[發(fā)明專(zhuān)利]一種容性剎車(chē)電路及三相電機(jī)控制器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110962225.5
• 申請(qǐng)日: 2021-08-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113809952A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-12-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邵錦敏;李千里;王世武;王龍
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 杭州洲鉅電子科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H02P3/18
• 分類(lèi)號(hào): H02P3/18;H02P27/06
• 代理公司: 杭州華知專(zhuān)利事務(wù)所(普通合伙) 33235
• 代理人: 張德寶

本發(fā)明公開(kāi)了一種容性剎車(chē)電路及三相電機(jī)控制器，電路包括：能量回收電路、逆變電路，所述能量回收電路與逆變電路電性連接，所述逆變電路的輸出端連接外部電機(jī)。本發(fā)明通過(guò)在能量回收電路設(shè)置電解電容自動(dòng)吸收過(guò)沖能量的同時(shí)又能滿(mǎn)足系統(tǒng)功率因數(shù)需求，電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，成本低，不需要額外軟件及算法控制，可反復(fù)使用且不存在老化問(wèn)題，該電路還可以根據(jù)實(shí)際情況調(diào)節(jié)電解電容容值滿(mǎn)足不同電機(jī)在不同工況下的需求，適用性強(qiáng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力電子技術(shù)領(lǐng)域，更具體的，涉及一種容性剎車(chē)電路及三相電機(jī)控制器。

背景技術(shù)

通常，在交流電機(jī)的減速、剎車(chē)、硬件過(guò)流保護(hù)或失步等情況下，儲(chǔ)存在電機(jī)電感內(nèi)的大部分能量將被電機(jī)轉(zhuǎn)化為電能反饋到變頻器，這時(shí)變頻器則需提供一個(gè)電路來(lái)吸收或消耗剩余能量。

由于功率因數(shù)要求，很多三相電輸入控制器在體積，成本、穩(wěn)定性等綜合因素考慮下均會(huì)采取母線(xiàn)無(wú)電解電容控制器方案。三相母線(xiàn)無(wú)電解電容控制器由于母線(xiàn)DCLINK電容容值過(guò)小，一旦出現(xiàn)異常狀況緊急關(guān)斷逆變器六路PWM時(shí)，電機(jī)電感內(nèi)部存在能量只能通過(guò)上臂IGBT并聯(lián)二極管向母線(xiàn)反向充電，控制器母線(xiàn)電容過(guò)小，母線(xiàn)電壓會(huì)急劇升高，如果不加處理則會(huì)損壞控制器。

剎車(chē)能量計(jì)算所需參數(shù)如下：

電機(jī)電感L(H)；

控制器過(guò)流保護(hù)電流值I(A)；

反饋能量Pb(W)；

以三相供電風(fēng)機(jī)為例,正常工作母線(xiàn)電壓540V(U)，最高保護(hù)電壓800V(Umax),風(fēng)機(jī)發(fā)生硬件過(guò)流保護(hù)：

電機(jī)電感L:0.15H

控制器過(guò)流保護(hù)電流值I:10A

母線(xiàn)薄膜電容容值C:8.2uF

反饋能量(電感能量全部反饋至母線(xiàn)無(wú)損耗)Pb(W):

薄膜電容吸收能量Pc：

剩余反饋能量

P＝Pb-Pc＝6.07W

不可能簡(jiǎn)單的通過(guò)增加母線(xiàn)薄膜電容容值解決此問(wèn)題，母線(xiàn)薄膜電容加大后會(huì)降低控制器功率因數(shù)，導(dǎo)致產(chǎn)品無(wú)法滿(mǎn)足功率因數(shù)要求。因此必須采取額外的制動(dòng)電路來(lái)吸收或消耗這部分剩余反饋能量，以避免母線(xiàn)電壓超過(guò)安全值損壞控制器。

一部分傳統(tǒng)設(shè)計(jì)會(huì)采用剎車(chē)電阻泄放這部分能量，但反饋能量工況發(fā)生時(shí)間極短，反饋能量充電時(shí)間在500us左右。設(shè)流經(jīng)剎車(chē)電阻的電流為Ir，反饋能量持續(xù)時(shí)間Tr為500us，則：

剎車(chē)電阻阻值：

由以上計(jì)算可見(jiàn)，首先，剎車(chē)電阻電路需要在數(shù)微秒內(nèi)吸收很大能量，電阻阻值需要很小且額定功率需要很大，這樣就會(huì)造成剎車(chē)電阻體積很大而不利于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，且這么大功率的剎車(chē)電阻成本也會(huì)比較高，不利于成本控制；其次，使用剎車(chē)電阻電路需要實(shí)時(shí)檢測(cè)控制器各項(xiàng)參數(shù)，還要對(duì)控制器各種工況進(jìn)行判斷，確保剎車(chē)電路在極短時(shí)間內(nèi)將反饋能量消耗掉，且母線(xiàn)無(wú)電解電容方案，一旦不能及時(shí)關(guān)斷剎車(chē)電阻會(huì)導(dǎo)致母線(xiàn)電壓拉低，整個(gè)系統(tǒng)掉電復(fù)位，實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中無(wú)論是軟件還是硬件都無(wú)法保證在這么短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)；最后，傳統(tǒng)使用剎車(chē)電阻電路一般要求母線(xiàn)電解電容容量足夠，能夠給予剎車(chē)電路一定反應(yīng)時(shí)間，這種情況下一旦控制器要求功率因數(shù)則需要搭載三相PFC電路，成本急劇升高。因此母線(xiàn)無(wú)電解電容控制器根本無(wú)法使用剎車(chē)電阻電路；

另一部分設(shè)計(jì)采用壓敏電阻吸收能量，但是壓敏電阻吸收能量有限，且存在老化問(wèn)題，反復(fù)使用容易失效，此種設(shè)計(jì)應(yīng)用工況有限；