[發明專利]一種電容小型化電機驅動裝置

有效

• 申請號: 201811581927.3
• 申請日: 2018-12-24
• 公開（公告）號: CN109546913B
• 公開（公告）日: 2020-08-07
• 發明（設計）人: 霍軍亞;王高林;朱良紅;張國柱;徐殿國;趙楠楠
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: H02P21/05
• 分類號: H02P21/05;H02P21/22;H02P21/14;H02P21/18
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 孫莉莉

本發明提出了一種電容小型化電機驅動裝置，該裝置包括控制部、電感器，交直轉換電路，直流鏈部和直交流轉換電路。所述交直流轉換電路對交流電源的電源電壓v_in進行全波整流，該直流鏈部具有與所述交直流轉換電路的輸出側并聯的電容器，并輸出脈動的直流電壓v_dc，該直交流轉換電路利用開關將所述直流鏈部的輸出轉換成交流后，供給所連接的永磁同步電機，該控制部對所述開關進行控制。本發明檢測電機轉速，并根據壓縮機轉速波動計算電機轉矩補償，抑制負載轉矩波動，控制壓縮機平穩運行，進一步地，此驅動裝置的特殊之處在于引入的抗飽和控制，當電壓指令超出驅動器的輸出范圍時，能夠自動限制電壓輸出。

技術領域

本發明屬于電機驅動技術領域，特別是涉及一種電容小型化電機驅動裝置。

背景技術

隨著消費者對機電產品節能性要求的提升，效率更高的變頻電機驅動器得到了越來越廣泛的應用。常規變頻驅動器的直流母線電壓處于穩定狀態，逆變部分與輸入交流電壓相對獨立，從而使逆變部分的控制無需考慮輸入電壓的瞬時變化，便于控制方法的實現。然而，這種設計方法需要配備容值較大的電解電容，使得驅動器體積變大，成本提升。此外，電解電容的壽命有限，其有效工作時間往往是驅動器壽命的瓶頸。

針對上述問題，相關方案提出了以小容值的薄膜電容或陶瓷電容取代電解電容的策略，與常規的交直交驅動電路相比，省去了PFC部分，而且小型化的電容既能實現降成本，又能消除電解電容引起的使用壽命瓶頸。但是，由于直流母線電壓上的薄膜電容或陶瓷電容容值很小，通常只有常規高壓電解電容容值的1％-2％；直流母線電壓隨電源輸入電壓大幅度波動，最低電壓只有幾十伏，需要控制直流母線最低電壓已保證控制系統穩定；進一步地，逆變器工作時，母線的電容和交流電源側的電感L產生LC諧振，導致系統諧波大控制不穩定，需要針對此問題加入特殊控制策略，消除LC諧振，實現壓縮機穩定運行。

發明內容

本發明為了克服現有技術的缺點與不足，提供一種電容小型化電機驅動裝置。本發明能夠自動跟蹤波動負載跟蹤和系統抗飽和控制，保證調速系統的穩定性。

本發明的目的通過以下技術方案實現：一種電容小型化電機驅動裝置，包括：控制部2、電感器3，交直流轉換電路4、直流鏈部5和直交流轉換電路6；所述交直流轉換電路4對交流電源1的電源電壓v_in進行全波整流，所述電感器3的一端與交流電源1連接，另一端與交直流轉換電路4連接，所述直流鏈部5具有與所述交直流轉換電路4的輸出側并聯的電容器5a，并輸出脈動的直流電壓v_dc，所述直交流轉換電路6利用開關將所述直流鏈部5的輸出轉換成交流后，供給其所連接的永磁同步電機7，所述控制部2用于接收速度指令檢測輸入電源的電壓v_in、相位θ_ge、電流i_in、直流母線電壓v_dc和電機電流i_u、i_v、i_w，輸出直交流轉換電路6控制指令T_u、T_v、T_w，實現電機控制；

所述控制部2包含轉矩補償模塊，用于檢測電機轉子速度波動，并根據速度轉矩波動計算轉矩補償值：

ω_erip＝ω_e-ω_eref

ω_mrip＝ω_erip/p