同济大学刘森轶获国家专利权
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龙图腾网获悉同济大学申请的专利串绕组电机绕组相序切换拓扑系统、调制方法及逆变器获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119582698B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-07-25发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510141878.5,技术领域涉及:H02P25/18;该发明授权串绕组电机绕组相序切换拓扑系统、调制方法及逆变器是由刘森轶;刘兴邦设计研发完成,并于2025-02-08向国家知识产权局提交的专利申请。
本串绕组电机绕组相序切换拓扑系统、调制方法及逆变器在说明书摘要公布了:本发明属于但不限于交流电机与驱动控制技术领域,公开了一种串绕组电机绕组相序切换拓扑系统、调制方法及逆变器,包括第一桥臂L 1、第二桥臂L 2、第三桥臂L 3、第四桥臂L 4以及双极性二极管TR 1、TR 2、TR 3与TR 4,通过导通或关断四个双极性二极管,可以实现串绕组电机相序的改变。然后,切换相应的调制策略实现三相串绕组电机在低速重载时使用转矩输出拓扑结构,在高速轻载时使用转速输出拓扑结构。本发明借助串绕组电机拓扑结构的切换,可以优化串绕组电机的工作区间及效率,以适应不同的运行条件,有效地扩展了三相串绕组电机的转矩‑转速运行域。
本发明授权串绕组电机绕组相序切换拓扑系统、调制方法及逆变器在权利要求书中公布了:1.一种串绕组电机绕组相序切换的调制方法,其特征在于,串绕组电机绕组相序切换拓扑由四个桥臂构成,分别是桥臂L 1、L 2、L 3、L 4,以及四个双极性二极管:TR 1、TR 2、TR 3、TR 4;每个桥臂都由一个上部和一个下部功率开关器件组成;直流母线电压源连接到每个上部功率开关器件的上节点,而电源地则接在下部功率开关器件的下节点; A相绕组的输入端连接桥臂L 1,A相绕组的输出端连接桥臂L 2;双极性二极管TR 1左端连接桥臂L 2 ,右端连接B相绕组输入端;双极性二极管TR 3左端连接B相绕组输入端,右端连接桥臂L 3 ;双极性二极管TR 2左端连接桥臂L 2 ,右端连接B相绕组输出端;双极性二极管TR 4左端连接B相绕组输出端,右端连接桥臂L 3;C相绕组的输入端连接桥臂L 3,C相绕组的输出端连接桥臂L 4; 在工作情况下,通过控制四个双极性二极管的导通或关断,实现转速或转矩模式的自由切换; (1)当双极性二极管TR 1和双极性二极管TR 4导通,双极性二极管TR 2和双极性二极管TR 3关断时,B相绕组正接,可以提供高直流电压利用率但不能提供大电流,适用于电机在高速轻载工况下运行,为转速模式; (2)当双极性二极管TR 2和TR 3导通,TR 1和TR 4关断时,B相绕组反接,可以提供大电流但不能提供高直流电压利用率,适用于电机在低转速大转矩工况下运行,为转矩模式; 在转速模式下,通过如下步骤进行驱动控制: 在转速模式下,控制器调节至转速驱动模式; 采集当前电机转速n,并设定参考电机转速n*; 通过转速环PI控制器进行转速偏差控制计算,并将结果投射至d-q平面,得到参考电流i q *; 设定参考电流i d *、i 0 *为零; 采集当前各相电流i A 、i B 、i C ,经过Clark变换,将结果投射至α-β-0平面,得到i α 、i β 和i 0 ; 将i α 、i β 经过Park变换,并把结果投射至d-q-0平面,得到当前d-q-0平面电流i d 、i q 和i 0 ; 通过参考电流i q *、i d *和i 0 *以及当前d-q-0平面的i d 、i q 、i 0 通过PI控制器得到参考电压u q *、u d *、u 0 *; 将u q *、u d *、u 0 *通过Anti-Park变换得到u α *、u β *、u 0 *; 将u α *、u β *、u 0 *输入逆变器中,并将u α *、u β *、u 0 *转化到abc坐标系中,得到u A * 、u B * 、u C * 参考值,令桥臂L 1的占空比为: , 则桥臂L 2的占空比为: , 桥臂L 3的占空比为: , 桥臂L 4的占空比为: , 四个桥臂的占空比中分别注入零序电压: , 得到四个桥臂的占空比分别为: , 将四个桥臂的占空比分别输出,驱动三相串绕组电机在转速模式运行; 在转矩模式下,通过如下步骤进行调整: 在转矩模式下,控制器调节至转矩驱动模式; 采集当前电机转速n,并设定参考电机转速n*; 通过转速环PI控制器进行转速偏差控制计算,并将结果投射至d-q平面,得到参考电流i q *; 设定参考电流i d *、i 0 *为零; 采集当前各相电流i A 、i B 、i C ,经过Clark变换,将结果投射至α-β-0平面,得到i α 、i β 和i 0 ; 将i α 、i β 经过Park变换,并把结果投射至d-q-0平面,得到当前d-q-0平面电流i d 、i q 和i 0 ; 通过参考电流i q *、i d *和i 0 *以及当前d-q-0平面的i d 、i q 、i 0 通过PI控制器得到参考电压u q *、u d *、u 0 *; 将u q *、u d *、u 0 *通过Anti-Park变换得到u α *、u β *、u 0 *; 将u α *、u β *、u 0 *输入逆变器中,并将u α *、u β *、u 0 *转化到abc坐标系中,得到u A * 、u B * 、u C * 参考值,令桥臂L 1的占空比为: , 则桥臂L 2的占空比为: , 桥臂L 3的占空比为: , 桥臂L 4的占空比为: , 四个桥臂的占空比中分别注入零序电压: , 得到四个桥臂的占空比分别为: , 将四个桥臂的占空比分别输出,驱动三相串绕组电机在转矩模式运行。
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