【技术实现步骤摘要】
基于矩阵变换器的永磁同步电机控制系统
本专利技术涉及高效永磁电机控制系统领域,尤其涉及一种基于矩阵变换器的永磁同步电机控制系统。
技术介绍
随着电力电子技术和电机控制技术的发展,交流电气传动系统在实践当中已有广泛的应用,如用在风机、电力机车和轻工机械等,其控制效果可与直流调速相媲美,并且还拥有直流调速系统没有的一系列优点。交流电气传动系统的执行电机一般为异步电动机、永磁同步电机和无刷直流电机。其中,永磁同步电机由于其转子为永磁体,没有复杂的电刷结构,且采用矢量控制或直接转矩控制可以使永磁同步电机调速系统的控制性能接近直流电机调速系统的性能指标,因此广泛应用于伺服控制及电气传动等场合。构成交流电气传动系统的除了执行电机外还包括变频装置,常见的变频装置主电路拓扑结构主要包括AC/DC/AC变换器(双PWM变换器和不控整流PWM变换器)及AC/AC变换器(主要是周波变换器),其中,不控整流PWM变换器采用二极管不控整流,会造成输入电流发生畸变,使得输入电流波形非正弦,谐波增大,输入功率因数偏低,能量无法实现双向流动,且中间直流环节含有大电容;双PWM控制器整流和逆变均采用全控性器件,实现了输入电流输出电压正弦化,能量双向流动,实现高功率因数运行,但该结构仍需要中间直流储能电容;周波变换器由于没有中间直流环节,利用电网电压实现晶闸管的自然换流,实现了能量双向流动和四象限运行,但由于采用移相触发方式实现功率变换,使得电流电压波形畸变严重,输入功率因数较低。
技术实现思路
在下文中给出了关于本专利技术的简要概述,以便提供关于本专利技术的某些方面的基本理解。应当理解,这个概 ...
【技术保护点】
基于矩阵变换器的永磁同步电机控制系统,其特征在于,所述基于矩阵变换器的永磁同步电机控制系统包括主电路、检测电路、控制电路、驱动电路、信号处理电路以及箝位电路;所述主电路包括三相交流电源(11)、RLC输入滤波器(12)、双向开关矩阵电路(13)以及永磁同步电机(PMSM)(14);所述检测电路包括输入电压检测模块(21)、输出电压电流检测模块(22)以及光电编码器(23),其中,所述输入电压检测模块(21)用于进行输入相电压过零点检测,所述输出电压电流检测模块(22)用于进行输出电流极性检测、输出电压大小检测和输出电流大小检测,而所述光电编码器用于对永磁同步电机的转速和转子初始位置进行检测;所述控制电路包括ARM模块和FPGA模块,以实现坐标变换、计算定子磁链、计算电磁转矩、输入电流扇区、输出电压扇区以及求出矢量作用时间和矢量分配情况的功能;所述驱动电路用于对所述控制电路中的FPGA输出的PWM信号进行放大以及隔离驱动双向开关矩阵电路(13)中的开关管;所述信号处理电路用于对所述输入电压检测模块(21)及所述输出电压电流检测模块(22)采集的信号进行限幅、滤波和比较整形;所述箝位电路用 ...
【技术特征摘要】
1.基于矩阵变换器的永磁同步电机控制系统,其特征在于,所述基于矩阵变换器的永磁同步电机控制系统包括主电路、检测电路、控制电路、驱动电路、信号处理电路以及箝位电路;所述主电路包括三相交流电源(11)、RLC输入滤波器(12)、双向开关矩阵电路(13)以及永磁同步电机(PMSM)(14);所述检测电路包括输入电压检测模块(21)、输出电压电流检测模块(22)以及光电编码器(23),其中,所述输入电压检测模块(21)用于进行输入相电压过零点检测,所述输出电压电流检测模块(22)用于进行输出电流极性检测、输出电压大小检测和输出电流大小检测,而所述光电编码器用于对永磁同步电机的转速和转子初始位置进行检测;所述控制电路包括ARM模块和FPGA模块,以实现坐标变换、计算定子磁链、计算电磁转矩、输入电流扇区、输出电压扇区以及求出矢量作用时间和矢量分配情况的功能;所述驱动电路用于对所述控制电路中的FPGA输出的PWM信号进行放大以及隔离驱动双向开关矩阵电路(13)中的开关管;所述信号处理电路用于对所述输入电压检测模块(21)及所述输出电压电流检测模块(22)采集的信号进行限幅、滤波和比较整形;所述箝位电路用于保护双向开关矩阵电路(13)中的开关管免遭过压损坏。2.根据权利要求1所述的基于矩阵变换器的永磁同步电机控制系统,其特征在于:所述箝位电路包括过压吸收电路模块和泄放电路模块;所述过压吸收电路模块包括第一电容(C1)、第二电容(C2)、第九电阻(R9)、第十电阻(R10)以及多个二极管;所述过压吸收电路模块和所述泄放电路模块用于在所述双向开关矩阵电路(13)带感性负载时,通断切换所述双向开关矩阵电路(13)中的开关管瞬间形成高压尖峰,通过高压尖峰能量对第一电容(C1)和第二电容(C2)进行充电以保护所述双向开关矩阵电路(13)中的开关管;所述第九电阻(R9)和所述第十电阻(R10)为均压电阻。3.根据权利要求2所述的基于矩阵变换器的永磁同步电机控制系统,其特征在于:所述多个二极管包括6组二极管,所述6组二极管中的每一组包括两个串联的二极管,所述6组二极管并联连接于所述泄放电路模块的两端;所述第一电容(C1)的一端和所述第十电阻(R10)的一端连接后与所述泄放电路模块的一端(M)相连接,所述第一电容(C1)的另一端、所述第十电阻(R10)的另一端、所述第二电容(C2)的一端以及所述第九电阻(R9)的一端连接在一起,所述第二电容(C2)的另一端和所述第九电阻(R9)的另一端连接后与所述泄放电路模块的另一端(N)相连接。4.根据权利要求2或3所述的基于矩阵变换器的永磁同步电机控制系统,其特征在于:所述泄放电路模块包括第七电阻(R7)、第八电阻(R8)、第六电阻(R6)、第三电容(C3)、电压比较器(LM339)、第一电阻(R1)、光耦合器(TLP250)、第二电阻(R2)、第四电容(C4)、第三电阻(R3)、稳压二极管(ZD5)、第四电阻(R4)、开关管(Q1)、第五电阻(R5)和第一二极管(D1);其中,所述第八电阻(R8)和所述第六电阻(R6)为可变电阻,所述第四电容(C4)为电解电容,所述第五电阻(R5)为泄放电阻;所述第七电阻(R7)的一端和所述第五电阻...
【专利技术属性】
技术研发人员:高晗璎,刘珊珊,
申请(专利权)人:哈尔滨理工大学,
类型:发明
国别省市:黑龙江,23
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