本發(fā)明涉及無(wú)刷永磁同步電機(jī)控制技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種大功率永磁同步電機(jī)制動(dòng)能量回收裝置及控制方法。

背景技術(shù)：

進(jìn)入21世紀(jì)，人類將面臨著越來(lái)越嚴(yán)重的能源危機(jī)，節(jié)約能源是我國(guó)乃至全世界持續(xù)發(fā)展的必然手段。為落實(shí)《節(jié)能中長(zhǎng)期專項(xiàng)規(guī)劃》，國(guó)家發(fā)改委目前啟動(dòng)了十大重點(diǎn)節(jié)能工程。電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能是其中的一種重點(diǎn)工程，節(jié)約的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)電機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行效率提高2個(gè)百分點(diǎn)，形成年節(jié)電能力200億千瓦時(shí)。如果能夠很好地回收電機(jī)制動(dòng)時(shí)的動(dòng)能就可提高電機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行效率，目前，電機(jī)的能量回收技術(shù)在我國(guó)還處于初期階段。

永磁同步電機(jī)作為一種新型機(jī)電一體化產(chǎn)品，因其效率高、功率密度大、調(diào)速性能好、控制簡(jiǎn)單等一系列優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、航空航天、數(shù)控機(jī)床、微特加工等領(lǐng)域。在實(shí)際的許多工業(yè)場(chǎng)合都要求永磁同步電機(jī)頻繁地啟動(dòng)和制動(dòng)，對(duì)于大功率的永磁同步電機(jī)來(lái)說(shuō)，由于慣性的存在，制動(dòng)時(shí)將有很大的機(jī)械動(dòng)能，如何成功地利用這些動(dòng)能很值得我們?nèi)パ芯?。交流電機(jī)的制動(dòng)形式通常有三種形式：能耗制動(dòng)、反接制動(dòng)、能量回饋制動(dòng)。目前我國(guó)使用較多的方法是采用能耗制動(dòng)，通過(guò)在制動(dòng)回路中加入制動(dòng)電阻，讓能量白白地消耗掉，造成能量的巨大浪費(fèi)，并且，對(duì)于對(duì)于大功率的永磁同步電機(jī)來(lái)說(shuō)，由于產(chǎn)生的機(jī)械動(dòng)能過(guò)高，可能會(huì)導(dǎo)致制動(dòng)電阻的燒毀。電機(jī)制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的能量我們可以采取兩種方式來(lái)進(jìn)行處理：一種是通過(guò)容量大充放電快的儲(chǔ)能元件來(lái)儲(chǔ)存能量；一種是高速的數(shù)字信號(hào)處理芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)回饋，使能量回饋到電網(wǎng)，從而達(dá)到能量回收的目的。對(duì)于能量直接回饋到電網(wǎng)這種方法，適用于位能型負(fù)載，因?yàn)閷?duì)于位能型負(fù)載要求有很大的儲(chǔ)能裝置。由于電網(wǎng)對(duì)諧波成分要求非常高，這就要求對(duì)其控制，且電路比較復(fù)雜。

綜上所述，提出一種大功率永磁同步電機(jī)制動(dòng)能量回收裝置及控制方法顯得尤為重要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一個(gè)目的是解決至少上述問(wèn)題，并提供至少后面將說(shuō)明的優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明還有一個(gè)目的是提供一種大功率永磁同步電機(jī)制動(dòng)能量回收裝置，針對(duì)大功率永磁同步電機(jī)采用能耗制動(dòng)造成能量浪費(fèi)，并且易燒毀制動(dòng)電阻的問(wèn)題，本案從電壓控制的角度來(lái)有效控制大功率永磁同步電機(jī)制動(dòng)能量的傳輸，并且將電網(wǎng)電壓波動(dòng)考慮在其中，制動(dòng)時(shí)切斷母線，回收制動(dòng)能量，啟動(dòng)后通過(guò)該回收能量對(duì)母線電壓及時(shí)調(diào)整，既可有效避免大功率永磁同步電機(jī)采用能耗制動(dòng)造成的能量浪費(fèi)，保護(hù)系統(tǒng)元器件；同時(shí)可以保證永磁同步電機(jī)啟動(dòng)后母線電壓的穩(wěn)定，防止電網(wǎng)波動(dòng)對(duì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)造成傷害。

為了實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的這些目的和其它優(yōu)點(diǎn)，提供了一種大功率永磁同步電機(jī)制動(dòng)能量回收裝置，包括:

逆變模塊，其輸入端與電源連接，所述逆變模塊的輸出端連接永磁同步電機(jī)的定子，所述逆變模塊的直流母線之間設(shè)置有一母線電容；

儲(chǔ)能模塊，其包括電池儲(chǔ)能單元、端電容、第一支路以及第二支路，所述電池儲(chǔ)能單元輸出正極分別連接所述第一支路和第二支路，所述第一支路由依次連接的第一常開(kāi)繼電器、第一常閉繼電器以及降壓斬波電路組成，所述第二支路由依次連接的第二常開(kāi)繼電器、第二常閉繼電器以及升壓斬波電路組成，兩路并聯(lián)后輸出連接在所述端電容上，所述第一常開(kāi)繼電器和第二常開(kāi)繼電器的輸入端分別連接在所述電池儲(chǔ)能單元輸出正極端上；

整流模塊，其輸入端通過(guò)一功率平滑器連接所述永磁同步電機(jī)的定子，所述整流模塊的輸出端連接所述端電容兩端；

母線電壓檢測(cè)模塊，其輸入端連接所述母線電容和端電容兩端；以及

單片機(jī)，其輸入端連接所述母線電壓檢測(cè)模塊的輸出端，所述單片機(jī)的輸出端分別連接所述逆變模塊、儲(chǔ)能模塊和整流模塊的控制端；

其中，所述永磁同步電機(jī)上設(shè)置有編碼器，所述編碼器輸出端與所述單片機(jī)輸入端連接，所述逆變模塊通過(guò)一第三常開(kāi)繼電器與所述母線電容連接，所述端電容通過(guò)串聯(lián)的第四常開(kāi)繼電器和限流電阻與所述母線電容兩端連接。

優(yōu)選的，所述逆變模塊依次由第一igbt至第六igbt組成的三對(duì)igbt橋臂連接而成，所述母線電容兩側(cè)通過(guò)一橋式整流器連接電網(wǎng)；所述整流模塊依次由第七igbt至第十二igbt組成的三對(duì)igbt橋臂連接而成；所述單片機(jī)輸出端連接各個(gè)所述igbt的驅(qū)動(dòng)端。

優(yōu)選的，所述降壓斬波電路包括依次連接的第十三igbt和第一電感以及陰極端連接在所述第十三igbt和第一電感之間的第一二極管，所述第一二極管的陽(yáng)極端連接在所述端電容負(fù)極端，所述第十三igbt連接所述第一常閉繼電器，所述第一電感連接所述端電容正極端。

優(yōu)選的，所述升壓斬波電路包括依次連接的第二電感和第二二極管以及第一端連接在所述第二電感和第二二極管之間的第十四igbt，所述第十四igbt第二端連接所述端電容負(fù)極端，所述第二電感連接所述第二常閉繼電器，所述第二二極管陰極連接所述端電容正極端。

優(yōu)選的，所述第一常開(kāi)繼電器、第一常閉繼電器、第二常開(kāi)繼電器、第二常閉繼電器構(gòu)成互鎖裝置，所述端電容為大容量?jī)?chǔ)能電容。

優(yōu)選的，所述端電容兩端還連接有一次穩(wěn)壓電路，其包括依次連接的第五常開(kāi)繼電器、可調(diào)電感、第三二極管、由四個(gè)三極管構(gòu)成的雙臂電橋和連接在所述雙臂電橋之間的緩充電容，所述第五常開(kāi)繼電器與所述端電容的正極端連接，所述雙臂電橋的第一端連接所述第三二極管的陰極端，所述雙臂電橋的第二端連接所述端電容的負(fù)極端，各個(gè)所述三極管的控制端與所述單片機(jī)連接。

一種大功率永磁同步電機(jī)制動(dòng)能量回收裝置的控制方法，包括以下步驟：

步驟一、系統(tǒng)開(kāi)機(jī)時(shí)，將連接母線電容與逆變模塊的第三常開(kāi)繼電器斷開(kāi)，將連接母線電容與端電容的第四常開(kāi)繼電器斷開(kāi)，永磁同步電機(jī)未啟動(dòng)，母線電壓檢測(cè)模塊在每個(gè)算法周期內(nèi)檢測(cè)一次母線電容間的母線電壓，經(jīng)過(guò)100個(gè)周期檢測(cè)后，單片機(jī)計(jì)算平均母線電壓udc1avg；

步驟二、將第三常開(kāi)繼電器閉合，將第四常開(kāi)繼電器閉合，單片機(jī)給出相應(yīng)的pwm波，控制整流模塊中所有的igbt處于關(guān)斷狀態(tài)，永磁同步電機(jī)啟動(dòng)，母線電壓檢測(cè)模塊在每個(gè)算法周期內(nèi)檢測(cè)一次母線電容間的實(shí)時(shí)母線電壓udc1，通過(guò)單片機(jī)判斷母線電容間的實(shí)時(shí)母線電壓udc1與步驟一中計(jì)算的平均母線電壓udc1avg大小，通過(guò)儲(chǔ)能模塊中相應(yīng)的繼電器以及igbt調(diào)節(jié)永磁同步電機(jī)運(yùn)行期間實(shí)時(shí)母線電壓udc1的大小，達(dá)到永磁同步電機(jī)運(yùn)行期間母線電容間的實(shí)時(shí)母線電壓udc1與平均母線電壓udc1avg間的動(dòng)態(tài)平衡，維持母線電壓udc1的穩(wěn)定；

步驟三、將第三常開(kāi)繼電器斷開(kāi)，將第四常開(kāi)繼電器斷開(kāi)，單片機(jī)給出相應(yīng)的pwm波，控制整流模塊中所有的igbt處于開(kāi)通狀態(tài)，永磁同步電機(jī)制動(dòng)，通過(guò)儲(chǔ)能模塊中相應(yīng)的繼電器以及igbt調(diào)節(jié)，將永磁同步電機(jī)的制動(dòng)能量依次經(jīng)過(guò)功率平滑器平滑處理、通過(guò)整流模塊整流，傳輸?shù)酱笕萘績(jī)?chǔ)能端電容上，端電容向電池儲(chǔ)能單元充電，直至永磁同步電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。

優(yōu)選的，所述永磁同步電機(jī)運(yùn)行期間通過(guò)儲(chǔ)能模塊中相應(yīng)的繼電器以及igbt調(diào)節(jié)母線電容間的實(shí)時(shí)母線電壓udc1與平均母線電壓udc1avg間動(dòng)態(tài)平衡的控制方法是：當(dāng)單片機(jī)檢測(cè)到udc1＜udc1avg，即驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)母線端欠壓時(shí)，儲(chǔ)能模塊具有的第二支路的第二常開(kāi)繼電器閉合，第二常閉繼電器仍處在閉合狀態(tài)，升壓斬波電路導(dǎo)通，降壓斬波電路關(guān)斷，通過(guò)pwm波控制升壓斬波電路中的igbt通斷來(lái)提升輸出端端電容間的電壓udc2，此時(shí)儲(chǔ)能模塊端電容間的電壓udc2大于母線電容間的電壓udc1，端電容通過(guò)電池儲(chǔ)能單元向母線電容放電，電池儲(chǔ)能單元處于放電狀態(tài)，直至母線電容間實(shí)時(shí)母線電壓udc1與平均母線電壓udc1avg間動(dòng)態(tài)平衡；當(dāng)單片機(jī)檢測(cè)到udc1＞udc1avg，即驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)母線端過(guò)壓時(shí)，儲(chǔ)能模塊具有的第一支路的第一常開(kāi)繼電器閉合，第一常閉繼電器仍處在閉合狀態(tài)，降壓斬波電路導(dǎo)通，升壓斬波電路關(guān)斷，通過(guò)pwm波控制降壓斬波電路中的igbt通斷來(lái)降低輸出端端電容間的電壓udc2，此時(shí)儲(chǔ)能模塊端電容間的電壓udc2小于母線電容間的電壓udc1，母線電容向端電容充電，能量傳輸?shù)诫姵貎?chǔ)能單元，電池儲(chǔ)能單元處于充電狀態(tài)，直至母線電容間實(shí)時(shí)母線電壓udc1與平均母線電壓udc1avg間動(dòng)態(tài)平衡；其中，所述pwm波來(lái)自一個(gè)閉環(huán)輸出：將母線電容間的實(shí)時(shí)母線電壓udc1與平均母線電壓udc1avg作差送入一個(gè)pi控制器，pi控制器輸出為控制igbt的pwm波。

優(yōu)選的，步驟三中，所述永磁同步電機(jī)制動(dòng)能量向電池儲(chǔ)能單元充電的具體控制方法為：儲(chǔ)能模塊具有的第一支路的第一常開(kāi)繼電器閉合，第一常閉繼電器任處在閉合狀態(tài)，降壓斬波電路導(dǎo)通，升壓斬波電路關(guān)斷，通過(guò)pwm波控制降壓斬波電路中的igbt通斷來(lái)降低輸出端端電容間的電壓udc2，永磁同步電機(jī)制動(dòng)能量給端電容充電，進(jìn)一步傳輸?shù)诫姵貎?chǔ)能單元，其中，所述pwm波占空比與永磁同步電機(jī)制動(dòng)后的轉(zhuǎn)速成正比關(guān)系。

優(yōu)選的，步驟二中，當(dāng)永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，將第三常開(kāi)繼電器斷開(kāi)，將第四常開(kāi)繼電器斷開(kāi)，系統(tǒng)調(diào)用儲(chǔ)能模塊和整流模塊，單片機(jī)給出相應(yīng)的pwm波，控制整流模塊中所有的igbt的通斷，通過(guò)儲(chǔ)能模塊中的存儲(chǔ)能量繼續(xù)保證永磁同步電機(jī)的正常運(yùn)行，整流模塊充當(dāng)永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的逆變模塊。

本發(fā)明至少包括以下有益效果：

1、本發(fā)明采用的大功率永磁同步電機(jī)制動(dòng)能量回收裝置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，實(shí)用性強(qiáng)，控制方便，降壓斬波電路和升壓斬波電路配合使用，使得電池儲(chǔ)能單元處在合理的充放電狀態(tài)，既可以最大限度地利用好具有波動(dòng)性的電網(wǎng)資源，防止欠壓、過(guò)壓等對(duì)永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的破壞，同時(shí)可以有效回收永磁同步電機(jī)制動(dòng)生成的能量，在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)欠壓時(shí)通過(guò)該回收能量及時(shí)對(duì)其作出補(bǔ)償，并且在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)通過(guò)該存儲(chǔ)能量可繼續(xù)保證永磁同步電機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)；

2、本發(fā)明的大功率永磁同步電機(jī)制動(dòng)能量回收裝置的控制方法，考慮大功率永磁同步電機(jī)的特殊性，制動(dòng)時(shí)回收制動(dòng)能量，啟動(dòng)后通過(guò)該回收能量對(duì)母線電壓及時(shí)調(diào)整，控制方法更加靈活，有效避免大功率永磁同步電機(jī)采用能耗制動(dòng)造成的能量浪費(fèi)。

本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征將部分通過(guò)下面的說(shuō)明體現(xiàn)，部分還將通過(guò)對(duì)本發(fā)明的研究和實(shí)踐而為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為所述次穩(wěn)壓電路的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說(shuō)明書(shū)文字能夠據(jù)以實(shí)施。

應(yīng)當(dāng)理解，本文所使用的諸如“具有”、“包含”以及“包括”術(shù)語(yǔ)并不配出一個(gè)或多個(gè)其它元件或其組合的存在或添加。

實(shí)施例一

本發(fā)明電提供了一種大功率永磁同步電機(jī)制動(dòng)能量回收裝置，如圖1所示，包括逆變模塊1、整流模塊2、儲(chǔ)能模塊3、母線電壓檢測(cè)模塊4、單片機(jī)5以及功率平滑器6。

逆變模塊1輸入端與電源連接，所述逆變模塊1的輸出端連接永磁同步電機(jī)7的定子，所述逆變模塊1的直流母線之間設(shè)置有一母線電容c1。

儲(chǔ)能模塊3，其包括電池儲(chǔ)能單元、端電容c2、第一支路以及第二支路，所述電池儲(chǔ)能單元輸出正極分別連接所述第一支路和第二支路，所述第一支路由依次連接的第一常開(kāi)繼電器km11、第一常閉繼電器km12以及降壓斬波電路組成，所述第二支路由依次連接的第二常開(kāi)繼電器km21、第二常閉繼電器km22以及升壓斬波電路組成，兩路并聯(lián)后輸出連接在所述端電容c2上，所述第一常開(kāi)繼電器km11和第二常開(kāi)繼電器km21的輸入端分別連接在所述電池儲(chǔ)能單元輸出正極端上。

整流模塊2的輸入端通過(guò)一功率平滑器6連接所述永磁同步電機(jī)7的定子，所述整流模塊2的輸出端連接所述端電容c2兩端，所述功率平滑器用于對(duì)大功率永磁同步電機(jī)制動(dòng)能量進(jìn)行平滑處理，防止過(guò)大的能量波動(dòng)對(duì)電池儲(chǔ)能單元造成損害。

母線電壓檢測(cè)模塊4的輸入端連接所述母線電容c1和端電容c2兩端；單片機(jī)5的輸入端連接所述母線電壓檢測(cè)模塊4的輸出端，所述單片機(jī)5的輸出端分別連接所述逆變模塊1、儲(chǔ)能模塊3和整流模塊2的控制端。

其中，所述永磁同步電機(jī)7上設(shè)置有編碼器，所述編碼器輸出端與所述單片機(jī)5輸入端連接，所述逆變模塊1通過(guò)一第三常開(kāi)繼電器km3與所述母線電容c1連接，所述端電容c2通過(guò)串聯(lián)的第四常開(kāi)繼電器km4和限流電阻r與所述母線電容c1兩端連接。

所述降壓斬波電路用于降低端電容電壓值，使得母線電容或者大功率永磁同步電機(jī)制動(dòng)能量向端電容充電，電池儲(chǔ)能單元處于充電狀態(tài)；所述升壓斬波電路用于提升端電容電壓值，使得端電容向母線電容放電，電池儲(chǔ)能單元處于放電狀態(tài)。所述單片機(jī)用于對(duì)所述母線電壓檢測(cè)模塊輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行算法處理，產(chǎn)生相應(yīng)的pwm波控制對(duì)應(yīng)的igbt通斷。

所述逆變模塊1依次由第一igbt1至第六igbt6組成的三對(duì)igbt橋臂連接而成，所述母線電容c1兩側(cè)通過(guò)一橋式整流器連接電網(wǎng)；所述整流模塊2依次由第七igbt7至第十二igbt12組成的三對(duì)igbt橋臂連接而成；所述單片機(jī)5輸出端連接各個(gè)所述igbt的驅(qū)動(dòng)端。

所述降壓斬波電路包括依次連接的第十三igbt13和第一電感l(wèi)f1以及陰極端連接在所述第十三igbt13和第一電感l(wèi)f1之間的第一二極管d1，所述第一二極管d1的陽(yáng)極端連接在所述端電容c2負(fù)極端，所述第十三igbt13連接所述第一常閉繼電器km12，所述第一電感l(wèi)f1連接所述端電容c2正極端；所述升壓斬波電路包括依次連接的第二電感l(wèi)f2和第二二極管以及第一端連接在所述第二電感l(wèi)f2和第二二極管d2之間的第十四igbt14，所述第十四igbt14的第二端連接所述端電容c2負(fù)極端，所述第二電感l(wèi)f2連接所述第二常閉繼電器km22，所述第二二極管d2陰極連接所述端電容c2正極端。

所述電池儲(chǔ)能單元輸出正極分成兩支路，第一支路包括依次連接的第一常開(kāi)繼電器km11、第一常閉繼電器km12以及降壓斬波電路。第二支路包括依次連接的第二常開(kāi)繼電器km21、第二常閉繼電器km22以及升壓斬波電路，兩路并聯(lián)后輸出連接端電容c2，所述端電容c2為大容量?jī)?chǔ)能電容，并且第一常開(kāi)繼電器km11、第一常閉繼電器km12、第二常開(kāi)繼電器km21、第二常閉繼電器km22構(gòu)成互鎖裝置；所述母線電壓檢測(cè)模塊4輸入連接母線電容c1和端電容c2，輸出端連接單片機(jī)5，所述單片機(jī)5輸出端連接各個(gè)igbt驅(qū)動(dòng)；所述功率平滑器6輸入連接大功率永磁同步電機(jī)7；所述母線電容c1和端電容c2通過(guò)第四常開(kāi)繼電器km4和限流電阻r兩端相互連接。

本實(shí)施例的大功率永磁同步電機(jī)制動(dòng)能量回收裝置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，實(shí)用性強(qiáng)，控制方便，降壓斬波電路和升壓斬波電路配合使用，使得電池儲(chǔ)能單元處在合理的充放電狀態(tài)，既可以最大限度地利用好具有波動(dòng)性的電網(wǎng)資源，防止欠壓、過(guò)壓等對(duì)永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的破壞，同時(shí)可以有效回收永磁同步電機(jī)制動(dòng)生成的能量，在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)欠壓時(shí)通過(guò)該回收能量及時(shí)對(duì)其作出補(bǔ)償。并且在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)通過(guò)該存儲(chǔ)能量可繼續(xù)保證永磁同步電機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

實(shí)施例二

在實(shí)施例一的基礎(chǔ)上，所述端電容c2兩端還連接有一次穩(wěn)壓電路，如圖2所示，該次穩(wěn)壓電路包括依次連接的第五常開(kāi)繼電器km5、可調(diào)電感l(wèi)3、第三二極管d3、由四個(gè)三極管q1-q4構(gòu)成的雙臂電橋和連接在所述雙臂電橋之間的緩充電容c3，所述第五常開(kāi)繼電器km5另一端與所述端電容c2的正極端連接，所述雙臂電橋的第一端連接所述第三二極管d3的陰極端，所述雙臂電橋的第二端連接所述端電容c2的負(fù)極端，各個(gè)所述三極管的控制端與所述單片機(jī)5連接。

本實(shí)施例中的次穩(wěn)壓電路，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，在直流母線上的電壓波動(dòng)較小時(shí)，通過(guò)控制第五常開(kāi)繼電器和各個(gè)三極管的通斷來(lái)控制緩充電容c3的充放電過(guò)程，可有效控制直流母線上電壓的穩(wěn)定。當(dāng)直流母線上的電壓波動(dòng)超過(guò)一定范圍時(shí)，通過(guò)儲(chǔ)能模塊來(lái)穩(wěn)定直流母線電壓，從而形成2種針對(duì)性的抑制直流母線電壓波動(dòng)的控制方式。

實(shí)施例三

一種大功率永磁同步電機(jī)制動(dòng)能量回收裝置的控制方法，包括以下步驟：

步驟一、系統(tǒng)開(kāi)機(jī)時(shí)，將連接母線電容c1與逆變模塊1的第三常開(kāi)繼電器km3斷開(kāi)，將連接母線電容c1與端電容c2的第四常開(kāi)繼電器km4斷開(kāi)，永磁同步電機(jī)7未啟動(dòng)，母線電壓檢測(cè)模塊4在每個(gè)算法周期內(nèi)檢測(cè)一次母線電容c1間的母線電壓，經(jīng)過(guò)100個(gè)周期檢測(cè)后，單片機(jī)5計(jì)算平均母線電壓udc1avg；

步驟二、將第三常開(kāi)繼電器km3閉合，將第四常開(kāi)繼電器km4閉合，單片機(jī)5給出相應(yīng)的pwm波，控制整流模塊2中所有的igbt處于關(guān)斷狀態(tài)，永磁同步電機(jī)7啟動(dòng)，母線電壓檢測(cè)模塊4在每個(gè)算法周期內(nèi)檢測(cè)一次母線電容c1間的實(shí)時(shí)母線電壓udc1，通過(guò)單片機(jī)5判斷母線電容c1間的實(shí)時(shí)母線電壓udc1與步驟一中計(jì)算的平均母線電壓udc1avg大小，通過(guò)儲(chǔ)能模塊3中相應(yīng)的繼電器以及igbt調(diào)節(jié)永磁同步電機(jī)7運(yùn)行期間實(shí)時(shí)母線電壓udc1的大小，達(dá)到永磁同步電機(jī)7運(yùn)行期間母線電容c1間的實(shí)時(shí)母線電壓udc1與平均母線電壓udc1avg間的動(dòng)態(tài)平衡，維持母線電壓udc1的穩(wěn)定；

步驟三、將第三常開(kāi)繼電器km3斷開(kāi)，將第四常開(kāi)繼電器斷開(kāi)，單片機(jī)5給出相應(yīng)的pwm波，控制整流模塊2中所有的igbt處于開(kāi)通狀態(tài)，永磁同步電機(jī)7制動(dòng)，通過(guò)儲(chǔ)能模塊3中相應(yīng)的繼電器以及igbt調(diào)節(jié)，將永磁同步電機(jī)7的制動(dòng)能量依次經(jīng)過(guò)功率平滑器6平滑處理、通過(guò)整流模塊2整流，傳輸?shù)酱笕萘績(jī)?chǔ)能端電容c2上，端電容c2向電池儲(chǔ)能單元充電，直至永磁同步電機(jī)7停止運(yùn)轉(zhuǎn)。

步驟二中，所述永磁同步電機(jī)7運(yùn)行期間通過(guò)儲(chǔ)能模塊3中相應(yīng)的繼電器以及igbt調(diào)節(jié)母線電容c1間的實(shí)時(shí)母線電壓udc1與平均母線電壓udc1avg間動(dòng)態(tài)平衡的目的旨在防止永磁同步電機(jī)7運(yùn)行期間電網(wǎng)波動(dòng)導(dǎo)致過(guò)壓欠壓對(duì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)造成損害，其具體控制方法是：當(dāng)單片機(jī)5檢測(cè)到udc1＜udc1avg，即驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)母線端欠壓時(shí)，儲(chǔ)能模塊3具有的第二支路的第二常開(kāi)繼電器閉合，第二常閉繼電器仍處在閉合狀態(tài)，升壓斬波電路導(dǎo)通，降壓斬波電路關(guān)斷，通過(guò)pwm波控制升壓斬波電路中的igbt通斷來(lái)提升輸出端端電容c2間的電壓udc2，此時(shí)儲(chǔ)能模塊3端電容c2間的電壓udc2大于母線電容c1間的電壓udc1，端電容c2通過(guò)電池儲(chǔ)能單元向母線電容c1放電，電池儲(chǔ)能單元處于放電狀態(tài)，直至母線電容c1間實(shí)時(shí)母線電壓udc1與平均母線電壓udc1avg間動(dòng)態(tài)平衡；當(dāng)單片機(jī)5檢測(cè)到udc1＞udc1avg，即驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)母線端過(guò)壓時(shí)，儲(chǔ)能模塊3具有的第一支路的第一常開(kāi)繼電器km11閉合，第一常開(kāi)繼電器km12仍處在閉合狀態(tài)，降壓斬波電路導(dǎo)通，升壓斬波電路關(guān)斷，通過(guò)pwm波控制降壓斬波電路中的igbt通斷來(lái)降低輸出端端電容c2間的電壓udc2，此時(shí)儲(chǔ)能模塊3端電容c2間的電壓udc2小于母線電容c1間的電壓udc1，母線電容c1向端電容c2充電，能量傳輸?shù)诫姵貎?chǔ)能單元，電池儲(chǔ)能單元處于充電狀態(tài)，直至母線電容c1間實(shí)時(shí)母線電壓udc1與平均母線電壓udc1avg間動(dòng)態(tài)平衡；其中，所述pwm波來(lái)自一個(gè)閉環(huán)輸出：將母線電容c1間的實(shí)時(shí)母線電壓udc1與平均母線電壓udc1avg作差送入一個(gè)pi控制器，pi控制器輸出為控制igbt的pwm波。

步驟三中，所述永磁同步電機(jī)7制動(dòng)能量向電池儲(chǔ)能單元充電的具體控制方法為：儲(chǔ)能模塊3具有的第一支路的第一常開(kāi)繼電器km11閉合，第一常開(kāi)繼電器km12任處在閉合狀態(tài)，降壓斬波電路導(dǎo)通，升壓斬波電路關(guān)斷，通過(guò)pwm波控制降壓斬波電路中的igbt通斷來(lái)降低輸出端端電容c2間的電壓udc2，永磁同步電機(jī)7制動(dòng)能量給端電容c2充電，進(jìn)一步傳輸?shù)诫姵貎?chǔ)能單元，其中，所述pwm波占空比與永磁同步電機(jī)7制動(dòng)后的轉(zhuǎn)速成正比關(guān)系，即pwm波占空比給定隨著制動(dòng)后永磁同步電機(jī)7轉(zhuǎn)速的降低而降低。

進(jìn)一步的，步驟二中，當(dāng)永磁同步電機(jī)7驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，將第三常開(kāi)繼電器km3斷開(kāi)，將第四常開(kāi)繼電器km4斷開(kāi)，系統(tǒng)調(diào)用儲(chǔ)能模塊3和整流模塊2，單片機(jī)5給出相應(yīng)的pwm波，控制整流模塊2中所有的igbt的通斷，通過(guò)儲(chǔ)能模塊3中的存儲(chǔ)能量繼續(xù)保證永磁同步電機(jī)7的正常運(yùn)行，整流模塊2充當(dāng)永磁同步電機(jī)7驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的逆變模塊1。

實(shí)施例四

在實(shí)施例三的基礎(chǔ)上，對(duì)電網(wǎng)電壓的波動(dòng)進(jìn)一步細(xì)分處理，當(dāng)單片機(jī)6檢測(cè)到

0.95udc1avg＜udc1＜udc1avg時(shí)，第五常開(kāi)繼電器km5閉合，斷開(kāi)第一敞開(kāi)繼電器和第二敞開(kāi)繼電器，控制三極管q2和q4閉合，緩充電容放電，抬高母線直流電壓，將實(shí)時(shí)母線電壓udc1提升至達(dá)到平均母線電壓udc1avg的值，實(shí)時(shí)母線電壓udc1與平均母線電壓udc1avg間的動(dòng)態(tài)平衡。當(dāng)udc1＜0.95udc1avg時(shí)，斷開(kāi)第五常開(kāi)繼電器km5，采用儲(chǔ)能模塊1中的升壓斬波電路將實(shí)時(shí)母線電壓udc1提升至達(dá)到平均母線電壓udc1avg的值，實(shí)時(shí)母線電壓udc1與平均母線電壓udc1avg間的動(dòng)態(tài)平衡。當(dāng)單片機(jī)6檢測(cè)到1.05udc1avg＞udc1＞udc1avg時(shí)，第五常開(kāi)繼電器km5閉合，斷開(kāi)第一敞開(kāi)繼電器和第二敞開(kāi)繼電器，控制三極管q1和q3閉合，緩充電容充電，降低母線直流電壓，將實(shí)時(shí)母線電壓udc1下降至平均母線電壓udc1avg的值，實(shí)時(shí)母線電壓udc1與平均母線電壓udc1avg間的動(dòng)態(tài)平衡。當(dāng)單片機(jī)6檢測(cè)到udc1＞1.05udc1avg時(shí)，斷開(kāi)第五常開(kāi)繼電器km5，采用儲(chǔ)能模塊1中的降壓斬波電路將實(shí)時(shí)母線電壓udc1下降至平均母線電壓udc1avg的值，實(shí)時(shí)母線電壓udc1與平均母線電壓udc1avg間的動(dòng)態(tài)平衡。

由上所述，本發(fā)明采用的大功率永磁同步電機(jī)制動(dòng)能量回收裝置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，實(shí)用性強(qiáng)，控制方便，降壓斬波電路和升壓斬波電路配合使用，使得電池儲(chǔ)能單元處在合理的充放電狀態(tài)，既可以最大限度地利用好具有波動(dòng)性的電網(wǎng)資源，防止欠壓、過(guò)壓等對(duì)永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的破壞，同時(shí)可以有效回收永磁同步電機(jī)制動(dòng)生成的能量，在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)欠壓時(shí)通過(guò)該回收能量及時(shí)對(duì)其作出補(bǔ)償。并且在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)通過(guò)該存儲(chǔ)能量可繼續(xù)保證永磁同步電機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)；同時(shí)，本發(fā)明的大功率永磁同步電機(jī)制動(dòng)能量回收裝置的控制方法，考慮大功率永磁同步電機(jī)的特殊性，制動(dòng)時(shí)回收制動(dòng)能量，啟動(dòng)后通過(guò)該回收能量對(duì)母線電壓及時(shí)調(diào)整，控制方法更加靈活，有效避免大功率永磁同步電機(jī)采用能耗制動(dòng)造成的能量浪費(fèi)。

盡管本發(fā)明的實(shí)施方案已公開(kāi)如上，但其并不僅僅限于說(shuō)明書(shū)和實(shí)施方式中所列運(yùn)用，它完全可以被適用于各種適合本發(fā)明的領(lǐng)域，對(duì)于熟悉本領(lǐng)域的人員而言，可容易地實(shí)現(xiàn)另外的修改，因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本發(fā)明并不限于特定的細(xì)節(jié)和這里示出與描述的圖例。