CN104779892A - 基于y-△变换扩大交流电动机恒转矩变频调速范围的系统与方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于Y-△变换扩大交流电动机恒转矩变频调速范围的系统与方法，包括一三相整流模块、一三相逆变模块、一Y/△变换控制电路模块、一三相交流电动机、一速度传感器以及一DSP控制系统；所述的三相整流模块的输入端接UVW三相交流电源，所述三相整流模块的输出端并接有一第一电容C1，所述三相逆变模块的输入端并接在所述第一电容C1的两端，所述三相逆变模块的输出端连接至所述Y/△变换控制电路模块的三相交流电输入端，所述的Y/△变换控制电路模块连接有一所述的三相交流电动机，本发明能够实现在不提升电源电压，不增加逆变电路半导体开关器件数量的条件下扩大电机恒转矩调速范围的目的。

Description

基于Y-△变换扩大交流电动机恒转矩变频调速范围的系统与方法

技术领域

本发明涉及交流电机恒转矩调速范围领域，特别是一种基于Y-△变换扩大交流电动机恒转矩变频调速范围的系统与方法。

背景技术

现有交流电动机变频调速系统在基频(50HZ)以下的恒转矩调速范围受到电机额定电压的强力制约，当电压随转速(或频率)升到额定电压U_N时，恒转矩调速即达到极限，尽管之后仍可以继续提升输出频率以提升转速，但转矩将随着转速升高而下降，属于恒功率性质的调速，不能满足高速(基频以上)情况下仍保持恒转矩输出的驱动要求。例如，电动汽车、高速列车所受到的空气阻力随运行速度的平方递增，当运行速度升到某一数值时，空气阻力将占全部运行阻力的主要部分。因此，扩大交流电机的恒转矩调速范围，使高速条件下仍具有大的输出转矩，对于实现重载下的高速运行具有重要意义。

目前为扩大交流电机恒转矩调速范围主要采取提升电机额定电压的办法，由此涉及到电源电压、功率半导体器件耐压等级也应作相应的提升。然而，提升功率半导体器件耐压面临多种因素制约，除制造技术外，使用中过高的du/dt将对功率半导体器件本身及电机绝缘带来不利影响。目前国内外采用三电平逆变技术解决这一矛盾，可使 每个功率半导体器件的耐压值减半，有效降低器件的du/dt，并带来改善输出电压波形质量的好处。但又伴生出中性点电位波动的问题。随着逆变输出电压与电流增大，或在功率因数较低情况下，中性点电位波动加剧，甚至引起低频震荡，致使逆变性能恶化。此外，功率半导体器件使用数量随之增加一倍，且电平数越多，所需的器件数就越多，伴随而来的控制愈加复杂，可靠性成为问题。

采用单元串联式多电平逆变技术也是另一行之有效的方法。该方法具有谐波污染小、输入功率因数高、输出波形好、du/dt低的优点，但同样存在串联单元数多，控制复杂的缺点，并且每个串联单元须由一个独立的、相位错开一定角度的变压器二次绕组供电，所需二次侧绕组数量与串联单元数等同，且绕组联结复杂，使该附加变压器又额外占用很大成本与空间。

直接减少电机绕组匝数也可视为扩大恒转矩调速范围的一个途径，但是该方法势必让低速运行时的PWM处于极度深调状态，即要求更多地降低调制度M值，导致总谐波失真THD增大、死区效应更加突出的负面效应，严重削弱低速性能。

还有些文献采用了变极与变频相结合的办法扩大电机恒功率的调速范围，但恒转矩调速范围依旧不变。该方法仅适用于转矩随转速反比下降的负载类型。在控制上须采用两套逆变电源分别对电机两套三相绕组即六相绕组供电，使功率半导体器件数增加一倍，此外，为使两套绕组的电流处于良好的平衡状态所采取的控制也较为复杂。

综上所述，现有提升电机额定电压的办法的主要缺点是加重了对 半导体功率器件的压力，必须通过增加器件数量的途径求得化解，但由此加重了系统成本与控制的复杂性，对运行可靠性极为不利。因此，扩大恒转矩调速范围的课题仍面临许多工作要做。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提出一种基于Y-△变换扩大交流电动机恒转矩变频调速范围的系统与方法，实现在不提升电源电压，不增加逆变电路半导体开关器件数量的条件下扩大电机恒转矩调速范围的目的。

本发明的装置采用以下方案实现：一种基于Y-△变换扩大交流电动机恒转矩变频调速范围的系统，包括一三相整流模块、一三相逆变模块、一Y/△变换控制电路模块、一三相交流电动机、一速度传感器以及一DSP控制系统；所述的三相整流模块的输入端接UVW三相交流电源，所述三相整流模块的输出端并接有一第一电容C1，所述三相逆变模块的输入端并接在所述第一电容C1的两端，所述三相逆变模块的输出端连接至所述Y/△变换控制电路模块的三相交流电输入端，所述的Y/△变换控制电路模块连接有一所述的三相交流电动机；所述的DSP控制系统包括驱动电路模块、A/D模块、I/O模块以及QEP模块，所述的驱动电路模块电性连接所述三相逆变模块中的IGBT，用以控制所述IGBT的开通与关断；所述的A/D模块电性连接所述三相逆变模块的输出端，用以采集电流信号；所述的I/O模块电性连接所述的Y/△变换控制电路模块，用以控制所述Y/△变换控制 电路模块中全控元器件的开通与关断；所述的速度传感器同轴连接所述的三相交流电动机并且电性连接所述的QEP模块，用以将所述三相交流电动机的速度反馈给DSP控制系统。

进一步地，所述的Y/△变换控制电路模块包括三相交流电输入端、第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3、第四开关K4、三相桥式不控整流电路、第一电阻R1以及第二电容C2；所述的Y/△变换控制电路模块与所述的三相交流电动机的三相绕组相连接，所述第一开关K1的一端连接至所述Y/△变换控制电路模块的三相交流电输入端的W相输入端以及所述三相交流电动机的第三绕组的首端，所述第二开关K2的一端连接至所述Y/△变换控制电路模块的三相交流电输入端的U相输入端以及所述三相交流电动机的第一绕组的首端，所述第三开关K3的一端连接至所述Y/△变换控制电路模块的三相交流电输入端的V相输入端以及所述三相交流电动机的第二绕组的首端；所述第一开关K1的另一端与所述三相交流电动机的第一绕组的末端相连，所述第二开关K2的另一端与所述三相交流电动机的第二绕组的末端相连，所述第三开关K3的另一端与所述三相交流电动机的第三绕组的末端相连；所述的三相桥式不控整流电路包括三个共阴极二极管VD1、VD3、VD5以及三个共阳极二极管VD4、VD6、VD2，所述三个共阳极二极管VD4、VD6、VD2的阴极分别接至所述第一开关K1的另一端、第二开关K2的另一端、第三开关K3的另一端，所述三个共阴极二极管VD1、VD3、VD5的阴极与所述第四开关K4的集电极相连，所述三个共阳极二极管VD4、VD6、VD2的阳极与所述第四开关K4的 发射极相连，所述第四开关K4的集电极与发射极间并接有串联的第一电阻R1和第二电容C2。

进一步地，所述的第一开关K1包括两个共阴二极管D1、D2,两个共阳二极管D3、D4，所述共阴二极管D1、D2的阴极与第一电力晶体管S1的集电极相连，所述两个共阳二极管D3、D4的阳极与第一电力晶体管S1的发射极相连，所述第一电力晶体管S1的集射间并接有串联的第二电阻R2以及第三电容C3，所述共阴二极管D1、D2的阳极分别与所述共阳二极管D3、D4的阴极相连，所述D1的阳极作为第一开关K1的一端，所述D2的阳极作为第一开关K1的另一端；所述的第二开关K2包括两个共阴二极管D5、D6,两个共阳二极管D7、D8，所述共阴二极管D5、D6的阴极与第二电力晶体管S2的集电极相连，所述两个共阳二极管D7、D8的阳极与第二电力晶体管S2的发射极相连，所述第二电力晶体管S2的集射间并接有串联的第三电阻R3以及第四电容C4，所述共阴二极管D5、D6的阳极分别与所述共阳二极管D7、D8的阴极相连，所述D5的阳极作为第二开关K2的一端，所述D6的阳极作为第二开关K2的另一端；所述的第三开关K3包括两个共阴二极管D9、D10,两个共阳二极管D11、D12，所述共阴二极管D9、D10的阴极与第三电力晶体管S3的集电极相连，所述两个共阳二极管D11、D12的阳极与第三电力晶体管S3的发射极相连，所述第三电力晶体管S3的集射间并接有串联的第四电阻R4以及第五电容C5，所述共阴二极管D9、D10的阳极分别与所述共阳二极管D11、D12的阴极相连，所述D9的阳极作为第三开关K3的一端，所述D10的阳极 作为第三开关K3的另一端。

进一步地，所述的第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3还可以均为反向并联的两个相同支路，所述支路包括一电力晶体管以及一二极管，所述电力晶体管的发射极与所述二极管的阳极相连，所述电力晶体管的集电极作为开关的一端，所述二极管的阴极作为开关的另一端。

进一步地，所述的第四开关K4为电力晶体管。

进一步地，所述的第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3以及第四开关K4还可以均为低压电器开关。

本发明的方法采用以下方案实现：一种如上文所述的基于Y-△变换扩大交流电动机恒转矩变频调速范围的系统的方法，具体包括以下步骤：

步骤S1：定义变量M_Y/Δ为绕组不同接法的特征变量，定义变量M_*为PWM视在调制度，定义变量M＝M_Y/Δ×M_*为PWM调制度，定义Branch_conv为分支转向逻辑控制变量，定义n₁为电机实时转速，定义n_1N为转速增大临界值，定义n’_1N为转速减小临界值；

步骤S2：所述DSP控制系统判断变量Branch_conv的逻辑值，若所述Branch_conv的值为0，则进入步骤S3；若所述Branch_conv的值不为0，则进入步骤S6；

步骤S3：所述的DSP控制系统的QEP模块通过所述的速度传感器判断电机实时转速n₁是否大于n_1N，若是，则所述DSP控制系统封 锁PWM输出，即控制所述的三相逆变模块不输出；所述DSP控制系统通过所述I/O模块控制所述Y/△变换控制电路模块中的第一开关K1、第二开关K2以及第三开关K3导通，控制所述第四开关K4断开，此时所述三相交流电动机的三相绕组为△接法；进入步骤S4；

步骤S4：所述DSP控制系统将变量M_Y/Δ的值赋为延时一特定时间后，所述DSP控制系统开启PWM输出，即控制所述的三相逆变模块开启输出，进入步骤S5；

步骤S5：所述DSP控制系统将变量Branch_conv的值赋为1，并返回步骤S2；

步骤S6：所述的DSP控制系统的QEP模块通过所述的速度传感器判断电机实时转速n₁是否小于n’_1N，若是，则所述DSP控制系统封锁PWM输出，即控制所述的三相逆变模块不输出；所述DSP控制系统通过所述I/O模块控制所述Y/△变换控制电路模块中的第一开关K1、第二开关K2以及第三开关K3断开，控制所述第四开关K4导通，此时所述三相交流电动机的三相绕组为Y接法；进入步骤S7；

步骤S7：所述DSP控制系统将变量M_Y/Δ的值赋为1，延时一特定时间后，所述DSP控制系统开启PWM输出，即控制所述的三相逆变模块开启输出，进入步骤S8；

步骤S8：所述DSP控制系统将变量Branch_conv的值赋为0，并 返回步骤S2；

与现有技术相比，本发明当电机电压随频率升到额定值时，即对交流电动机定子绕组施以Y/△变换，以提升每相绕组最大电压值。根据Y/△变换后电机每相电压的变化及当前转速值调整PWM的调制度M值，使系统恒转矩调速范围在新的绕组连接方式下得以延拓，以此实现在不提升电源电压，不增加逆变电路半导体开关器件数量的条件下扩大电机恒转矩变频调速范围的目的。

附图说明

图1为本发明的系统示意图。

图2为本发明的Y/△变换控制电路模块结构示意图。

图3为本发明的基于Y/△变换的变频调速控制特性图。

图4为本发明的方法流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。

如图1所示，本实施例提供了一种基于Y-△变换扩大交流电动机恒转矩变频调速范围的系统，包括一三相整流模块、一三相逆变模块、一Y/△变换控制电路模块、一三相交流电动机、一速度传感器以及一DSP控制系统；所述的三相整流模块的输入端接UVW三相交流电，所述三相整流模块的输出端并接有一第一电容C1，所述三相逆 变模块的输入端并接在所述第一电容C1的两端，所述三相逆变模块的输出端连接至所述Y/△变换控制电路模块的三相交流电输入端，所述的Y/△变换控制电路模块连接有一所述的三相交流电动机；所述的DSP控制系统包括驱动电路模块、A/D模块、I/O模块以及QEP模块，所述的驱动电路模块电性连接所述三相逆变模块中的IGBT，用以控制所述IGBT的开通与关断；所述的A/D模块电性连接所述三相逆变模块的输出端，用以采集电流信号；所述的I/O模块电性连接所述的Y/△变换控制电路模块，用以控制所述Y/△变换控制电路模块中全控元器件的开通与关断；所述的速度传感器同轴连接所述的三相交流电动机并且电性连接所述的QEP模块，用以将所述三相交流电动机的速度反馈给DSP控制系统。

在本实施例中，如图2所示，所述的Y/△变换控制电路模块包括三相交流电输入端、第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3、第四开关K4、三相桥式不控整流电路、第一电阻R1以及第二电容C2；所述的Y/△变换控制电路模块与所述的三相交流电动机的三相绕组相连接，所述第一开关K1的一端连接至所述Y/△变换控制电路模块的三相交流电输入端的W相输入端以及所述三相交流电动机的第三绕组的首端，所述第二开关K2的一端连接至所述Y/△变换控制电路模块的三相交流电输入端的U相输入端以及所述三相交流电动机的第一绕组的首端，所述第三开关K3的一端连接至所述Y/△变换控制电路模块的三相交流电输入端的V相输入端以及所述三相交流电动机的第二绕组的首端；所述第一开关K1的另一端与所述三相交流电 动机的第一绕组的末端相连，所述第二开关K2的另一端与所述三相交流电动机的第二绕组的末端相连，所述第三开关K3的另一端与所述三相交流电动机的第三绕组的末端相连；所述的三相桥式不控整流电路包括三个共阴极二极管VD1、VD3、VD5以及三个共阳极二极管VD4、VD6、VD2，所述三个共阳极二极管VD4、VD6、VD2的阴极分别接至所述第一开关K1的另一端、第二开关K2的另一端、第三开关K3的另一端，所述三个共阴极二极管VD1、VD3、VD5的阴极与所述第四开关K4的集电极相连，所述三个共阳极二极管VD4、VD6、VD2的阳极与所述第四开关K4的发射极相连，所述第四开关K4的集电极与发射极间并接有串联的第一电阻R1和第二电容C2。

进一步地，在本实施例中，所述的第一开关K1包括两个共阴二极管D1、D2,两个共阳二极管D3、D4，所述共阴二极管D1、D2的阴极与第一电力晶体管S1的集电极相连，所述两个共阳二极管D3、D4的阳极与第一电力晶体管S1的发射极相连，所述第一电力晶体管S1的集射间并接有串联的第二电阻R2以及第三电容C3，所述共阴二极管D1、D2的阳极分别与所述共阳二极管D3、D4的阴极相连，所述D1的阳极作为第一开关K1的一端，所述D2的阳极作为第一开关K1的另一端；所述的第二开关K2包括两个共阴二极管D5、D6,两个共阳二极管D7、D8，所述共阴二极管D5、D6的阴极与第二电力晶体管S2的集电极相连，所述两个共阳二极管D7、D8的阳极与第二电力晶体管S2的发射极相连，所述第二电力晶体管S2的集射间并接有串联的第三电阻R3以及第四电容C4，所述共阴二极管D5、D6的阳极分 别与所述共阳二极管D7、D8的阴极相连，所述D5的阳极作为第二开关K2的一端，所述D6的阳极作为第二开关K2的另一端；所述的第三开关K3包括两个共阴二极管D9、D10,两个共阳二极管D11、D12，所述共阴二极管D9、D10的阴极与第三电力晶体管S3的集电极相连，所述两个共阳二极管D11、D12的阳极与第三电力晶体管S3的发射极相连，所述第三电力晶体管S3的集射间并接有串联的第四电阻R4以及第五电容C5，所述共阴二极管D9、D10的阳极分别与所述共阳二极管D11、D12的阴极相连，所述D9的阳极作为第三开关K3的一端，所述D10的阳极作为第三开关K3的另一端。

特别的，在本实施例中，如图2中A所示，所述的第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3还可以均为反向并联的两个相同支路，所述支路包括一电力晶体管以及一二极管，所述电力晶体管的发射极与所述二极管的阳极相连，所述电力晶体管的集电极作为开关的一端，所述二极管的阴极作为开关的另一端。

在本实施例中，所述的第四开关K4为电力晶体管。

在本实施例中，所述的第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3以及第四开关K4还可以均为低压电器开关。

本实施例采用额定容量下定子三相绕组为Y连接的交流电动机。根据Y/△变换前后每相电压的变化及与此相关联的PWM调制度M值的改变，得出恒转矩调速范围的拓延机理，如图3所示。图3中横坐标物理量取电机供电频率f₁，设U_Yφ为电机定子绕组在Y连接下的相电压，U_Δφ为电机定子绕组在△连接下的相电压。当电机供电频率 f₁升至额定值f_1N(此时对应电机同步转速为n_1N，PWM调制度M为1，电机线电压U_S达额定值U_N，相电压)时，对电机定子绕组施以Y/△变换操作，即由Y连接变为△连接，此时电机每相电压由变为U_Δφ＝U_N，即增大至倍。为使变换前后电机气隙磁通Φ_m(即转矩)不变，应使相电压保持不变，即为此须相应降低PWM的调制度M值倍，即使相电压在Y/△变换后由U_N降为以保持气隙磁通Φ_m为恒值，即Φ_m＝Φ_mN，其中Φ_mN为气隙磁通的额定值。之后随着f₁由f_1N提升至 调制度M值由上升至M＝1，对应电机相电压U_Δφ由 上升至额定值U_N，其效果相当于施加于电机的线电压额定值提升至原值倍，恒转矩调速范围也因此扩大了相同倍数。

基于上述原理，本实施例还提供了一种如上文所述的基于Y-△变换扩大交流电动机恒转矩变频调速范围的系统的方法，如图4所示，具体包括以下步骤：

步骤S1：定义变量M_Y/Δ为绕组不同接法的特征变量，定义变量M_*为PWM视在调制度，定义变量M＝M_Y/Δ×M_*为PWM调制度，定义Branch_conv为分支转向逻辑控制变量，定义n₁为电机实时转速，定义n_1N为转速增大临界值，定义n’_1N为转速减小临界值；其中，对M_Y/Δ的赋值由DSP主程序实现，同时可以被PWM中断子程序实时引用。所述变量M_*代表电机相电压的变化范围，其取值范围取决于采用何种PWM算法，如果采用SPWM(sinusoidal pulse width modulation，SPWM)算法，则如果采用SVPWM(space vector pulse  width modulation，SVPWM)算法，则M_*∈[0,2]。其中为避免转速在n_1N附近波动引起频繁Y/△变换，应设置两个Y/△变换的切换转速n_1N与n’_1N，如上文定义n_1N为转速增大变化时，对电机定子绕组施行Y→△变换操作的临界转速，n’_1N为转速减小变化时，施行△→Y反变换操作的临界转速。二者间有一个回差，即Δn₁＝n_1N-n′_1N。

步骤S2：所述DSP控制系统判断变量Branch_conv的逻辑值，若所述Branch_conv的值为0，则进入步骤S3；若所述Branch_conv的值不为0，则进入步骤S6；

步骤S3：所述的DSP控制系统的QEP模块通过所述的速度传感器判断电机实时转速n₁是否大于n_1N，若是，则所述DSP控制系统封锁PWM输出，即控制所述的三相逆变模块不输出；所述DSP控制系统通过所述I/O模块控制所述Y/△变换控制电路模块中的第一开关K1、第二开关K2以及第三开关K3导通，控制所述第四开关K4断开，此时所述三相交流电动机的三相绕组为△接法；进入步骤S4；

步骤S4：所述DSP控制系统将变量M_Y/Δ的值赋为延时一特定时间后，所述DSP控制系统开启PWM输出，即控制所述的三相逆变模块开启输出，进入步骤S5；

步骤S5：所述DSP控制系统将变量Branch_conv的值赋为1，并返回步骤S2；

步骤S6：所述的DSP控制系统的QEP模块通过所述的速度传感 器判断电机实时转速n₁是否小于n’_1N，若是，则所述DSP控制系统封锁PWM输出，即控制所述的三相逆变模块不输出；所述DSP控制系统通过所述I/O模块控制所述Y/△变换控制电路模块中的第一开关K1、第二开关K2以及第三开关K3断开，控制所述第四开关K4导通，此时所述三相交流电动机的三相绕组为Y接法；进入步骤S7；

步骤S7：所述DSP控制系统将变量M_Y/Δ赋值为1，延时一特定时间后，所述DSP控制系统开启PWM输出，即控制所述的三相逆变模块开启输出，进入步骤S8；

步骤S8：所述DSP控制系统将变量Branch_conv的值赋为0，并返回步骤S2；

将上述方法嵌入现有矢量控制PWM程序中，即可实现Y/△变换与变频相结合的矢量控制交流电动机的调速功能，可扩大恒转矩调速范围至倍。

综上所述，本发明具有下列优点。

(1)结合Y/△变换的矢量控制变频调速方法，可显著扩大恒转矩变频调速范围。由于电机Y/△变换后的相电压提高至倍，所以相应使恒转矩变频调速范围增加至原范围的倍，显著提升了电机能量密度。虽然增加了Y/△变换控制电路环节而使系统略为复杂，但换来了输出功率的大幅提升，利益是显著的。

(2)既不增加逆变电路的功率半导体器件数量，也不提升电源电压，仅增加了Y/△变换控制开关。因此，总成本较三电平法及单元串联式多电平法低得多，且控制也较为简单，可靠性得以提升。

(3)如果采用半导体开关控制Y/△变换，所需过程仅为微秒数量级，可视为无缝隙过程，对调速系统动态性能几无影响，很好地满足高动态性能的控制要求。如果采用低压电器开关控制Y/△变换，虽然触头动作完成时间需十几毫秒，仍远低于系统时间常数，对动态性能影响仍很小。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (7)

1.一种基于Y-△变换扩大交流电动机恒转矩变频调速范围的系统，其特征在于：包括一三相整流模块、一三相逆变模块、一Y/△变换控制电路模块、一三相交流电动机、一速度传感器以及一DSP控制系统；所述的三相整流模块的输入端接UVW三相交流电源，所述三相整流模块的输出端并接有一第一电容C1，所述三相逆变模块的输入端并接在所述第一电容C1的两端，所述三相逆变模块的输出端连接至所述Y/△变换控制电路模块的三相交流电输入端，所述的Y/△变换控制电路模块连接有一所述的三相交流电动机；所述的DSP控制系统包括驱动电路模块、A/D模块、I/O模块以及QEP模块，所述的驱动电路模块电性连接所述三相逆变模块中的IGBT，用以控制所述IGBT的开通与关断；所述的A/D模块电性连接所述三相逆变模块的输出端，用以采集电流信号；所述的I/O模块电性连接所述的Y/△变换控制电路模块，用以控制所述Y/△变换控制电路模块中全控元器件的开通与关断；所述的速度传感器同轴连接所述的三相交流电动机并且电性连接所述的QEP模块，用以将所述三相交流电动机的速度反馈给DSP控制系统。

2.根据权利要求1所述的一种基于Y-△变换扩大交流电动机恒转矩变频调速范围的系统，其特征在于：所述的Y/△变换控制电路模块包括三相交流电输入端、第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3、第四开关K4、三相桥式不控整流电路、第一电阻R1以及第二电容C2；所述的Y/△变换控制电路模块与所述的三相交流电动机的三相绕组相连接，所述第一开关K1的一端连接至所述Y/△变换控制电路模块 的三相交流电输入端的W相输入端以及所述三相交流电动机的第三绕组的首端，所述第二开关K2的一端连接至所述Y/△变换控制电路模块的三相交流电输入端的U相输入端以及所述三相交流电动机的第一绕组的首端，所述第三开关K3的一端连接至所述Y/△变换控制电路模块的三相交流电输入端的V相输入端以及所述三相交流电动机的第二绕组的首端；所述第一开关K1的另一端与所述三相交流电动机的第一绕组的末端相连，所述第二开关K2的另一端与所述三相交流电动机的第二绕组的末端相连，所述第三开关K3的另一端与所述三相交流电动机的第三绕组的末端相连；所述的三相桥式不控整流电路包括三个共阴极二极管VD1、VD3、VD5以及三个共阳极二极管VD4、VD6、VD2，所述三个共阳极二极管VD4、VD6、VD2的阴极分别接至所述第一开关K1的另一端、第二开关K2的另一端、第三开关K3的另一端，所述三个共阴极二极管VD1、VD3、VD5的阴极与所述第四开关K4的集电极相连，所述三个共阳极二极管VD4、VD6、VD2的阳极与所述第四开关K4的发射极相连，所述第四开关K4的集电极与发射极间并接有串联的第一电阻R1和第二电容C2。

3.根据权利要求2所述的一种基于Y-△变换扩大交流电动机恒转矩变频调速范围的系统，其特征在于：所述的第一开关K1包括两个共阴二极管D1、D2,两个共阳二极管D3、D4，所述共阴二极管D1、D2的阴极与第一电力晶体管S1的集电极相连，所述两个共阳二极管D3、D4的阳极与第一电力晶体管S1的发射极相连，所述第一电力晶体管S1的集射间并接有串联的第二电阻R2以及第三电容C3，所述共阴二 极管D1、D2的阳极分别与所述共阳二极管D3、D4的阴极相连，所述D1的阳极作为第一开关K1的一端，所述D2的阳极作为第一开关K1的另一端；所述的第二开关K2包括两个共阴二极管D5、D6,两个共阳二极管D7、D8，所述共阴二极管D5、D6的阴极与第二电力晶体管S2的集电极相连，所述两个共阳二极管D7、D8的阳极与第二电力晶体管S2的发射极相连，所述第二电力晶体管S2的集射间并接有串联的第三电阻R3以及第四电容C4，所述共阴二极管D5、D6的阳极分别与所述共阳二极管D7、D8的阴极相连，所述D5的阳极作为第二开关K2的一端，所述D6的阳极作为第二开关K2的另一端；所述的第三开关K3包括两个共阴二极管D9、D10,两个共阳二极管D11、D12，所述共阴二极管D9、D10的阴极与第三电力晶体管S3的集电极相连，所述两个共阳二极管D11、D12的阳极与第三电力晶体管S3的发射极相连，所述第三电力晶体管S3的集射间并接有串联的第四电阻R4以及第五电容C5，所述共阴二极管D9、D10的阳极分别与所述共阳二极管D11、D12的阴极相连，所述D9的阳极作为第三开关K3的一端，所述D10的阳极作为第三开关K3的另一端。

4.根据权利要求2所述的一种基于Y-△变换扩大交流电动机恒转矩变频调速范围的系统，其特征在于：所述的第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3均为反向并联的两个相同支路，所述支路包括一电力晶体管以及一二极管，所述电力晶体管的发射极与所述二极管的阳极相连，所述电力晶体管的集电极作为开关的一端，所述二极管的阴极作为开关的另一端。

5.根据权利要求2所述的一种基于Y-△变换扩大交流电动机恒转矩变频调速范围的系统，其特征在于：所述的第四开关K4为电力晶体管。

6.根据权利要求2所述的一种基于Y-△变换扩大交流电动机恒转矩变频调速范围的系统，其特征在于：所述的第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3以及第四开关K4均为低压电器开关。

7.一种如权利要求2所述的基于Y-△变换扩大交流电动机恒转矩变频调速范围的系统的方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤S1：定义M_Y/Δ为绕组不同接法的特征变量，定义变量M_*为PWM视在调制度，定义变量M＝M_Y/Δ×M_*为PWM调制度，定义Branch_conv为分支转向逻辑控制变量，定义n₁为电机实时转速，定义n_1N为转速增大临界值，定义n’_1N为转速减小临界值；

步骤S2：所述DSP控制系统判断变量Branch_conv的逻辑值，若所述Branch_conv的值为0，则进入步骤S3；若所述Branch_conv的值不为0，则进入步骤S6；

步骤S3：所述的DSP控制系统的QEP模块通过所述的速度传感器判断电机实时转速n₁是否大于n_1N，若是，则所述DSP控制系统封锁PWM输出，即控制所述的三相逆变模块不输出；所述DSP控制系统通过所述I/O模块控制所述Y/△变换控制电路模块中的第一开关K1、第二开关K2以及第三开关K3导通，控制所述第四开关K4断开，此时所述三相交流电动机的三相绕组为△接法；进入步骤S4；

步骤S4：所述DSP控制系统将变量M_Y/Δ的值赋为延时一特定时间后，所述DSP控制系统开启PWM输出，即控制所述的三相逆变模块开启输出，进入步骤S5；

步骤S5：所述DSP控制系统将变量Branch_conv的值赋为1，并返回步骤S2；

步骤S6：所述的DSP控制系统的QEP模块通过所述的速度传感器判断电机实时转速n₁是否小于n’_1N，若是，则所述DSP控制系统封锁PWM输出，即控制所述的三相逆变模块不输出；所述DSP控制系统通过所述I/O模块控制所述Y/△变换控制电路模块中的第一开关K1、第二开关K2以及第三开关K3断开，控制所述第四开关K4导通，此时所述三相交流电动机的三相绕组为Y接法；进入步骤S7；

步骤S7：所述DSP控制系统将变量M_Y/Δ的值赋为1，延时一特定时间后，所述DSP控制系统开启PWM输出，即控制所述的三相逆变模块开启输出，进入步骤S8；

步骤S8：所述DSP控制系统将变量Branch_conv的值赋为0，并返回步骤S2。