励磁磁场会被削弱以补偿运行频率的增加，电机运行效率会明显降低，同时最大运行频率受限。当前，按照电机运行频率的大小，三相电机的工作可以分为恒力矩区和恒功率区，在恒力矩区，三相电机的端电压未饱和，具有较高的效率；而在恒功率区，电机的端电压处于最大值，其运行效率会出现明显降低，由于电机励磁磁场被削弱的效果有限，则该区间对应的运行频率很窄。

相关技术中，为了拓宽电机运行频率，电机常采用匝数较少的方案，使得电机的端电压达到饱和的频率尽可能的大，从而增加运行频率；但匝数少会导致电机在低运行频率时的运行效率出现明显降低，得不偿失。

针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本实用新型实施例提供了一种电机绕组的切换电路和三相电机，以至少解决相关技术中电机在高运行频率的频率范围和低运行频率的运行效率不能同时兼顾的技术问题。

根据本实用新型实施例的一个方面，提供了一种电机绕组的切换电路，应用于具有至少两组三相引出线的三相电机，所述切换电路包括：第一开关组，用于切换所述三相电机的每相电机绕组达到下述至少之一的连接状态：串联连接、串绕连接、并联连接以及并绕连接；第二开关组，用于切换所述三相电机的每相电机绕组为星型运行模式或三角型运行模式；其中，所述第一开关组和所述第二开关组均具有多个电子开关，在切换每个所述电子开关时，检测电机绕组电流过零时关断所述电子开关，检测电机绕组两端电压为零时导通所述电子开关，通过切换所述电子开关完成目标运行模式。

可选地，若所述三相电机的引出线为两组三相引出线，通过所述第二开关组切换每相电机绕组之间的连接状态，所述第二开关组至少包括：反并联电子开关或者三相电桥开关，通过所述第二开关组检测电子开关的电流过零时以及所述电机绕组两端电压为零时的绕组运行动作，以使三相电机完成下述至少之一的运行模式：无型-星型运行模式、无型-角型运行模式。

可选地，在三相电机的运行模式仅有无型-星型运行模式和无型-角型运行模式时，所述三相电机的每相电机绕组通过所述第二开关组形成星型连接或三角型连接，第一相电机绕组引出第一引出线和第二引出线，所述第二引出线连接至下一相电机绕组的接入端，以使所述三相电机各相电机绕组之间形成星型连接模式和三角型连接模式。

可选地，若所述三相电机的引出线为三组三相引出线，通过所述第一开关组切换每相电机绕组之间的连接状态，所述第一开关组至少包括：反并联电子开关，通过所述第一开关组检测通过电子开关的电流过零时以及所述电机绕组两端电压为零时的绕组运行动作，以使三相电机完成下述至少之一的运行模式：串型-星型运行模式、并型-星型运行模式、串型-角型运行模式、并型-角型运行模式。

可选地，若所述三相电机的引出线为三组三相引出线，各相电机绕组之间的接线形式至少包括：第一种，第一相电机绕组的两端引出第一引出线和第二引出线，第二相电机绕组的第一端引出得到第三引出线，第二端与其它电机绕组的相同位置端共接一点，构成星型接线形式；第二种，第一相电机绕组的两端引出第一引出线和第二引出线，第二相电机绕组的第一端引出得到第三引出线，第二端连接至相邻绕组的引出线，构成三角形接线形式。

可选地，若所述三相电机的引出线为四组三相引出线，通过所述第一开关组切换每相电机绕组之间的连接状态，并通过所述第二开关组切换每相电机绕组内部的连接状态，所述第一开关组至少包括：反并联电子开关，所述第二开关组至少包括：反并联电子开关或者三相电桥开关，通过所述第一开关组和所述第二开关组检测通过电子开关的电流过零时以及所述电机绕组两端电压为零时的绕组运行动作，以使三相电机完成下述至少之一的运行模式：串型-星型运行模式、并型-星型运行模式、串型-角型运行模式、并型-角型运行模式。

可选地，所述第二开关组中的电子开关的类型包括：点线开关组和中线开关组，其中，所述点线开关组为一个反并联开关，或者为一个半导体电子开关与一个二相不可控电桥连接的控制组；所述中线开关组为三个反并联开关，或者为一个半导体电子开关与一个三相不可控电桥连接的控制组。

可选地，所述第二开关组的点线开关控制每相电机绕组之间形成三角形接线形式，以使所述三相电机实现三角型连接模式，其中，所述点线开关采用反并联开关。

可选地，所述第一开关组或所述点线开关并联配置一个预设缓冲电路，以在导通电子开关或者关断电子开关的瞬间保护所述第一开关组和所述点线开关。

可选地，所述目标运行模式包括下述至少之一：串型-星型运行模式、并型-星型运行模式、无型-星型运行模式、无型-角型运行模式、串型-角型运行模式、并型-角型运行模式。

可选地，所述三相电机定子槽内的多个线圈首尾相连的串绕形成串型连接模式；多个线圈之间首首相连、尾尾相连的并绕形成并型连接模式；所述三相电机每相电机绕组内的多个线圈首尾相连的串联形成串行连接模式；所述三相电机每相电机绕组内的多个线圈首首相连、尾尾相连的并联形成并型连接模式；所述三相电机定子槽内仅有一个线圈且每相绕组仅有一个线圈，形成无型连接模式；所述三相电机的电机绕组之间连接为星型形成星型连接模式；所述三相电机的电机绕组之间连接为三角形形成为角型连接模式。

可选地，所述三相电机各相电机绕组对称分布，若所述三相电机的并联支路数和/或并绕根数为偶数，所述三相电机的每槽的并绕根数的一半线圈与另一半线圈形成并绕或串绕，所述三相电机的每相并联支路数的一半线圈与另一半线圈形成并联或串联。

可选地，若所述三相电机的并联支路数和/或并绕根数是奇数，所述三相电机的每相电机绕组无法进行并联或并绕，则确定电机绕组的运行模式为无型运行模式。

可选地，所述三相电机的引出线为两组三相引出线，所述三相电机的每相电机绕组的第一组引出线接电源，第二组引出线接第二开关的中线开关，且所述第二组引出线与相邻的另一相电机绕组之间通过点线开关相连，所述点线开关的第一端连接中线开关，第二端连接相邻的电机绕组的电源。

可选地，若所述三相电机的引出线为三组三相引出线，在控制将当前运行模式切换至下一个运行模式时，所述第一开关组与所述第二开关组不同时切换，在控制所述第二开关组切换至下一个运行模式后，再切换所述第一开关组至所述下一个运行模式。

可选地，所述三相电机的运行频率在从第一运行频率值调整至第二运行频率值时，两组引出线的三相电机的运行模式切换顺序依次为：无型-星型运行模式、无型-角型运行模式，其中，所述第一运行频率值小于所述第二运行频率值。

可选地，所述三相电机的运行频率在从第一运行频率值调整至第二运行频率值时，三组引出线的三相电机的运行模式切换顺序依次为：串型-星型运行模式、并联-星型运行模式；或者，三组引出线的电机运行模式切换顺序依次为：串型-角型运行模式、并联-角型运行模式，其中，所述第一运行频率值小于所述第二运行频率值。

可选地，所述三相电机的运行频率在从第一运行频率值调整至第二运行频率值时，四组引出线的三相电机的运行模式切换顺序依次为：串型-星型运行模式、串型-角型运行模式、并型-角型运行模式，或者，串型-星型运行模式、并型-星型运行模式、并型-角型运行模式，其中，所述第一运行频率值小于所述第二运行频率值。

可选地，所述三相电机为永磁同步电机。

根据本实用新型实施例的另一方面，还提供了一种三相电机，包括上述、任意一项所述的电机绕组的切换电路。

在本实用新型实施例中，利用多组开关组实现三相电机在多种工作模式下运行，三相电机的引出线大于等于两组，可以扩大电机绕组的引出线，使得三相电机在宽广的频率范围内高效运行，降低电机绕组电流的谐波含量，同时在检测电机绕组电流过零时关断电子开关，在电机绕组两端的端电压为零时导通电子开关，实现零电流关断、零电压导通的理想切换，提高系统的可靠性和安全性，切换快速平稳，电机成本较低，通过不同运行模式的组合，使电机整体性能满足不同的设计需求，不仅保证电机保持高匝数运行，提高电机运行效率，而且能够保证电机保持低匝数运行，扩宽电机运行频率，实现电机在高运行频率的频率范围，兼顾高频率运行的频率范围和低运行频率的运行效率，从而解决相关技术中电机在高运行频率的频率范围和低运行频率的运行效率不能同时兼顾的技术问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是根据本实用新型实施例的一种可选的两组三相电机引出线的电机绕组连接示意图；

图2是根据本实用新型实施例的一种可选的两组三相引出线电机与切换电路连接的示意图；

图3是根据本实用新型实施例的一种可选的三组三相电机引出线接线形式一的电机绕组连接示意图；

图4是根据本实用新型实施例的另一种可选的三组三相电机引出线接线形式二的电机绕组连接示意图；

图5是根据本实用新型实施例的一种可选的三组三相引出线电机接线形式一与切换电路连接的示意图；

图6是根据本实用新型实施例的另一种可选的三组三相引出线电机接线形式二与切换电路连接的示意图；

图7是根据本实用新型实施例的一种可选的四组三相引出线电机的示意图；

图8是根据本实用新型实施例的一种可选的四组三相引出线电机与切换电路连接的示意图；

图9是根据本实用新型实施例的一种可选的切换电路中第二开关组的点线开关的示意图；

图10是根据本实用新型实施例的一种可选的切换电路中第二开关组的中线开关组的示意图；

图11是根据本实用新型实施例的一种可选的电子开关缓冲电路的示意图；

图12是根据本实用新型实施例的一种可选的三相电机每槽绕组串绕连接的示意图；

图13是根据本实用新型实施例的另一种可选的三相电机每槽绕组并绕连接的示意图；

图14是根据本实用新型实施例的一种可选的三相电机U相绕组并联接线图；

图15是根据本实用新型实施例的另一种可选的三相电机U相绕组串联接线图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

本实用新型实施例中的电机绕组的切换电路应用于三相电机中，通过绕组切换技术可以在切换前使电机保持高匝数运行，提高电机运行效率，且切换后使电机保持低匝数运行，扩宽电机运行频率，从而实现全频段的高效运行。

根据本实用新型实施例的一个方面，提供了一种电机绕组的切换电路，应用于具有至少两组三相引出线的三相电机，切换电路包括：

第一开关组，用于切换三相电机的每相电机绕组达到下述至少之一的连接状态：串联连接(如图15中U相绕组串联连接)、串绕连接(如图12中绕组串绕连接)、并联连接(如图14中U相绕组并联连接)以及并绕连接(如图13中绕组并绕连接)；

上述第一开关组可以指示改变电机各相绕组内部连接形式的电子开关为第一开关组，在本实用新型实施例中可以示意为反并联开关；而改变电机各相绕组之间连接形式的电子开关为第二开关组，在本实用新型实施例中示意为反并联开关或三相电桥开关。

第二开关组，用于切换三相电机的每相电机绕组为星型运行模式(如先连接U1、V1和W2，再连接U2、V2和W2)或三角型运行模式(如U1接U2、V1接V2、W1接W2)；其中，第一开关组和第二开关组均具有多个电子开关，在切换每个电子开关时，检测电机绕组电流过零时关断电子开关，检测电机绕组两端电压为零时导通电子开关，通过切换电子开关完成目标运行模式。在本实用新型实施例中，目标运行模式包括下述至少之一：串型-星型运行模式、并型-星型运行模式、无型-星型运行模式、无型-角型运行模式、串型-角型运行模式、并型-角型运行模式。

即第一开关组和第二开关组的开关均是检测通过电子开关的电流过零、电子开关两端电压过零时刻动作，控制电机完成目标运行模式。

可选的，本实用新型实施例的半导体电子开关的类型包括下述至少之一：BJT、MOSFET、IGBT、SCR、GTO。

通过本实用新型实施例中电机绕组的切换电路，第一开关组和第二开关组的电子开关动作(关断或导通)，可以实现三相电机在多种工作模式下运行，三相电机的引出线大于等于两组，可以扩大电机绕组的引出线，使得三相电机在宽广的频率范围内高效运行，降低电机绕组电流的谐波含量，同时在检测电机绕组电流过零时关断电子开关，在电机绕组两端的端电压为零时导通电子开关，实现零电流关断、零电压导通的理想切换，提高系统的可靠性和安全性，切换快速平稳，电机成本较低，通过不同运行模式的组合，使电机整体性能满足不同的设计需求，不仅保证电机保持高匝数运行，提高电机运行效率，而且能够保证电机保持低匝数运行，扩宽电机运行频率，实现电机在高运行频率的频率范围，兼顾高频率运行的频率范围和低频效率，从而解决相关技术中电机在高运行频率的频率范围和低运行频率的运行效率不能同时兼顾的技术问题。

在本实用新型实施例中，三相电机包括下述至少之一：两组三相引出线电机(共6根引出线)、三组三相引出线电机(共9根引出线)和四组三相引出线电机(共12根引出线)。

对于两组三相引出线电机，图1是根据本实用新型实施例的一种可选的两组三相电机引出线的电机绕组连接示意图，如图1所示，共有6根引线柱，U1、V1、W1为第一组，U2、V2、W2为第二组，图1中两组三相电机引出线U1接U2，V1接V2，W1接W2，若实现首尾互联，可形成三角形连接。

将两组三相电机与切换电路连接，图2是根据本实用新型实施例的一种可选的两组三相引出线电机与切换电路连接的示意图，如图2所示，两组三相电机共有6根引出线分别与三相电源及切换电路(SW4所指示的位置)相连。

在本实用新型实施例中，若三相电机的引出线为两组三相引出线，第一开关组不动作(即无型连接)，通过第二开关组切换每相电机绕组之间的连接状态(星型或角型连接)，即通过第二开关组改变相绕组与相绕组之间的连接状态，该第二开关组至少包括：反并联电子开关或者三相电桥开关，通过第二开关组检测在电子开关的电流过零时以及电机绕组两端电压为零时的绕组运行动作，以使三相电机完成下述至少之一的运行模式：无型-星型运行模式、无型-角型运行模式。

作为本实用新型可选的实施例，在三相电机的运行模式仅有无型-星型运行模式和无型-角型运行模式时，三相电机的每相电机绕组通过第二开关组形成星型连接或三角型连接，第一相电机绕组引出第一引出线和第二引出线，第二引出线连接至下一相电机绕组的接入端，以使三相电机各相电机绕组之间形成星型连接模式和三角型连接模式。

如图2中，电机相绕组通过第二开关组形成星型连接或三角型连接。绕组A直接引出两条引出线U1、U2，U2连接至另一相绕组B的V1端，其他相绕组相同处理，形成星型和三角型绕组连接形式。对于两组三相引出线的三相电机，在工作时，当SW1、SW2、SW3闭合，同时SW4断开，电机工作在无型-角型运行模式；当SW1、SW2、SW3断开，同时SW4闭合，电机工作在无型-星型运行模式。

作为本实用新型可选的实施例，若三相电机的引出线为三组三相引出线，通过第一开关组切换每相电机绕组之间的连接状态，第一开关组至少包括：反并联电子开关，通过第一开关组检测电子开关的电流过零时以及电机绕组两端电压为零时的绕组运行动作，以使三相电机完成下述至少之一的运行模式：串型-星型运行模式、并型-星型运行模式、串型-角型运行模式、并型-角型运行模式。

在本实用新型实施例中，若三相电机的引出线为三组三相引出线，各相电机绕组之间的接线形式至少包括：第一种，第一相电机绕组的两端引出第一引出线和第二引出线，第二相电机绕组的第一端引出得到第三引出线，第二端与其它电机绕组的相同位置端共接一点，构成星型接线形式；第二种，第一相电机绕组的两端引出第一引出线和第二引出线，第二相电机绕组的第一端引出得到第三引出线，第二端连接至相邻绕组的引出线，构成三角形接线形式。

即对于三组三相引出线电机，包括两种接线形式，对于第一种，图3是根据本实用新型实施例的一种可选的三组三相电机引出线接线形式一的电机绕组连接示意图，如图3所示，共有9根引出线。对于第二种，图4是根据本实用新型实施例的另一种可选的三组三相电机引出线接线形式二的电机绕组连接示意图，如图4所示，共有9根引出线。

将三组三相电机与切换电路连接，也包括两种连接方式，针对第一种接线形式，图5是根据本实用新型实施例的一种可选的三组三相引出线电机接线形式一与切换电路连接的示意图，如图5所示，三组三相电机共有9根引出线分别与三相电源及切换电路(SW5、SW6、SW7所指示的电路)相连。

对于该接线形式一对应的电机，通过第一开关组的各个开关电机改变绕组内部的连接状态；第一开关组检测通过电子开关的电流过零、电子开关两端电压过零时刻动作，完成具有两种反电动势运行的模式：串型-星型运行、并型-星型运行。

针对第二种接线形式，图6是根据本实用新型实施例的另一种可选的三组三相引出线电机接线形式二与切换电路连接的示意图，如图6所示，三组三相电机共有9根引出线分别与三相电源及切换电路(SA1、SA2、SB1、SB2、SC1、SC2所指示的电路)相连。

对于第二种接线形式，通过第一开关组的电子开关改变绕组内部的连接状态，第一开关组采用反并联电子开关，第一开关组通过检测通过开关的电流过零、开关两端电压过零时刻动作，完成具有两种反电动势运行的模式：串型-角型运行、并型-角型运行。

如图5和图6所示，具有三组引出线的三相电机的各绕组具有两种接线形式：第一种是相绕组A1的两端引出得到引出线U1和U2，相绕组A2的一端引出得到引出线U3，另一端与其他相绕组B2、B3的相同位置端共接一点，构成星型连接，可以实现串型-星型运行模式和并型-星型运行模式。第二种是相绕组A1(第一相绕组)的两端引出得到引出线U1(第一引出线)和U2(第二引出线)，相绕组A2的一端引出得到引出线U3(第三引出线)，另一端连接至相邻绕组引出线V1。其他相绕组相同接线，构成三角型连接，可以实现串型-角型运行模式和并型-角型运行模式。

即对于图5中三组三相引出线的电机的接法一，具有串型-星型运行模式、并型-星型运行模式。当CA、CB、CC闭合，同时SA2、SB2、SC2及中线开关组SW5、SW6、SW7断开，电机工作在串型-星型运行模式；当CA、CB、CC断开，同时SA2、SB2、SC2及中线开关组SW5、SW6、SW7闭合，三相电机工作在并型-星型运行模式。

对于图6中三组三相引出线的电机的接法二，具有串型-角型运行模式、并型-角型运行模式。当CA、CB、CC闭合，同时SA1、SA2、SB1、SB2、SC1、SC2断开，电机工作在串型-角型运行模式；当CA、CB、CC断开，同时SA1、SA2、SB1、SB2、SC1、SC2闭合，电机工作在并型-角型运行模式。

可选的，三组三相引出线电机采用第一种接线形式切换绕组时，中线开关采用三组反并联半导体电子开关。

对于四组三相引出线电机，图7是根据本实用新型实施例的一种可选的四组三相引出线电机的示意图，如图7所示，共有四组12根引出线。

在三相电机的引出线为四组三相引出线时，图8是根据本实用新型实施例的一种可选的四组三相引出线电机与切换电路连接的示意图，如图8所示，共12根引出线与三相电源及切换电路(SA1、SA2、SB1、SB2、SC1、SC2、SW4所指示的电路)相连。

可选的，若三相电机的引出线为四组三相引出线，通过第一开关组切换每相电机绕组之间的连接状态，并通过第二开关组切换每相电机绕组内部的连接状态，第一开关组至少包括：反并联电子开关，第二开关组至少包括：反并联电子开关或者三相电桥开关，通过第一开关组和第二开关组检测通过电子开关的电流过零时以及电机绕组两端电压为零时的绕组运行动作，以使三相电机完成下述至少之一的运行模式：串型-星型运行模式、并型-星型运行模式、串型-角型运行模式、并型-角型运行模式。

如图7和图8所示，具有四组引出线的三相电机具有串型-星型运行模式、并型-星型运行模式、串型-角型运行模式、并型-角型运行模式，每相需要并联或并绕的两组绕组的两端分别直接引出为U1、U2、U3、U4，形成四组三相引出线电机。

四组三相引出线的电机具有：串型-星型运行模式、并型-星型运行模式、串型-角型运行模式、并型-角型运行模式，在工作时，如图8所示，当SW1、SW2、SW3闭合，中线开关断开时：若CA、CB、CC也闭合，同时SA1、SA2、SB1、SB2、SC1、SC2断开，电机工作在串型-角型运行模式；若CA、CB、CC断开，同时SA1、SA2、SB1、SB2、SC1、SC2闭合，电机工作在并型-角型运行模式。当SW1、SW2、SW3断开，中线开关闭合时：若CA、CB、CC也断开，同时SA1、SA2、SB1、SB2、SC1、SC2闭合，电机工作在并型-星型运行模式；若CA、CB、CC闭合，同时SA1、SA2、SB1、SB2、SC1、SC2断开，电机工作在串型-星型运行模式。

在本实用新型可选的实施例中，第二开关组中的电子开关的类型包括：点线开关组和中线开关组，其中，点线开关组为一个反并联开关，或者为一个半导体电子开关与一个二相不可控电桥连接的控制组；中线开关组为三个反并联开关，或者为一个半导体电子开关与一个三相不可控电桥连接的控制组。即第一开关组中的每个电子开关可包括两个反向并联的半导体电子开关，称为反并联开关；第二开关组中的开关分两种类型，一种是控制两线的点线开关组，一种是控制三线的中线开关组。其中，点线开关组可以是一个反并联开关，也可以是一个半导体电子开关和一个二相不可控电桥连接而成，称为两相桥式开关。中线开关组可以是三个反并联开关，也可以是一个半导体电子开关和一个三相不可控电桥连接而成，称为三相桥式开关。第二开关组中一个两相桥式开关可以用一个反并联开关代替，一个三相桥式开关可以用三个反并联开关代替。

对于上述第二开关组的开关类型，针对点线开关组，图9是根据本实用新型实施例的一种可选的切换电路中第二开关组的点线开关的示意图，如图9所述，该点线开关可以为反并联开关(如图9中能够右侧SW1/SW2/SW3所示)，也可以是两相桥式开关(如图9中左侧SW4示出)。针对中线开关组，图10是根据本实用新型实施例的一种可选的切换电路中第二开关组的中线开关组的示意图，如图10所示，该中线开关组为三个反相并联开关(如图10右侧SW5/SW6/SW7所示)，也可以为三相电桥(如图10左侧所示)。

可选的，第二开关组的点线开关控制每相电机绕组之间形成三角形接线形式，以使三相电机实现三角型连接模式，其中，点线开关采用反并联开关。

通过反向并联的至少两个电子开关，利用组合的电子开关在切换时的动作，能够解决相关技术中采用二极管电桥而形成的大幅值电流谐波的问题。

在本实用新型另一种可选的实施例中，第一开关组或点线开关并联配置一个预设缓冲电路，以在导通电子开关或者关断电子开关的瞬间保护第一开关组和点线开关。

图11是根据本实用新型实施例的一种可选的电子开关缓冲电路的示意图，其中，R为定子电阻，C为电容，通过RC形成与电子开关并联的缓冲电路，其中，R与C串联连接。可选的电阻R取值范围在10-30Ω，电容C取值范围在10nF-5uF。

通过缓冲电路可以解决电机绕组切换时由于电压突变引起电子开关受损的问题，实现对电子开关、点线开关进行有效保护。

在本实用新型可选的实施例中，三相电机定子槽内的多个线圈首尾相连的串绕形成串型连接模式；多个线圈之间首首相连、尾尾相连的并绕形成并型连接模式；三相电机每相电机绕组内的多个线圈首尾相连的串联形成串行连接模式；三相电机每相电机绕组内的多个线圈首首相连、尾尾相连的并联形成并型连接模式；三相电机定子槽内仅有一个线圈且每相绕组仅有一个线圈，形成无型连接模式；三相电机的电机绕组之间连接为星型形成星型连接模式；三相电机的电机绕组之间连接为三角形形成为角型连接模式。

上述三相电机中，运行并型和串型模式的三相电机具有三组或四组三相引出线，运行无型模式的三相电机具有两组三相引出线。

在本实用新型可选的实施例中，三相电机各相电机绕组对称分布，若三相电机的并联支路数和/或并绕根数为偶数，三相电机的每槽的并绕根数的一半线圈与另一半线圈形成并绕或串绕，三相电机的每相并联支路数的一半线圈与另一半线圈形成并联或串联。

图12是根据本实用新型实施例的一种可选的三相电机每槽绕组串绕连接的示意图。图13是根据本实用新型实施例的另一种可选的三相电机每槽绕组并绕连接的示意图。

另一种可选的，若三相电机的并联支路数和/或并绕根数是奇数，三相电机的每相电机绕组无法进行并联或并绕，则确定电机绕组的运行模式为无型运行模式。

在本实用新型实施例中，对于各种三相电机的U相电机绕组，连接方式不相同，如下示意说明。

若三相电机的引出线为两组三相引出线，三相电机的每相电机绕组的第一组引出线接电源，第二组引出线接第二开关的中线开关，且第二组引出线与相邻的另一相电机绕组之间通过点线开关相连，点线开关的第一端连接中线开关，第二端连接相邻的电机绕组的电源。

若三相电机的引出线为三组三相引出线，针对U相电机绕组，三组三相引出线电机与其切换电路接线有两种，接法形式一：U相绕组A1两端引出线为U1，U2，分别接电源和中线开关，U相绕组A2的引出线为U3，U2和U3之间接反并联开关，U1和U3之间接反并联开关。其他相绕组类似接法。接法形式二：U相绕组A1两端引出线为U1，U2，U相绕组A2的引出线为U3，U2和U3之间接反并联开关，U1和U3之间接反并联开关，U2与相邻相绕组引出线V1通过反并联开关相连。其他相绕组类似接法。

图14是根据本实用新型实施例的一种可选的三相电机U相绕组并联接线图；图15是根据本实用新型实施例的另一种可选的三相电机U相绕组串联接线图。

若三相电机为四组三相引出线电机，其四组三相引出线电机与其切换电路接线形式为：U相绕组引出线分别为U1、U2和U3、U4，U1和U3之间接反并联开关SA2，U2和U3之间接反并联开关CA，U2和U4之间接反并联开关SA1，U1和U4分别接电源和中线开关，U4与相邻相绕组引出线V1通过第二开关组的点线开关SW1相连，其他相绕组及开关接法类似。

作为本实用新型可选的实施例，在控制将当前运行模式切换至下一个运行模式时，第一开关组与第二开关组不同时切换，在控制第二开关组切换至下一个运行模式后，再切换第一开关组至下一个运行模式。当前运行模式切换至下一个运行模式时，若需要第一开关组中的电子开关切换运行模式，则第二开关组中的电子开关不动作；若需要第二开关组中的电子开关切换运行模式，则第一开关组中的电子开关不动作。即，第一开关组和第二开关组中只有一个开关组动作，完成相邻运行模式的切换。

可选的，三相电机的运行频率在从第一运行频率值调整至第二运行频率值时，两组引出线的三相电机的运行模式切换顺序依次为：无型-星型运行模式、无型-角型运行模式，其中，第一运行频率值小于第二运行频率值。

可选地，三相电机的运行频率在从第一运行频率值调整至第二运行频率值时，三组引出线的三相电机的运行模式切换顺序依次为：串型-星型运行模式、并联-星型运行模式；或者，三组引出线的电机运行模式切换顺序依次为：串型-角型运行模式、并联-角型运行模式，其中，第一运行频率值小于第二运行频率值。

在本实用新型实施例中，对于三组引出线电机的第一种接线形式，电机运行频率从小到大，运行模式依次切换顺序为：串型-星型运行模式、并联-星型运行模式，可以兼顾电机最高运行频率和电机系统效率。对于三组引出线电机的第二种接线形式，电机运行频率从小到大，运行模式依次切换顺序为：串型-角型运行模式、并联-角型运行模式，可以兼顾电机最高运行频率和电机系统效率。

作为本实用新型可选的实施例，三相电机的运行频率在从第一运行频率值调整至第二运行频率值时，四组引出线的三相电机的运行模式切换顺序依次为：串型-星型运行模式、串型-角型运行模式、并型-角型运行模式，或者，串型-星型运行模式、并型-星型运行模式、并型-角型运行模式，其中，第一运行频率值小于第二运行频率值。

通过上述不同组三相电机，在不同运行模式下，可以兼顾电机最高运行频率和电机系统效率。

在本实用新型实施例中，三相电机可以为永磁同步电机，可选的，永磁同步电机的额定运行功率可以是在2KW以下。

根据本实用新型实施例的另一方面，还提供了一种三相电机，包括上述任意一项的电机绕组的切换电路。

根据本实用新型实施例的另一方面，还提供了一种电机控制系统，电机控制系统通过控制器控制上述的三相电机。

上述本实用新型实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

在本实用新型的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (20)

1.一种电机绕组的切换电路，其特征在于，应用于具有至少两组三相引出线的三相电机，所述切换电路包括：

第一开关组，用于切换所述三相电机的每相电机绕组达到下述至少之一的连接状态：串联连接、串绕连接、并联连接以及并绕连接；

第二开关组，用于切换所述三相电机的每相电机绕组为星型运行模式或三角型运行模式；

其中，所述第一开关组和所述第二开关组均具有多个电子开关，在切换每个所述电子开关时，检测电机绕组电流过零时关断所述电子开关，检测电机绕组两端电压为零时导通所述电子开关，通过切换所述电子开关完成目标运行模式。

2.根据权利要求1所述的切换电路，其特征在于，若所述三相电机的引出线为两组三相引出线，通过所述第二开关组切换每相电机绕组之间的连接状态，所述第二开关组至少包括：反并联电子开关或者三相电桥开关，通过所述第二开关组检测电子开关的电流过零时以及所述电机绕组两端电压为零时的绕组运行动作，以使三相电机完成下述至少之一的运行模式：无型-星型运行模式、无型-角型运行模式。

3.根据权利要求2所述的切换电路，其特征在于，在三相电机的运行模式仅有无型-星型运行模式和无型-角型运行模式时，所述三相电机的每相电机绕组通过所述第二开关组形成星型连接或三角型连接，第一相电机绕组引出第一引出线和第二引出线，所述第二引出线连接至下一相电机绕组的接入端，以使所述三相电机各相电机绕组之间形成星型连接模式和三角型连接模式。

4.根据权利要求1所述的切换电路，其特征在于，若所述三相电机的引出线为三组三相引出线，通过所述第一开关组切换每相电机绕组之间的连接状态，所述第一开关组至少包括：反并联电子开关，通过所述第一开关组检测通过电子开关的电流过零时以及所述电机绕组两端电压为零时的绕组运行动作，以使三相电机完成下述至少之一的运行模式：串型-星型运行模式、并型-星型运行模式、串型-角型运行模式、并型-角型运行模式。

5.根据权利要求4所述的切换电路，其特征在于，若所述三相电机的引出线为三组三相引出线，各相电机绕组之间的接线形式至少包括：第一种，第一相电机绕组的两端引出第一引出线和第二引出线，第二相电机绕组的第一端引出得到第三引出线，第二端与其它电机绕组的相同位置端共接一点，构成星型接线形式；第二种，第一相电机绕组的两端引出第一引出线和第二引出线，第二相电机绕组的第一端引出得到第三引出线，第二端连接至相邻绕组的引出线，构成三角形接线形式。

6.根据权利要求1所述的切换电路，其特征在于，若所述三相电机的引出线为四组三相引出线，通过所述第一开关组切换每相电机绕组之间的连接状态，并通过所述第二开关组切换每相电机绕组内部的连接状态，所述第一开关组至少包括：反并联电子开关，所述第二开关组至少包括：反并联电子开关或者三相电桥开关，通过所述第一开关组和所述第二开关组检测通过电子开关的电流过零时以及所述电机绕组两端电压为零时的绕组运行动作，以使三相电机完成下述至少之一的运行模式：串型-星型运行模式、并型-星型运行模式、串型-角型运行模式、并型-角型运行模式。

7.根据权利要求1至4中任意一项所述的切换电路，其特征在于，所述第二开关组中的电子开关的类型包括：点线开关组和中线开关组，其中，所述点线开关组为一个反并联开关，或者为一个半导体电子开关与一个二相不可控电桥连接的控制组；所述中线开关组为三个反并联开关，或者为一个半导体电子开关与一个三相不可控电桥连接的控制组。

8.根据权利要求7所述的切换电路，其特征在于，所述第二开关组的点线开关控制每相电机绕组之间形成三角形接线形式，以使所述三相电机实现三角型连接模式，其中，所述点线开关采用反并联开关。

9.根据权利要求8所述的切换电路，其特征在于，所述第一开关组或所述点线开关并联配置一个预设缓冲电路，以在导通电子开关或者关断电子开关的瞬间保护所述第一开关组和所述点线开关。

10.根据权利要求1所述的切换电路，其特征在于，所述目标运行模式包括下述至少之一：串型-星型运行模式、并型-星型运行模式、无型-星型运行模式、无型-角型运行模式、串型-角型运行模式、并型-角型运行模式。

11.根据权利要求10所述的切换电路，其特征在于，所述三相电机定子槽内的多个线圈首尾相连的串绕形成串型连接模式；多个线圈之间首首相连、尾尾相连的并绕形成并型连接模式；所述三相电机每相电机绕组内的多个线圈首尾相连的串联形成串行连接模式；所述三相电机每相电机绕组内的多个线圈首首相连、尾尾相连的并联形成并型连接模式；所述三相电机定子槽内仅有一个线圈且每相绕组仅有一个线圈，形成无型连接模式；所述三相电机的电机绕组之间连接为星型形成星型连接模式；所述三相电机的电机绕组之间连接为三角形形成为角型连接模式。

12.根据权利要求1所述的切换电路，其特征在于，所述三相电机各相电机绕组对称分布，若所述三相电机的并联支路数和/或并绕根数为偶数，所述三相电机的每槽的并绕根数的一半线圈与另一半线圈形成并绕或串绕，所述三相电机的每相并联支路数的一半线圈与另一半线圈形成并联或串联。

13.根据权利要求1所述的切换电路，其特征在于，若所述三相电机的并联支路数和/或并绕根数是奇数，所述三相电机的每相电机绕组无法进行并联或并绕，则确定电机绕组的运行模式为无型运行模式。

14.根据权利要求1所述的切换电路，其特征在于，若所述三相电机的引出线为两组三相引出线，所述三相电机的每相电机绕组的第一组引出线接电源，第二组引出线接第二开关的中线开关，且所述第二组引出线与相邻的另一相电机绕组之间通过点线开关相连，所述点线开关的第一端连接中线开关，第二端连接相邻的电机绕组的电源。

15.根据权利要求1所述的切换电路，其特征在于，若所述三相电机的引出线为三组三相引出线，在控制将当前运行模式切换至下一个运行模式时，所述第一开关组与所述第二开关组不同时切换，在控制所述第二开关组切换至下一个运行模式后，再切换所述第一开关组至所述下一个运行模式。

16.根据权利要求15所述的切换电路，其特征在于，所述三相电机的运行频率在从第一运行频率值调整至第二运行频率值时，两组引出线的三相电机的运行模式切换顺序依次为：无型-星型运行模式、无型-角型运行模式，其中，所述第一运行频率值小于所述第二运行频率值。

17.根据权利要求15所述的切换电路，其特征在于，所述三相电机的运行频率在从第一运行频率值调整至第二运行频率值时，三组引出线的三相电机的运行模式切换顺序依次为：串型-星型运行模式、并联-星型运行模式；或者，三组引出线的电机运行模式切换顺序依次为：串型-角型运行模式、并联-角型运行模式，其中，所述第一运行频率值小于所述第二运行频率值。

18.根据权利要求15所述的切换电路，其特征在于，所述三相电机的运行频率在从第一运行频率值调整至第二运行频率值时，四组引出线的三相电机的运行模式切换顺序依次为：串型-星型运行模式、串型-角型运行模式、并型-角型运行模式，或者，串型-星型运行模式、并型-星型运行模式、并型-角型运行模式，其中，所述第一运行频率值小于所述第二运行频率值。

19.根据权利要求15所述的切换电路，其特征在于，所述三相电机为永磁同步电机。

20.一种三相电机，其特征在于，包括权利要求1至19中任意一项所述的电机绕组的切换电路。

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