[實用新型]一種具有減少共模干擾能力的電機系統

有效

• 申請號: 201420392121.0
• 申請日: 2014-07-16
• 公開（公告）號: CN204031032U
• 公開（公告）日: 2014-12-17
• 發明（設計）人: 沈建新;王宇翔;孫偉;金孟加
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H02P21/00
• 分類號: H02P21/00;H02P27/06
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

技術領域

本實用新型屬于電機技術領域，具體涉及一種具有減少共模干擾能力的電機系統。

背景技術

目前，公知的電機控制器用以靈活多變地控制電機運行狀態，其一般由整流和逆變兩部分組成，結合脈寬調制(Pulse?Width?Modulation，簡稱PWM)技術，即可實現電機在較寬的轉速范圍內穩定的運行。脈寬調制技術作用于逆變部分，通過對直流電壓的通斷，實現對電機的靈活控制。由于脈寬調制技術在電機控制方面的優越性，近年來逐步取代了調壓、變極等調速方法在電機控制領域中的應用。

現有的脈寬調制技術雖然控制性能優良，但是其高頻率開關特點，會導致電機驅動系統產生高頻共模干擾，進而引起電機端的過電壓、軸電壓、軸承電流等負面效應，從而會造成電機損壞和環境電磁污染。

以三相為例，圖1所示為空間電壓矢量控制算法的電壓矢量圖，即用六個空間電壓矢量和兩個零電壓空間矢量對電機進行控制，八個狀態分別對應逆變器六個開關管的開通和關斷，并將電機運行過程分成了六個不同的扇區(圖中①至⑥)。基于空間電壓矢量控制算法的電機驅動系統中，逆變電路的六個開關管會根據電機所在扇區，選擇不同的開關狀態，以對電機施加有效的電壓空間矢量。

然而，正是因為電機的運行過程需要在這八個狀態中來回切換，導致了電機共模電壓的跳變，進而造成電機驅動系統的共模干擾。假設直流母線供電電壓為，依據逆變器開關狀態的不同，電機共模電壓值會在之間變化。這個交變的共模電壓導致了電機系統的共模干擾。

發明內容

針對現有技術所存在的上述技術問題，本實用新型公開了一種具有減少共模干擾能力的電機系統，能夠減少電機的共模干擾且結構設計簡單。

一種具有減少共模干擾能力的電機系統，包括電機、直流電源、橋式逆變器以及1～2個斬波開關，所述的橋式逆變器交流側與電機的定子繞組對應連接；

若斬波開關為一個，則直流電源的正極通過斬波開關與橋式逆變器的正端相連，直流電源的負極直接與橋式逆變器的負端相連；或直流電源的正極直接與橋式逆變器的正端相連，直流電源的負極通過斬波開關與橋式逆變器的負端相連；

若斬波開關為兩個，則直流電源的正負兩極分別通過一個斬波開關與逆變器的正負兩端對應連接。

所述的直流電源為獨立的直流電壓源或前級交流電源經整流后的直流輸出。

所述的斬波開關采用帶有反并聯二極管的開關管。

所述的開關管為MOSFET(金屬-氧化層半導體場效晶體管)、IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)、IGCT(集成門極換流晶閘管)、IEGT(電子注入增強柵晶體管)、GTO(可關斷晶閘管)、三極管或晶閘管等。

所述的二極管為肖特基二極管、快速恢復二極管、硅管或碳化硅二極管等。

僅當橋式逆變器中所有上橋臂的開關管(即開關管上管)均閉合時，與直流電源正極連接的斬波開關才關斷，其他情況該斬波開關均閉合；僅當橋式逆變器中所有下橋臂的開關管(即開關管下管)均閉合時，與直流電源負極連接的斬波開關才關斷，其他情況該斬波開關均閉合。

所述的電機和橋式逆變器可以為單相、兩相、三相或者多相。

本實用新型通過在逆變器直流側增設斬波開關，降低了電機運行時常見的共模干擾問題，其有益技術效果如下：

(1)本實用新型同時控制兩個斬波開關，可減小電機共模電壓的最大值和最小值，最大程度地減少共模電壓的變化，提高系統的電磁兼容性。

(2)本實用新型只選擇控制任意一個斬波開關管時，能減小電機共模電壓的最大值或最小值，這樣在減小電機共模干擾的前提下，同時能縮減成本。

(3)本實用新型控制策略只需要在常用的電機驅動系統上進行簡單的修改即可實現，這有利于電機系統的快速應用，迅速解決存在的共模干擾問題，提高系統的電磁兼容性，因此，實現方法簡便，實用性強。

附圖說明

圖1為電機控制的空間電壓矢量圖(以三相為例)。

圖2為本實用新型電機系統的結構示意圖(以三相為例)。

圖3為常規電機系統的共模電壓波形示意圖。

圖4(a)為在第一控制策略下開關管下管全通時斬波開關的通斷示意圖。

圖4(b)為在第一控制策略下開關管上管全通時斬波開關的通斷示意圖。

圖4(c)為電機在第一控制策略下的共模電壓波形示意圖。

圖5(a)為在第二控制策略下開關管上管全通時斬波開關的通斷示意圖。

圖5(b)為電機在第二控制策略下的共模電壓波形示意圖。