[發明專利]大功率無刷直流電機轉矩波動控制裝置及控制方法

有效

• 申請號: 201710583165.X
• 申請日: 2017-07-17
• 公開（公告）號: CN107147337B
• 公開（公告）日: 2023-09-15
• 發明（設計）人: 儲建華;韋漢培;王剛;扶文樹;左昱昱
• 申請（專利權）人: 江蘇開璇智能科技有限公司
• 主分類號: H02P6/10
• 分類號: H02P6/10
• 代理公司: 南京中高專利代理有限公司 32333
• 代理人: 徐福敏

1.一種大功率無刷直流電機轉矩波動控制裝置的控制方法，其特征在于，大功率無刷直流電機轉矩波動控制裝置，包括：

逆變模塊，其輸入端與電源連接，所述逆變模塊的輸出端連接直流電機的電流輸入端；

儲能模塊，其包括電池儲能單元、第一支路以及第二支路，所述電池儲能單元輸出正極分別連接所述第一支路和第二支路，所述第一支路由依次連接的第一常開繼電器、第一常閉繼電器以及降壓斬波電路組成，所述第二支路由依次連接的第二常開繼電器、第二常閉繼電器以及升壓斬波電路組成，兩路并聯后輸出連接在所述逆變模塊的直流端上，所述第一常開繼電器和第二常開繼電器的輸入端分別連接在所述電池儲能單元輸出正極端上，所述儲能模塊和逆變模塊間并聯一端電容，所述儲能模塊和逆變模塊間的直流正極上串聯一開關管；

母線電流檢測模塊，其連接在所述逆變模塊的直流端上；

母線電壓檢測模塊，其連接在所述端電容兩側；

相電流檢測模塊，其連接在所述直流電機的電源輸入端上；以及

單片機，其輸入端分別連接所述母線電流檢測模塊、母線電壓檢測模塊以及相電流檢測模塊的輸出端，所述單片機的輸出端分別連接所述逆變模塊、儲能模塊和開關管的控制端；

其中，所述直流電機上設置有用于確定直流電機開通相和關斷相的霍爾傳感器，所述霍爾傳感器輸出端與所述單片機輸入端連接，所述第一常開繼電器、第一常閉繼電器、第二常開繼電器、第二常閉繼電器構成互鎖裝置；

所述降壓斬波電路包括依次連接的第一IGBT和第一電感以及陰極端連接在所述第一IGBT和第一電感之間的第一二極管，所述第一二極管的陽極端連接在所述端電容負極端，所述第一IGBT連接所述第一常閉繼電器，所述第一電感連接所述端電容正極端；所述升壓斬波電路包括依次連接的第二電感和第二二極管以及第一端連接在所述第二電感和第二二極管之間的第二IGBT，所述第二IGBT第二端連接所述端電容負極端，所述第二電感連接所述第二常閉繼電器，所述第二二極管陰極連接所述端電容正極端；所述逆變模塊依次由第三IGBT至第八IGBT組成的三對IGBT橋臂連接而成，所述端電容兩側通過一整流單元連接電網；所述開關管為第九IGBT，其連接所述端電容的正極端與所述逆變模塊的直流輸入端，所述單片機輸出端連接各個所述IGBT的驅動端；所述端電容兩端還連接有一次穩壓電路，其包括依次連接的第三常開繼電器、可調電感、第三二極管、由四個三極管構成的雙臂電橋和連接在所述雙臂電橋之間的緩充電容，所述第三常開繼電器與所述端電容的正極端連接，所述雙臂電橋的第一端連接所述第三二極管的陰極端，所述雙臂電橋的第二端連接所述端電容的負極端，各個所述三極管控制端與所述單片機連接；

大功率無刷直流電機轉矩波動控制裝置的控制方法包括以下步驟：

步驟一、系統開機時，無刷直流電機未啟動，母線電壓檢測模塊在每個算法周期內檢測一次端電容間的母線電壓，經過100個周期檢測后，單片機計算平均母線電壓U_dcavg；

步驟二、啟動無刷直流電機，在無刷直流電機非換相期間，母線電壓檢測模塊在每個算法周期內檢測一次端電容間的實時母線電壓U'_dc，母線電流檢測模塊同樣在每個算法周期內檢測一次母線電流，經過50個周期檢測后，單片機計算平均母線電流I_0avg，同時在每個算法周期內，通過單片機判斷實時母線電壓U'_dc與步驟一中計算的平均母線電壓U_dcavg大小，通過儲能模塊中相應的繼電器和IGBT調節非換相期間實時母線電壓U'_dc的大小，達到非換相期間實時母線電壓U'_dc與平均母線電壓U_dcavg間的動態平衡，以平穩在非換相期間無刷直流電機的輸出轉矩；

步驟三、在無刷直流電機換相期間，首先使儲能模塊中第一常開繼電器和第二常開繼電器處于常開狀態，母線電流檢測模塊在每個算法周期內檢測一次母線電流，經過5個周期檢測后，單片機計算平均母線電流I'_0avg，通過單片機判斷換相期間的平均母線電流I'_0avg與步驟二計算出的非換相期間的平均母線電流I_0avg的大小，從而判斷無刷直流電機所處的轉速段，進而在不同的轉速段通過相應的PWM波控制相應的IGBT通斷來控制母線電流以及相電流的大小，以平穩母線電流，并最小化無刷直流電機的轉矩波動。