[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

本發明涉及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，所述無刷直流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。上述電機控制裝置不僅解決了PWM調制方式無法驅動多極大功率純方波無刷直流電機高速旋轉的問題，同時大大減少了電路的開關損耗，降低了設備的工作溫度，系統穩定性得到顯著改善。

技術領域

本發明涉及電機控制技術，尤其涉及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。

背景技術

目前現有的中小功率永磁無刷直流電機的調速方式一般為PWM_ON、ON_PWM、H_ON_L_PWM、PWM_ON_PWM等PWM調制，該調制方式為了達到更好的純方波無刷直流電機控制效果，往往需要三相逆變橋中的全控器件以較高的開關頻率進行工作，以實現較高的動態效果；但是在控制大功率永磁無刷直流電機時，電壓和電流相比于中小功率永磁無刷直流電機會有較大幅提升，通常在需要三相逆變橋中使用電壓電流規格較大的全控性器件，尤其是在控制多極大功率純方波無刷直流電機高速旋轉，此時三相逆變橋中的全控器件的關斷時間會明顯拉長，開關損耗會大大增加，同時通態壓降和通態損耗也會進一步增大，所以在大功率純方波無刷直流電機的高速控制中選用傳統的三相逆變橋PWM調制就顯得力不從心了。

因此，亟需一種在大功率場合可代替PWM調制的無刷直流電機控制方法。

發明內容

(一)發明目的

針對目前對大功率純方波無刷直流電機控制的不足和缺陷，本發明提出了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，用三相晶閘管的相控調壓調制代替了傳統的PWM調制方式，使得三相逆變橋電路只工作在無刷直流電機的換相狀態，解決了大功率純方波無刷直流電機在傳統的PWM調制方式下，內部大功率開關器件在工作時，其開關頻率無法滿足驅動多極大功率純方波無刷直流電機高速旋轉的問題。

(二)技術方案

為了達到上述目的，本發明采用的主要技術方案包括：

一種低損耗的大功率純方波無刷直流電機控制裝置，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；

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；