專利名稱：一種高速無刷直流電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高速無刷直流電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)控制系統(tǒng)，特別是采用無刷直流電動(dòng)機(jī)位置傳感器控制方式下的低電動(dòng)機(jī)損耗的軟起動(dòng)控制系統(tǒng)，可作為分子泵、離心機(jī)、壓縮機(jī)等大功率高速設(shè)備用大功率高速電動(dòng)機(jī)的一種軟起動(dòng)控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
分子泵、離心機(jī)、壓縮機(jī)等大功率高速設(shè)備用大功率高速無刷直流電動(dòng)機(jī)通常具有小電樞電感的特點(diǎn)。小電樞電感無刷直流電動(dòng)機(jī)容易出現(xiàn)起動(dòng)電流大，諧波含量高的問題。大起動(dòng)電流會(huì)造成電動(dòng)機(jī)銅耗的増加，諧波含量高會(huì)導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子渦流損耗増大。過大的電動(dòng)機(jī)損耗會(huì)在電動(dòng)機(jī)內(nèi)部快速形成發(fā)熱源，導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)瞬間升溫，影響電動(dòng)機(jī)性能和壽命，甚至直接造成電動(dòng)機(jī)定子繞組燒壞或者轉(zhuǎn)子永磁體退磁。另外諧波含量高的大起動(dòng)電流對(duì)電網(wǎng)沖擊嚴(yán)重，形成電網(wǎng)污染，影響同一電網(wǎng)供電的其他用電設(shè)備的正常工作。因·此，需要使用電動(dòng)機(jī)起動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)。目前，電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)裝置可以分為降壓起動(dòng)裝置和變頻起動(dòng)裝置兩大類。降壓起動(dòng)裝置不能完成無刷直流電動(dòng)機(jī)的換相，只能作為無刷直流電動(dòng)機(jī)控制器的輔助裝置。變頻起動(dòng)裝置主要有晶閘管電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)器和變頻調(diào)速器等。變頻起動(dòng)裝置是現(xiàn)代控制理論、微控制器技術(shù)和電力電子變換技術(shù)的結(jié)合產(chǎn)物。晶閘管電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)器可以使電動(dòng)機(jī)端電壓按照預(yù)先設(shè)置的控制方式從零開始逐漸上升到電源電壓，具有輸出電壓范圍寬的優(yōu)點(diǎn)，但由于沒有換相信號(hào)檢測判斷功能，不能保證無刷直流電動(dòng)機(jī)正確換相，電動(dòng)機(jī)反電動(dòng)勢無法正常建立，導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流大。變頻調(diào)速器能同時(shí)改變輸出電壓和頻率，具有起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，功率因數(shù)高的優(yōu)點(diǎn)，但起動(dòng)電流諧波含量高，會(huì)導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)定子渦流損耗增加，損傷電動(dòng)機(jī)和電纜的絕緣。因此，現(xiàn)有的電動(dòng)機(jī)起動(dòng)裝置仍不能解決大功率高速無刷直流電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流大和起動(dòng)電流諧波含量高的問題，不能滿足大功率高速無刷直流電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)的需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術(shù)問題是解決現(xiàn)有的大功率高速無刷直流電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流大、諧波含量高的問題；提出一種針對(duì)大功率高速無刷直流電動(dòng)機(jī)的軟起動(dòng)控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有起動(dòng)電流小、起動(dòng)電流諧波含量低的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是ー種高速無刷直流電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)控制系統(tǒng)，包括可控三相整流橋、電解電容組、直流斬波器、剎車電路、電流傳感器、三相逆變橋、無刷直流電動(dòng)機(jī)、線反電動(dòng)勢過零點(diǎn)信號(hào)檢測電路、數(shù)字控制器、濾波電路、程控放大器、第一電壓傳感器、第二電壓傳感器。三相動(dòng)カ電經(jīng)可控三相整流橋輸出電壓ui，Ul經(jīng)電解電容組濾波，并由第一電壓傳感器檢測，然后送入直流斬波器，經(jīng)調(diào)制輸出直流電壓U2，U2由第二電壓傳感器檢測，兩端并聯(lián)剎車電路，U2串聯(lián)電流傳感器后輸入到邏輯換相的三相逆變橋，驅(qū)動(dòng)無刷直流電動(dòng)機(jī)起動(dòng)。在起動(dòng)過程中，第一電壓傳感器輸出信號(hào)和電流傳感器輸出信號(hào)經(jīng)濾波電路進(jìn)行濾波后送入程控放大器進(jìn)行放大，這兩路模擬信號(hào)和第二電壓傳感器輸出模擬信號(hào)共三路信號(hào)送入數(shù)字控制器的AD轉(zhuǎn)換接ロ。無刷直流電動(dòng)機(jī)的線反電動(dòng)勢經(jīng)線反電動(dòng)勢過零點(diǎn)信號(hào)檢測電路處理后送入數(shù)字控制器的CAP捕獲接ロ。在數(shù)字控制器的CAP接ロ捕獲線反電動(dòng)勢過零點(diǎn)信號(hào)時(shí)，禁用直流斬波器減小高頻斬波噪聲干擾，并且使能剎車電路吸收斬波電路高頻振蕩噪聲。在數(shù)字控制器的CAP接ロ捕獲線反電動(dòng)勢過零點(diǎn)信號(hào)時(shí)，禁用直流斬波器用來減小高頻斬波噪聲干擾，并且使能剎車電路用于吸收斬波電路高頻振蕩噪聲。所述的數(shù)字控制器依據(jù)電流傳感器、第一 電壓傳感器、第二電壓傳感器的反饋信號(hào)，采用電流閉環(huán)和速度閉環(huán)雙閉環(huán)控制，保證三相逆變橋母線電流值不大于設(shè)定電流值，且三相逆變橋強(qiáng)制換相頻率值等于無刷直流電動(dòng)機(jī)線反電動(dòng)過零點(diǎn)信號(hào)頻率值，同時(shí)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)可控三相整流橋和直流斬波電路的調(diào)制信號(hào)占空比。所述的三相逆變橋?qū)o刷直流電動(dòng)機(jī)只進(jìn)行邏輯換相，不進(jìn)行線電壓調(diào)制。本發(fā)明的原理是本發(fā)明所述的高速無刷直流電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)控制系統(tǒng)主要包括可控三相整流橋、電解電容組、直流斬波器、剎車電路、電流傳感器、三相逆變橋、無刷直流電動(dòng)機(jī)、線反電動(dòng)勢過零點(diǎn)信號(hào)檢測電路、數(shù)字控制器、濾波電路、程控放大器、第一電壓傳感器、第二電壓傳感器。無刷直流電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)過程包括控制系統(tǒng)初始化階段、電動(dòng)機(jī)起動(dòng)加速階段和同步切換階段三個(gè)階段。在控制系統(tǒng)的初始化階段，數(shù)字控制器完成程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間分配，并輸出三路低頻PWM信號(hào)控制可控三相整流橋輸出直流電壓Ul，Ul對(duì)電解電容組進(jìn)行充電至給定電壓；同時(shí)，數(shù)字控制器控制直流斬波器、剎車電路和三相逆變橋使得三者均處于禁用狀態(tài)。無刷直流電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)系統(tǒng)完成系統(tǒng)初始化以后，進(jìn)入無刷直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)加速階段。在無刷直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)加速階段，數(shù)字控制器輸出一路高頻PWM信號(hào)控制直流斬波器對(duì)直流電壓Ul進(jìn)行第二級(jí)電壓調(diào)制輸出三相逆變橋直流母線電壓U2 ;同時(shí)，數(shù)字控制器輸出強(qiáng)制換相頻率遞增的六路邏輯信號(hào)，該變頻換相信號(hào)控制三相逆變橋?qū)o刷直流電動(dòng)機(jī)進(jìn)行從零速開始起動(dòng)和加速控制。電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)加速控制采用電流閉環(huán)和轉(zhuǎn)速閉環(huán)雙閉環(huán)控制實(shí)現(xiàn)。數(shù)字控制器實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)直流斬波電路驅(qū)動(dòng)信號(hào)占空比進(jìn)行電動(dòng)機(jī)電流閉環(huán)控制，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)可控三相整流橋驅(qū)動(dòng)信號(hào)占空比和三相逆變橋換相頻率進(jìn)行電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制。電動(dòng)機(jī)電流閉環(huán)控制和轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制原理為三相逆變橋直流母線電流經(jīng)電流傳感器實(shí)時(shí)檢測并送入濾波電路進(jìn)行低通濾波，然后送入程控放大器進(jìn)行放大調(diào)理送入數(shù)字控制器的AD接ロ進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)作為電流閉環(huán)控制的反饋信號(hào)；數(shù)字控制器判斷采樣得到的電流反饋信號(hào)是否大于無刷直流電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)電流設(shè)定值，如果大于設(shè)定值則依據(jù)電流反饋信號(hào)和電流設(shè)定值的誤差值實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)直流斬波器驅(qū)動(dòng)信號(hào)的占空比控制三相逆變橋直流母線電壓，形成無刷直流電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)的電流閉環(huán)控制。如果電流采樣值不大于設(shè)定值，則數(shù)字控制器的CAP接ロ實(shí)時(shí)獲取無刷直流電動(dòng)機(jī)反電動(dòng)勢過零點(diǎn)信號(hào)并計(jì)算其頻率值，對(duì)比該頻率值和三相逆變橋的強(qiáng)制換相頻率值，如果兩個(gè)頻率值不相同，則表明電動(dòng)機(jī)速度給定值和速度反饋值有誤差，數(shù)字控制器依據(jù)速度誤差和第一電壓傳感器反饋信號(hào)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)可控三相整流橋驅(qū)動(dòng)信號(hào)的占空比，進(jìn)行無刷直流電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)的速度閉環(huán)控制；如果兩個(gè)頻率值相同，則進(jìn)入無刷直流電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)同步切換階段。在無刷直流電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)同步切換階段，線反電動(dòng)勢過零點(diǎn)信號(hào)檢測電路檢測無刷直流電動(dòng)機(jī)的線反電動(dòng)勢過零點(diǎn)信號(hào)。數(shù)字控制器的CAP接ロ捕獲過零點(diǎn)信號(hào)作為無刷直流電動(dòng)機(jī)換相信號(hào)，并依據(jù)過零點(diǎn)信號(hào)頻率計(jì)算無刷直流電動(dòng)機(jī)當(dāng)前轉(zhuǎn)速。數(shù)字控制器控制可控三相整流橋、直流斬波電路和三相逆變橋達(dá)到無刷直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速穩(wěn)速控制。如果無刷直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速相對(duì)于設(shè)定轉(zhuǎn)速值誤差不大于0. 1%，則表明無刷直流電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)成功，否則數(shù)字控制器重新調(diào)節(jié)可控三相整流橋驅(qū)動(dòng)信號(hào)占空比進(jìn)行無刷直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)整。在無刷直流電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)控制系統(tǒng)中，數(shù)字控制器輸出的六路邏輯信號(hào)控制三相逆變橋只進(jìn)行邏輯換相，而不進(jìn)行電動(dòng)機(jī)線電壓調(diào)制，降低了無刷直流電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流的諧波含量，便于減小三相逆變橋直流母線電流信號(hào)噪聲幅值和無刷直流電動(dòng)機(jī)線反電動(dòng)勢過零點(diǎn)信號(hào)噪聲幅值。在數(shù)字控制器獲取線反電動(dòng)勢過零點(diǎn)信號(hào)作為無刷直流電動(dòng)機(jī)換相邏輯判斷信號(hào)吋，為減少線反電動(dòng)勢過零點(diǎn)信號(hào)采集時(shí)的高頻斬波噪聲干擾，數(shù)字控制器通常暫時(shí)禁用直流斬波器，并且使能剎車電路，増加電路阻尼，吸收噪聲干擾。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于(I)本發(fā)明采用閉環(huán)控制實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)可控三相整流橋和直流斬波器的驅(qū)動(dòng)信號(hào)占空比，實(shí)現(xiàn)了對(duì)三相逆變橋直流母線電壓的兩級(jí)電壓調(diào)·制，區(qū)別于傳統(tǒng)變頻軟起動(dòng)器只進(jìn)行逆變橋電壓調(diào)制的系統(tǒng)，減小了高速無刷直流電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流。(2)本發(fā)明中，三相逆變橋只進(jìn)行無刷直流電動(dòng)機(jī)變頻換相，區(qū)別于傳統(tǒng)變頻軟起動(dòng)器逆變橋即進(jìn)行電壓調(diào)制又進(jìn)行電動(dòng)機(jī)變頻換相的系統(tǒng)。降低了高速無刷直流電動(dòng)機(jī)定子電流的諧波含量，減小了轉(zhuǎn)子體渦流損耗，提高了高速無刷直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行效率和壽命。


圖I為本發(fā)明所述的高速無刷直流電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)控制系統(tǒng)圖；圖2為本發(fā)明所述的高速無刷直流電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的數(shù)字控制器圖；圖3為本發(fā)明所述的高速無刷直流電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的數(shù)字控制器軟件流程圖；圖4為本發(fā)明所述的高速無刷直流電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的程控放大器具體實(shí)施例方式如圖I所示為ー種高速無刷直流電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)控制系統(tǒng)，包括可控三相整流橋I、電解電容組2、直流斬波器3、剎車電路4、電流傳感器5、三相逆變橋6、無刷直流電動(dòng)機(jī)7、線反電動(dòng)勢過零點(diǎn)信號(hào)檢測電路8、數(shù)字控制器9、濾波電路10、程控放大器11、第二電壓傳感器12、第一電壓傳感器13。三相動(dòng)カ電經(jīng)可控三相整流橋I后輸出直流電壓U1，U1并聯(lián)電解電容組2進(jìn)行濾波，電解電容組2兩端并聯(lián)第一電壓傳感器13進(jìn)行電壓檢測，且該電壓作為直流斬波器3輸入電壓，經(jīng)過直流斬波器后，輸出幅值更低的可控直流電壓U2，U2兩端并聯(lián)第二電壓傳感器12進(jìn)行電壓檢測，井串聯(lián)電流傳感器5到三相逆變橋6，檢測三相逆變橋6直流母線電流。三相逆變橋6通過邏輯換相驅(qū)動(dòng)無刷直流電動(dòng)機(jī)7起動(dòng)。無刷直流電動(dòng)機(jī)7的線反電動(dòng)勢經(jīng)過線反電動(dòng)勢過零點(diǎn)信號(hào)檢測電路后輸出三路過零點(diǎn)信號(hào)。第一電壓傳感器13輸出一路電壓模擬信號(hào)，第二電壓傳感器12輸出一路電壓模擬信號(hào)，電流傳感器5輸出一路電流模擬信號(hào)，后兩路模擬信號(hào)先送入濾波電路10濾波降噪，然后送入程控放大器11調(diào)理放大輸出兩路模擬信號(hào)。數(shù)字控制器9的AD接ロ接收上述三路模擬信號(hào)并進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換；數(shù)字控制器9的通用數(shù)字接ロ GPIO向程控放大器11發(fā)出增益選擇信號(hào)，并接收増益選擇信息反饋；數(shù)字控制器9的捕獲接ロ CAP接收三路線反電動(dòng)勢過零點(diǎn)信號(hào)。數(shù)字控制器9根據(jù)AD采樣得到的兩路電壓信號(hào)和一路電流信號(hào)，輸出三路PWM信號(hào)控制可控三相整流橋1，調(diào)節(jié)直流電壓Ul ;同時(shí)，輸出一路PWM信號(hào)控制直流斬波器3，調(diào)節(jié)直流電壓U2，限制三相逆變橋6的直流母線電壓；輸出一路PWM信號(hào)，控制剎車電路4的工作。數(shù)字控制器9根據(jù)線反電動(dòng)勢過零點(diǎn)信號(hào)進(jìn)過內(nèi)部軟件控制代碼運(yùn)算，輸出六路邏輯換相信號(hào)，控制三相逆變橋6的換相頻率，對(duì)無刷直流電動(dòng)機(jī)7進(jìn)行換相和調(diào)速，并判斷外同步和自同步切換點(diǎn)。如圖2所示，數(shù)字控制器9采用DSP芯片TMS320F28335，主要由CPU、A/D模塊、PWM模塊和通用數(shù)字接ロ(GPIO)等組成。CPU為控制器的中央處理單元。A/D模塊對(duì)第一電壓傳感器輸出的電壓模擬信號(hào)、第二電壓傳感器輸出的電壓模擬信號(hào)和電流傳感器輸出的電流模擬信號(hào)進(jìn)行模數(shù)變換，模數(shù)變換后的數(shù)據(jù)經(jīng)CPU讀取寄存器獲取后作為代碼計(jì)算的數(shù)據(jù)。PWM模塊經(jīng)CPU寄存器設(shè)置和代碼運(yùn)算，受控產(chǎn)生五路PWM信號(hào)，其中三路低頻PWM信號(hào)用于可控三相整流橋I的控制、其中一路IOkHz高頻PWM信號(hào)用于直流斬波器3的控制、·另外一路IkHz頻率小占空比PWM信號(hào)用于剎車電路4的控制。PWM模塊還產(chǎn)生六路換相邏輯信號(hào)用于無刷直流電動(dòng)機(jī)7的換相和調(diào)速。GPIO可由CPU任意配置為輸入輸出接ロ，輸出兩路數(shù)字信號(hào)，輸入兩路數(shù)字信號(hào)，前者用作程控放大器11的増益選擇信號(hào)，后者是程控放大器11反饋給數(shù)字控制器9的增益選擇反饋信號(hào)。所述的數(shù)字控制器9依據(jù)電流傳感器5、第一電壓傳感器13、第二電壓傳感器12的反饋信號(hào)，采用電流閉環(huán)和速度閉環(huán)雙閉環(huán)控制，保證三相逆變橋母線電流值不大于設(shè)定電流值，且三相逆變橋強(qiáng)制換相頻率值等于無刷直流電動(dòng)機(jī)線反電動(dòng)過零點(diǎn)信號(hào)頻率值，同時(shí)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)可控三相整流橋I和直流斬波電路3的調(diào)制占空比。所述的三相逆變橋6對(duì)無刷直流電動(dòng)機(jī)7只進(jìn)行邏輯換相，不進(jìn)行線電壓調(diào)制。如圖3所示，軟件流程包括系統(tǒng)初始化模塊、起動(dòng)加速模塊和同步切換模塊。系統(tǒng)初始化模塊進(jìn)行主控制器初始化，即完成程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間的分配，并對(duì)電解電容組2預(yù)充電至給定電壓，同時(shí)，數(shù)字控制器9控制直流斬波器3、剎車電路4和三相逆變橋6使得三者均處于禁用狀態(tài)。在起動(dòng)加速模塊中，數(shù)字控制器9使能并實(shí)時(shí)控制直流斬波器3輸入電壓和三相逆變橋6直流母線電壓。數(shù)字控制器9輸出六路強(qiáng)制換相邏輯信號(hào)驅(qū)動(dòng)三相逆變橋6強(qiáng)制換相，強(qiáng)制換相頻率值為f I。三相逆變橋6直流母線電流經(jīng)實(shí)時(shí)檢測和判斷其是否大于電動(dòng)機(jī)運(yùn)行額定電流值的I. 5倍，如果大于電動(dòng)機(jī)運(yùn)行額定電流值的I. 5倍，則減小直流斬波器3驅(qū)動(dòng)信號(hào)占空比控制三相逆變橋6直流母線電壓，形成無刷直流電動(dòng)機(jī)7軟起動(dòng)的電流閉環(huán)控制。如果不大于電動(dòng)機(jī)運(yùn)行額定電流值的I. 5倍，則數(shù)字控制器9實(shí)時(shí)獲取無刷直流電動(dòng)機(jī)7反電動(dòng)勢過零點(diǎn)信號(hào)并計(jì)算其頻率值f2，和三相逆變橋6強(qiáng)制換相頻率值fl對(duì)比。如果頻率值fl大于頻率值f2，則減小可控三相整流橋驅(qū)動(dòng)信號(hào)占空比，如果頻率值fl小于頻率值f2，則增大可控三相整流橋驅(qū)動(dòng)信號(hào)占空比，進(jìn)行無刷直流電動(dòng)機(jī)7軟起動(dòng)速度閉環(huán)控制。如果兩個(gè)頻率值fl和f2相同，則進(jìn)入同步切換模塊，檢測無刷直流電動(dòng)機(jī)7線反電動(dòng)勢過零點(diǎn)信號(hào)作為換相信號(hào)。在無刷直流電動(dòng)機(jī)線反電動(dòng)勢過零點(diǎn)信號(hào)檢測過程中，禁止直流斬波器3，打開剎車電路4，保證過零點(diǎn)信號(hào)采集的準(zhǔn)確性。如果無刷直流電動(dòng)機(jī)7轉(zhuǎn)速相對(duì)于設(shè)定轉(zhuǎn)速值誤差不大于0. 1%，則表明無刷直流電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)成功，否則數(shù)字控制器9重新調(diào)節(jié)可控三相整流橋I驅(qū)動(dòng)信號(hào)占空比進(jìn)入起動(dòng)加速模塊和同步切換模塊進(jìn)行電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)整。如圖4所示，程控放大器11包括儀用放大器、可編程放大器。儀用放大器將濾波電路10輸出的一路電壓采樣模擬信號(hào)和一路電流采樣模擬信號(hào)共兩路采樣模擬信號(hào)進(jìn)行隔離，然后送入可編程放大器進(jìn)行放大?？删幊谭糯笃鹘邮諗?shù)字控制器9輸出的兩路增益選擇信號(hào)，可編程放大器依據(jù)該信號(hào)對(duì)放大增益編程?？删幊谭糯笃飨驍?shù)字控制器9反饋兩路當(dāng)前增益值，數(shù)字控制器9依據(jù)該信號(hào)辨別可編程放大器的放大增益。程控放大器11輸出一路電壓信號(hào)模擬量和一路電流信號(hào)模擬量，前者為三相逆變橋直流母線電壓信號(hào)模擬量，后者為三相逆變橋直流母線電流信號(hào)模擬量?！?br> 權(quán)利要求
1.一種高速無刷直流電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，包括可控三相整流橋(I)、電解電容組(2)、直流斬波器(3)、剎車電路(4)、電流傳感器(5)、三相逆變橋(6)、無刷直流電動(dòng)機(jī)(7)、線反電動(dòng)勢過零點(diǎn)信號(hào)檢測電路(8)、數(shù)字控制器(9)、濾波電路(10)、程控放大器(11)、第二電壓傳感器(12)、第一電壓傳感器(13)，三相動(dòng)力電經(jīng)可控三相整流橋(I)整流輸出電壓Ul，Ul經(jīng)電解電容組(2)濾波，并由第一電壓傳感器(13)檢測，然后送入直流斬波器(3)，經(jīng)高頻調(diào)制輸出直流電壓U2，U2由第二電壓傳感器(12)檢測，并經(jīng)電流傳感器(5)后輸入到三相逆變橋(6)，驅(qū)動(dòng)無刷直流電動(dòng)機(jī)(7)起動(dòng)；第二電壓傳感器(12)輸出電壓模擬信號(hào)和電流傳感器(5)輸出電流模擬信號(hào)經(jīng)濾波電路(10)進(jìn)行濾波后送入程控放大器(11)進(jìn)行放大，這兩路模擬信號(hào)和第一電壓傳感器(13)輸出模擬信號(hào)共三路信號(hào)送入數(shù)字控制器(9)的AD轉(zhuǎn)換接口進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換；無刷直流電動(dòng)機(jī)(7)的線反電動(dòng)勢經(jīng)線反電動(dòng)勢過零點(diǎn)信號(hào)檢測電路(8)處理后得到線反電動(dòng)勢過零點(diǎn)信號(hào)，作為無刷直流電動(dòng)機(jī)(7)的邏輯換相判斷信號(hào)；在數(shù)字控制器(9)的CAP接口捕獲線反電動(dòng)勢過零點(diǎn)信號(hào)時(shí)，禁用直流斬波器(3)減小高頻斬波噪聲干擾，并且使能剎車電路(4)吸收斬波電路高頻振蕩噪聲。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高速無刷直流電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于所述的數(shù)字控制器(9)依據(jù)電流傳感器(5)、第一電壓傳感器(13)、第二電壓傳感器(12)的反饋信號(hào)，采用電流閉環(huán)和速度閉環(huán)雙閉環(huán)控制，保證三相逆變橋母線電流值不大于設(shè)定電流值，且三相逆變橋強(qiáng)制換相頻率值等于無刷直流電動(dòng)機(jī)線反電動(dòng)過零點(diǎn)信號(hào)頻率值，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)可控三相整流橋(I)和直流斬波電路(3 )的調(diào)制信號(hào)占空比。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高速無刷直流電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于所述的三相逆變橋(6)對(duì)無刷直流電動(dòng)機(jī)(7)只進(jìn)行邏輯換相，不進(jìn)行線電壓調(diào)制。
全文摘要
一種高速無刷直流電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)控制系統(tǒng)，主要由數(shù)字控制器、可控三相整流橋、直流斬波器、三相逆變橋、電流傳感器和高速無刷直流電動(dòng)機(jī)等部件組成。本發(fā)明針對(duì)高速無刷直流電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流大的問題，采用可控三相整流橋、直流斬波器進(jìn)行兩級(jí)電壓調(diào)制，控制三相逆變橋直流母線電壓。依據(jù)三相逆變橋直流母線電流反饋信號(hào)和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速反饋信號(hào)，通過數(shù)字控制器調(diào)節(jié)五路PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)占空比和六路換相邏輯信號(hào)，控制三相逆變橋直流母線電壓和換相頻率，實(shí)現(xiàn)無刷直流電動(dòng)機(jī)降壓變頻軟起動(dòng)。本發(fā)明有效地解決了高速無刷直流電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)問題，對(duì)高速無刷直流電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)控制研究有重要的應(yīng)用價(jià)值。
文檔編號(hào)H02J1/02GK102790568SQ201210272028
公開日2012年11月21日 申請(qǐng)日期2012年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月1日
發(fā)明者何延昭, 吳蓉, 孫津濟(jì), 房建成, 洪勢, 鄭世強(qiáng), 韓邦成 申請(qǐng)人:北京海斯德電機(jī)技術(shù)有限公司