大功率永磁同步电机能量泄放装置及控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种大功率永磁同步电机能量泄放装置，由逆变模块、能量泄放模块、母线电压检测模块、三相线电压检测模块、控制器及大功率永磁同步电机相互连接组成，通过能量泄放模块在永磁同步电机停机时对剩余能量进行泄放。本发明专利技术实现对大功率永磁同步电机能量泄放及泄放过程控制，对原有电路的改造简单、成本低，实现对能量泄放过程的柔性，稳定母线电压，防止对运行系统造成损害。

Energy release device and control method of high power permanent magnet synchronous motor

The invention discloses an energy discharge device of high-power permanent magnet synchronous motor, which is composed of inverter module, energy discharge module, bus voltage detection module, three-phase line voltage detection module, controller and high-power permanent magnet synchronous motor, through which residual energy is discharged when the permanent magnet synchronous motor stops. The invention realizes the control of energy discharge and discharge process of high-power permanent magnet synchronous motor, simple transformation of the original circuit, low cost, flexible energy discharge process, stable bus voltage, and preventing damage to the operation system.

【技术实现步骤摘要】
大功率永磁同步电机能量泄放装置及控制方法
本专利技术属于永磁同步电机控制
，具体涉及一种大功率永磁同步电机能量泄放装置及控制方法。
技术介绍
对于功率大于2000W的大功率电机来说，当变频调速交流电机拖动负载执行机构运行于变频制动状态时，由于负载惯性的存在，交流电机的转子转速将大于其同步转速，此时电机相当于异步发电机，处于再生发电状态。电动机产生的制动能量经由变频器中的逆变器回馈到变频器的直流母线侧，而变频器的整流器通常采用不可控的整流二极管，由于二极管的特点是单向导通的，所以制动能量回馈到变频器母线后如果不采取措施，将无法转移和释放，随后会不断累积，变频器直流母线电压不断升高，最终导致变频器因直流母线电压过高而跳过压保护，危及交流电机变频调速系统的正常运行，严重时甚至直接损坏变频器。为了避免变频器过压故障，通常采用电力电子开关管和制动电阻配合使用，当电机制动时，根据直流网侧电压的变化来启动和关闭电力电子开关管，使负载侧产生的制动能量消耗在设置的制动电阻上，利用电阻发热的方法吸收并消耗制动能量，从而防止负载侧制动能量向直流母线侧回馈导致直流网侧电压的升高，利用这种恒压吸收的方式，将直流母线侧电压维持在某一设定值范围内，使交流电机变频调速系统能够安全稳定的运行。采用上述吸收方法虽然能有效处理电机制动产生的能量，但是这种能耗方式却存在一个缺点，由于制动电阻发热容易引起了周围环境的温升，从而影响到变频器的安全运行，由此产生的额外散热环节的耗能也不容小觑。综上所述，提出一种大功率永磁同步电机能量泄放装置及控制方法显得尤为重要。
技术实现思路
本专利技术公开了一种大功率永磁同步电机能量泄放装置，其特征在于，由逆变模块、能量泄放模块、母线电压检测模块、三相线电压检测模块、控制器及大功率永磁同步电机相互连接组成。本专利技术还公开一种大功率永磁同步电机能量泄放控制方法，通过两个由控制器控制的能量泄放模块在大功率永磁同步电机急停时工作，稳定母线电压，防止对运行系统造成损害。为了达到上述目的，本专利技术大功率永磁同步电机能量泄放装置采用的技术方案是：一种大功率永磁同步电机能量泄放装置，其特征在于，包括：逆变模块、第一能量泄放模块、第二能量泄放模块、母线电压检测模块、三相线电压检测模块、控制器；所述逆变模块分别与控制器以及大功率永磁同步电机电路连接，所述逆变模块用于产生使大功率永磁同步电机运转的三相电压；所述第一能量泄放模块分别与所述逆变模块以及控制器电路连接，所述第一能量泄放模块基于所述控制器的信号来释放大功率永磁同步电机制动时产生的能量；所述第二能量泄放模块分别与所述控制器、三相线电压检测模块以及大功率永磁同步电机电路连接，所述第二能量泄放模块基于所述控制器的信号来释放大功率永磁同步电机制动时产生的所述第一能量泄放模块无法释放的能量；所述母线电压检测模块与所述控制器电路连接，所述母线电压检测模块用于采集母线电压；所述三相线电压检测模块与所述控制器电路连接，所述三相线电压检测模块用于采集大功率永磁同步电机接入处的三相线电压；所述控制器用于控制大功率永磁同步电机运转及停止，并且产生控制所述第一能量泄放模块及所述第二能量泄放模块的控制信号。进一步地，所述第一能量泄放模块中包括：绝缘栅双极型晶体管IGBT7、电阻R1；所述绝缘栅双极型晶体管IGBT7的门极与所述控制器电路连接，所述绝缘栅双极型晶体管IGBT7的集电极与所述电阻R1一端电路连接，所述绝缘栅双极型晶体管IGBT7的发射极以及电阻R1的另一端接入所述逆变模块的输入端。进一步地，所述第二能量泄放模块中包括：绝缘栅双极型晶体管IGBT8、绝缘栅双极型晶体管IGBT9、绝缘栅双极型晶体管IGBT10、电阻R2、电阻R3以及电阻R4；所述绝缘栅双极型晶体管IGBT8的集电极、绝缘栅双极型晶体管IGBT9的集电极、绝缘栅双极型晶体管IGBT10的集电极分别与大功率永磁同步电机的三相线电路连接；所述绝缘栅双极型晶体管IGBT8的门极、绝缘栅双极型晶体管IGBT9的门极、绝缘栅双极型晶体管IGBT10的门极与所述控制器电路连接；所述绝缘栅双极型晶体管IGBT8的发射极与电阻R2的一端电路连接，所述绝缘栅双极型晶体管IGBT9的发射极与电阻R3的一端电路连接，所述绝缘栅双极型晶体管IGBT10的发射极与电阻R4的一端电路连接；所述电阻R2、电阻R3、电阻R4的另一端接地。进一步地，所述控制器包括第一PWM波输出端口，所述第一能量泄放模块与所述第一PWM波输出端口电路连接，所述第一能量泄放模块由所述第一PWM波输出端口输出的PWM波控制通断。进一步地，所述控制器还包括第二PWM波输出端口、第三PWM波输出端口以及第四PWM波输出端口，所述第二能量泄放模块分别与所述第二PWM波输出端口、第三PWM波输出端口以及第四PWM波输出端口电路连接，所述第二能量泄放模块分别由从所述第二PWM波输出端口输出的PWM波、第三PWM波输出端口输出的PWM波以及第四PWM波输出端口输出的PWM波控制通断。本专利技术还提供了基于大功率永磁同步电机能量泄放装置的一种大功率永磁同步电机能量泄放装置的控制方法，其特征在于，包括在大功率永磁同步电机急停后，母线电压在持续升高时的泄能过程以及当母线电压持续下降时的停止泄能过程，其中泄能过程的具体步骤如下：步骤1：当母线电压高于阈值U1时，控制器逐渐增加第一PWM波输出端口输出的PWM波的占空比，通过PWM波控制第一能量泄放模块进行能量泄放；步骤2：判断母线电压是否继续升高：当母线电压继续升高并高于阈值U2时，控制器逐渐增加第二PWM波输出端口输出的PWM波、第三PWM波输出端口输出的PWM波以及第四PWM波输出端口输出的PWM波的占空比，分别通过三个PWM波控制第二能量泄放模块开始工作，第一能量泄放模块和第二能量泄放模块同时进行能量泄放直至母线电压开始下降执行停止泄能过程；当母线电压开始下降时，执行停止泄能过程；停止泄能过程具体如下：当母线电压从高于阈值U2开始下降时，控制器逐渐减小第一PWM波输出端口输出的PWM波、第二PWM波输出端口输出的PWM波以及第三PWM波输出端口输出的PWM波的占空比直至母线电压低于阈值U1，控制器使第一PWM波输出端口输出的PWM波、第二PWM波输出端口输出的PWM波、第三PWM波输出端口输出的PWM波以及第四PWM波输出端口输出的PWM波的占空比为零，停止第一能量泄放模块、第二能量泄放模块工作，完成整个泄放控制过程；当母线电压从高于阈值U1且低于阈值U2开始下降时，控制器逐渐减少第一PWM波输出端口输出的PWM波的占空比直至母线电压低于阈值U1，控制器使第一PWM波输出端口输出的PWM波的占空比为零，停止第一能量泄放模块工作，完成整个泄放控制过程。进一步地，控制器逐渐增加第一PWM波输出端口输出的PWM波、第二PWM波输出端口输出的PWM波、第三PWM波输出端口输出的PWM波以及第四PWM波输本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大功率永磁同步电机能量泄放装置，其特征在于，包括：逆变模块、第一能量泄放模块、第二能量泄放模块、母线电压检测模块、三相线电压检测模块、控制器；/n所述逆变模块分别与控制器以及大功率永磁同步电机电路连接，所述逆变模块用于产生使大功率永磁同步电机运转的三相电压；/n所述第一能量泄放模块分别与所述逆变模块以及控制器电路连接，所述第一能量泄放模块基于所述控制器的控制信号来释放大功率永磁同步电机制动时产生的能量；/n所述第二能量泄放模块分别与所述控制器、三相线电压检测模块以及大功率永磁同步电机电路连接，所述第二能量泄放模块基于所述控制器的控制信号来释放大功率永磁同步电机制动时产生的所述第一能量泄放模块无法释放的能量；/n所述母线电压检测模块与所述控制器电路连接，所述母线电压检测模块用于采集母线电压；/n所述三相线电压检测模块与所述控制器电路连接，所述三相线电压检测模块用于采集大功率永磁同步电机接入处的三相线电压；/n所述控制器用于控制大功率永磁同步电机运转及停止，并且产生控制所述第一能量泄放模块及所述第二能量泄放模块的控制信号。/n

【技术特征摘要】
1.一种大功率永磁同步电机能量泄放装置，其特征在于，包括：逆变模块、第一能量泄放模块、第二能量泄放模块、母线电压检测模块、三相线电压检测模块、控制器；
所述逆变模块分别与控制器以及大功率永磁同步电机电路连接，所述逆变模块用于产生使大功率永磁同步电机运转的三相电压；
所述第一能量泄放模块分别与所述逆变模块以及控制器电路连接，所述第一能量泄放模块基于所述控制器的控制信号来释放大功率永磁同步电机制动时产生的能量；
所述第二能量泄放模块分别与所述控制器、三相线电压检测模块以及大功率永磁同步电机电路连接，所述第二能量泄放模块基于所述控制器的控制信号来释放大功率永磁同步电机制动时产生的所述第一能量泄放模块无法释放的能量；
所述母线电压检测模块与所述控制器电路连接，所述母线电压检测模块用于采集母线电压；
所述三相线电压检测模块与所述控制器电路连接，所述三相线电压检测模块用于采集大功率永磁同步电机接入处的三相线电压；
所述控制器用于控制大功率永磁同步电机运转及停止，并且产生控制所述第一能量泄放模块及所述第二能量泄放模块的控制信号。


2.如权利要求1所述的大功率永磁同步电机能量泄放装置，其特征在于，所述第一能量泄放模块中包括：绝缘栅双极型晶体管IGBT7、电阻R1；所述绝缘栅双极型晶体管IGBT7的门极与所述控制器电路连接，所述绝缘栅双极型晶体管IGBT7的集电极与所述电阻R1一端电路连接，所述绝缘栅双极型晶体管IGBT7的发射极以及电阻R1的另一端接入所述逆变模块的输入端。


3.如权利要求1所述的大功率永磁同步电机能量泄放装置，其特征在于，所述第二能量泄放模块中包括：绝缘栅双极型晶体管IGBT8、绝缘栅双极型晶体管IGBT9、绝缘栅双极型晶体管IGBT10、电阻R2、电阻R3以及电阻R4；所述绝缘栅双极型晶体管IGBT8的集电极、绝缘栅双极型晶体管IGBT9的集电极、绝缘栅双极型晶体管IGBT10的集电极分别与大功率永磁同步电机的三相线电路连接；所述绝缘栅双极型晶体管IGBT8的门极、绝缘栅双极型晶体管IGBT9的门极、绝缘栅双极型晶体管IGBT10的门极与所述控制器电路连接；所述绝缘栅双极型晶体管IGBT8的发射极与电阻R2的一端电路连接，所述绝缘栅双极型晶体管IGBT9的发射极与电阻R3的一端电路连接，所述绝缘栅双极型晶体管IGBT10的发射极与电阻R4的一端电路连接；所述电阻R2的另一端、电阻R3的另一端、电阻R4的另一端接地。


4.如权利要求1所述的大功率永磁同步电机能量泄放装置，其特征在于，所述控制器包括第一PWM波输出端口，所述第一能量泄放模块与所述第一PWM波输出端口电路连接，所述第一能量泄放模块由所述第一PWM波输出端口输出的PWM波控制通断。
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【专利技术属性】
技术研发人员：吴嘉欣，张懿，魏海峰，李震，李可礼，李垣江，刘维亭，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32