專利名稱：一種永磁容錯(cuò)電機(jī)相位校正系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于電力傳動(dòng)領(lǐng)域中的永磁容錯(cuò)電機(jī)，尤其涉及永磁容錯(cuò)電機(jī)的相位校正系統(tǒng)，特別適用于艦船驅(qū)動(dòng)、航空航天、軍事裝備等高可靠電力傳動(dòng)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
永磁容錯(cuò)電機(jī)不但具有一般永磁電機(jī)效率高、功率密度大的優(yōu)點(diǎn)，而且其本體具有物理隔離、熱隔離、磁隔離、電氣隔離和抑制短路電流的能力，若再配合相應(yīng)的容錯(cuò)控制策略，那它就既可以實(shí)現(xiàn)高性能輸出，又可以實(shí)現(xiàn)容錯(cuò)運(yùn)行。因此，永磁容錯(cuò)電機(jī)自從上世紀(jì)90年代出現(xiàn)以來，就在艦船驅(qū)動(dòng)、航空航天、軍事裝備等高可靠傳動(dòng)領(lǐng)域得到越來越廣泛的運(yùn)用。永磁容錯(cuò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制通常采用電流滯環(huán)技術(shù)實(shí)現(xiàn)電樞電流跟蹤指令電流的方法。該方法響應(yīng)速度快、控制算法簡單，但對硬件要求較高，電流諧波大，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)大，而且穩(wěn)態(tài)性能差。采用SPWM (正弦波脈寬調(diào)制)電壓控制的方法驅(qū)動(dòng)永磁容錯(cuò)電機(jī)雖然響應(yīng)速度稍遜于前者，但對硬件要求較低，電流諧波小，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小，而且穩(wěn)態(tài)性能好，具有較大的工程應(yīng)用潛力。永磁容錯(cuò)電機(jī)存在電樞電阻和同步電抗，且同步電抗隨電機(jī)的轉(zhuǎn)速變化而變化，電機(jī)負(fù)載運(yùn)行時(shí)，各相都相當(dāng)于感性負(fù)載，電樞電流與感應(yīng)電動(dòng)勢之間不可避免地會(huì)存在相位差，并且此相位差會(huì)隨負(fù)載和轉(zhuǎn)速的變化而變化，因此，需對各相電流相位作精確檢測，通過改變電樞電壓的相位來確保電樞電流與感應(yīng)電動(dòng)勢同相位。但對各相電流相位作精確檢測很困難，主要原因如下:①電流傳感器價(jià)格較高，如需對各相電流相位作精確檢測，就需要為每相配備一只電流傳感器，大大提高了硬件成本；②需根據(jù)轉(zhuǎn)子位子實(shí)時(shí)檢測電樞電流值并配合一定的算法才能提取電流的相位，抗干擾能力差，實(shí)時(shí)性要求高，算法較復(fù)雜當(dāng)電機(jī)高速旋轉(zhuǎn) 時(shí)，電樞電流頻率也很高，抗干擾性和實(shí)時(shí)性要求較高，這就對硬件和軟件提出了更高要求。故，需要一種新的技術(shù)方案以解決上述問題。
發(fā)明內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本實(shí)用新型提出一種永磁容錯(cuò)電機(jī)相位校正系統(tǒng)，采用傳感器數(shù)量少，檢測精度高，工作穩(wěn)定可靠。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本實(shí)用新型一種永磁容錯(cuò)電機(jī)相位校正系統(tǒng)所采用的技術(shù)方案是:包括A、B、C、D各相獨(dú)立的H橋功率變換器，每相H橋功率變換器都是由四個(gè)功率開關(guān)MOS管組V T2J3J4和四個(gè)二極管Dp D2iD3iD4組成上下兩個(gè)橋臂，上橋臂接直流電源正端，下橋臂接直流電源負(fù)端，每個(gè)上下橋臂連接處引出出線經(jīng)一個(gè)扼流電感與永磁容錯(cuò)電機(jī)電樞繞組相連；電壓變送器輸入端與直流電源母線并聯(lián)，輸出端連接微處理器；電流變送器輸入端串接直流電源母線，輸出端連接到微處理器；微處理器連接永磁容錯(cuò)電機(jī)集成的轉(zhuǎn)子位置傳感器。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是:1、采用SPWM電壓控制的方法驅(qū)動(dòng)永磁容錯(cuò)電機(jī)時(shí)，可使各相均在電樞電流與感應(yīng)電動(dòng)勢同相位的情況下運(yùn)行，在相同出力下可使電樞電流減小，從而降低了設(shè)備的容量、提高了設(shè)備的運(yùn)行效率。2、只需要檢測直流母線電壓、電流并配合轉(zhuǎn)子的位置和轉(zhuǎn)速，就可給H橋功率變換器各功率開關(guān)管分配驅(qū)動(dòng)信號，而不需要對各相電流相位作精確檢測，測量簡單，且精度高、成本低。

圖1為本實(shí)用新型所述一種永磁容錯(cuò)電機(jī)相位校正系統(tǒng)的框圖。圖1中，V:直流電源'C:儲(chǔ)能電容'T” T2、T3、T4:功率開關(guān)MOS管'D1, D2D3D4:續(xù)流二極管'La、Lb、Lc、Ld:電感-MFTM:永磁容錯(cuò)電機(jī)^PS:轉(zhuǎn)子位置傳感器。圖2為圖1所述永磁容錯(cuò)電機(jī)的等效電路圖。圖2中，:相電壓；或?yàn)橛来湃蒎e(cuò)電機(jī)空載相感應(yīng)電動(dòng)勢J:電樞電流；Jf:
回路的總電阻；石:串聯(lián)電抗；^:電樞同步電抗。圖3為圖1所述永磁容錯(cuò)電機(jī)進(jìn)行相位校正前的向量圖。圖3中，&:/在鳥方向的分量 上:/在鳥垂直方向的分量；￡:串聯(lián)電感'Ls:
電樞同步電感；5 與瓦之間的相位差；伊jUi.之間的相位差。圖4為圖1所述永磁容錯(cuò)電機(jī) 進(jìn)行相位校正前的等效電路圖。圖4中，.《1:等效電阻；i*:等效電感。圖5為圖1所述永磁容錯(cuò)電機(jī)進(jìn)行相位校正后的向量圖。圖6為圖1所述永磁容錯(cuò)電機(jī)進(jìn)行相位校正后的等效電路圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例進(jìn)一步闡明本實(shí)用新型，應(yīng)理解這些實(shí)施例僅用于說明本實(shí)用新型而不用于限制本實(shí)用新型的范圍，在閱讀了本實(shí)用新型之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對本實(shí)用新型的各種等價(jià)形式的修改均落于本申請所附權(quán)利要求所限定的范圍。如圖1所示，本實(shí)用新型公開的一種永磁容錯(cuò)電機(jī)相位校正系統(tǒng)包括:直流電源U、儲(chǔ)能電容C、A、B、C、D各相獨(dú)立的H橋功率變換器、電壓變送器、電流變送器、微處理器和集成有轉(zhuǎn)子位置傳感器的永磁容錯(cuò)電機(jī)(PMFTM)。其中，儲(chǔ)能電容C與直流電源母線并聯(lián)。每相H橋功率變換器都是由四個(gè)功率開關(guān)MOS管組T1J2iT3iT4和四個(gè)二極管DpD2iD3iD4組成上下兩個(gè)橋臂，上橋臂接直流電源正端，下橋臂接直流電源負(fù)端，從每個(gè)上下橋臂連接處引出出線經(jīng)扼流電感與永磁容錯(cuò)電機(jī)電樞繞組相連，由各相H橋功率變換器及與其連接的扼流電感La、Lb、L。、Ld組成相應(yīng)相的驅(qū)動(dòng)電路，即A、B、C、D相驅(qū)動(dòng)電路。電壓變送器輸入端與直流電源母線并聯(lián)，輸出端連接到微處理器。電流變送器輸入端串在直流電源母線中，輸出端連接到微處理器。永磁容錯(cuò)電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置傳感器(PS)輸出端連接到微處理器。微處理器產(chǎn)生的SPWM (正弦波脈寬調(diào)制)驅(qū)動(dòng)信號經(jīng)各功率開關(guān)MOS管組1\、T2J3J4的驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)各個(gè)功率開關(guān)MOS管。 微處理器通過電壓變送器檢測電源母線電壓，通過電流變送器檢測電源母線電流，通過永磁容錯(cuò)電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置傳感器檢測轉(zhuǎn)子位置并計(jì)算出轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速。微處理器根據(jù)檢測到的轉(zhuǎn)子位置、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、母線電壓和母線電流，結(jié)合相位校正控制策略計(jì)算出各相SPWM電壓基波與電樞電流的相位差-，并根據(jù)此相位差^和轉(zhuǎn)子位置給各相H橋功率變換器的各功率開關(guān)管分配驅(qū)動(dòng)信號，使各相SPWM電壓基波超前轉(zhuǎn)子位置-電角度，即超前相
位角是-，從而確保電樞電流與感應(yīng)電動(dòng)勢同相位。相位角-計(jì)算公式如下，
權(quán)利要求1.一種永磁容錯(cuò)電機(jī)相位校正系統(tǒng)，其特征是:包括A、B、C、D各相獨(dú)立的H橋功率變換器，每相H橋功率變換器都是由四個(gè)功率開關(guān)MOS管組1\、T2iT3J4和四個(gè)二極管Dp D2iD3, D4組成上下兩個(gè)橋臂，上橋臂接直流電源正端，下橋臂接直流電源負(fù)端，每個(gè)上下橋臂連接處引出出線經(jīng)一個(gè)扼流電感與永磁容錯(cuò)電機(jī)電樞繞組相連；電壓變送器輸入端與直流電源母線并聯(lián)，輸出端連接微處理器；電流變送器輸入端串接直流電源母線，輸出端連接到微處理器；微處理器連接永磁容錯(cuò)電機(jī)集成的轉(zhuǎn)子位置傳感器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種永磁容錯(cuò) 電機(jī)相位校正系統(tǒng)，其特征是:直流電源母線并聯(lián)有儲(chǔ)能電容。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種永磁容錯(cuò)電機(jī)相位校正系統(tǒng)，包括A、B、C、D各相獨(dú)立的H橋功率變換器，每相H橋功率變換器都是由四個(gè)功率開關(guān)MOS管組和四個(gè)二極管組成上下兩個(gè)橋臂，上橋臂接直流電源正端，下橋臂接直流電源負(fù)端，每個(gè)上下橋臂連接處引出出線經(jīng)一個(gè)扼流電感與永磁容錯(cuò)電機(jī)電樞繞組相連；電壓變送器輸入端與直流電源母線并聯(lián)，輸出端連接微處理器；電流變送器輸入端串接直流電源母線，輸出端連接到微處理器；微處理器連接永磁容錯(cuò)電機(jī)集成的轉(zhuǎn)子位置傳感器；只需檢測直流母線電壓、電流并配合轉(zhuǎn)子的位置和轉(zhuǎn)速就可給H橋功率變換器各功率開關(guān)管分配驅(qū)動(dòng)信號，不需對各相電流相位作精確檢測，測量簡單且精度高、成本低。
文檔編號H02P21/14GK203151430SQ201320095630
公開日2013年8月21日 申請日期2013年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月4日
發(fā)明者張新華, 孫玉坤, 朱紀(jì)洪, 和陽 申請人:江蘇大學(xué)