專利名稱：一種縮短無刷直流電機(jī)換相時(shí)間的裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種縮短無刷直流電機(jī)換相時(shí)間的裝置及方法，適用于電力傳動控制的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
無刷直流電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、功率密度高、控制簡單等諸多優(yōu)點(diǎn)。近年來，無刷直流電機(jī)在高性能調(diào)速系統(tǒng)和伺服控制系統(tǒng)等工業(yè)領(lǐng)域中得到了日益廣泛的應(yīng)用。換相轉(zhuǎn)矩脈是無刷直流電動機(jī)的突出問題，制約了其在要求低紋波速度的調(diào)速系統(tǒng)和高精度位置伺服控制系統(tǒng)的應(yīng)用。此外，換相轉(zhuǎn)矩脈動也是產(chǎn)生電機(jī)轉(zhuǎn)動噪聲的原因之一。從換相持續(xù)時(shí)間的角度來看，換相時(shí)間越短，電流變化率越大，換相轉(zhuǎn)矩脈動就越小。而且，無刷直流電動機(jī)無位置傳感器運(yùn)行中，換相轉(zhuǎn)矩脈動也會影響轉(zhuǎn)子位置信號的檢測。換相時(shí)間的縮短，亦可避免無位置傳感器運(yùn)行中因檢測不到轉(zhuǎn)子位置信號而導(dǎo)致的電機(jī)失步現(xiàn)象，有助于系統(tǒng)穩(wěn)定性的提升。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種縮短無刷直流電機(jī)換相時(shí)間的裝置及方法，有效削弱無刷直流電機(jī)的換相轉(zhuǎn)矩脈動，以及提高電機(jī)控制系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性。一種縮短無刷直流電機(jī)換相時(shí)間的裝置，由直流電壓源、三相全橋逆變器、晶閘管電路構(gòu)成，其中直流電壓源給三相全橋逆變器提供電源，三相全橋逆變器通過晶閘管電路控制無刷直流電機(jī)。所述晶閘管電路由三條支路構(gòu)成，每條支路由一對反并聯(lián)的晶閘管的支路組成，無刷直流電機(jī)各相與三相全橋逆變器之間設(shè)置一對反并聯(lián)的晶閘管構(gòu)成的支路。一種縮短無刷直流電機(jī)換相時(shí)間的裝置的控制方法如下三相全橋逆變器的每一相與晶閘管電路中的每一條支路對應(yīng)連接；換相時(shí)，三相全橋逆變器的三相橋路的關(guān)斷與開通與對應(yīng)的晶閘管電路中的支路同時(shí)控制；無刷直流電機(jī)需要關(guān)斷的相通過晶閘管電路中的支路關(guān)斷，需要關(guān)斷的相構(gòu)不成續(xù)流通路，則無法分流已導(dǎo)通相電流；需要關(guān)斷的相電流降至0，需要開通的相電流增加至與已導(dǎo)通相電流相等，從而縮短換相時(shí)間。本發(fā)明的有益效果是I、本發(fā)明從硬件裝置上僅需增加6個(gè)晶閘管，硬件成本較低，且無需改變電機(jī)原有的運(yùn)行控制方式，軟件實(shí)現(xiàn)簡單。2、本發(fā)明可使換相過程中關(guān)斷相電流迅速衰減到零，使開通相電流迅速上升，達(dá)到穩(wěn)定值，縮短電機(jī)換相時(shí)間，有效削弱電機(jī)換相轉(zhuǎn)矩脈動。
以下結(jié)合附圖
和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步描述
圖I為無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)驅(qū)動部分結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施例方式圖I所示是包含本發(fā)明所述方法的無刷直流電機(jī)控制系驅(qū)動部分框圖，由無刷直流電機(jī)4、三相全橋逆變器2、直流電壓源I、晶閘管電路3構(gòu)成。三相全橋逆變器各橋臂均 由功率管和續(xù)流二極管并聯(lián)構(gòu)成，分別為功率管VI\、VT3> VT5, VT2, VT4, VT6和續(xù)流二極管VD1, VD3> VD5、VD2、VD4、VD6 ;1\、T3、T5、T2、T4、T6 分別為反并聯(lián)晶閘管；Ra、La 分別為 A 相的電阻、電感，Rb、Lb分別為B相的電阻、電感，R^L。分別為C相的電阻、電感。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是在三相橋式逆變器與無刷直流電機(jī)各相連接的導(dǎo)線上，設(shè)置一對反并聯(lián)的晶閘管；將逆變器開關(guān)器件與各晶閘管一一對應(yīng)標(biāo)號；電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，控制逆變器開關(guān)器件開通的同時(shí)，一并導(dǎo)通與該開關(guān)器件對應(yīng)標(biāo)號的晶閘管；控制逆變器開關(guān)器件關(guān)斷的同時(shí)，一并關(guān)斷與該開關(guān)器件對應(yīng)標(biāo)號的晶閘管。以無刷直流電機(jī)從AB相導(dǎo)通換相至AC相導(dǎo)通為例，說明本發(fā)明方法的原理，換相過程發(fā)生時(shí)，逆變器開關(guān)器件VT1繼續(xù)導(dǎo)通、VT6關(guān)斷、VT2開通，若不設(shè)置反并聯(lián)晶閘管，電機(jī)B相上的電流將通過續(xù)流二極管VD3續(xù)流，分流了本應(yīng)從A相電流流經(jīng)C相的電流，延緩了 C相電流從O增加至穩(wěn)定值的時(shí)間，B相電流續(xù)流結(jié)束后，換相過程才可結(jié)束，采用本發(fā)明方法后，換相過程發(fā)生時(shí)，同時(shí)使T1繼續(xù)導(dǎo)通、T6關(guān)斷、T2開通，由于T3、T6皆處于關(guān)斷狀態(tài)，B相構(gòu)不成續(xù)流通路，則無法分流A相電流，B相電流瞬間降至0，C相電流可以最大加速度增加至與A相電流相等的數(shù)值，從而縮短換相時(shí)間。本發(fā)明的具體實(shí)施分為以下3步驟I、在無刷直流電機(jī)各相與逆變器之間設(shè)置一對反并聯(lián)的晶閘管；2、按圖I所示，給各功率管、續(xù)流二極管、晶閘管編號；3、根據(jù)無刷直流電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)功率管的通斷規(guī)律，在控制某功率管開通或關(guān)斷的同時(shí)，也一并按同樣的通斷規(guī)律控制與其標(biāo)號相同的晶閘管開通或關(guān)斷。以無刷直流電機(jī)按照AB—>AC—>BC—>BA—>CA—>CB順序?qū)槔f明，則功率管和晶閘管通斷控制順序應(yīng)為=VTpVT6U開通，其余功率管、晶閘管關(guān)斷-OVT1、VT2、1\、T2開通，其余功率管、晶閘管關(guān)斷一>VT3、VT2, T3、T2開通，其余功率管、晶閘管關(guān)斷一>VT3、VT4, T3> T4開通，其余功率管、晶閘管關(guān)斷一>VT5、VT4, T5、T4開通，其余功率管、晶閘管關(guān)斷一>VT5、VT6, T5、T6開通，其余功率管、晶閘管關(guān)斷。
權(quán)利要求
1.一種縮短無刷直流電機(jī)換相時(shí)間的裝置，其特征在于由直流電壓源(I)、三相全橋逆變器(2 )、晶閘管電路(3 )構(gòu)成，其中直流電壓源(I)給三相全橋逆變器(2 )提供電源，三相全橋逆變器(2)通過晶閘管電路(3)控制無刷直流電機(jī)(4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種縮短無刷直流電機(jī)換相時(shí)間的裝置，其特征在于所述晶閘管電路(3)由三條支路構(gòu)成，每條支路由一對反并聯(lián)的晶閘管的支路組成，無刷直流電機(jī)(4)各相與三相全橋逆變器(2)之間設(shè)置一對反并聯(lián)的晶閘管構(gòu)成的支路。
3.—種如權(quán)利要求I所述的一種縮短無刷直流電機(jī)換相時(shí)間的裝置的控制方法，其特征在于所述方法如下三相全橋逆變器(2)的每一相與晶閘管電路(3)中的每一條支路對應(yīng)連接；換相時(shí)，三相全橋逆變器(2)的三相橋路的關(guān)斷與開通與對應(yīng)的晶閘管電路(3)中的支路同時(shí)控制；無刷直流電機(jī)(4)需要關(guān)斷的相通過晶閘管電路(3)中的支路關(guān)斷，需要關(guān)斷的相構(gòu)不成續(xù)流通路，則無法分流已導(dǎo)通相電流；需要關(guān)斷的相電流降至0，需要開通的相電流增加至與已導(dǎo)通相電流相等，從而縮短換相時(shí)間。
全文摘要
本發(fā)明公布了一種縮短無刷直流電機(jī)換相時(shí)間的裝置及方法，所述裝置由直流電壓源、三相全橋逆變器、晶閘管電路構(gòu)成，直流電壓源給三相全橋逆變器提供電源，三相全橋逆變器通過晶閘管電路控制無刷直流電機(jī)。所述方法如下三相全橋逆變器的每一相與晶閘管電路中的每一條支路對應(yīng)連接；換相時(shí)，三相全橋逆變器的三相橋路的關(guān)斷與開通與對應(yīng)的晶閘管電路中的支路同時(shí)控制；無刷直流電機(jī)需要關(guān)斷的相通過晶閘管電路中的支路關(guān)斷，需要關(guān)斷的相構(gòu)不成續(xù)流通路，則無法分流已導(dǎo)通相電流；需要關(guān)斷的相電流降至0，需要開通的相電流增加至與已導(dǎo)通相電流相等，從而縮短換相時(shí)間。本發(fā)明硬件成本較低，且無需改變電機(jī)原有的運(yùn)行控制方式，軟件實(shí)現(xiàn)簡單。
文檔編號H02P6/14GK102946221SQ201210451778
公開日2013年2月27日 申請日期2012年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月13日
發(fā)明者魏海峰, 張懿, 馮友兵, 王玉龍, 朱志宇 申請人:江蘇科技大學(xué)