一種基于多繞組永磁電機(jī)的空調(diào)變頻傳動(dòng)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于多繞組永磁電機(jī)的空調(diào)變頻傳動(dòng)系統(tǒng)，包括具有N組三相繞組的永磁電機(jī)、控制裝置以及N個(gè)變頻設(shè)備，N個(gè)變頻設(shè)備的輸入端分別與電網(wǎng)相連，N個(gè)變頻設(shè)備的輸出端分別與永磁電機(jī)的N組三相繞組對應(yīng)相連，N不小于2，其中：控制裝置，用于分別獲得永磁電機(jī)中各組三相繞組的位置信號以及速度信號，并將各組三相繞組的位置信號以及速度信號發(fā)送至對應(yīng)的變頻設(shè)備；N個(gè)變頻設(shè)備，用于分別根據(jù)位置信號以及速度信號為N組三相繞組提供相應(yīng)的電壓。本發(fā)明在需要永磁電機(jī)提供大功率時(shí)，不需要增加永磁電機(jī)的數(shù)量，盡可能避免了大功率的空調(diào)變頻傳動(dòng)系統(tǒng)出現(xiàn)體積過大的問題。
【專利說明】
一種基于多繞組永磁電機(jī)的空調(diào)變頻傳動(dòng)系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及多繞組電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于多繞組永磁電機(jī)的空調(diào)變 頻傳動(dòng)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 在現(xiàn)有的空調(diào)變頻傳動(dòng)系統(tǒng)中，多采用單繞組永磁電機(jī)，即永磁電機(jī)僅包括有一 組三相繞組，但是由于單繞組永磁電機(jī)能夠輸出的功率有限，一旦需要輸出大功率，就需要 在該系統(tǒng)中增加永磁電機(jī)的數(shù)量，導(dǎo)致空調(diào)變頻傳動(dòng)系統(tǒng)的體積過大。
[0003] 因此，如何解決由于永磁電機(jī)輸出功率有限而導(dǎo)致的空調(diào)變頻傳動(dòng)系統(tǒng)的體積過 大的問題是本領(lǐng)域技術(shù)人員目前需要解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種基于多繞組永磁電機(jī)的空調(diào)變頻傳動(dòng)系統(tǒng)，當(dāng)需要永磁 電機(jī)提供大功率時(shí)，不需要增加永磁電機(jī)的數(shù)量，盡可能避免了大功率的空調(diào)變頻傳動(dòng)系 統(tǒng)出現(xiàn)體積過大的問題。
[0005] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種基于多繞組永磁電機(jī)的空調(diào)變頻傳動(dòng)系 統(tǒng)，包括具有N組三相繞組的永磁電機(jī)、控制裝置以及N個(gè)變頻設(shè)備，N個(gè)所述變頻設(shè)備的輸 入端分別與電網(wǎng)相連，N個(gè)所述變頻設(shè)備的輸出端分別與所述永磁電機(jī)的N組所述三相繞組 對應(yīng)相連，N不小于2,其中：
[0006] 所述控制裝置，用于分別獲得所述永磁電機(jī)中各組所述三相繞組的位置信號以及 速度信號，并將各組所述三相繞組的所述位置信號以及所述速度信號發(fā)送至對應(yīng)的所述變 頻設(shè)備；
[0007] N個(gè)所述變頻設(shè)備，用于分別根據(jù)所述位置信號以及所述速度信號為N組所述三相 繞組提供相應(yīng)的電壓。
[0008] 優(yōu)選地，所述控制裝置包括：
[0009] 機(jī)械傳感器，用于采集各組所述三相繞組的所述位置信號以及所述速度信號。 [0010]優(yōu)選地，所述控制裝置包括：
[0011] 電流電壓傳感器，用于采集各組所述三相繞組的電流信號以及電壓信號；
[0012] 估算模塊，用于根據(jù)各組所述三相繞組的所述電流信號以及所述電壓信號進(jìn)行估 算處理，得到各組所述三相繞組的所述位置信號以及所述速度信號。
[0013] 優(yōu)選地，所述控制裝置還包括：
[0014] 電流均衡單元，用于獲取各組所述三相繞組的電流值;分別對各組所述三相繞組 的所述電流值進(jìn)行PI控制，得到各組所述三相繞組的電流控制量；
[0015] 輸入均勻分配單元，用于根據(jù)所述控制裝置內(nèi)預(yù)先給定的狀態(tài)量以及各組所述三 相繞組的所述電流控制量進(jìn)行均衡控制，得到對應(yīng)于各組所述三相繞組的控制信號并發(fā)送 至對應(yīng)于各組所述三相繞組的所述變頻設(shè)備，使各個(gè)所述變頻設(shè)備輸出的電流值以及狀態(tài) 量保持相同，其中，所述狀態(tài)量包括轉(zhuǎn)矩、電流、電壓以及轉(zhuǎn)速中的一種或多種。
[0016] 優(yōu)選地，還包括：
[0017] N個(gè)三相調(diào)度開關(guān)，N個(gè)所述三相調(diào)度開關(guān)的第一端均與所述電網(wǎng)相連，N個(gè)所述三 相調(diào)度開關(guān)的第二端分別與N個(gè)所述變頻設(shè)備的輸入端相連；
[0018] N個(gè)三相保護(hù)開關(guān)，N個(gè)所述三相保護(hù)開關(guān)的第一端分別與N個(gè)所述變頻設(shè)備的輸 出端相連，N個(gè)所述三相保護(hù)開關(guān)的第二端分別與所述永磁電機(jī)的N組所述三相繞組相連。
[0019] 優(yōu)選地，所述控制裝置還包括：
[0020] 第一判斷單元，用于獲取所述三相繞組的電流值，當(dāng)所述電流值大于給定安全值 時(shí)，判斷所述電流值大于所述安全值的持續(xù)時(shí)間是否超出預(yù)設(shè)時(shí)間范圍，如果是，則觸發(fā)第 二判斷單元；
[0021] 所述第二判斷單元，用于獲取并判斷所述永磁電機(jī)的反電動(dòng)勢是否超出預(yù)設(shè)安全 電壓值，如果是，斷開所述三相繞組對應(yīng)的所述三相調(diào)度開關(guān)以及所述三相保護(hù)開關(guān)；否 貝1J，斷開所述三相繞組對應(yīng)的所述三相調(diào)度開關(guān)。
[0022] 優(yōu)選地，所述第一判斷單元還用于：
[0023]當(dāng)有兩組以上所述三相繞組的電流值大于所述給定安全值時(shí)，對所述控制裝置內(nèi) 的所述預(yù)先給定的狀態(tài)量進(jìn)行限制調(diào)整。
[0024]優(yōu)選地，所述變頻設(shè)備包括：
[0025]整流模塊，用于將所述電網(wǎng)輸入的三相交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟姡?br>[0026]逆變模塊，用于將所述整流模塊輸出的所述直流電轉(zhuǎn)變?yōu)樗鲇来烹姍C(jī)需要的交 流電并輸出至相應(yīng)的所述三相繞組；
[0027]直流支撐電容，用于支撐所述整流模塊以及所述逆變模塊之間的能量傳輸。
[0028] 優(yōu)選地，還包括：
[0029]作為冗余電源的新能源供電裝置，所述新能源供電裝置的兩個(gè)輸出端分別與所述 直流支撐電容的兩端相連。
[0030]優(yōu)選地，所述新能源供電裝置為太陽能供電裝置、地?zé)崮芄╇娧b置、風(fēng)能供電裝 置、海洋能供電裝置或生物質(zhì)能供電裝置中的任一種。
[0031] 本發(fā)明提供了一種基于多繞組永磁電機(jī)的空調(diào)變頻傳動(dòng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用包括有 N組三相繞組的永磁電機(jī)，N不小于2,每組三相繞組分別與一個(gè)變頻設(shè)備相連，并由控制裝 置來控制各個(gè)變頻設(shè)備為與其相連的三相繞組提供相應(yīng)的電壓。本發(fā)明采用的多繞組永磁 電機(jī)，與單繞組永磁電機(jī)相比，能夠提供的功率更大，當(dāng)需要永磁電機(jī)提供大功率時(shí)，本發(fā) 明不需要增加永磁電機(jī)的數(shù)量，而是僅需要選擇具有合適數(shù)量的三相繞組的永磁電機(jī)即 可，盡可能避免了大功率的空調(diào)變頻傳動(dòng)系統(tǒng)出現(xiàn)體積過大的問題。
【附圖說明】
[0032] 為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對現(xiàn)有技術(shù)和實(shí)施例中所 需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施 例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲 得其他的附圖。
[0033] 圖1為本發(fā)明提供的一種基于多繞組永磁電機(jī)的空調(diào)變頻傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意 圖；
[0034] 圖2為本發(fā)明提供的另一種基于多繞組永磁電機(jī)的空調(diào)變頻傳動(dòng)系統(tǒng)中的電流均 衡單元的控制示意圖；
[0035] 圖3本發(fā)明提供的另一種基于多繞組永磁電機(jī)的空調(diào)變頻傳動(dòng)系統(tǒng)中的輸入均 勻分配單元的控制示意圖；
[0036] 圖4為本發(fā)明提供的另一種基于多繞組永磁電機(jī)的空調(diào)變頻傳動(dòng)系統(tǒng)的電路示意 圖。
[0037] 其中，圖4中：
[0038] QF1~QFN-三相調(diào)度開關(guān)、QM1~QMN-三相保護(hù)開關(guān)。
【具體實(shí)施方式】
[0039] 本發(fā)明的核心是提供一種基于多繞組永磁電機(jī)的空調(diào)變頻傳動(dòng)系統(tǒng)，當(dāng)需要永磁 電機(jī)提供大功率時(shí)，不需要增加永磁電機(jī)的數(shù)量，盡可能避免了大功率的空調(diào)變頻傳動(dòng)系 統(tǒng)出現(xiàn)體積過大的問題。
[0040] 為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例 中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是 本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員 在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0041 ] 實(shí)施例一
[0042]本發(fā)明提供了一種基于多繞組永磁電機(jī)的空調(diào)變頻傳動(dòng)系統(tǒng)，參見圖1所示，圖1 為本發(fā)明提供的一種基于多繞組永磁電機(jī)的空調(diào)變頻傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0043]該系統(tǒng)包括具有N組三相繞組的永磁電機(jī)13、控制裝置12以及N個(gè)變頻設(shè)備11，N個(gè) 變頻設(shè)備11的輸入端分別與電網(wǎng)相連，N個(gè)變頻設(shè)備11的輸出端分別與永磁電機(jī)13的N組三 相繞組對應(yīng)相連，N不小于2，其中：
[0044] 控制裝置12,用于分別獲得永磁電機(jī)13中各組三相繞組的位置信號以及速度信 號，并將各組三相繞組的位置信號以及速度信號發(fā)送至對應(yīng)的變頻設(shè)備11;
[0045] N個(gè)變頻設(shè)備11，用于分別根據(jù)位置信號以及速度信號為N組三相繞組提供相應(yīng)的 電壓。
[0046] 本發(fā)明提供了一種基于多繞組永磁電機(jī)的空調(diào)變頻傳動(dòng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用包括 有N組三相繞組的永磁電機(jī)，N不小于2,每組三相繞組分別與一個(gè)變頻設(shè)備相連，并由控制 裝置來控制各個(gè)變頻設(shè)備為與其相連的三相繞組提供相應(yīng)的電壓。本發(fā)明采用的多繞組永 磁電機(jī)，與單繞組永磁電機(jī)相比，能夠提供的功率更大，當(dāng)需要永磁電機(jī)提供大功率時(shí)，本 發(fā)明不需要增加永磁電機(jī)的數(shù)量，而是僅需要選擇具有合適數(shù)量的三相繞組的永磁電機(jī)即 可，盡可能避免了大功率的空調(diào)變頻傳動(dòng)系統(tǒng)出現(xiàn)體積過大的問題。
[0047] 實(shí)施例二
[0048]基于實(shí)施例一的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還提供了另一種基于多繞組永磁電機(jī)的空調(diào)變頻 傳動(dòng)系統(tǒng);其中，這里的控制裝置12包括：
[0049]機(jī)械傳感器，用于采集各組三相繞組的位置信號以及速度信號。
[0050]進(jìn)一步可知，這里的機(jī)械傳感器為旋轉(zhuǎn)變壓器或增量式編碼器或其他類型的速度 及位置傳感器。
[0051] 另外，當(dāng)控制裝置12內(nèi)不包括有機(jī)械傳感器時(shí)，控制裝置12包括：
[0052] 電流電壓傳感器，用于采集各組三相繞組的電流信號以及電壓信號；
[0053]估算模塊，用于根據(jù)各組三相繞組的電流信號以及電壓信號進(jìn)行估算處理，得到 各組三相繞組的位置信號以及速度信號。
[0054]可以理解的是，由于控制裝置12需要將各組三相繞組的位置信號以及速度信號發(fā) 送至對應(yīng)的變頻設(shè)備11，故控制裝置12可以分別與各個(gè)變頻設(shè)備11相連?；蛘呖刂蒲b置12 可以選擇僅與距離自身最近的變頻設(shè)備11相連(這里可以采用串口連接），將該變頻設(shè)備11 編號為一，之后，第一變頻設(shè)備11通過網(wǎng)口與第二變頻設(shè)備11相連，第二變頻設(shè)備11通過串 口與第三變頻設(shè)備11相連，依次連接至第N變頻設(shè)備11 (具體哪個(gè)變頻設(shè)備11對應(yīng)哪個(gè)編 號，可由實(shí)際情況而定），然后控制裝置12可以通過多個(gè)變頻設(shè)備11間接的將信號發(fā)送至對 應(yīng)的變頻設(shè)備11，這種方式能夠避免控制裝置12同時(shí)與N個(gè)變頻設(shè)備11相連而導(dǎo)致的連線 過復(fù)雜以及控制裝置12上需要設(shè)置過多連接口（串口或網(wǎng)口）的問題。當(dāng)然，本發(fā)明并不限 制控制裝置12采用網(wǎng)口還是串口與變頻設(shè)備11相連，也不限制變頻設(shè)備11之間通過網(wǎng)口還 是串口連接，只要能夠?qū)崿F(xiàn)信號傳輸?shù)哪康牡倪B接方式均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0055] 作為優(yōu)選地，控制裝置12還包括：
[0056]電流均衡單元，用于獲取各組三相繞組的電流值;分別對各組三相繞組的電流值 進(jìn)行PI控制，得到各組三相繞組的電流控制量；
[0057]輸入均勻分配單元，用于根據(jù)控制裝置12內(nèi)預(yù)先給定的狀態(tài)量以及各組三相繞組 的電流控制量進(jìn)行均衡控制，得到對應(yīng)于各組三相繞組的控制信號并發(fā)送至對應(yīng)于各組三 相繞組的變頻設(shè)備11，使各個(gè)變頻設(shè)備11輸出的電流值以及狀態(tài)量保持相同，其中，狀態(tài)量 包括轉(zhuǎn)矩、電流、電壓以及轉(zhuǎn)速中的一種或多種。
[0058]其中，電流均衡單元采集每組三相繞組的電流值ill, iv，并利用clark-park變換關(guān) 系式得到dq坐標(biāo)系下的電流值（由于該變換還需要各組三相繞組的位置信號，故電流均衡 單元也需要獲得各組三相繞組的位置信號）， Clark-park變換關(guān)系式為：
[0059] (id, iq) =park-clark( iu, iv)
[0060] 其中，第k組三相繞組的電流值為：
[0062]根據(jù)各組三相繞組的電流值以及電流平均關(guān)系式得到電流平均值，其中電流平均 關(guān)系式為：
[0064]通過PI控制器，輸出能夠使每組三相繞組的電流值等于電流平均值的電流控制 量，參見圖2所示，圖2為本發(fā)明提供的另一種基于多繞組永磁電機(jī)的空調(diào)變頻傳動(dòng)系統(tǒng)中 的電流均衡單元的控制示意圖；控制關(guān)系式如下所示：
[0066]其中，yk_cmt為電流均衡單元輸出至第k組三相繞組的電流控制量。
[0067] 另外，參見圖3所示，圖3本發(fā)明提供的另一種基于多繞組永磁電機(jī)的空調(diào)變頻傳 動(dòng)系統(tǒng)中的輸入均勻分配單元的控制示意圖。本發(fā)明將根據(jù)輸入均勻分配單元輸入的狀態(tài) 量的不同分為4種情況，借助切換函數(shù)進(jìn)行模式(m為模式因子)選擇，其中：
[0068] (1)如果輸入的狀態(tài)量是轉(zhuǎn)矩Tdn+k，此時(shí)模式m=l;根據(jù)電流均衡單元輸出的電流 控制量、轉(zhuǎn)矩以及第一關(guān)系式輸出控制信號?_，第一關(guān)系式如下：
[0069] Fin_k = Tein_k+y〇ut_k
[0070] (2)如果輸入的狀態(tài)量是電流isin_k，此時(shí)模式m = 2;采用低通濾波的方式，提取當(dāng) 前時(shí)刻電流均衡單元輸出的電流控制量ycmt_k(K)，前一時(shí)刻根據(jù)電流均衡單元輸出的電流 控制量y〇ut_k(K-l)，并引入濾波系數(shù)ai，bi，其中，0.95<ai<l，ai+bi = l，根據(jù)第二關(guān)系式輸 出控制信號Fin_k，第二關(guān)系式如下：
[0071 ] Fin_k= isin_k+ai X y〇ut_k(K)+bi X y〇ut_k(K-l)
[0072] (3)如果輸入的狀態(tài)量是電壓usin_k，此時(shí)模式m = 3;采用低通濾波的方式，提取當(dāng) 前時(shí)刻電流均衡單元輸出的電流控制量ycmt_k(K)，前一時(shí)刻根據(jù)電流均衡單元輸出的電流 控制量ycmt_k(K-l)，并引入濾波系數(shù)a u，bu，其中，0.995<au< 1，au+bu= 1，根據(jù)第三關(guān)系式 輸出控制信號Fin_k，第三關(guān)系式如下：
[0073] Fin-k = i s in-k+au X y out-k (K) +bu X y out-k (κ-1)
[0074] (4)如果輸入的狀態(tài)量是轉(zhuǎn)速k，此時(shí)模式m = 4;根據(jù)電流均衡單元輸出的電 流控制量、轉(zhuǎn)速以及第四關(guān)系式輸出控制信號?_，第四關(guān)系式如下：
[0075] _ | y〇ut-k | <Fin-k< | y〇ut-k |。
[0076] 可以理解的是，由于本發(fā)明中的永磁電機(jī)13包括多組三相繞組，故可能出現(xiàn)各組 三相繞組上的電流不一致的情況，該情況會(huì)影響永磁電機(jī)13的正常工作，且由于永磁電機(jī) 13會(huì)帶動(dòng)壓縮機(jī)工作，若永磁電機(jī)13的各組三相繞組的電流不平衡也會(huì)影響壓縮機(jī)的正常 工作。而電流均衡單元能夠調(diào)整變頻設(shè)備11使其輸出至各組三相繞組的電流保持一致，同 時(shí)，輸入均勻分配單元能夠根據(jù)輸入的不同狀態(tài)量來實(shí)現(xiàn)各組三相繞組對應(yīng)的變頻設(shè)備11 在不同狀態(tài)量下的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整，使各個(gè)變頻設(shè)備11輸出的狀態(tài)量均為預(yù)先給定的狀態(tài)量 的1/N，故通過以上兩個(gè)單元的控制，能夠保證各組三相繞組之間達(dá)到狀態(tài)平衡。
[0077] 作為優(yōu)選地，該系統(tǒng)還包括：
[0078] N個(gè)三相調(diào)度開關(guān)，N個(gè)三相調(diào)度開關(guān)的第一端均與電網(wǎng)相連，N個(gè)三相調(diào)度開關(guān) 的第二端分別與N個(gè)變頻設(shè)備11的輸入端相連；
[0079] N個(gè)三相保護(hù)開關(guān)，N個(gè)三相保護(hù)開關(guān)的第一端分別與N個(gè)變頻設(shè)備11的輸出端相 連，N個(gè)三相保護(hù)開關(guān)的第二端分別與永磁電機(jī)13的N組三相繞組相連。
[0080] 可以理解的是，增加三相調(diào)度開關(guān)以及三相保護(hù)開關(guān)后，在當(dāng)永磁電機(jī)13的三相 繞組或者變頻設(shè)備11出現(xiàn)故障時(shí)，可以通過斷開三相調(diào)度開關(guān)和/或三相保護(hù)開關(guān)來將發(fā) 生故障的三相繞組或變頻設(shè)備11隔離出電路，避免故障的三相繞組或變頻設(shè)備11對電路造 成影響。當(dāng)然，具體選擇斷開哪些三相調(diào)度開關(guān)以及三相保護(hù)開關(guān)，以及如何控制斷開上述 開關(guān)本發(fā)明均不作限定，可由實(shí)際情況決定。
[0081] 其中，這里的三相調(diào)度開關(guān)可設(shè)置在配電柜內(nèi)或單獨(dú)配置，當(dāng)然，本發(fā)明對此不作 限定。
[0082]進(jìn)一步可知，當(dāng)空調(diào)變頻傳動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置有三相調(diào)度開關(guān)以及三相保護(hù)開關(guān)時(shí)， 這里的控制裝置12還包括：
[0083] 第一判斷單元，用于獲取三相繞組的電流值，當(dāng)電流值大于給定安全值時(shí)，判斷電 流值大于安全值的持續(xù)時(shí)間是否超出預(yù)設(shè)時(shí)間范圍，如果是，則觸發(fā)第二判斷單元；
[0084] 第二判斷單元，用于獲取并判斷永磁電機(jī)13的反電動(dòng)勢是否超出預(yù)設(shè)安全電壓 值，如果是，斷開三相繞組對應(yīng)的三相調(diào)度開關(guān)以及三相保護(hù)開關(guān)；否則，斷開三相繞組對 應(yīng)的三相調(diào)度開關(guān)。
[0085] 其中，這里預(yù)設(shè)安全電壓值可以為36V。當(dāng)然，本發(fā)明對給定安全值、預(yù)設(shè)時(shí)間范圍 以及預(yù)設(shè)安全電壓值的大小均不作限定。
[0086] 在上述基礎(chǔ)上，第一判斷單元還用于：
[0087]當(dāng)有兩組以上三相繞組的電流值大于給定安全值時(shí)，對控制裝置12內(nèi)的預(yù)先給定 的狀態(tài)量進(jìn)行限制調(diào)整。
[0088]其中，對控制裝置12內(nèi)的預(yù)先給定的狀態(tài)量進(jìn)行限制調(diào)整的控制關(guān)系式如下：
[0090] 其中，tprtectl<ts<tprtect2為預(yù)設(shè)時(shí)間范圍，輸入值F in_aii為預(yù)先給定的狀態(tài)量包 括轉(zhuǎn)矩Tein_all、電流isin_all、電壓Usin_all、轉(zhuǎn)速 〇 ein_all等，F(xiàn)in_all (K+l ) (T〇in_ allj lsinallj Usin_all，〇 ein_all )，F(xiàn)in_all ( K ) ( Tein_all，i sin_all，Usin_all，〇 ein_all )分力U對應(yīng)此時(shí)和未未時(shí)刻的 輸入值，aski，ask2.....askN表不保護(hù)系數(shù)，其中，0 · 9<aski，ask2.....askN< 1，N表不有多組二 相繞組的電流值過高，kf為迭代系數(shù)，0<kf <0.5。
[0091] 可以理解的是，通過以上兩個(gè)判斷單元的判斷控制可以實(shí)現(xiàn)兩級保護(hù)操作，第一 級為系統(tǒng)冗余保護(hù)，即當(dāng)三相繞組的電流值大于給定安全值時(shí)，允許空調(diào)變頻傳動(dòng)系統(tǒng)在 該種情況下工作，但工作時(shí)間不能超過預(yù)設(shè)時(shí)間范圍；若有兩組及以上的三相繞組的電流 值大于給定安全值，則對控制裝置12內(nèi)的預(yù)先給定的狀態(tài)量進(jìn)行限制調(diào)整，來控制變頻設(shè) 備11改變?nèi)嗬@組內(nèi)的電流值，若通過調(diào)整，仍有一組三相繞組的電流值大于給定安全值 的時(shí)間超出預(yù)設(shè)時(shí)間范圍，則需要進(jìn)一步進(jìn)行第二級系統(tǒng)安全保護(hù)，通過三相調(diào)度開關(guān)以 及三相保護(hù)開關(guān)動(dòng)作來進(jìn)行硬性隔離。通過以上兩級保護(hù)，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)空調(diào)變頻傳動(dòng)系 統(tǒng)的故障并進(jìn)行隔離，實(shí)現(xiàn)了空調(diào)變頻傳動(dòng)系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行。進(jìn)一步的，當(dāng)有多組三相 繞組的電流值過大時(shí)，能夠?qū)︻A(yù)先給定的狀態(tài)量進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)了對空調(diào)變頻傳動(dòng)系統(tǒng)的 總體輸入控制。
[0092] 進(jìn)一步可知，在第二級系統(tǒng)安全保護(hù)中，當(dāng)永磁電機(jī)13的反電動(dòng)勢超出預(yù)設(shè)安全 電壓值時(shí)，若僅斷開三相繞組對應(yīng)的三相調(diào)度開關(guān)可能會(huì)導(dǎo)致永磁電機(jī)13內(nèi)的二極管反向 充電超過安全電壓。
[0093]其中，這里的變頻設(shè)備11包括：
[0094]整流模塊，用于將電網(wǎng)輸入的三相交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟姡?br>[0095]逆變模塊，用于將整流模塊輸出的直流電轉(zhuǎn)變?yōu)橛来烹姍C(jī)13需要的交流電并輸出 至相應(yīng)的三相繞組；
[0096]直流支撐電容，用于支撐整流模塊以及逆變模塊之間的能量傳輸。
[0097]作為優(yōu)選地，參見圖4所示，圖4為本發(fā)明提供的另一種基于多繞組永磁電機(jī)的空 調(diào)變頻傳動(dòng)系統(tǒng)的電路示意圖；該系統(tǒng)還包括：
[0098] 作為冗余電源的新能源供電裝置，新能源供電裝置的兩個(gè)輸出端分別與直流支撐 電容的兩端相連。
[0099] 其中，這里的新能源供電裝置為太陽能供電裝置、地?zé)崮芄╇娧b置、風(fēng)能供電裝 置、海洋能供電裝置或生物質(zhì)能供電裝置中的任一種。當(dāng)然，本發(fā)明對新能源供電裝置具體 采用哪種新能源供電并不做限定。
[0100] 進(jìn)一步的，該系統(tǒng)還可以包括配電開關(guān)，新能源供電裝置通過配電開關(guān)與直流支 撐電容的兩端相連。
[0101] 可以理解的是，本系統(tǒng)加入新能源供電裝置以及配電開關(guān)后即實(shí)現(xiàn)了冗余供電的 目的，此時(shí)本系統(tǒng)中的變頻設(shè)備11需要承擔(dān)多個(gè)變頻設(shè)備11、電網(wǎng)、新能源供電裝置之間的 智能化管理工作，且各個(gè)變頻設(shè)備11之間的能量流通也需要進(jìn)行自動(dòng)調(diào)度，此功能可由控 制裝置12完成也可由變頻設(shè)備11完成。
[0102] 另外，在這種情況下，本系統(tǒng)包括有七種工作模式。
[0103] 模式一:純電網(wǎng)供電，此時(shí)配電開關(guān)斷開，新能源供電裝置不接入電路；
[0104] 模式二:三相調(diào)度開關(guān)斷開，電網(wǎng)不供電，新能源供電裝置經(jīng)過逆變模塊為永磁電 機(jī)13供電；
[0105] 模式三:配電開關(guān)閉合，電網(wǎng)與新能源供電裝置共同為永磁電機(jī)13供電；
[0106] 模式四:N個(gè)三相保護(hù)開關(guān)全部斷開，新能源供電裝置的電能全部經(jīng)過變頻設(shè)備11 的整流模塊進(jìn)入電網(wǎng)；
[0107] 模式五:配電開關(guān)斷開，新能源供電裝置不接入電路，永磁電機(jī)13全部三相繞組均 在制動(dòng)模式下，或者是其中多組三相繞組在制動(dòng)模式下（其它在牽引模式下），永磁電機(jī)13 發(fā)電并通過變頻設(shè)備11將電能回饋電網(wǎng)；
[0108] 模式六：當(dāng)新能源供電裝置能量較充裕，而永磁電機(jī)13的負(fù)載不足或者存在多組 三相繞組(多個(gè)三相保護(hù)開關(guān)斷開的情況)不工作時(shí)候，新能源供電裝置的能量可經(jīng)逆變模 塊為永磁電機(jī)13供電，多余的能量通過整流模塊反饋至電網(wǎng)；
[0109] 模式七：當(dāng)新能源供電裝置的能量較充裕，且永磁電機(jī)13的負(fù)載工作在制動(dòng)狀態(tài) 時(shí)，永磁電機(jī)13發(fā)電生成的電能經(jīng)過逆變模塊后與新能源供電裝置的電能匯流后，通過整 流模塊反饋至電網(wǎng)。
[0110] 另外，本發(fā)明中的控制裝置12可直接采用空調(diào)內(nèi)的控制器，變頻設(shè)備11可以為空 調(diào)用機(jī)載冷媒變頻器。
[0111] 與實(shí)施例一相比，本實(shí)施例增加了電流均衡單元以及輸入均勻分配單元，保證了 各組三相繞組上的電流均衡且保證了各個(gè)變頻設(shè)備輸出的狀態(tài)量均相等，避免了由于各組 三相繞組的輸入不相等而影響永磁電機(jī)的正常工作；另外，本實(shí)施例還增加了 N個(gè)三相調(diào)度 開關(guān)、N個(gè)三相保護(hù)開關(guān)以及兩個(gè)判斷單元，能夠在有三相繞組發(fā)生故障時(shí)，及時(shí)調(diào)整相應(yīng) 的三相調(diào)度開關(guān)以及三相保護(hù)開關(guān)的動(dòng)作，避免影響非故障部分的正常工作，保證了空調(diào) 變頻傳動(dòng)系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行；同時(shí)，本實(shí)施例還增加了新能源供電裝置作為冗余電源，可 以與電網(wǎng)同時(shí)為永磁電機(jī)供電，當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)故障時(shí)，也可單獨(dú)進(jìn)行供電，同時(shí)，當(dāng)自身能量 充足時(shí)，還可以將多余的電能反饋至電網(wǎng)，提高了空調(diào)變頻傳動(dòng)系統(tǒng)的可靠性。
[0112] 本說明書中各個(gè)實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他 實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似部分互相參見即可。對于實(shí)施例公開的裝置 而言，由于其與實(shí)施例公開的方法相對應(yīng)，所以描述的比較簡單，相關(guān)之處參見方法部分說 明即可。
[0113] 還需要說明的是，在本說明書中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將 一個(gè)實(shí)體或者操作與另一個(gè)實(shí)體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實(shí)體或操作 之間存在任何這種實(shí)際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語"包括"、"包含"或者其任何其他變體意 在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那 些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者 設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句"包括一個(gè)……"限定的要素，并不排 除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。
[0114] 對所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。 對這些實(shí)施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的 一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其他實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明 將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一 致的最寬的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于多繞組永磁電機(jī)的空調(diào)變頻傳動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，包括具有N組三相繞組 的永磁電機(jī)、控制裝置以及N個(gè)變頻設(shè)備，N個(gè)所述變頻設(shè)備的輸入端分別與電網(wǎng)相連，N個(gè) 所述變頻設(shè)備的輸出端分別與所述永磁電機(jī)的N組所述三相繞組對應(yīng)相連，N不小于2,其 中： 所述控制裝置，用于分別獲得所述永磁電機(jī)中各組所述三相繞組的位置信號以及速度 信號，并將各組所述三相繞組的所述位置信號以及所述速度信號發(fā)送至對應(yīng)的所述變頻設(shè) 備； N個(gè)所述變頻設(shè)備，用于分別根據(jù)所述位置信號以及所述速度信號為N組所述三相繞組 提供相應(yīng)的電壓。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制裝置包括： 機(jī)械傳感器，用于采集各組所述三相繞組的所述位置信號以及所述速度信號。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制裝置包括： 電流電壓傳感器，用于采集各組所述三相繞組的電流信號以及電壓信號； 估算模塊，用于根據(jù)各組所述三相繞組的所述電流信號以及所述電壓信號進(jìn)行估算處 理，得到各組所述三相繞組的所述位置信號以及所述速度信號。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制裝置還包括： 電流均衡單元，用于獲取各組所述三相繞組的電流值；分別對各組所述三相繞組的所 述電流值進(jìn)行PI控制，得到各組所述三相繞組的電流控制量； 輸入均勻分配單元，用于根據(jù)所述控制裝置內(nèi)預(yù)先給定的狀態(tài)量以及各組所述三相繞 組的所述電流控制量進(jìn)行均衡控制，得到對應(yīng)于各組所述三相繞組的控制信號并發(fā)送至對 應(yīng)于各組所述三相繞組的所述變頻設(shè)備，使各個(gè)所述變頻設(shè)備輸出的電流值以及狀態(tài)量保 持相同，其中，所述狀態(tài)量包括轉(zhuǎn)矩、電流、電壓以及轉(zhuǎn)速中的一種或多種。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括： N個(gè)三相調(diào)度開關(guān)，N個(gè)所述三相調(diào)度開關(guān)的第一端均與所述電網(wǎng)相連，N個(gè)所述三相調(diào) 度開關(guān)的第二端分別與N個(gè)所述變頻設(shè)備的輸入端相連； N個(gè)三相保護(hù)開關(guān)，N個(gè)所述三相保護(hù)開關(guān)的第一端分別與N個(gè)所述變頻設(shè)備的輸出端 相連，N個(gè)所述三相保護(hù)開關(guān)的第二端分別與所述永磁電機(jī)的N組所述三相繞組相連。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制裝置還包括： 第一判斷單元，用于獲取所述三相繞組的電流值，當(dāng)所述電流值大于給定安全值時(shí)，判 斷所述電流值大于所述安全值的持續(xù)時(shí)間是否超出預(yù)設(shè)時(shí)間范圍，如果是，則觸發(fā)第二判 斷單元； 所述第二判斷單元，用于獲取并判斷所述永磁電機(jī)的反電動(dòng)勢是否超出預(yù)設(shè)安全電壓 值，如果是，斷開所述三相繞組對應(yīng)的所述三相調(diào)度開關(guān)以及所述三相保護(hù)開關(guān)；否則，斷 開所述三相繞組對應(yīng)的所述三相調(diào)度開關(guān)。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一判斷單元還用于： 當(dāng)有兩組以上所述三相繞組的電流值大于所述給定安全值時(shí)，對所述控制裝置內(nèi)的所 述預(yù)先給定的狀態(tài)量進(jìn)行限制調(diào)整。8. 根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述變頻設(shè)備包括： 整流模塊，用于將所述電網(wǎng)輸入的三相交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟姡? 逆變模塊，用于將所述整流模塊輸出的所述直流電轉(zhuǎn)變?yōu)樗鲇来烹姍C(jī)需要的交流電 并輸出至相應(yīng)的所述三相繞組； 直流支撐電容，用于支撐所述整流模塊以及所述逆變模塊之間的能量傳輸。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括： 作為冗余電源的新能源供電裝置，所述新能源供電裝置的兩個(gè)輸出端分別與所述直流 支撐電容的兩端相連。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述新能源供電裝置為太陽能供電裝置、 地?zé)崮芄╇娧b置、風(fēng)能供電裝置、海洋能供電裝置或生物質(zhì)能供電裝置中的任一種。
【文檔編號】H02P6/182GK106026800SQ201610327710
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月17日
【發(fā)明人】馮江華, 尚敬, 胡家喜, 許峻峰, 何亞屏, 王婷, 文宇良, 姚大為, 曾小凡, 韓志成
【申請人】中車株洲電力機(jī)車研究所有限公司