[發(fā)明專利]變頻控制方法及裝置、超高速永磁同步電機的控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010597414.2
• 申請日: 2020-06-28
• 公開（公告）號: CN111726044B
• 公開（公告）日: 2022-01-25
• 發(fā)明（設計）人: 許柳;李燕;趙文超
• 申請（專利權）人: 珠海格力電器股份有限公司
• 主分類號: H02P21/14
• 分類號: H02P21/14;H02P21/18;H02P21/22;H02P27/12;H02P25/024
• 代理公司: 珠海智專專利商標代理有限公司 44262
• 代理人: 林永協(xié)

本發(fā)明提供一種變頻控制方法及變頻控制裝置、超高速永磁同步電機的控制方法，該變頻控制方法應用于變頻控制裝置，該變頻控制裝置包括直流斬波電路以及逆變電路，該方法包括獲取永磁同步電機的實際頻率，根據(jù)實際頻率與永磁同步電機運行的目標頻率計算母線調(diào)節(jié)電壓，根據(jù)母線調(diào)節(jié)電壓調(diào)節(jié)直流斬波電路的兩個第一開關器件的導通時間；根據(jù)目標頻率向逆變電路中的第二開關器件加載控制信號，在變頻控制裝置的輸出頻率的一個周期內(nèi)，每一第二開關器件的開關狀態(tài)切換一次。該變頻控制裝置用于實現(xiàn)上述的變頻控制方法。本發(fā)明可以滿足超高速變頻設備的控制要求，且第二開關器件的開關頻率較低，降低變頻控制裝置的成本。

技術領域

本發(fā)明涉及電機控制領域，具體的，涉及一種變頻控制方法以及實現(xiàn)這種方法的變頻控制裝置，還涉及一種應用該變頻控制方法對超高速永磁同步電機進行控制的超高速永磁同步電機的控制方法。

背景技術

隨著機械加工技術的發(fā)展，越來越多機床配置超高速電機，由于超高速電機的轉速比常規(guī)電機的轉速高很多，而且功率密度大、轉動慣量小、動態(tài)響應較快，因而越來越被重視，超高速電機的技術發(fā)展也成為研究人員的研究重點。

超高速電機的轉速能達到數(shù)十幾萬轉/分鐘，其最高輸出頻率可達到2kHz以上。超高速永磁同步電機是一種典型的超高速電機，這種電機通常設置由多個開關管，例如絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)，通過多個開關管向超高速永磁同步電機輸出驅(qū)動信號。為了向超高速永磁同步電機加載的電流呈比較理想的正弦波信號，向各開關管記載的PWM 調(diào)制信號就需要極高的開關頻率，例如，理想的開關頻率需達到25kHz 以上。

但是，目前普通的絕緣柵雙極型晶體管受到開關器件的最高工作頻率的限制，幾乎無法同時達到這么高的開關頻率和功率要求，此外，過高的開關頻率容易損壞絕緣柵雙極型晶體管。另外，為了向各開關管輸出極高頻率的PWM信號，需要處理器采用比較復雜的控制算法，也就是對處理器的工作速度提出了極高的要求，但目前普通使用的處理器，例如DSP處理器的運算速度難以到達產(chǎn)生極高頻率的PWM信號的要求，難以滿足超高速永磁同步電機的快速動態(tài)響應的要求，而且處理器在控制的準確性、快速性方面會出現(xiàn)問題。

為了解決上述問題，一些研究人員提出了相應的解決方案，如申請?zhí)朇N201710169900.2的中國發(fā)明專利提出了一種應用于高速電機的驅(qū)動控制器，該方案將逆變器中6個普通絕緣柵雙極型晶體換成SiC 材料的絕緣柵雙極型晶體，SiC材料制成的絕緣柵雙極型晶體導通電阻低、能夠耐受更高的環(huán)境溫度，降低散熱器體積及功率損耗，提高高速電機驅(qū)動控制器的效率和功率密度。但是，由于SiC材料的絕緣柵雙極型晶體成本非常高，導致這種方案的實現(xiàn)成本高，而且硬件電路的驅(qū)動保護電路設計更加復雜。

由于超高速永磁同步電機的轉速高且調(diào)速范圍更寬，如果應用這種方法對電機進行控制，所產(chǎn)生的諧波頻率將非常接近電機的基波頻率，而且超高速永磁同步電機的供電系統(tǒng)諧波更大，因此此時抑制超高速永磁同步電機供電系統(tǒng)的諧波電流非常困難。因而，現(xiàn)有的這種方案中，PWM變頻器將不適用于超高速永磁同步電機的控制。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的第一目的是提供一種成本低且采用較低頻率的PWM信號控制的變頻控制方法。

本發(fā)明的第二目的是提供一種實現(xiàn)上述變頻控制方法的變頻控制裝置。

本發(fā)明的第三目的是提供一種應用上述變頻控制方法的超高速永磁同步電機的控制方法。

為實現(xiàn)本發(fā)明的第一目的，本發(fā)明提供的變頻控制方法應用于變頻控制裝置，該變頻控制裝置包括直流斬波電路以及逆變電路；該方法包括：獲取永磁同步電機的實際頻率，根據(jù)實際頻率與永磁同步電機運行的目標頻率計算母線調(diào)節(jié)電壓，根據(jù)母線調(diào)節(jié)電壓調(diào)節(jié)直流斬波電路的兩個第一開關器件的導通時間；根據(jù)目標頻率向逆變電路中的第二開關器件加載控制信號，在變頻控制裝置的輸出頻率的一個周期內(nèi)，每一第二開關器件的開關狀態(tài)切換一次。