[發明專利]一種永磁同步電機控制系統及綜合保護方法

在審

• 申請號: 202011226976.2
• 申請日: 2020-11-05
• 公開（公告）號: CN112398375A
• 公開（公告）日: 2021-02-23
• 發明（設計）人: 馬子飛;王炳文;薛一哲;李亞鋒;馬小博;王昭
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司西安航空計算技術研究所
• 主分類號: H02P6/08
• 分類號: H02P6/08;H02P6/16;H02P6/28;H02P27/06;H02P29/024;H02P29/028;H02P21/18;H02P21/22;H02P25/022;H02P25/026
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 衛媛媛

本申請提供一種永磁同步電機控制系統及綜合保護方法，所述系統包括控制器、功率逆變器、永磁同步電機、位置傳感器、電流傳感器、電壓傳感器、溫度傳感器、開關，其中：功率逆變器、控制器和永磁同步電機相互連接；功率逆變器上設置有溫度傳感器；永磁同步電機上設置有溫度傳感器和位置傳感器；到功率逆變器的直流母線上設置有電壓傳感器；到功率逆變器的正直流母線上串聯有開關和電流傳感器；功率逆變器包括A相橋、B相橋和C相橋。

技術領域

本發明屬于永磁同步電機控制領域，具體為一種永磁同步電機控制系統及綜合保護方法。

背景技術

永磁同步電機以其高轉矩/慣量比、高功率密度、高效率、高可靠性等優點，在數控機床、工業機器人、電動汽車、航天航空等領域得到了廣泛應用。隨著數字處理器技術、電力電子技術以及傳感器技術的快速發展，永磁同步電機控制技術已日趨成熟。永磁同步電機控制系統一般由微處理器、功率逆變器、位置傳感器、電流傳感器及電機等構成，控制方法以矢量控制和直接轉矩控制為主。

永磁同步電機控制系統一般作為大系統的動力輸出部分，其穩定性和可靠性要求較高。在電機啟動或運行過程中，由于供電不穩、機械故障、負載突變、器件失效等原因，會造成電機無法啟動，運行失穩，嚴重情況下會造成供電電源損壞，功率逆變器或電機繞組燒毀。若在控制系統運行前和運行中能及時發現異常，并快速采取保護措施，便可以防止故障發生和故障蔓延，從而保持控制系統健康完好，穩定運行。

現有的永磁同步電機控制系統保護方案大多是針對高電壓大功率電機，以過壓保護和過流保護為主，保護措施多以在線路中接入成熟的過壓保護器和過流保護器，該保護方案需要額外配置硬件資源且保護范圍較小。

發明內容

針對上述背景技術，本發明提出一種永磁同步電機控制系統及綜合保護方法，能夠對永磁同步電機控制系統進行全方位全時段保護，提高系統的可靠性和穩定性。

第一方面，本申請提供一種永磁同步電機控制系統，所述系統包括控制器、功率逆變器、永磁同步電機、位置傳感器、電流傳感器、電壓傳感器、溫度傳感器、開關，其中：功率逆變器、控制器和永磁同步電機相互連接；功率逆變器上設置有溫度傳感器；永磁同步電機上設置有溫度傳感器和位置傳感器；到功率逆變器的直流母線上設置有電壓傳感器；到功率逆變器的正直流母線上串聯有開關和電流傳感器；

功率逆變器包括A相橋、B相橋和C相橋，其中，所述A相橋包括絕緣柵雙極晶體管QA1和QA2；所述B相橋包括絕緣柵雙極晶體管QB1和QB2；所述C相橋包括絕緣柵雙極晶體管QC1和QC2；其中，永磁同步電機的A相繞組與A相橋連接；永磁同步電機的B相繞組與B相橋連接；永磁同步電機的C相繞組與C相橋連接。

第二方面，本申請一種永磁同步電機控制系統綜合保護方法，所述方法應用于如權利要求1所述的永磁同步電機控制系統，方法包括：

永磁同步電機控制系統啟動前，進行控制器檢測、直流母線電壓檢測、逆變器短路檢測保護、功率回路開路檢測保護、位置傳感器檢測和電流傳感器檢測；

永磁同步電機控制系統啟動過程中，進行過壓保護、欠壓保護、堵轉保護和反轉保護；

永磁同步電機控制系統運行過程中，進行過壓保護、欠壓保護、過流保護、過載保護、失速保護、電機超溫保護和功率逆變器超溫保護。

具體的，所述逆變器短路檢測保護，具體包括：

讀取母線電流和三相電流值，判斷母線電流和三相電流值是否為零，若不為零，則立即采取保護措施，切斷電源；

若為零，則控制器依次輸出PWM1、PWM2、PWM3、PWM4、PWM5、PWM6，從而依次開通功率逆變器的QA1、QA2、QB1、QB2、QC1、QC2，并再次判斷母線電流和三相電流值是否為零，