[發(fā)明專利]一種同步電機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)及控制方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310092607.2
• 申請日: 2013-03-21
• 公開（公告）號: CN103236812A
• 公開（公告）日: 2013-08-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 許家群;孫健
• 申請（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: H02P6/08
• 分類號: H02P6/08;H02P6/10
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 魏聿珠

1.一種同步電機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)，其特征在于：包括低壓逆變單元（1）、可控整流單元（2）、同步電機(jī)（3）、高壓逆變單元（4）、開關(guān)單元（5）和單片機(jī)（6）；其中：低壓逆變單元（1）的輸入與直流電源相接，其輸出與開關(guān)單元（5）的輸入端連接；可控整流單元（2）的輸入與交流電源相接，可控整流單元（2）的輸出與高壓逆變單元（4）的輸入相連接；低壓逆變單元（1）的輸出端與開關(guān)單元（5）的輸出端相連接；高壓逆變單元（4）與開關(guān)單元（5）的輸出端與同步電機(jī)（3）的輸入相接；

低壓逆變單元（1）包括六個全控型功率開關(guān)器件及電容；功率開關(guān)器件按照三相逆變橋式電路連接，為MOSFET或IGBT；電容兩端分別與直流母線連接；低壓逆變單元的輸出端通過開關(guān)單元與高壓逆變單元的輸出端和同步電機(jī)的輸入端相連接；

可控整流單元（2）的輸入端連接三相交流電源，其輸出端與高壓逆變單元（4）的輸入端連接；可控整流單元（2）包括六個可控硅功率開關(guān)器件，按照三相整流橋式電路連接；

高壓逆變單元（4）的輸出端與同步電機(jī)的輸入端相連接；高壓逆變單元（4）包括六個按照三相逆變橋式電路連接的可控硅功率開關(guān)器件及電感，電感的一端與可控整流單元輸出的母線正極連接，另一端與三相逆變單元共陽極端連接；

開關(guān)單元（5）由三路獨(dú)立的開關(guān)（5-1、5-2、5-3）組成，各開關(guān)的兩端分別與低壓逆變單元（1）和高壓逆變單元（4）對應(yīng)的三相橋臂中點(diǎn)相連接；

單片機(jī)（6）的輸入與同步電機(jī)（3）的轉(zhuǎn)子位置傳感器連接；單片機(jī)（6）的輸出PWM信號與低壓逆變單元（1）中的器件（1-1～1-6）連接；單片機(jī)（6）的輸出導(dǎo)通角信號分別與可控整流單元（2）中的器件（2-1～2-6）和高壓逆變單元（4）中的器件（4-1～4-6）連接；單片機(jī)（6）的輸出開關(guān)信號與開關(guān)單元（5）中的器件（5-1～5-6）連接。

2.權(quán)利要求1所述的一種同步電機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)的控制方法，其特征在于：在調(diào)速過程中，根據(jù)同步電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速分別應(yīng)用低壓逆變單元（1）和高壓逆變單元（4）驅(qū)動同步電機(jī)（3）實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，直至其達(dá)到給定轉(zhuǎn)速；具體控制方法如下：

1）在單片機(jī)（6）中設(shè)置同步電機(jī)（3）轉(zhuǎn)速給定值作為調(diào)速的目標(biāo)轉(zhuǎn)速；

2）通過單片機(jī)（6）實(shí)時檢測轉(zhuǎn)子位置傳感器的輸出信號計算同步電機(jī)3的實(shí)際轉(zhuǎn)速；

3）在單片機(jī)（6）中判斷同步電機(jī)（3）的實(shí)際轉(zhuǎn)速與切換轉(zhuǎn)速的大小；其中，切換轉(zhuǎn)速在單片機(jī)（6）中設(shè)置為10%～15%額定轉(zhuǎn)速；

4）通過單片機(jī)（6）判斷如果同步電機(jī)（3）實(shí)際轉(zhuǎn)速低于切換轉(zhuǎn)速，進(jìn)行如下工作：

4-1）應(yīng)用單片機(jī)（6）輸出的導(dǎo)通角信號分別關(guān)斷可控整流單元（2）和高壓逆變單元（4）中的所有功率開關(guān)器件；

4-2）應(yīng)用單片機(jī)（6）輸出的開關(guān)信號閉合開關(guān)單元（5），使低壓逆變單元（1）與同步電機(jī)（3）接通；

4-3）在單片機(jī)（6）中，根據(jù)同步電機(jī)（3）轉(zhuǎn)速給定值和實(shí)際轉(zhuǎn)速的偏差采用PI調(diào)節(jié)器計算PWM信號的占空比；

4-4）應(yīng)用單片機(jī)（6）輸出的PWM信號控制低壓逆變單元（1）中的功率開關(guān)器件（1-1～1-6）工作于PWM方式驅(qū)動同步電機(jī)（3），此時輸入同步電機(jī)3的電能是通過低壓逆變單元1來源于直流電源；

4-5）重復(fù)步驟2），并順序向下循環(huán)執(zhí)行，實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速的閉環(huán)控制；

5）在單片機(jī)（6）中判斷若同步電機(jī)（3）的實(shí)際轉(zhuǎn)速高于切換轉(zhuǎn)速，則進(jìn)行如下工作：

5-1）應(yīng)用單片機(jī)（6）輸出的開關(guān)信號和PWM信號分別關(guān)斷開關(guān)單元5和低壓逆變單元（1）中的所有功率開關(guān)器件；

5-2）在單片機(jī)（6）中，根據(jù)同步電機(jī)（3）的轉(zhuǎn)速給定值和實(shí)際轉(zhuǎn)速的偏差采用PI調(diào)節(jié)器計算可控整流單元（2）中的功率開關(guān)器件的導(dǎo)通角；

5-3）在單片機(jī)（6）中，根據(jù)同步電機(jī)（3）中轉(zhuǎn)子位置確定高壓逆變單元（4）中的功率開關(guān)器件的導(dǎo)通角；

5-4）應(yīng)用單片機(jī)（6）輸出的導(dǎo)通角信號控制高壓逆變單元（4）中的功率開關(guān)器件決定同步電機(jī)繞組通電順序，控制可控整流單元（2）中的功率開關(guān)器件決定同步電機(jī)（3）的繞組電流大小；

該過程中，輸入同步電機(jī)（3）的電能是通過高壓逆變單元（4）和可控整流單元（2）來自交流電源；其中，高壓逆變單元（4）中的功率開關(guān)器件工作時，分屬共陽極組和共陰極組的各一個可控硅同時導(dǎo)通120°電角度；

5-5）重復(fù)步驟2），并順序向下循環(huán)執(zhí)行，實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速的閉環(huán)控制。