[發明專利]一種低損耗的大功率純方波無刷直流電機控制裝置及方法

有效

• 申請號: 201910137053.0
• 申請日: 2019-02-25
• 公開（公告）號: CN109861591B
• 公開（公告）日: 2020-12-25
• 發明（設計）人: 邊春元;吳子需;張爭強;張鑫;劉昊侗;陳昌偉;李曉霞
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: H02P6/08
• 分類號: H02P6/08;H02P6/10;H02P6/14;H02P6/17;H02P6/182;H02P6/28
• 代理公司: 北京易捷勝知識產權代理事務所(普通合伙) 11613
• 代理人: 韓國勝

1.一種低損耗的大功率純方波無刷直流電機控制裝置，其特征在于，所述電機控制裝置采用三相晶閘管的相控調壓調制代替了傳統的PWM調制方式，使得傳統的控制無刷直流電機的三相逆變橋電路只工作在無刷直流電機的換相狀態；

所述電機控制裝置包括三相交流電源、晶閘管整流電路、無刷直流電機位置檢測器、三相逆變橋電路、電壓電流檢測電路、啟動控制器、換相脈沖控制器、晶閘管整流控制器以及電壓預穩定濾波續流模塊；

所述三相交流電源通過所述晶閘管整流電路、三相逆變橋電路與無刷直流電機連接；

所述晶閘管整流電路根據晶閘管整流控制器的控制信號，對三相交流電源輸出的三相交流電進行移相調壓后，將三相交流電轉換為直流電源；晶閘管整流電路輸出的直流電源，作為無刷直流電機的直流電輸入，以及三相逆變橋電路的直流輸入；

所述無刷直流電機位置檢測器，用于實時獲取所述無刷直流電機的實時角度和實時轉速，并將實時角度反饋到晶閘管整流控制器，將實時轉速反饋到脈沖控制器；

所述換相脈沖控制器，根據無刷直流電機位置檢測器反饋的無刷直流電機的實時轉速，對三相逆變橋電路發出控制信號，所述三相逆變橋電路，根據換相脈沖控制器的控制信號，將輸入的直流電，轉換成驅動所述無刷直流電機換相運行的三相電，輸入到所述無刷直流電機中，實現無刷直流電機的換相控制；

所述電壓電流檢測電路接于晶閘管整流電路和三相逆變橋電路之間，用于采集晶閘管整流電路輸出的直流電源的電壓和電流信息，并反饋到晶閘管整流控制器；

所述電壓預穩定濾波續流模塊，接于所述電壓電流檢測電路和所述三相逆變橋電路之間，用于提供無刷直流電機啟動前控制系統中的穩定直流輸出電壓、控制系統運行中晶閘管整流的濾波功能和無刷直流電機運行過程中的續流作用；

在所述啟動控制器的控制下，晶閘管整流控制器根據設定的無刷直流電機目標轉速以及無刷直流電機位置檢測器反饋的無刷直流電機的實時角度和所述電壓電流檢測電路反饋的電壓和電流信息，對晶閘管整流電路發出控制信號，使得晶閘管整流電路，調整輸出的直流電源，實現無刷直流電機的調壓和調速控制。

2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，

所述電壓電流檢測電路將采集到的晶閘管整流電路輸出的直流電源反饋到啟動控制器；

在所述啟動控制器接收到啟動信號后，所述啟動控制器根據電壓電流檢測電路反饋的電壓信號，對電壓預穩定濾波續流模塊產生控制信號；所述電壓預穩定濾波續流模塊根據啟動控制器的控制信號對晶閘管整流電路輸出的直流電源進行穩壓處理。

3.根據權利要求1或2所述的裝置，其特征在于，所述晶閘管整流控制器包括速度PI控制器、電流PI控制器、PLL鎖相環模塊、晶閘管雙窄脈沖發生器、三相電壓檢測電路；

所述速度PI控制器、電流PI控制器、晶閘管雙窄脈沖發生器、晶閘管整流電路依次連接；

所述無刷直流電機位置檢測器，將無刷直流電機的實時角度反饋到速度PI控制器；所述電壓電流檢測電路將采集到的晶閘管整流電路輸出的直流電源的電壓和電流，反饋到電流PI控制器；

所述速度PI控制器，采用PI控制算法，根據輸入的無刷直流電機的給定轉速與無刷直流電機位置檢測器反饋的無刷直流電機的實時轉速，輸出電流PI控制器的電流給定值；

所述電流PI控制器，采用PI控制算法，根據輸入的電流給定值和電壓電流檢測電路反饋的晶閘管整流電路后的電流，輸出晶閘管雙窄脈沖發生器的觸發角給定值；

所述啟動控制器，在接受到啟動信號后，自動根據電機參數，輸出電機啟動電壓時對應的晶閘管雙窄脈沖發生器的晶閘管觸發角；

所述三相電壓檢測電路，接于三相交流電和晶閘管整流電路之間，用于實時獲取所述三相交流電的電壓信號，并將實時獲取三相交流電的電壓信號反饋至PLL鎖相環中；所述PLL鎖相環模塊，用于輸入的實時獲取的三相交流電的電壓信號，輸出晶閘管雙窄脈沖發生器的基準信號；

所述晶閘管雙窄脈沖發生器，根據電流PI控制器輸出的觸發角給定值、啟動控制器輸出晶閘管觸發角、PLL鎖相環模塊輸出的基準信號，輸出晶閘管整流電路的觸發脈沖控制信號。