[發(fā)明專利]無電解電容永磁同步電機控制驅動

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• 申請日: 2020-09-07
• 公開（公告）號: CN112072962A
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發(fā)明（設計）人: 金一甿;陳學富
• 申請（專利權）人: 浙江博千科技有限公司
• 主分類號: H02P6/08
• 分類號: H02P6/08;H02P6/10;H02M7/48
• 代理公司: 杭州浙科專利事務所(普通合伙) 33213
• 代理人: 吳秉中

本發(fā)明提供了一種無電解電容永磁同步電機控制驅動，屬于電機驅動系統(tǒng)技術領域。它解決了現(xiàn)有電機驅動方案中直流母線電壓存在大幅度波動的問題。本無電解電容永磁同步電機控制驅動，由單相整流電路、高頻紋波吸收電路，母線電壓測量電路和三相逆變電路依次串接組成，三相逆變電路的控制信號由控制驅動和控制芯片提供，控制軟件計算出直流母線電壓的最大值Vmax，最小值Vmin，和實時增量值X，計算出實時增量值X后，根據(jù)公式PWM=計算出三相逆變電路所需的當前占空比PWM量，根據(jù)當前占空比PWM量向電機輸出相應的U，V，W三相定子電流，產生驅動電機轉子旋轉的定子旋轉磁場。本發(fā)明具有在直流母線電壓有大幅度波動的工況下，保持電機輸出轉速和轉矩穩(wěn)定的優(yōu)點。

技術領域

本發(fā)明屬于電機驅動系統(tǒng)技術領域，涉及一種無電解電容永磁同步電機控制驅動。

背景技術

永磁同步電機需要相應的控制器進行工作，控制器的功能是把直流母線電壓轉變成交流電壓以驅動電機，在單相交流供電的情況下，經整流器后直流母線電壓會大幅度波動，需要大容量的儲能電容進行濾波，以保證電壓波動在一定的范圍之內，大容量的電解電容體積大，成本高，壽命短，不利于驅動系統(tǒng)的小型化和低成本化。一般工況下電機控制器的使用壽命主要取決于電解電容的壽命。

永磁同步電動機控制器一般用直流電源供電，在用交流電源供電的工況下，需要用整流器把交流電源轉變?yōu)橹绷麟娫丛俳o控制器供電，這種供電方式需要大容值電解電容維持直流母線電壓穩(wěn)定,為電機高性能運行提供工作條件。然而，電解電容的特性是電機驅動系統(tǒng)出現(xiàn)故障的主要原因，同時也是阻礙電機控制器小型化的主要困難，如果電機控制器可以接受大幅度的直流母線電壓波動，大容量母線濾波電容不再是必須的。

現(xiàn)有技術中，如專利號為201810706277.4所公布的永磁同步電機驅動系統(tǒng)無電解電容功率變換器及控制方法，其主要應用小容量薄膜電容替代電解電容作為系統(tǒng)的濾波解耦器件，在這種電機驅動方案中直流母線電壓存在大幅度波動，進而導致電機輸出功率和轉矩脈動增加，嚴重降低了電機的靜、動態(tài)性能。

如何在無大容量直流母線電容及不增加控制器成本的基礎上提高控制器的輸出穩(wěn)定性的技術具有較大的市場實用價值。無電解電容驅動系統(tǒng)從實現(xiàn)技術出發(fā)可分為兩大類:

第一類是在整流器和逆變功率開關之間加功率解耦電路抑制直流母線電壓波動，提升驅動系統(tǒng)電網側和電機側性能，提高電機轉速和轉矩的穩(wěn)定性，但是功率解耦電路的體積，功耗和成本因素對電機控制器總體影響很大。

第二類是對控制軟件算法的改進，對電機的轉速和轉矩進行動態(tài)補償以抵消或大幅度由于缺少大容量母線電容引起的母線電壓波動，這種母線電壓波動補償方案于對一些電機性能要求不高，但對控制器價格敏感的的場合,如空調壓縮機、水泵，風機，洗衣機等，有較大的應用價值。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術中存在的上述問題，提供了一種無電解電容永磁同步電機控制驅動，能使控制器在沒有大容量直流母線濾波電容，直流母線電壓有大幅度波動的工況下，保持電機輸出轉速和轉矩的穩(wěn)定，為于永磁同步電機的控制提供了一種低成本的驅動方法。

本發(fā)明的目的可通過下列技術方案來實現(xiàn)：一種無電解電容永磁同步電機控制驅動，由單相整流電路（D1，D2，D3，D4）、高頻紋波吸收電路（C1），母線電壓測量電路（R1，R2）和三相逆變電路（S1，S2，S3，S4，S5，S6）依次串接組成，三相逆變電路的控制信號由控制驅動和控制芯片提供，控制軟件計算出直流母線電壓的最大值Vmax，最小值Vmin，和實時增量值X，計算出實時增量值X后，根據(jù)公式PWM= 計算出三相逆變電路（S1，S2，S3，S4，S5，S6）所需的當前占空比PWM量，根據(jù)當前占空比PWM量向電機輸出相應的U，V，W三相定子電流，產生驅動電機轉子旋轉的定子旋轉磁場。