在计算机控制交流电机过程中,交流电机的直流驱动方法、系统及利用该系统的同步电机与流程...

本发明属于电机技术领域，特别涉及一种交流电机的直流驱动方法、系统及利用该系统的同步电机。

背景技术：

传统的交流电机一般需要用交流电来驱动，而如果是直流电来驱动交流电机，就必须要有逆变器将直流电转变为交流电才能胜任，逆变器电路就是由电子电路组成的振荡器，将直流电流转变成正弦波的交流电，再升压或降压压后供交流电机使用，这个转换过程需要消耗大量的电能。另外，传统的交流驱动方法，由于三相交流电的相位差造成三项的功率和为的单项功率值，显然其值小于三个单项分别做功的代数和和。由于三相交流电形成的是旋转磁场，所以，当转子线圈转到磁极的中性面上时，线圈中的电流等于零而失去旋转磁场，尽管由于其线圈的惯性可以继续旋转，但其力矩小，如果要增加力矩时就需要改变电压，特别在起动时得降压、变频等等，这样既要增加许多设备又耗去很多电能，因此，需要一种直接简单的驱动系统及改良的新型同步电机。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种交流电机的直流驱动方法、系统及利用该系统的同步电机，通过给交流电机定子的线圈依次通电形成一个真正旋转的磁场，使交流电机能够高效旋转，省去了大量直、交转换、变频、调压、设备及耗电，无需直流逆变器，无需转子中的起动鼠笼，无须将直流转变为正弦波的交流电，再升压或降压压后供交流电机使用，同时也不必在起动时得降压、变频等等环节，同时避开了转子磁极与定子线圈磁场重合的起动死角。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

交流电机的直流驱动方法，控制直流或交流电源给各组定子线圈依次供电，使转子周围产生旋转磁场而驱动交流电机工作。

具体地，通过获取转子位置传感器的转速和扭矩，预判转子磁极位置，在转子磁极靠近某组定子线圈时，接通相应方向的电压使该组定子线圈电流产生与转子磁极极性相反的磁场，与转子磁极相引；在转子磁极离开某组定子线圈时，接通相应方向的电压使该组定子线圈电流产生与转子磁极极性相同的磁场，与转子磁极相斥，由此驱动转子旋转做功。

本发明还提供了相应的交流电机的直流驱动系统，包括：

用于获取交流电机的转子3位置的转子位置传感器4；

用于控制直流或交流电给交流电机的各组定子线圈2依次供电以在转子3周围产生旋转磁场的计算机控制器5；

其中，各组定子线圈2分别与来自所述计算机控制器5的电源线6连接，所述计算机控制器5与交流或直流电源连接。

所述转子位置传感器4安装在交流电机的定子1的内侧或端盖中心，信号接入所述计算机控制器5，所述依次供电过程中，通过调整电压的方向，产生旋转磁场。

所述旋转磁场中，各组定子线圈2的通电时长、间隔以及通电电压方向与转子3的磁极位置相关，在转子磁极靠近某组定子线圈时，接通相应方向的电压，使该组定子线圈电流产生与转子磁极极性相反的磁极，与转子磁极相引；在转子磁极离开某组定子线圈时，接通相应方向的电压，使该组定子线圈电流产生与转子磁极极性相同的磁极，与转子磁极相斥，由此驱动转子旋转做功。

本发明进一步提供了利用所述交流电机的直流驱动系统的同步电机，其转子3为永磁转子或者鼠笼转子，磁极对数n与定子线圈2的组数R不相等。

与现有技术相比，本发明利用计算机控制器5(ECU)控制直流或交流电依次给定子线圈供电，使转子周围产生旋转磁场而驱动电机工作，所产生的磁场是真正在旋转而不是三相交流电，利用强弱正反向的模拟旋转，在改变扭矩和转速时，省去了调压和变频系统。使用直流电源时，省去了P/C转换器。提高了效率和响应速度，节约了大量的控制设备，提供的同步电机还通过对同步电机转子、定子磁极对数的设定，解决了同步电机需要在转子上安装起动鼠笼的问题。

附图说明

图1是本发明电路结构示意图。

图中，uA、uB和uC分别为三项交流电；ECU为线路控制器(计算机控制器)。

图2是本发明同步电机工作原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。

如图1所示，本发明交流电机的直流驱动系统包括：

用于获取交流电机的转子3位置的转子位置传感器4；

用于控制直流或交流电给交流电机的各组定子线圈2依次供电以在转子3周围产生旋转磁场的计算机控制器5；

其中，转子3为鼠笼或永磁转子，定子线圈2、转子3中的磁极、转子位置传感器4均可以为一个或多个，每个转子位置传感器4安装在交流电机的定子1的内侧或端盖中心，信号接入所述计算机控制器5(ECU)，各组定子线圈2分别与来自所述计算机控制器5的一对电源线6连接，计算机控制器5与交流或直流电源连接。

当计算机控制器5得到起动指令后开始给定子线圈2依次供电，各线圈供电的时间间隔为R为定子线圈2的组数，n为同步电机的转速。产生旋转磁场，从电源中选择合适的电压U，以正确的方向供电。对于直流电机，电机的扭矩M为功率与角速度的比值，即U为电压，I为电流，由于直流电机的电压是确定值，位置传感器4向计算机控制器5(ECU)返回信号可计算出转速，扭矩并根据所需要的转速和扭矩对通电时间进行调整。

在图2中所示同步电机中，定子线圈2的组数是转子3磁极对数的两倍，转子位置传感器4测到转子3磁极位置靠近定子线圈2时，则接通相应方向的电压使该组定子线圈2的电流产生与转子磁极极性相反的磁场，与转子磁极相引；相反，测到转子3磁极离开时，接通相应方向的电压使该组定子线圈电流产生与转子磁极极性相同的磁场，与转子磁极相斥，由此使得转子3旋转做功，多组定子线圈2可同时完成上述操作，使扭矩增加，也可依次工作节约电能提高转速。