一种电机驱动系统的控制装置、方法和电机与流程

1.本发明属于电机技术领域，具体涉及一种电机驱动系统的控制装置、方法和电机，尤其涉及一种高速永磁同步电机的驱动系统、电机及其电机驱动系统的控制方法。


背景技术：

2.为了降低成本和体积，电机(如永磁同步电机)越来越趋于小型化，高速化。而高速电机在设计时，最大转速受母线电压值限制而不得不降低反电势，从而导致电机效率下降的问题。
3.上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于，提供一种电机驱动系统的控制装置、方法和电机，以解决电机的最大转速受母线电压值限制，为了提高电机的最大转速而降低电机的反电势，会导致电机效率下降的问题，达到通过根据电机转速调节电机的控制器的母线电压值，能够保证电机高速运行，且保证电机低速能效的效果。
5.本发明提供一种电机驱动系统的控制装置中，所述电机驱动系统，包括：母线电容单元和pfc单元；所述母线电容单元，包括：第一电容单元、第二电容单元和开关单元；所述开关单元，设置在所述第一电容单元和所述第二电容单元之间，能够使所述第一电容单元和所述第二电容单元处理并联状态或串联状态；所述电机驱动系统的控制装置，包括：控制单元；其中，所述控制单元，被配置为在所述电机启动之前，控制所述开关单元，以使所述第一电容单元和所述第二电容单元处于并联状态；以及，所述控制单元，还被配置为在所述电机需要启动的情况下，根据所述电机的控制器的输入电压，确定所述电机的控制器的母线电压值；并根据所述电机的目标转速，确定所述电机的目标电压；所述控制单元，还被配置为根据所述电机的控制器的母线电压值、以及所述电机的目标电压之间的关系，控制所述开关单元和所述pfc单元，以对所述电机的控制器的母线电压值进行调节。
6.在一些实施方式中，所述第一电容单元，包括：n个电容模块，n为正整数；在所述第一电容单元中，n个所述电容模块并联设置；所述第二电容单元，包括：n个电容模块；在所述第二电容单元中，n个所述电容模块并联设置。
7.在一些实施方式中，所述第一电容单元，包括：第一电容模块和第二电容模块，所述第一电容模块和所述第二电容模块并联；所述第二电容单元，包括：第三电容模块和第四电容模块，所述第三电容模块和所述第四电容模块并联；所述开关单元，包括：第一开关模块和第二开关模块；所述第一开关模块，为单向开关模块；所述第一开关模块，设置在所述第二电容模块的第一连接端和所述第三电容模块的第一连接端之间；所述第二开关模块，为双向开关模块；所述第二开关模块，设置在所述第二电容模块的第二连接端、以及所述第三电容模块的第一连接端和第三连接端之间。
8.在一些实施方式中，所述第一电容模块、所述第二电容模块、所述第三电容模块和所述第四电容模块，均为电解电容模块；所述第一开关模块，为单向继电器；所述第二开关模块，为双向继电器。
9.在一些实施方式中，所述控制单元，根据所述电机的控制器的母线电压值、以及所述电机的目标电压之间的关系，控制所述开关单元和所述pfc单元，以对所述电机的控制器的母线电压值进行调节，包括：若所述电机的目标电压小于第一电压值，则控制所述开关单元，以使所述第一电容单元和所述第二电容单元继续处于并联状态，且控制所述pfc单元关闭；若所述电机的目标电压大于或等于第一电压值、且小于第二电压值，则控制所述开关单元，以使所述第一电容单元和所述第二电容单元继续处于并联状态，控制所述pfc单元开启，且控制所述pfc单元的目标电压为所述第二电压值；所述第二电压值，为所述母线电容单元的耐压值和安全系数的乘积；若所述电机的目标电压大于或等于所述第二电压值，则控制所述开关单元，以使所述第一电容单元和所述第二电容单元处于串联状态，控制所述pfc单元开启，且控制所述pfc单元的目标电压为所述第二电压值的设定倍数。
10.与上述装置相匹配，本发明再一方面提供一种电机，包括：以上所述的电机驱动系统的控制装置。
11.与上述电机相匹配，本发明再一方面提供一种电机驱动系统的控制方法中，所述电机驱动系统，包括：母线电容单元和pfc单元；所述母线电容单元，包括：第一电容单元、第二电容单元和开关单元；所述开关单元，设置在所述第一电容单元和所述第二电容单元之间，能够使所述第一电容单元和所述第二电容单元处理并联状态或串联状态；所述电机驱动系统的控制方法，包括：在所述电机启动之前，控制所述开关单元，以使所述第一电容单元和所述第二电容单元处于并联状态；以及，在所述电机需要启动的情况下，根据所述电机的控制器的输入电压，确定所述电机的控制器的母线电压值；并根据所述电机的目标转速，确定所述电机的目标电压；根据所述电机的控制器的母线电压值、以及所述电机的目标电压之间的关系，控制所述开关单元和所述pfc单元，以对所述电机的控制器的母线电压值进行调节。
12.在一些实施方式中，所述第一电容单元，包括：n个电容模块，n为正整数；在所述第一电容单元中，n个所述电容模块并联设置；所述第二电容单元，包括：n个电容模块；在所述第二电容单元中，n个所述电容模块并联设置。
13.在一些实施方式中，所述第一电容单元，包括：第一电容模块和第二电容模块，所述第一电容模块和所述第二电容模块并联；所述第二电容单元，包括：第三电容模块和第四电容模块，所述第三电容模块和所述第四电容模块并联；所述开关单元，包括：第一开关模块和第二开关模块；所述第一开关模块，为单向开关模块；所述第一开关模块，设置在所述第二电容模块的第一连接端和所述第三电容模块的第一连接端之间；所述第二开关模块，为双向开关模块；所述第二开关模块，设置在所述第二电容模块的第二连接端、以及所述第三电容模块的第一连接端和第三连接端之间。
14.在一些实施方式中，根据所述电机的控制器的母线电压值、以及所述电机的目标电压之间的关系，控制所述开关单元和所述pfc单元，以对所述电机的控制器的母线电压值进行调节，包括：若所述电机的目标电压小于第一电压值，则控制所述开关单元，以使所述第一电容单元和所述第二电容单元继续处于并联状态，且控制所述pfc单元关闭；若所述电
机的目标电压大于或等于第一电压值、且小于第二电压值，则控制所述开关单元，以使所述第一电容单元和所述第二电容单元继续处于并联状态，控制所述pfc单元开启，且控制所述pfc单元的目标电压为所述第二电压值；所述第二电压值，为所述母线电容单元的耐压值和安全系数的乘积；若所述电机的目标电压大于或等于所述第二电压值，则控制所述开关单元，以使所述第一电容单元和所述第二电容单元处于串联状态，控制所述pfc单元开启，且控制所述pfc单元的目标电压为所述第二电压值的设定倍数。
15.由此，本发明的方案，通过由2n个电容构成母线电容单元(如由2n个电解电容构成母线电解电容单元)，在电机运行在高速时，使2n个电容中的n个电容并联后再串联，以提高母线电压值；在电机运行在中低速时，使2n个电容并联，以降低母线电压值，n为正整数；从而，通过根据电机转速调节电机的控制器的母线电压值，能够保证电机高速运行，且保证电机低速能效。
16.本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。
17.下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
18.图1为本发明的电机驱动系统的控制装置的一实施例的结构示意图；
19.图2为本发明的高速永磁同步电机驱动系统的母线电解电容单元的一实施例的结构示意图；
20.图3为本发明的高速永磁同步电机驱动系统的一实施例的控制流程示意图；
21.图4为本发明的电机驱动系统的控制方法的一实施例的流程示意图；
22.图5为升压型pfc电路的一实施例的结构示意图。
具体实施方式
23.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
24.电机的转速范围提高以后，面临的一个问题是：如果反电势不变，那么由于电压受限，无法保证高速运行；而如果降低反电势，则会导致电机效率下降。电机的电压方程为：
25.其中，r、l是电阻和电感，e是反电势，高频稳态时，可以忽略电阻和电感上的电压，电机所需要的电压取决于反电势，而反电势与转速成正比：e＝u
bemf
*ω，u
bemf
是反电势系数。所以说如果反电势系数不变，那么由于转速提高了，所需要的电压也会提高，但控制器的母线电压值是固定的，所以无法保证高频运行。但如果为了保证高频运行将反电势系数降低的话，会影响电机效率。
26.根据本发明的实施例，提供了一种电机驱动系统的控制装置。参见图1所示本发明的装置的一实施例的结构示意图。所述电机驱动系统，包括：母线电容单元和pfc单元。pfc
单元是否启动可以通过软件程序控制，但无论pfc单元是否开启，电解电容都是必不可少的部分，即使不开pfc单元，控制器上也必须要有电解电容(适用于交流电输入的情况)。
27.pfc单元，如pfc电路。所述母线电容单元，包括：第一电容单元、第二电容单元和开关单元。所述开关单元，设置在所述第一电容单元和所述第二电容单元之间，能够根据所述开关单元自身的不同状态，使所述第一电容单元和所述第二电容单元处理并联状态或串联状态。所述电机驱动系统的控制装置，包括：控制单元。
28.其中，所述控制单元，被配置为在所述电机启动之前，控制所述开关单元，以使所述第一电容单元和所述第二电容单元处于并联状态。并联状态，即所述第一电容单元和所述第二电容单元之间并联的状态。以及，
29.所述控制单元，还被配置为在所述电机需要启动的情况下，根据所述电机的控制器的输入电压，确定所述电机的控制器的母线电压值。并根据所述电机的目标转速，确定所述电机的目标电压。所述电机的目标电压，即所述电机在目标转速下所需要的电压u
motor
。
30.所述控制单元，还被配置为根据所述电机的控制器的母线电压值、以及所述电机的目标电压之间的关系，控制所述开关单元和所述pfc单元，以对所述电机的控制器的母线电压值进行调节。
31.本发明的方案，提出了一种高速永磁同步电机的驱动系统，能够在高速时提高母线电压值，从而保证电机高速运行。还能够在电机低速运行时，母线电压值较低，这样可以降低铁损，进一步保证低频能效。
32.在一些实施方式中，所述第一电容单元，包括：n个电容模块，n为正整数。在所述第一电容单元中，n个所述电容模块并联设置。
33.所述第二电容单元，包括：n个电容模块。在所述第二电容单元中，n个所述电容模块并联设置。
34.具体地，在本发明的方案中，母线电解电容单元，由偶数个(设为2n)相同规格的电解电容构成，假设单个电解电容的容值为xuf(微法)，耐压值为yv(伏)。n为正整数。
35.当电机运行在高速时，所需要的母线电压值较高，超过了单个电解电容的安全耐压区间，将n个电解电容并联后再进行串联，这样母线电解电容部分的耐压值就变成了2yv，采用数字pfc电路将母线电压值继续升高，从而解决高速时母线电压值不够的问题。这样，在高速运行时，能将母线电解电容单元的耐压值提高，从而通过数字pfc(功率因数校正)电路进一步提升母线电压值，从而保证电机高速运行，解决了高速受母线电压值限制的问题。
36.当电机运行在中低转速时，所需要的母线电压值较低，低于单个电容的安全耐压区间，此时控制所有电解电容并联。这样，在电机低速运行时，通过控制pfc电路的工作状态，使母线电压值维持在一个较低的值，这样可以降低铁损，进一步保证低频能效。
37.大多数电机的控制系统，其母线电解电容单元是由多个相同规格的电解电容并联组成，电解电容并联的特点是：其容值增加，耐压值不变。例如：n个容值为xuf，耐压值为yv的电容并联后，其容值为nxuf，耐压值仍为yv。电解电容并联的目的都是增大容值，从而使母线电压值波动减小。而电解电容串联的特点则刚好相反，是容值减小，耐压值提高。例如2个容值为xuf，耐压值为yv的电容串联后，其容值为0.5xuf，耐压值为2yv，电解电容串联一般是为了达到提高总体电路模块耐压值，降低单个电容电压的目的。
38.也就是说，相关方案中的母线电解电容单元，要么是几个相同规格的电解电容并
联，要么是每两个电解电容串联后再进行并联，且pfc电路控制的母线电压值是一固定值。还有些方案中，是利用电容串联，并且在每个电容上并联均压电阻，在电容承受的电压过大时，通过控制可控开关的开通与关断，将电阻投入使用，起到分压作用。而本发明的方案，可以在两种状态下切换，并合数字pfc电路的控制技术，控制母线电压值维持在不同的水平，达到既能保证低频能效，又能保证高速运行的目的。
39.本发明的方案，就是利用电解电容串联能提高耐压值的特点，在电解电容串并联电路中增加继电器，通过控制继电器的闭合与关断，来实现电解电容的串并联切换，当电解电容并联时，其耐压值较低，适合中低速运行。当电解电容串联时，耐压值提高，可通过数字pfc控制母线电压值进一步提高，适合高速运行。
40.在一些实施方式中，所述第一电容单元，包括：第一电容模块和第二电容模块，所述第一电容模块和所述第二电容模块并联。第一电容模块，如电解电容c1。第二电容模块，如电解电容c2。
41.所述第二电容单元，包括：第三电容模块和第四电容模块，所述第三电容模块和所述第四电容模块并联。第三电容模块，如电解电容c3。第四电容模块，如电解电容c4。
42.所述开关单元，包括：第一开关模块和第二开关模块。
43.所述第一开关模块，为单向开关模块。所述第一开关模块，设置在所述第二电容模块的第一连接端和所述第三电容模块的第一连接端之间。
44.所述第二开关模块，为双向开关模块。所述第二开关模块，设置在所述第二电容模块的第二连接端、以及所述第三电容模块的第一连接端和第三连接端之间。
45.在一些实施方式中，所述第一电容模块、所述第二电容模块、所述第三电容模块和所述第四电容模块，均为电解电容模块。
46.所述第一开关模块，为单向继电器。所述第一开关模块的常开触点，设置在第二电容模块的正端和所述第三电容模块的正端之间。
47.所述第二开关模块，为双向继电器。所述第二开关模块的常开触点的手柄端，连接至所述第二电容模块的负端。所述第二开关模块的常开触点的第一固定端，连接至所述第三电容模块的正端。所述第二开关模块的常开触点的第二固定端，连接至所述第三电容模块的负端。
48.图2为本发明的高速永磁同步电机驱动系统的母线电解电容单元的一实施例的结构示意图。如图2所示，高速永磁同步电机驱动系统的母线电解电容单元，把控：电解电容c1、电解电容c2、电解电容c3、电解电容c4，开关s1和开关s2。电解电容c1和电解电容c2并联，电解电容c3和电解电容c4并联。开关s1的第一端a1为手柄端，开关s1的第一端a1连接至电解电容c2的正极，开关s1的第二端b1连接至电解电容c3的正极。开关s2为单刀双掷开关，开关s2的第一端a2为手柄端。开关s2的第一端a2连接至电解电容c2的负极，开关s2的第二端b2连接至电解电容c3的正极即开关s2的第二端b1，开关s2的第三端c2连接至电解电容c3的负极。
49.在图2所示的例子中，以设置4个电解电容为例，需要在第二个电容即电解电容c2和第三个电容即电解电容c3之间增加两个开关(如增加两个继电器)，分别是开关s1和开关s2。其中，开关s1，为单向继电器，用于控制电解电容c2的正极和电解电容c3的正极之间的连接和断开。开关s2，为双向继电器，分别控制电解电容c2的负极与电解电容c3的正极或者
负极连接。
50.在一些实施方式中，所述控制单元，根据所述电机的控制器的母线电压值、以及所述电机的目标电压之间的关系，控制所述开关单元和所述pfc单元，以对所述电机的控制器的母线电压值进行调节，包括以下任一种控制情形：
51.第一种控制情形：若所述电机的目标电压小于第一电压值，即所述电机的控制器的母线电压值的第一设定倍数，则控制所述开关单元，以使所述第一电容单元和所述第二电容单元继续处于并联状态，且控制所述pfc单元关闭。
52.第二种控制情形：若所述电机的目标电压大于或等于第一电压值、且小于第二电压值，则控制所述开关单元，以使所述第一电容单元和所述第二电容单元继续处于并联状态，控制所述pfc单元开启，且控制所述pfc单元的目标电压为所述第二电压值。所述第二电压值，为所述母线电容单元的耐压值和安全系数的乘积。
53.第三种控制情形：若所述电机的目标电压大于或等于所述第二电压值，则控制所述开关单元，以使所述第一电容单元和所述第二电容单元处于串联状态，控制所述pfc单元开启，且控制所述pfc单元的目标电压为所述第二电压值的设定倍数。
54.图3为本发明的高速永磁同步电机驱动系统的一实施例的控制流程示意图。如图3所示，高速永磁同步电机驱动系统的控制流程，包括：
55.步骤1、电机启动前，设置所有的电解电容并联，即开关s1闭合，开关s2闭合至开关s2的第三端c2。此时，根据输入电压整流，得到母线电压值u
dc1
。根据电机的目标转速，计算该转速下所需要的电压u
motor
：
56.u
motor
＝u
bemf
*ω，其中，u
bemf
是反电势系数，ω是目标频率。
57.步骤2、将电机所需的电压u
motor
与当前的母线电压值u
dc1
进行比较：
58.①
当时，当前的母线电压值能满足目标转速运行，电机驱动系统的控制系统维持当前状态。
59.②
当时，母线电解电容单元所在电路仍维持并联状态，开启数字pfc电路，并控制pfc电路的目标电压为u
dc2
＝α*yv。其中，α是电解电容耐压的安全系数，α＜1。y是母线电解电容单元的耐压值。
60.以升压型pfc电路为例，如图5，母线电压udc与igbt的占空比d有关，通过控制igbt的占空比就能控制母线电压的大小。
61.③
当u
motor
＞α*y时，电机所需要的电压u
motor
超过了当前电路的安全电压值，控制电解电容串联，即开关s1断开，开关s2闭合至开关s2的第二端b2，使母线电解电容单元所在电路的耐压值提高，同时控制数字pfc电路的目标电压值为u
dc3
＝2α*y。
62.例如：以单相控制器为例，输入电压为220v交流电，整流后母线电压值u
dc1
＝310v，假设单个电解电容容值是470uf，耐压值是450v，单个电容的安全电压设为400v。当计算电机目标转速所需要的电压小于310v时，所有电解电容并联，且不需要开启pfc电路。当计算电机目标转速所需要的电压在310v～400v之间时，保持电容并联状态，开启pfc电路，并设置pfc电路的目标电压是400v。当计算电机目标转速所需要的电压大于400v时，控制电容串
联，并将pfc电路的目标电压升高，最高升到800v。
63.经大量的试验验证，采用本发明的技术方案，通过由2n个电容构成母线电容单元(如由2n个电解电容构成母线电解电容单元)，在电机运行在高速时，使2n个电容中的n个电容并联后再串联，以提高母线电压值。在电机运行在中低速时，使2n个电容并联，以降低母线电压值，n为正整数。从而，通过根据电机转速调节电机的控制器的母线电压值，能够保证电机高速运行，且保证电机低速能效。
64.根据本发明的实施例，还提供了对应于电机驱动系统的控制装置的一种电机。该电机可以包括：以上所述的电机驱动系统的控制装置。
65.由于本实施例的电机所实现的处理及功能基本相应于前述装置的实施例、原理和实例，故本实施例的描述中未详尽之处，可以参见前述实施例中的相关说明，在此不做赘述。
66.经大量的试验验证，采用本发明的技术方案，通过由2n个电容构成母线电容单元(如由2n个电解电容构成母线电解电容单元)，在电机运行在高速时，使2n个电容中的n个电容并联后再串联，以提高母线电压值。在电机运行在中低速时，使2n个电容并联，以降低母线电压值，n为正整数，能够保证电机高速运行，解决了高速受母线电压值限制的问题。
67.根据本发明的实施例，还提供了对应于电机的一种电机驱动系统的控制方法，如图4所示本发明的方法的一实施例的流程示意图。所述电机驱动系统，包括：母线电容单元和pfc单元。pfc单元，如pfc电路。所述母线电容单元，包括：第一电容单元、第二电容单元和开关单元。所述开关单元，设置在所述第一电容单元和所述第二电容单元之间，能够根据所述开关单元自身的不同状态，使所述第一电容单元和所述第二电容单元处理并联状态或串联状态。所述电机驱动系统的控制方法，包括：步骤s110至步骤s130。
68.在步骤s110处，在所述电机启动之前，控制所述开关单元，以使所述第一电容单元和所述第二电容单元处于并联状态。并联状态，即所述第一电容单元和所述第二电容单元之间并联的状态。以及，
69.在步骤s120处，在所述电机需要启动的情况下，根据所述电机的控制器的输入电压，确定所述电机的控制器的母线电压值。并根据所述电机的目标转速，确定所述电机的目标电压。所述电机的目标电压，即所述电机在目标转速下所需要的电压u
motor
。
70.在步骤s130处，根据所述电机的控制器的母线电压值、以及所述电机的目标电压之间的关系，控制所述开关单元和所述pfc单元，以对所述电机的控制器的母线电压值进行调节。
71.本发明的方案，提出了一种高速永磁同步电机的驱动系统，能够在高速时提高母线电压值，从而保证电机高速运行。还能够在电机低速运行时，母线电压值较低，这样可以降低铁损，进一步保证低频能效。
72.在一些实施方式中，所述第一电容单元，包括：n个电容模块，n为正整数。在所述第一电容单元中，n个所述电容模块并联设置。
73.所述第二电容单元，包括：n个电容模块。在所述第二电容单元中，n个所述电容模块并联设置。
74.具体地，在本发明的方案中，母线电解电容单元，由偶数个(设为2n)相同规格的电解电容构成，假设单个电解电容的容值为xuf(微法)，耐压值为yv(伏)。n为正整数。
75.当电机运行在高速时，所需要的母线电压值较高，超过了单个电解电容的安全耐压区间，将n个电解电容并联后再进行串联，这样母线电解电容部分的耐压值就变成了2yv，采用数字pfc电路将母线电压值继续升高，从而解决高速时母线电压值不够的问题。这样，在高速运行时，能将母线电解电容单元的耐压值提高，从而通过数字pfc(功率因数校正)电路进一步提升母线电压值，从而保证电机高速运行，解决了高速受母线电压值限制的问题。
76.当电机运行在中低转速时，所需要的母线电压值较低，低于单个电容的安全耐压区间，此时控制所有电解电容并联。这样，在电机低速运行时，通过控制pfc电路的工作状态，使母线电压值维持在一个较低的值，这样可以降低铁损，进一步保证低频能效。
77.大多数电机的控制系统，其母线电解电容单元是由多个相同规格的电解电容并联组成，电解电容并联的特点是：其容值增加，耐压值不变。例如：n个容值为xuf，耐压值为yv的电容并联后，其容值为nxuf，耐压值仍为yv。电解电容并联的目的都是增大容值，从而使母线电压值波动减小。而电解电容串联的特点则刚好相反，是容值减小，耐压值提高。例如2个容值为xuf，耐压值为yv的电容串联后，其容值为0.5xuf，耐压值为2yv，电解电容串联一般是为了达到提高总体电路模块耐压值，降低单个电容电压的目的。
78.也就是说，相关方案中的母线电解电容单元，要么是几个相同规格的电解电容并联，要么是每两个电解电容串联后再进行并联，且pfc电路控制的母线电压值是一固定值。还有些方案中，是利用电容串联，并且在每个电容上并联均压电阻，在电容承受的电压过大时，通过控制可控开关的开通与关断，将电阻投入使用，起到分压作用。而本发明的方案，可以在两种状态下切换，并合数字pfc电路的控制技术，控制母线电压值维持在不同的水平，达到既能保证低频能效，又能保证高速运行的目的。
79.本发明的方案，就是利用电解电容串联能提高耐压值的特点，在电解电容串并联电路中增加继电器，通过控制继电器的闭合与关断，来实现电解电容的串并联切换，当电解电容并联时，其耐压值较低，适合中低速运行。当电解电容串联时，耐压值提高，可通过数字pfc控制母线电压值进一步提高，适合高速运行。
80.在一些实施方式中，所述第一电容单元，包括：第一电容模块和第二电容模块，所述第一电容模块和所述第二电容模块并联。第一电容模块，如电解电容c1。第二电容模块，如电解电容c2。
81.所述第二电容单元，包括：第三电容模块和第四电容模块，所述第三电容模块和所述第四电容模块并联。第三电容模块，如电解电容c3。第四电容模块，如电解电容c4。
82.所述开关单元，包括：第一开关模块和第二开关模块。
83.所述第一开关模块，为单向开关模块。所述第一开关模块，设置在所述第二电容模块的第一连接端和所述第三电容模块的第一连接端之间。
84.所述第二开关模块，为双向开关模块。所述第二开关模块，设置在所述第二电容模块的第二连接端、以及所述第三电容模块的第一连接端和第三连接端之间。
85.图2为本发明的高速永磁同步电机驱动系统的母线电解电容单元的一实施例的结构示意图。如图2所示，高速永磁同步电机驱动系统的母线电解电容单元，把控：电解电容c1、电解电容c2、电解电容c3、电解电容c4，开关s1和开关s2。电解电容c1和电解电容c2并联，电解电容c3和电解电容c4并联。开关s1的第一端a1为手柄端，开关s1的第一端a1连接至电解电容c2的正极，开关s1的第二端b1连接至电解电容c3的正极。开关s2为单刀双掷开关，
开关s2的第一端a2为手柄端。开关s2的第一端a2连接至电解电容c2的负极，开关s2的第二端b2连接至电解电容c3的正极即开关s2的第二端b1，开关s2的第三端c2连接至电解电容c3的负极。
86.在图2所示的例子中，以设置4个电解电容为例，需要在第二个电容即电解电容c2和第三个电容即电解电容c3之间增加两个开关(如增加两个继电器)，分别是开关s1和开关s2。其中，开关s1，为单向继电器，用于控制电解电容c2的正极和电解电容c3的正极之间的连接和断开。开关s2，为双向继电器，分别控制电解电容c2的负极与电解电容c3的正极或者负极连接。
87.在一些实施方式中，根据所述电机的控制器的母线电压值、以及所述电机的目标电压之间的关系，控制所述开关单元和所述pfc单元，以对所述电机的控制器的母线电压值进行调节，包括以下任一种控制情形：
88.第一种控制情形：若所述电机的目标电压小于第一电压值，即所述电机的控制器的母线电压值的第一设定倍数，则控制所述开关单元，以使所述第一电容单元和所述第二电容单元继续处于并联状态，且控制所述pfc单元关闭。
89.第二种控制情形：若所述电机的目标电压大于或等于第一电压值、且小于第二电压值，则控制所述开关单元，以使所述第一电容单元和所述第二电容单元继续处于并联状态，控制所述pfc单元开启，且控制所述pfc单元的目标电压为所述第二电压值。所述第二电压值，为所述母线电容单元的耐压值和安全系数的乘积。
90.第三种控制情形：若所述电机的目标电压大于或等于所述第二电压值，则控制所述开关单元，以使所述第一电容单元和所述第二电容单元处于串联状态，控制所述pfc单元开启，且控制所述pfc单元的目标电压为所述第二电压值的设定倍数。
91.图3为本发明的高速永磁同步电机驱动系统的一实施例的控制流程示意图。如图3所示，高速永磁同步电机驱动系统的控制流程，包括：
92.步骤1、电机启动前，设置所有的电解电容并联，即开关s1闭合，开关s2闭合至开关s2的第三端c2。此时，根据输入电压整流，得到母线电压值u
dc1
。根据电机的目标转速，计算该转速下所需要的电压u
motor
：
93.u
motor
＝u
bemf
*ω，其中，u
bemf
是反电势系数，ω是目标频率。
94.步骤2、将电机所需的电压u
motor
与当前的母线电压值u
dc1
进行比较：
95.①
当时，当前的母线电压值能满足目标转速运行，电机驱动系统的控制系统维持当前状态。
96.②
当时，母线电解电容单元所在电路仍维持并联状态，开启数字pfc电路，并控制pfc电路的目标电压为u
dc2
＝α*yv。其中，α是电解电容耐压的安全系数，α＜1。y是母线电解电容单元的耐压值。
97.③
当u
motor
＞α*y时，电机所需要的电压u
motor
超过了当前电路的安全电压值，控制电解电容串联，即开关s1断开，开关s2闭合至开关s2的第二端b2，使母线电解电容单元所在电路的耐压值提高，同时控制数字pfc电路的目标电压值为u
dc3
＝2α*y。
98.例如：以单相控制器为例，输入电压为220v交流电，整流后母线电压值u
dc1
＝310v，
假设单个电解电容容值是470uf，耐压值是450v，单个电容的安全电压设为400v。当计算电机目标转速所需要的电压小于310v时，所有电解电容并联，且不需要开启pfc电路。当计算电机目标转速所需要的电压在310v～400v之间时，保持电容并联状态，开启pfc电路，并设置pfc电路的目标电压是400v。当计算电机目标转速所需要的电压大于400v时，控制电容串联，并将pfc电路的目标电压升高，最高升到800v。
99.由于本实施例的方法所实现的处理及功能基本相应于前述电机的实施例、原理和实例，故本实施例的描述中未详尽之处，可以参见前述实施例中的相关说明，在此不做赘述。
100.经大量的试验验证，采用本实施例的技术方案，通过由2n个电容构成母线电容单元(如由2n个电解电容构成母线电解电容单元)，在电机运行在高速时，使2n个电容中的n个电容并联后再串联，以提高母线电压值；在电机运行在中低速时，使2n个电容并联，以降低母线电压值，n为正整数，能够可以降低铁损，进一步保证低频能效。
101.综上，本领域技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。
102.以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。