一種永磁同步電機驅(qū)動器的過流保護(hù)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電機設(shè)備的技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]由于永磁同步電機較高的功率密度以及優(yōu)異的控制特性被廣泛用于交通、航天、家用電器等領(lǐng)域。但是，永磁同步電機需要專用驅(qū)動器進(jìn)行控制。目前常用的驅(qū)動器一般采用交-直-交的主電路設(shè)計方案或者直接由直流源供電的直-交設(shè)計方案。無論采用何種設(shè)計方案都需要在驅(qū)動器的直流母線上加入大容量的電解電容來抑制電壓波動。電解電容雖然具有價格便宜、能量密度高的優(yōu)點，但是其穩(wěn)定性差、壽命較低，容易受到外界溫度的影響，在上電過程中容易產(chǎn)生沖擊電流。減少電解電容的使用以及減小母線電容已經(jīng)成為電機驅(qū)動器的發(fā)展方向，但目前還沒有適用于小容量母線驅(qū)動器的過流保護(hù)方法。
[0003]目前，市場上常見的電機驅(qū)動器(不限于永磁同步電機驅(qū)動器)在遇到過流等緊急情況時，一般采用關(guān)閉所有開關(guān)管的方式迅速切斷電機與電源的通路。但是切斷開關(guān)管后電機繞組內(nèi)的能量會通過開關(guān)管反向并聯(lián)的二極管回饋到母線電容中，使得母線電容的電壓迅速升高。母線電容的栗升電壓主要同電機的電流、母線電容的容值相關(guān)。當(dāng)驅(qū)動器母線電容容量較小時，會在電容上產(chǎn)生較大的栗升電壓，極容易損壞母線電容。另外，如果母線電壓超過開關(guān)管的額定電壓，還有可能損壞開關(guān)管等器件?？梢姡F(xiàn)有的驅(qū)動器過流保護(hù)方法只能保護(hù)電機的安全，并不能保護(hù)驅(qū)動器的安全，尤其不能保護(hù)母線電容容量較小的驅(qū)動器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種永磁同步電機驅(qū)動器的過流保護(hù)方法，是為了解決現(xiàn)有的驅(qū)動器過流保護(hù)方法只能保護(hù)永磁同步電機的安全，并不能保護(hù)驅(qū)動器的安全，尤其存在不能保護(hù)母線電容容量較小的驅(qū)動器的問題。
[0005]所述的目的是通過以下方案實現(xiàn)的:所述的一種永磁同步電機驅(qū)動器的過流保護(hù)方法，它方法步驟為:
[0006]步驟一:永磁同步電機M正常運行時，微控制器U通過其內(nèi)部計數(shù)器實時檢測記錄任意兩相電流相鄰過零點的時間，把此時間用D表示；計時的起始時刻為某一相電流的過零點，到下一個相電流過零點計數(shù)器清除為零，重新計時；
[0007]步驟二:當(dāng)永磁同步電機M出現(xiàn)過流或緊急情況需要停機時，微控制器U通過電流傳感器L檢測A、B、C三相電流狀態(tài)，并控制開關(guān)管Ql、Q2、Q3、Q4、Q5和Q6的開關(guān)狀態(tài)，即:
[0008]當(dāng)A相電流為正、B相電流為負(fù)、C相電流為負(fù)時，開關(guān)管Ql導(dǎo)通，開關(guān)管Q2、Q3、Q4、Q5、Q6都關(guān)閉；
[0009]當(dāng)A相電流為負(fù)、B相電流為正、C相電流為正時，開關(guān)管Q2導(dǎo)通，開關(guān)管Ql、Q3、Q4、Q5、Q6都關(guān)閉；
[0010]當(dāng)A相電流為負(fù)、B相電流為正、C相電流為負(fù)時，開關(guān)管Q3導(dǎo)通，開關(guān)管Ql、Q2、Q4、Q5、Q6都關(guān)閉；
[0011]當(dāng)A相電流為正、B相電流為負(fù)、C相電流為正時，開關(guān)管Q4導(dǎo)通，開關(guān)管Ql、Q2、Q3、Q5、Q6都關(guān)閉；
[0012]當(dāng)A相電流為負(fù)、B相電流為負(fù)、C相電流為正時，開關(guān)管Q5導(dǎo)通，開關(guān)管Ql、Q2、Q3、Q4、Q6都關(guān)閉；
[0013]當(dāng)A相電流為正、B相電流為正、C相電流為負(fù)時，開關(guān)管Q6導(dǎo)通，開關(guān)管Ql、Q2、Q3、Q4、Q5都關(guān)閉；
[0014]同時微控制器U通過其內(nèi)部計數(shù)器記錄當(dāng)電機M出現(xiàn)過流或緊急情況需要停機時刻到上一個相電流過零點的計數(shù)值D1, D1值的大小處于O與D之間；
[0015]步驟三:從電機M出現(xiàn)過流或緊急情況需要停機時刻算起，D2時刻時關(guān)閉導(dǎo)通的開關(guān)管，所述D2= 3D/2-D i，實現(xiàn)對電機驅(qū)動器的過流保護(hù)。
[0016]本發(fā)明能夠顯著減小甚至消除電機驅(qū)動器母線電容的電壓栗升，在過流等緊急時刻保護(hù)驅(qū)動器安全。采用本發(fā)明的過流保護(hù)方法之后能夠?qū)⒛妇€電容栗升電壓降低至原來的10%以下。
[0017]另外，本保護(hù)方法能通過純硬件電路實現(xiàn)過流保護(hù)功能，并且不需要電機轉(zhuǎn)子的位置信息，具有極高的可靠性。亦可通過軟件實現(xiàn)過流保護(hù)功能，算法實現(xiàn)簡單、方便。
【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明方法涉及的電路結(jié)構(gòu)簡要示意圖；
[0019]圖2是一個電周期內(nèi)電機的三相電流及相對應(yīng)的邏輯區(qū)間不意圖；
[0020]圖3是未采用過流保護(hù)方法的電機M過流時刻的相電流波形圖；
[0021]圖4是未采用過流保護(hù)方法的電機M過流時刻母線電容C的電壓波形圖；
[0022]圖5是采用過流保護(hù)方法后電機M過流時刻的相電流波形圖；
[0023]圖6是采用過流保護(hù)方法后電機M過流時刻母線電容C的電壓波形圖。
【具體實施方式】
[0024]【具體實施方式】一:結(jié)合圖1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6所示，它方法步驟為:
[0025]步驟一:永磁同步電機M正常運行時，微控制器U通過其內(nèi)部計數(shù)器實時檢測記錄任意兩相電流相鄰過零點的時間，把此時間用D表示；計時的起始時刻為某一相電流的過零點，到下一個相電流過零點計數(shù)器清除為零，重新計時；
[0026]步驟二:當(dāng)永磁同步電機M出現(xiàn)過流或緊急情況需要停機時，微控制器U通過電流傳感器L檢測A、B、C三相電流狀態(tài)，并控制開關(guān)管Ql、Q2、Q3、Q4、Q5和Q6的開關(guān)狀態(tài)，即:
[0027]當(dāng)A相電流為正、B相電流為負(fù)、C相電流為負(fù)時，開關(guān)管Ql導(dǎo)通，開關(guān)管Q2、Q3、Q4、Q5、Q6都關(guān)閉；
[0028]當(dāng)A相電流為負(fù)、B相電流為正、C相電流為正時，開關(guān)管Q2導(dǎo)通，開關(guān)管Ql、Q3、Q4、Q5、Q6都關(guān)閉；
[0029]當(dāng)A相電流為負(fù)、B相電流為正、C相電流為負(fù)時，開關(guān)管Q3導(dǎo)通，開關(guān)管Ql、Q2、Q4、Q5、Q6都關(guān)閉；
[0030]當(dāng)A相電流為正、B相電流為負(fù)、C相電流為正時，開關(guān)管Q4導(dǎo)通，開關(guān)管Ql、Q2、Q3、Q5、Q6都關(guān)閉；
[0031]當(dāng)A相電流為負(fù)、B相電流為負(fù)、C相電流為正時，開關(guān)管Q5導(dǎo)通，開關(guān)管Ql、Q2、Q3、Q4、Q6都關(guān)閉；
[0032]當(dāng)A相電流為正、B相電流為正、C相電流為負(fù)時，開關(guān)管Q6導(dǎo)通，開關(guān)管Ql、Q2、Q3、Q4、Q5都關(guān)閉；
[0033]同時微控制器U通過其內(nèi)部計數(shù)器記錄當(dāng)電機M出現(xiàn)過流或緊急情況需要停機時刻到上一個相電流過零點的計數(shù)值D1, D1值的大小處于O與D之間；
[0034]步驟三:從電機M出現(xiàn)過流或緊急情況需要停機時刻算起，D2時刻時關(guān)閉導(dǎo)通的開關(guān)管，所述D2= 3D/2-D i，實現(xiàn)對電機驅(qū)動器的過流保護(hù)。
[0035]工作原理:通過電流傳感器L檢測永磁同步電機M的相電流，利用微控制器U內(nèi)部的比較器判斷相電流的方向。在一個電周期內(nèi)通過三相電流及其不同流向組合可以得到相互對稱的六個區(qū)間，如圖2所示。每個區(qū)間對應(yīng)開關(guān)管不同的導(dǎo)通邏輯。當(dāng)過流發(fā)生時，首先判斷過流時刻所處的區(qū)間，然后選擇相應(yīng)的導(dǎo)通邏輯進(jìn)行過流保護(hù)，經(jīng)過一定的導(dǎo)通時間隊后關(guān)閉所有的開關(guān)管。未采用本文中的保護(hù)方法的電機過流后的電流波形如圖3所示，開關(guān)管全部斷開后電機繞組內(nèi)的電流迅速流向母線電容，母線電容電壓迅速上升，其波形如圖4所示。同等條件下采用本過流保護(hù)方法后，整個保護(hù)過程中的電機M的相電流波形如圖5所示，保護(hù)開始后的短時間內(nèi)電機仍然處于電動狀態(tài)，繞組內(nèi)的能量轉(zhuǎn)化為機械能，相比較而言流向母線電容的能量大為減少。圖6表示采用過流保護(hù)方法后的母線電容C的電壓波形。
【主權(quán)項】
1.一種永磁同步電機驅(qū)動器的過流保護(hù)方法，其特征在于它的方法步驟為: 步驟一:永磁同步電機M正常運行時，微控制器U通過其內(nèi)部計數(shù)器實時檢測記錄任意兩相電流相鄰過零點的時間，把此時間用D表示；計時的起始時刻為某一相電流的過零點，到下一個相電流過零點計數(shù)器清除為零，重新計時； 步驟二:當(dāng)永磁同步電機M出現(xiàn)過流或緊急情況需要停機時，微控制器U通過電流傳感器L檢測A、B、C三相電流狀態(tài)，并控制開關(guān)管Ql、Q2、Q3、Q4、Q5和Q6的開關(guān)狀態(tài)，即: 當(dāng)A相電流為正、B相電流為負(fù)、C相電流為負(fù)時，開關(guān)管Ql導(dǎo)通，開關(guān)管Q2、Q3、Q4、Q5、Q6都關(guān)閉； 當(dāng)A相電流為負(fù)、B相電流為正、C相電流為正時，開關(guān)管Q2導(dǎo)通，開關(guān)管Ql、Q3、Q4、Q5、Q6都關(guān)閉； 當(dāng)A相電流為負(fù)、B相電流為正、C相電流為負(fù)時，開關(guān)管Q3導(dǎo)通，開關(guān)管Ql、Q2、Q4、Q5、Q6都關(guān)閉； 當(dāng)A相電流為正、B相電流為負(fù)、C相電流為正時，開關(guān)管Q4導(dǎo)通，開關(guān)管Ql、Q2、Q3、Q5、Q6都關(guān)閉； 當(dāng)A相電流為負(fù)、B相電流為負(fù)、C相電流為正時，開關(guān)管Q5導(dǎo)通，開關(guān)管Ql、Q2、Q3、Q4、Q6都關(guān)閉； 當(dāng)A相電流為正、B相電流為正、C相電流為負(fù)時，開關(guān)管Q6導(dǎo)通，開關(guān)管Ql、Q2、Q3、Q4、Q5都關(guān)閉； 同時微控制器U通過其內(nèi)部計數(shù)器記錄當(dāng)電機M出現(xiàn)過流或緊急情況需要停機時刻到上一個相電流過零點的計數(shù)值D1, D1值的大小處于O與D之間； 步驟三:從電機M出現(xiàn)過流或緊急情況需要停機時刻算起，隊時刻時關(guān)閉導(dǎo)通的開關(guān)管，所述D2= 3D/2-D i，實現(xiàn)對電機驅(qū)動器的過流保護(hù)。
【專利摘要】一種永磁同步電機驅(qū)動器的過流保護(hù)方法，它屬于電機設(shè)備的技術(shù)領(lǐng)域。它的方法步驟一：永磁同步電機M正常運行時，微控制器U通過其內(nèi)部計數(shù)器實時檢測記錄任意兩相電流相鄰過零點的時間，把此時間用D表示；步驟二：當(dāng)永磁同步電機M出現(xiàn)過流或緊急情況需要停機時，微控制器U通過電流傳感器L檢測A、B、C三相電流狀態(tài)，并控制開關(guān)管Q1～Q6的開關(guān)狀態(tài)；步驟三：從電機M出現(xiàn)過流或緊急情況需要停機時刻算起，D2時刻時關(guān)閉導(dǎo)通的開關(guān)管，所述D2＝3D/2-D1，實現(xiàn)對電機驅(qū)動器的過流保護(hù)。本發(fā)明能夠顯著減小甚至消除電機驅(qū)動器母線電容的電壓泵升，在過流等緊急時刻保護(hù)驅(qū)動器安全。采用本發(fā)明的過流保護(hù)方法之后能夠?qū)⒛妇€電容泵升電壓降低至原來的10％以下。
【IPC分類】H02H7/08, H02P6/00, H02P6/08
【公開號】CN105071710
【申請?zhí)枴緾N201510446171
【發(fā)明人】徐永向, 黃盈亮, 鄒繼斌, 王寶超, 劉劍, 胡建輝, 尚靜, 王騫, 劉承軍
【申請人】哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年11月18日
【申請日】2015年7月27日