压缩机系统、方法和三相自起动永磁同步电机的供电装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种三相自起动永磁同步电机的供电装置，其包括：换相变流器，换相变流器与第一单相交流电的输出端相连，换相变流器根据第一单相交流电获得第二单相交流电，其中，第二单相交流电的相位和第一单相交流电的相位正交，第二单相交流电的幅值和第一单相交流电的幅值之差小于预设值；变压器，变压器包括第一输入端和第二输入端，第一输入端与换相变流器相连，第二输入端与第一单相交流电的输出端相连，变压器根据第一单相交流电和第二单相交流电生成三相对称交流电以供给三相自起动永磁同步电机。该供电装置能够输出高质量的三相对称交流电，并且结构简单，成本低廉。本发明还公开了一种压缩机系统和一种压缩机系统的控制方法。
【专利说明】压缩机系统、方法和三相自起动永磁同步电机的供电装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及压缩机【技术领域】，特别涉及一种三相自起动永磁同步电机的供电装置以及一种具有该三相自起动永磁同步电机的供电装置的压缩机系统和压缩机系统的控制方法。
【背景技术】
[0002]现有的采用单相交流电源供电的具有固定转速的空调及冰箱等制冷设备中使用的压缩机驱动电机大部分是单相异步电动机，由于单相异步电动机的定子所生成的旋转磁场为椭圆型磁场及存在鼠笼绕组电阻损耗的缘故而使得单相异步电动机的效率较低。
[0003]相关技术中，使用具备异步起动能力的三相永磁同步电机替代单相异步电动机作为上述制冷设备中的动力驱动源时，由于三相永磁同步电机在正常运转时无转子绕组损耗，同时定子生成的旋转磁场为圆形磁场，因此三相自起动永磁同步电机的效率比单相异步电动机要髙，有利于实现上述制冷设备的高效化。
[0004]但是，供给二相自起动永磁同步电机的电源需要是二相对称交流电，而对上述单相交流电源供电而言，需要将单相交流电转换为三相对称交流电。常用的可将单相交流电源转换为三相对称交流电源的供电装置有两种:一种是交流一直流一交流变流器调制装置；另一种是利用电容电抗移相原理来实现的移相装置。第一种装置具有动态性能好，电能质量髙的优点，但存在成本高的问题；第二种装置成本低廉、可靠性髙，但存在动态性能差，三相输出电压、电流随负载波动变化大的缺点。因此，现有的对三相永磁同步电机的供电装置需要进行改进。
【发明内容】
[0005]本发明的目的旨在至少解决上述的技术缺陷。
[0006]为此，本发明的第一个目的在于提出一种三相自起动永磁同步电机的供电装置，该供电装置能够输出高质量的三相对称交流电，并且结构简单，成本低廉。
[0007]本发明的第二个目的在于提出一种压缩机系统。本发明的第三个目的在于提出一种压缩机系统的控制方法。
[0008]为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出的一种三相自起动永磁同步电机的供电装置，包括:换相变流器，所述换相变流器与第一单相交流电的输出端相连，所述换相变流器根据所述第一单相交流电获得第二单相交流电，其中，所述第二单相交流电的相位和所述第一单相交流电的相位正交，所述第二单相交流电的幅值和所述第一单相交流电的幅值之差小于预设值；变压器，所述变压器包括第一输入端和第二输入端，所述第一输入端与所述换相变流器相连，所述第二输入端与所述第一单相交流电的输出端相连，所述变压器根据所述第一单相交流电和所述第二单相交流电生成三相对称交流电以供给所述三相自起动永磁同步电机。
[0009]根据本发明实施例的三相自起动永磁同步电机的供电装置，仅具有换相变流器和变压器就能输出高质量的三相对称交流电，因此，该供电装置结构简单，并且采用较少的开关器件，具有成本低廉、电能质量好的优点。
[0010]根据本发明的一个实施例，所述变压器包括第一变压单元和第二变压单元，其中，所述第一变压单元包括:第一初级绕组，所述第一初级绕组通过所述第一输入端与所述换相变流器相连；第一次级绕组，所述第一次级绕组的一端与所述三相自起动永磁同步电机的第一接线端子相连；所述第二变压单元包括:第二初级绕组，所述第二初级绕组通过所述第二输入端与所述第一单相交流电的输出端相连；第二次级绕组和第三次级绕组，所述第二次级绕组的一端与所述三相自起动永磁同步电机的第二接线端子相连，所述第二次级绕组的另一端与所述第三次级绕组的一端相连，所述第三次级绕组的另一端与所述三相自起动永磁同步电机的第三接线端子相连，所述第二次级绕组的另一端与所述第三次级绕组的一端之间的节点与所述第一次级绕组的另一端相连。
[0011]其中，所述第二次级绕组的匝数和所述第三次级绕组的匝数相等，且所述第一次级绕组的匝数为所述第二次级绕组的匝数或所述第三次级绕组的匝数的.^倍，所述第一
初级绕组的匝数和所述第二初级绕组的匝数之比为0.8~0.92:1。
[0012]根据本发明的一个实施例，所述换相变流器包括:整流桥，所述整流桥的输入端与所述第一单相交流电的输出端相连，用于将所述第一单相交流电转换为直流电；直流抑制及稳压单元，所述直流抑制及稳压单元与所述整流桥的输出端相连，用于抑制所述直流电的电流突变，并对所述直流电进行稳压解耦处理；逆变单元，所述逆变单元与所述直流抑制及稳压单元相连；检测控制单元，所述检测控制单元与所述第一单相交流电的输出端和所述逆变单元相连，用于对所述第一单相交流电进行采样以生成电压采样信号，并根据所述电压采样信号生成脉宽调制PWM信号以控制所述逆变单元输出所述第二单相交流电。
`[0013]根据本发明的一个实施例，所述换相变流器还包括连接在所述逆变单元和所述第一输入端之间的滤波单元。
[0014]本发明第二方面实施例提出的一种压缩机系统，包括:三相自起动永磁同步电机，所述三相自起动永磁同步电机包括转子和定子，所述定子包括三相绕组，所述转子包括--转子铁芯；鼠笼绕组，所述鼠笼绕组沿所述转子铁芯的周边配置…组2对极永磁体，所述M组2对极永磁体设置在所述鼠笼绕组的内侧，且沿所述转子铁芯的周边配置，所述M组2对极永磁体中的每组2对极永磁体包括彼此相对设置的N磁极永磁体和S磁极永磁体，并且在相邻的两个N磁极永磁体之间、相邻的两个S磁极永磁体之间以及相邻的N磁极永磁体和S磁极永磁体之间设置辅助隔磁槽，其中，M为大于等于I的整数；上述的三相自起动永磁同步电机的供电装置，所述供电装置为所述三相自起动永磁同步电机供电。
[0015]根据本发明实施例的压缩机系统，三相自起动永磁同步电机的转子具有鼠笼绕组和M组2对极永磁体，并且，M组2对极永磁体设置在鼠笼绕组的内侧，且沿转子铁芯的周边配置，M组2对极永磁体中的每组2对极永磁体包括彼此相对设置的N磁极永磁体和S磁极永磁体,并且在相邻的两个N磁极永磁体之间、相邻的两个S磁极永磁体之间以及相邻的N磁极永磁体和S磁极永磁体之间设置辅助隔磁槽，其中鼠笼绕组使得三相自起动永磁同步电机异步起动后被牵入同步运转，辅助隔磁槽用于降低漏磁，从而获得均匀的磁力线，有利于减小转子的转矩脉动，提高了三相自起动永磁同步电机的效率，进而提高了压缩机系统的效率。同时，供电装置能够输出高质量的三相对称交流电以给三相自起动永磁同步电机供电，并且该供电装置结构简单，成本低廉。
[0016]根据本发明的一个实施例，所述三相绕组采用分布绕线方式或者采用在定子齿上集中绕线的方式绕制在所述定子上。
[0017]根据本发明的一个实施例，在所述供电装置为所述三相自起动永磁同步电机供电后，所述定子产生旋转磁场，所述鼠笼绕组通过切割所述旋转磁场以生成感应电动势，所述感应电动势在所述鼠笼绕组中产生感应电流，具有所述感应电流的所述鼠笼绕组在所述旋转磁场的作用下产生电磁力以使所述转子转动，并在所述M组2对极永磁体的磁场与所述旋转磁场达到同步转速时，所述三相自起动永磁同步电机进入同步运转状态。
[0018]根据本发明的一个实施例，在所述三相自起动永磁同步电机的负荷变化时，根据所述鼠笼绕组产生的电磁力带动所述三相自起动永磁同步电机重新进入所述同步运转状态。
[0019]本发明第三方面实施例还提出了一种压缩机系统的控制方法，其中，所述压缩机系统包括三相自起动永磁同步电机和供电装置，所述三相自起动永磁同步电机包括定子以及具有鼠笼绕组和M组2对极永磁体的转子，所述控制方法包括以下步骤:在所述供电装置为所述三相自起动永磁同步电机供电后，所述定子产生旋转磁场，所述鼠笼绕组通过切割所述旋转磁场以生成感应电动势；所述感应电动势在所述鼠笼绕组中产生感应电流，具有所述感应电流的所述鼠笼绕组在所述旋转磁场的作用下产生电磁力以使所述转子转动；在所述M组2对极永磁体的磁场与所述旋转磁场达到同步转速时，所述三相自起动永磁同步电机进入同步运转状态。
[0020]根据本发明实施例的压缩机系统的控制方法，能够使得三相自起动永磁同步电机异步起动后被牵入同步运转状态，通过提高三相自起动永磁同步电机的效率来提高压缩机系统的效率，并且该控制方法步骤简单，易于实现。
[0021]根据本发明的一个实施例，还包括:在所述三相自起动永磁同步电机的负荷变化时，根据所述鼠笼绕组产生的电磁力带动所述三相自起动永磁同步电机重新进入所述同步运转状态。
[0022]本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中:
[0024]图1为根据本发明实施例的三相自起动永磁同步电机的供电装置的电路图；
[0025]图2为根据本发明一个实施例的检测控制单元的工作原理图；
[0026]图3为根据本发明实施例的压缩机系统的方框示意图；
[0027]图4为根据本发明一个实施例的压缩机系统中三相永磁同步电子的转子的截面图；
[0028]图5为根据本发明实施例的压缩机系统的控制方法的流程图。
[0029]附图标记:
[0030]供电装置200中:换相变流器10和变压器20 ;整流桥101、直流抑制及稳压单元102、逆变单元103和检测控制单元104，滤波单元105 ;第一变压单元201和第二变压单元202 ；
[0031]三相自起动永磁同步电机100中:转子1001，转子铁芯1、鼠笼绕组2，辅助隔磁槽3和6,永磁体4和5。
【具体实施方式】
[0032]下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
[0033]下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此夕卜，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特征在第二特征之“上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。
[0034]在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
[0035]下面参照附图来描述根据本发明实施例提出的三相自起动永磁同步电机的供电装置以及具有该三相自起动永磁同步电机的供电装置的压缩机系统和压缩机系统的控制方法。
[0036]如图1所示,本发明实施例的三相自起动永磁同步电机的供电装置包括换相变流器10和变压器20。其中，换相变流器10与第一单相交流电Uaa的输出端相连，换相变流器10根据第一单相交流电Uaa获得第二单相交流电Ubb,其中，第二单相交流电Ubb的相位和第一单相交流电Uaa的相位正交,第二单相交流电Ubb的幅值和第一单相交流电Uaa的幅值之差小于预设值，即言，第二单相交流电Ubb的幅值和第一单相交流电Uaa的幅值大致相等。变压器20包括第一输入端INl和第二输入端IN2，第一输入端INl与换相变流器10相连，第二输入端IN2与第一单相交流电Uaa的输出端相连，变压器20根据第一单相交流电Uaa和第二单相交流电Ubb生成三相对称交流电以供给三相自起动永磁同步电机100。
[0037]具体地，根据本发明的一个实施例，如图1所示，换相变流器10包括:整流桥101、直流抑制及稳压单元102、逆变单元103和检测控制单元104。其中，整流桥101的输入端与第一单相交流电Uaa的输出端相连，用于将第一单相交流电Uaa转换为直流电，直流抑制及稳压单元102与整流桥101的输出端相连，用于抑制直流电的电流突变，并对直流电进行稳压解耦处理，逆变单元103与直流抑制及稳压单元102相连，检测控制单元104与第一单相交流电Uaa的输出端和逆变单元103相连，用于对第一单相交流电Uaa进行采样以生成电压采样信号，并根据电压采样信号生成脉宽调制PWM信号以控制逆变单元103输出第二单相交流电Ubb。
[0038]其中，换相变流器10还包括连接在逆变单元103和第一输入端INl之间的滤波单元 105。
[0039]也就是说，在本发明的实施例中，换相变流器10包括整流桥101、直流抑制及稳压单元102、逆变单元103、检测控制单元104以及输出滤波单元105共五部分。其中，换相变流器10可使得第一单相交流电Uaa在相位上偏离90度，变压器20可将相位正交、幅值相当的两相交流电即第一单相交流电Uaa和第二单相交流电Ubb变换为三相对称交流电，该三相对称交流电输出至三相永磁同步电动机100的三个接线端子a、b、c。
[0040]进一步地,单相交流电压a (对应图1中的第一单相交流电Uaa的电压，以下均一致)通过全桥整流桥101，经整流变为直流电压；该直流电压经过直流抑制及稳压单元102中的电感LI以抑制电流突变和提高电源的功率因数，同时借助直流抑制及稳压单元102中并接的电容Cl以稳定电压及解耦；检测控制单元104根据电压采样信号计算出所需调制信号的波形，并通过PWM方式控制逆变单元103，通过逆变单元103对直流电压的逆变转换后再经输出滤波单元105滤去高频部分,得到与a相位正交、幅值相当的电压0 (对应图1中第二单相交流电Ubb的电压，以下均一致)；上述相位正交、幅值相当的两相交流电a与^借助变压器20变换为三相对称交流电。
[0041]根据本发明的一个实施例，如图2所示，检测控制单元104的工作原理为:对第一单相交流电Uaa的电压a进行采样,经PLL (Phase-Locked Loop,锁相环)处理得到单位正弦信号和余弦信号，其中，忽略电压的谐波，a相电压可表示为:
[0042]Ua (t) =Ua sin wt (I)
[0043]将式(I)与从PLL得到的单位正弦信号相乘，得到:
[0044]u"⑴? sin Wt =子[1- cos(2uY)]
[0045]其中，式(2)中电压包含两个部分:一部分为直流分量，其大小为a相电压的幅值的一半，另一部分是交流分量，经LPF (Low Pass Filter,低通滤波器)滤去其交流分量,乘上2倍，得到a相电压的幅值。将此幅值与通过PLL得到的余弦信号相乘，即为所需的3相电压的正弦调制信号。将该正弦调制信号通过PWM方式控制逆变单元103输出所需相位、幅值的P相电压。
[0046]具体地，在本发明的一个实施例中，如图1所示，变压器20包括第一变压单元201和第二变压单元202。其中，第一变压单元201包括第一初级绕组BB和第一次级绕组oa，第一初级绕组BB通过第一输入端INl与换相变流器10相连，第一次级绕组oa的一端与三相自起动永磁同步电机100的第一接线端子a相连。第二变压单元202包括第二初级绕组AA、第二次级绕组ob和第三次级绕组oc，第二初级绕组AA通过第二输入端IN2与第一单相交流电Uaa的输出端相连,第二次级绕组ob的一端与三相自起动永磁同步电机100的第二接线端子b相连，第二次级绕组ob的另一端与第三次级绕组oc的一端相连，第三次级绕组OC的另一端与三相自起动永磁同步电机100的第三接线端子c相连,第二次级绕组ob的另一端与第三次级绕组oc的一端之间的节点0与第一次级绕组oa的另一端相连。
[0047]其中，第二次级绕组ob的匝数和第三次级绕组oc的匝数相等，且第一次级绕组oa的匝数为第二次级绕组Ob的匝数或第三次级绕组OC的匝数的.^倍，第一初级绕组BB的匝数和第二初级绕组AA的匝数之比为0.8~0.92:1。
[0048]也就是说，在本发明的实施例中，变压器20包含第一变压单元201和第二变压单元202，其中第一变压单元201的初级绕组两端BB接入电压β，次级绕组oa的一端(ο端)接入第二变压单元202的次级绕组的中点抽头O，另一端(a端)输出至三相自起动永磁同步电机100的接线端子a ;第二变压单元202的初级绕组两端AA接入电压α，次级绕组be具有中点抽头O，上述中点抽头ο将第二变压单元202的次级绕组be分割为匝数相等的第二次级绕组ob及第三次级绕组oc，第二变压单元202的次级绕组be的两端分别连接三相自起动永磁同步电机的接线端子b、c。为满足第二变压单元202与第一变压单元201的次级绕组共同输出三相对称交流电，第一变压单元201的次级绕组oa的匝数需配置为第二变
压单元202的次级绕组be的0.866倍(#/2倍)。此外，由于β相电压流经换相变流器10
后损失使得其低于α相的电压幅值，两相电压的幅值之比约为0.8~0.92:1，为补偿β相电压损失的部分以保证β相与α相电压幅值相当，第一变压单元201的初级绕组BB的匝数与第二变压单元202的初级绕组AA的匝数之比配置成0.8~0.92:1。
[0049]在本发明的一个示例中，对上述三相自起动永磁同步电机的供电装置进行试验，试验参数为:输入电压α为单相交流电220V，50Hz，换相变流器中输出滤波单元的电感为120uH，换相变流器中输出滤波单元的电容为45uF，逆变单元的开关频率为2kHz。那么，输出电压β为198V，相位与电压α正交，输出至三相自起动永磁同步电机的三相接线端子的三相对称电压的相电压Ua、Ub、Uc的幅值分别为:218V、220V、203V，相位上各相差120度，因此输出的三相电压基本为三相对称交流电。
[0050]根据本发明实施例的三相自起动永磁同步电机的供电装置，仅具有换相变流器和变压器就能输出高质量的三相对称交流电，因此，该供电装置结构简单，并且采用较少的开关器件，具有成本低廉、电能质量好的优点。
[0051]图3为根据本发明实施例`的压缩机系统的方框示意图。如图3所示，该压缩机系统包括三相自起动永磁同步电机100和三相自起动永磁同步电机的供电装置200，其中供电装置200为三相自起动永磁同步电机100供电。
[0052]三相自起动永磁同步电机100包括转子1001和定子，定子包括三相绕组，如图4所示，转子1001包括转子铁芯1、鼠笼绕组2和M组2对极永磁体。其中，鼠笼绕组2沿转子铁芯I的周边配置"组2对极永磁体设置在鼠笼绕组2的内侧，且沿转子铁芯I的周边配置，M组2对极永磁体中的每组2对极永磁体包括彼此相对设置的N磁极永磁体和S磁极永磁体，并且在相邻的两个N磁极永磁体之间、相邻的两个S磁极永磁体之间以及相邻的N磁极永磁体和S磁极永磁体之间设置辅助隔磁槽，其中，M为大于等于I的整数。
[0053]具体地，在本发明的一个实施例中，如图4所示，转子1001可以是具有由2M个永磁体构成的M组2对极的电动机转子。其中M=2，即图4中的三相自起动永磁同步电机100的转子1001是4个永磁体构成的2组2对极的电动机转子结构。其中，两个位于外径侧的永磁体4构成转子的N磁极,两个位于外径侧的永磁体5构成转子的S磁极,从而两组4个永磁体共同构成一个2组2对极的电动机的转子结构。在2组2对极的永磁体的极外设置例如铝制的鼠笼绕组2，并且在相邻的两个N磁极永磁体之间设置辅助隔磁槽3，在相邻的N磁极永磁体和S磁极永磁体之间设置辅助隔磁槽6。
[0054]在本发明的实施例中，在转子外周设置鼠笼绕组的作用在于诱导三相自起动永磁同步电机的起动，并且能够在将三相自起动永磁同步电机牵入同步的过程中发挥作用。
[0055]具体而言，在供电装置200为三相自起动永磁同步电机100供电后，即在三相自起动永磁同步电机100的定子上三相绕组通电后，定子产生旋转磁场，鼠笼绕组2通过切割旋转磁场以生成感应电动势，该感应电动势在鼠笼绕组2中产生感应电流，具有感应电流的鼠笼绕组在旋转磁场的作用下产生电磁力以使转子1001转动，即使三相自起动永磁同步电机100的转子1001随旋转磁场转动，当带到某一定转速时，即在M组2对极永磁体的磁场与旋转磁场达到同步转速时，三相自起动永磁同步电机100进入同步运转状态。其中,M组2对极永磁体的磁场与旋转磁场达到同步转速时，由于转子和旋转磁场没有相对运动，转子1001的鼠笼绕组2切割不了旋转磁场，鼠笼绕组2不产生发热损耗，并且转子1001的鼠笼绕组2由于不切割旋转磁场而不再产生电磁力，从而使得三相自起动永磁同步电机作为同步电动机进行同步转动，因此转子的鼠笼绕组的作用就在于促进三相自起动永磁同步电机的异步起动，并使三相自起动永磁同步电机最终被牵入同步。
[0056]在本发明的实施例中，辅助隔磁槽3和6的作用在于降低漏磁，从而获得均匀的磁力线，减小转子转矩的大小偏差。辅助隔磁槽3和6内一般为空气或者设置导磁率较低的铝，因此加大了隔磁辅助槽3和6位置处的磁阻，减少了漏磁，从而也有利于减少转子的转矩脉动，提高三相自起动永磁同步电机的效率。
[0057]根据本发明的一个实施例，在三相自起动永磁同步电机的负荷变化时，根据鼠笼绕组产生的电磁力带动三相自起动永磁同步电机重新进入同步运转状态。即言，如果在三相自起动永磁同步电机的能力范围内发生负荷的变动，由于鼠笼绕组的存在可以产生定位扭矩而使三相自起动永磁同步电机迅速达到新的平衡状态。
[0058]根据本发明的一个实施例，三相绕组可以采用分布绕线方式或者采用在定子齿上集中绕线的方式绕制在定子上。
[0059]根据本发明实施例的压缩机系统，三相自起动永磁同步电机的转子具有鼠笼绕组和M组2对极永磁体，并且，M组2对极永磁体设置在鼠笼绕组的内侧，且沿转子铁芯的周边配置，M组2对极永磁体中的每组2对极永磁体包括彼此相对设置的N磁极永磁体和S磁极永磁体,并且在相邻的两个N磁极永磁体之间、相邻的两个S磁极永磁体之间以及相邻的N磁极永磁体和S磁极永磁体之间设置辅助隔磁槽，其中鼠笼绕组使得三相自起动永磁同步电机异步起动后被牵入同步运转，辅助隔磁槽用于降低自起动漏磁，从而获得均匀的磁力线，有利于减小转子的转矩脉动，提高了三相自起动永磁同步电机的效率，进而提高了压缩机系统的效率。同时，供电装置能够输出高质量的三相对称交流电以给三相自起动永磁同步电机供电，并且该供电装置结构简单，成本低廉。
[0060]图5为根据本发明实施例的压缩机系统的控制方法的流程图。其中，该压缩机系统包括三相自起动永磁同步电机和供电装置，三相自起动永磁同步电机包括定子以及具有鼠笼绕组和M组2对极永磁体的转子，该控制方法包括以下步骤:
[0061]SI，在供电装置为三相自起动永磁同步电机供电后，定子产生旋转磁场，鼠笼绕组通过切割旋转磁场以生成感应电动势。即言，即在三相自起动永磁同步电机的定子上三相绕组通电后，三相自起动永磁同步电机开始起动，定子产生旋转磁场，鼠笼绕组通过切割定子产生的旋转磁场以生成感应电动势。
[0062]S2，感应电动势在鼠笼绕组中产生感应电流，具有感应电流的鼠笼绕组在旋转磁场的作用下产生电磁力以使转子转动，即三相自起动永磁同步电机的转子随旋转磁场转动。
[0063]S3,在M组2对极永磁体的磁场与旋转磁场达到同步转速时,三相自起动永磁同步电机进入同步运转状态。
[0064]M组2对极永磁体的磁场与旋转磁场达到同步转速时，由于转子和旋转磁场没有相对运动，转子的鼠笼绕组切割不了旋转磁场，鼠笼绕组不产生发热损耗，并且转子的鼠笼绕组由于不切割旋转磁场而不再产生电磁力，从而使得三相自起动永磁同步电机作为同步电动机进行同步转动，因此转子的鼠笼绕组的作用就在于促进三相自起动永磁同步电机的异步起动，并使三相自起动永磁同步电机最终被牵入同步。
[0065]根据本发明的一个实施例，上述的压缩机系统的控制方法，还包括:在三相永自起动磁同步电机的负荷变化时，根据鼠笼绕组产生的电磁力带动三相自起动永磁同步电机重新进入同步运转状态。即言，如果在三相自起动永磁同步电机的能力范围内发生负荷的变动，由于鼠笼绕组的存在可以产生定位扭矩而使三相自起动永磁同步电机迅速达到新的平衡状态。
[0066]根据本发明实施例的压缩机系统的控制方法，能够使得三相自起动永磁同步电机异步起动后被牵入同步运转状态，通过提高三相自起动永磁同步电机的效率来提高压缩机系统的效率，并且该控制方法步骤简单，易于实现。
[0067]流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属【技术领域】的技术人员所理解。
[0068]在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下:具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(R0M)，可擦除可编辑只读存储器(EPR0M或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(⑶ROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
[0069]应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现:具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
[0070] 本【技术领域】的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
[0071 ] 此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
[0072]上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
[0073]在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者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示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者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。
[0074]尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。
【权利要求】
1.一种三相自起动永磁同步电机的供电装置，其特征在于，包括: 换相变流器，所述换相变流器与第一单相交流电的输出端相连，所述换相变流器根据所述第一单相交流电获得第二单相交流电，其中，所述第二单相交流电的相位和所述第一单相交流电的相位正交，所述第二单相交流电的幅值和所述第一单相交流电的幅值之差小于预设值； 变压器，所述变压器包括第一输入端和第二输入端，所述第一输入端与所述换相变流器相连，所述第二输入端与所述第一单相交流电的输出端相连，所述变压器根据所述第一单相交流电和所述第二单相交流电生成三相对称交流电以供给所述三相自起动永磁同步电机。
2.如权利要求1所述的三相自起动永磁同步电机的供电装置，其特征在于，所述变压器包括第一变压单元和第二变压单元，其中， 所述第一变压单元包括: 第一初级绕组，所述第一初级绕组通过所述第一输入端与所述换相变流器相连； 第一次级绕组，所述第一次级绕组的一端与所述三相自起动永磁同步电机的第一接线端子相连； 所述第二变压单元包括: 第二初级绕组，所述第二初级绕组通过所述第二输入端与所述第一单相交流电的输出端相连； 第二次级绕组和第三次级绕组，所述第二次级绕组的一端与所述三相自起动永磁同步电机的第二接线端子相连，所述第二次级绕组的另一端与所述第三次级绕组的一端相连，所述第三次级绕组的另一端与所述三相自起动永磁同步电机的第三接线端子相连，所述第二次级绕组的另一端与所述第三次级绕组的一端之间的节点与所述第一次级绕组的另一端相连。
3.如权利要求2所述的三相自起动永磁同步电机的供电装置，其特征在于，所述第二次级绕组的匝数和所述第三次级绕组的匝数相等，目.所述第一次级绕组的匝数为所述第二次级绕组的匝数或所述第三次级绕组的匝数的S倍，所述第一初级绕组的匝数和所述第二初级绕组的匝数之比为0.8~0.92:1。
4.如权利要求1所述的三相自起动永磁同步电机的供电装置，其特征在于，所述换相变流器包括: 整流桥，所述整流桥的输入端与所述第一单相交流电的输出端相连，用于将所述第一单相交流电转换为直流电； 直流抑制及稳压单元，所述直流抑制及稳压单元与所述整流桥的输出端相连，用于抑制所述直流电的电流突变，并对所述直流电进行稳压解耦处理； 逆变单元，所述逆变单元与所述直流抑制及稳压单元相连； 检测控制单元，所述检测控制单元与所述第一单相交流电的输出端和所述逆变单元相连，用于对所述第一单相交流电进行采样以生成电压采样信号，并根据所述电压采样信号生成脉宽调制PWM信号以控制所述逆变单元输出所述第二单相交流电。
5.如权利要求4所述的三相自起动永磁同步电机的供电装置，其特征在于，所述换相变流器还包括连接在所述逆变单元和所述第一输入端之间的滤波单元。
6.—种压缩机系统,其特征在于,包括: 三相自起动永磁同步电机，所述三相自起动永磁同步电机包括转子和定子，所述定子包括三相绕组，所述转子包括: 转子铁芯； 鼠笼绕组，所述鼠笼绕组沿所述转子铁芯的周边配置； M组2对极永磁体，所述M组2对极永磁体设置在所述鼠笼绕组的内侧，且沿所述转子铁芯的周边配置,所述M组2对极永磁体中的每组2对极永磁体包括彼此相对设置的N磁极永磁体和S磁极永磁体，并且在相邻的两个N磁极永磁体之间、相邻的两个S磁极永磁体之间以及相邻的N磁极永磁体和S磁极永磁体之间设置辅助隔磁槽，其中，M为大于等于I的整数； 如权利要求1-5中任一项所述的三相自起动永磁同步电机的供电装置，所述供电装置为所述三相自起动永磁同步电机供电。
7.如权利要求6所述的压缩机系统，其特征在于，所述三相绕组采用分布绕线方式或者采用在定子齿上集中绕线的方式绕制在所述定子上。
8.如权利要求6所述的压缩机系统，其特征在于，在所述供电装置为所述三相自起动永磁同步电机供电后，所述定子产生旋转磁场，所述鼠笼绕组通过切割所述旋转磁场以生成感应电动势,所述感应电动势在所述鼠笼绕组中产生感应电流,具有所述感应电流的所述鼠笼绕组在所述旋转磁场的作用下产生电磁力以使所述转子转动，并在所述M组2对极永磁体的磁场与所述旋转磁场达到同步转速时，所述三相自起动永磁同步电机进入同步运转状态。
9.如权利要求7所述的压缩机系统，其特征在于，在所述三相自起动永磁同步电机的负荷变化时，根据所述鼠笼绕组产生的电磁力带动所述三相自起动永磁同步电机重新进入所述同步运转状态。
10.一种压缩机系统的控制方法，其特征在于，所述压缩机系统包括三相自起动永磁同步电机和供电装置，所述三相自起动永磁同步电机包括定子以及具有鼠笼绕组和M组2对极永磁体的转子，所述控制方法包括以下步骤: 在所述供电装置为所述三相自起动永磁同步电机供电后，所述定子产生旋转磁场，所述鼠笼绕组通过切割所述旋转磁场以生成感应电动势； 所述感应电动势在所述鼠笼绕组中产生感应电流，具有所述感应电流的所述鼠笼绕组在所述旋转磁场的作用下产生电磁力以使所述转子转动； 在所述M组2对极永磁体的磁场与所述旋转磁场达到同步转速时，所述三相自起动永磁同步电机进入同步运转状态。
11.如权利要求10所述的压缩机系统的控制方法，其特征在于，还包括: 在所述三相自起动永磁同步电机的负荷变化时，根据所述鼠笼绕组产生的电磁力带动所述三相自起动永磁同步电机重新进入所述同步运转状态。
【文档编号】H02P6/20GK103595263SQ201310577424
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年11月18日 优先权日:2013年11月18日
【发明者】王中泉, 叶振峰, 梁容, 张尊睦 申请人:广东美芝制冷设备有限公司