一种永磁同步电机的变频电路制造技术

一种永磁同步电机的变频电路，目的在于解决定子电流中谐波含量较高的问题，其技术要点是：包括三个交流侧电感、三相桥式PWM整流单元、电容C1、三相桥式PWM逆变单元和CLC滤波单元，三相桥式PWM整流单元和三相桥式PWM逆变单元均包括六个绝缘栅双极晶体管，每个绝缘栅双极晶体管分别与一个二极管反向并联，三个交流侧电感的一端与三相电源相连，另一端与三相桥式PWM整流单元的一端相连，三相桥式PWM整流单元的另一端通过电容C1与三相桥式PWM逆变单元的一端相连，三相桥式PWM逆变单元的另一端与CLC滤波单元的一端相连，CLC滤波单元的另一端连接永磁同步电机。本实用新型专利技术可实现再生制动，使交流输出电流接近正弦波，可减小定子电流畸变率，提高永磁同步电机控制性能。

【技术实现步骤摘要】
一种永磁同步电机的变频电路
本技术涉及一种永磁同步电机的变频电路，属于电机控制领域。
技术介绍
高速永磁电机普遍采用高频、非正弦PWM逆变器供电，频率可达几千赫兹到几万赫兹，由高速永磁同步电机的结构特点和运行状态要求可知，高速永磁同步电机的定子电感很小，通常低于0.5mH。从有利的一方面来说，小电感特性利于提高定子电流的动态响应速度，然而此特性对电机控制系统还会带来诸多不利影响。采用开关频率为数千赫兹的三相电压源PWM逆变器直接对此类型电机进行驱动时，由于电机定子电感很小，因此难以实现对绕组电流的有效调节，这将导致绕组电流发生畸变，电流中含有很大的谐波成分，从而会增加绕组铜损和铁心损耗，同时还会产生较大的转矩脉动和噪声。为了减小变频器输出的电流中的谐波含量，从而更好地实现对高速永磁同步电机的控制，通常的方法就是在变频器的输出端串入大小适中的三个相同的电感，使永磁同步电机定子等效电感变大，从而滤出基波以外的电流分量。但是在变频器的输出端加装滤波电感会使整个系统的体积、重量及成本成倍的增加，同时由于电感对电流起滞后作用，这无疑又会降低电枢电流的动态响应速度。另外一种方法是通过提高开关管的控制频率，以实现对定子电流快速调节的目的。然而开关管的开关频率不能无限制地增加，它还受到系统功率的限制，因此需要对永磁同步电机的变频电路加以改进。
技术实现思路
本技术提供了一种永磁同步电机的变频电路，目的在于解决现有永磁同步电机定子电流中谐波含量较高的问题，其可以实现再生制动，使交流输出电流接近正弦波，可减小定子电流畸变率，进而提高了永磁同步电机控制性能。本技术的永磁同步电机的变频电路，为达到上述目的所采用的技术方案是：包括三个交流侧电感、三相桥式PWM整流单元、电容C1、三相桥式PWM逆变单元和CLC滤波单元，所述三个交流侧电感包括三个电感L1，三个电感L1以串联的形式接入电路中；所述三相桥式PWM整流单元和三相桥式PWM逆变单元均包括六个绝缘栅双极晶体管，每个绝缘栅双极晶体管分别与一个二极管反向并联，所述三个交流侧电感的一端与三相电源相连，另一端与三相桥式PWM整流单元的一端相连，三相桥式PWM整流单元的另一端通过电容C1与三相桥式PWM逆变单元的一端相连，三相桥式PWM逆变单元的另一端与CLC滤波单元的一端相连，CLC滤波单元的另一端连接永磁同步电机。作为本技术的进一步改进，所述CLC滤波单元包括第一滤波单元、三个电感L4和第二滤波单元，所述的第一滤波单元的输入端分别与三相桥式PWM逆变单元的输出端、电感L4的一端相连，所述的第二滤波单元分别与电感L4的另一端、永磁同步电机的输入端相连。通过第一滤波单元能够有效地吸收三相桥式PWM逆变单元电流中5到7次的谐波，通过第二滤波单元能够有效地吸收电流中7次以上的高频谐波。作为本技术的进一步改进，所述第一滤波单元包括三个电容C2、三个电容C3、三个电感L2和三个电感L3，三个电容C2的一端分别与三相桥式PWM逆变单元3的输出端、电感L4的一端相连，另一端分别与三个电感L2的一端相连，三个电感L2的另一端分别与电容C3和电感L3的一端相连，电感L3的另一端和电容C3的另一端均与接地端相连。作为本技术的进一步改进，所述第二滤波单元包括三个电容C4、三个电感L5和三个电阻R1，三个电容C4的一端分别与电感L4的另一端、永磁同步电机的输入端相连，另一端分别与三个电感L5的一端、三个电阻R1的一端相连，三个电感L5的另一端、三个电阻R1的另一端均与接地端相连。作为本技术的进一步改进，所述二极管为高反向电阻点接触型二极管,其反向电阻高,和储能元件一起使用，可防止电路中电压电流的突变，为反向电动势提供耗电通路。本技术的有益效果是：本技术采用三相桥式PWM整流电路替换传统不可控整流器，无需增加任何附加电路就能实现变频器再生能量向电网的回馈，采用PWM整流技术，它直接对整流桥上各功率开关原件进行控制，使得输入电流接近正弦波，其相位与电压源相位相同。这样输入电流中只含与开关频率有关的高次谐波，这些谐波次数高，容易滤除，同时，也使功率因数接近1，减少对电网的危害，双PWM具有输入电压、电流频率固定，波形均为近似正弦，功率因数接近1，输出电压电流频率可变，电流波形近似为正弦的特点，输出电流流经CLC滤波单元，能有效的抑制输出电流中除基频以外的各次谐波电流，使得流入永磁同步电机的电枢电流为正弦波的特点。这种变频器可实现四象限运行，可以实现能量的双向流动。附图说明图1为本技术的永磁同步电机的变频电路图。具体实施方式参照图1，该永磁同步电机的变频电路，包括三个交流侧电感1、三相桥式PWM整流单元2、电容C1、三相桥式PWM逆变单元3和CLC滤波单元4，三个交流侧电感1、三相桥式PWM整流单元2、电容C1、三相桥式PWM逆变单元3和CLC滤波单元4采用级联的结构连接，所述三个交流侧电感1的一端与三相电源相连，另一端与三相桥式PWM整流单元2的一端相连，三相桥式PWM整流单元2的另一端通过电容C1与三相桥式PWM逆变单元3的一端相连，三相桥式PWM逆变单元3的另一端与CLC滤波单元4的一端相连，CLC滤波单元4的另一端连接永磁同步电机，所述三个交流侧电感1包括电感L1，所述电感L1以串联的形式接入电路中，其是交流电源内部电感和外接电感之和，是电路正常工作所必需的，也起到一定的滤波作用；所述三相桥式PWM整流单元2包括六个绝缘栅双极晶体管V1-V6，所述六个绝缘栅双极晶体管V1-V6分别与二极管D1-D6反向并联，通过PWM脉冲信号控制所述六个绝缘栅双极晶体管V1-V6的通断能够将交流电流转变为直流电压，其中，所述二极管是高反向电阻点接触型二极管；所述三相桥式PWM逆变单元3包括六个绝缘栅双极晶体管V7-V12，所述六个绝缘栅双极晶体管V7-V12分别与二极管D7-D12反向并联，通过PWM脉冲信号控制所述六个绝缘栅双极晶体管V7-V12的通断能够将所述电容C1上的直流电压转变为与所需频率的三相交流电压，其中，所述二极管是高反向电阻点接触型二极管。进一步地，所述CLC滤波单元4包括第一滤波单元41、三个电感L4和第二滤波单元42，所述的第一滤波单元41的输入端分别与三相桥式PWM逆变单元3的输出端、电感L4的一端相连，所述的第二滤波单元42分别与电感L4的另一端、永磁同步电机的输入端相连，通过第一滤波单元40能够有效的吸收三相桥式PWM逆变单元3电流中的5-7次谐波；所述的第二滤波单元41分能够有效的吸收电流中7次以上的高频谐波，通过所述的第二滤波单元41分能够有效的吸收电流中7次以上的高频谐波。进一步地，所述第一滤波单元41包括三个电容C2、三个电容C3、三个电感L2和三个电感L3，三个电容C2的一端分别与三相桥式PWM逆变单元3的输出端、电感L4的一端相连，另一端分别与三个电感L2的一端相连，三个电感L2的另一端分别与电容C3和电感L3的一端相连，电感L3的另一端和电容C3的另一端均与接地端相连；所述第二滤波单元42包括三个电容C4、三个电感L5和三个电阻R1，三个电容C4的一端分别与电感L4的另一端、永磁同步电机的输入端相连，另一端分别与三个电感L5的一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种永磁同步电机的变频电路，其特征在于：包括三个交流侧电感（1）、三相桥式PWM整流单元（2）、电容C1、三相桥式PWM逆变单元（3）和CLC滤波单元（4），所述三个交流侧电感（1）包括三个电感L1，三个电感L1以串联的形式接入电路中；所述三相桥式PWM整流单元（2）和三相桥式PWM逆变单元均包括六个绝缘栅双极晶体管，每个绝缘栅双极晶体管分别与一个二极管反向并联，所述三个交流侧电感（1）的一端与三相电源相连，另一端与三相桥式PWM整流单元（2）的一端相连，三相桥式PWM整流单元（2）的另一端通过电容C1与三相桥式PWM逆变单元（3）的一端相连，三相桥式PWM逆变单元（3）的另一端与CLC滤波单元（4）的一端相连，CLC滤波单元（4）的另一端连接永磁同步电机。

【技术特征摘要】
1.一种永磁同步电机的变频电路，其特征在于：包括三个交流侧电感（1）、三相桥式PWM整流单元（2）、电容C1、三相桥式PWM逆变单元（3）和CLC滤波单元（4），所述三个交流侧电感（1）包括三个电感L1，三个电感L1以串联的形式接入电路中；所述三相桥式PWM整流单元（2）和三相桥式PWM逆变单元均包括六个绝缘栅双极晶体管，每个绝缘栅双极晶体管分别与一个二极管反向并联，所述三个交流侧电感（1）的一端与三相电源相连，另一端与三相桥式PWM整流单元（2）的一端相连，三相桥式PWM整流单元（2）的另一端通过电容C1与三相桥式PWM逆变单元（3）的一端相连，三相桥式PWM逆变单元（3）的另一端与CLC滤波单元（4）的一端相连，CLC滤波单元（4）的另一端连接永磁同步电机。2.如权利要求1所述的一种永磁同步电机的变频电路，其特征在于：所述CLC滤波单元（4）包括第一滤波单元（41）、三个电感L4和第二滤波单元（42），所述的第一滤波单元（41）的输入端分别与三相桥式PWM逆变单元（3）的...

【专利技术属性】
技术研发人员：戈宝军，罗前通，王立坤，朱一枫，魏瑶，薛慧敏，王鑫，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：新型
国别省市：黑龙江,23