一种经济型交流电动机脉宽调制变频驱动系统技术方案

一种经济型交流电动机脉宽调制变频驱动系统，直流电源正、负极间串联连接第１相上、下桥臂开关元件和串联连接第２相上、下桥臂开关元件；三相电动机端子接往直流电源公共端和所述串联点；还包括单片机和第１、２相上、下桥臂控制异或门。单片机的第１、２相上、下桥臂调制信号口接往同相同桥臂控制异或门一输入，第１、２相选通口接往同相异或门另一输入；各异或门输出接往同相同桥臂开关元件控制端；同相上、下桥臂调制信号口输出一相双极性正弦波脉宽调制信号，且第１、２相信号相差π／３；各选通口与调制信号口状态经各异或门输出为控制各相桥臂开关元件状态的空间电压矢量脉宽调制，达到使用现有ＳＰＷＭ方式专用单片机控制芯片实现４开关元件的ＳＶＰＷＭ。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
一种经济型交流电动机脉宽调制变频驱动系统
本技术涉及一种经济型交流电动机脉宽调制变频驱动系统，在国际专利分类表中，功能分类可属于H02P7/00。
技术介绍
典型的交流电动机变频驱动系统，是对直流电源供电的三相桥式6单元逆变电路以正弦脉宽调制方式控制，转换成变频的对称三相电源，驱动三相交流电动机。这样的系统目前已有成熟的设计，包括各器件生产商已大量提供的专用单片机控制芯片和驱动芯片。因而，在系统设计时尽量采用这些芯片和器件生产商推荐的典型程序，可以大大减少设计工作量和更有利于保证系统的性能。为节省成本，本申请人提出了适用于家用小功率电动系统的经济型交流电动机变频驱动系统，可见于中国专利技术专利说明书CN1184735C《变频驱动的洗衣机》和CN1164824C《变频三相驱动的洗衣机》。其相对于前述典型的交流电动机变频驱动系统的变动主要是以二相桥式4单元逆变电路代替三相桥式6单元逆变电路，驱动二相或三相电动机，因而节省了2个单元电路。此外，现有技术近年推出的磁通正弦脉宽调制(SVPWM)方式(又称空间电压矢量PWM法)，相对于目前最广泛使用的电压、电流正弦脉宽调制(SPWM)方式，可以使系统模型简化，便于微处理器实时处理，可降低转矩脉动、噪声、开关损耗和桥路直通故障率，电源电压利用率可提高15％；用于二相桥式4单元逆变电路驱动三相电动机时，还可改善线电压的波形和对称性。但是，目前专用单片机控制芯片和驱动芯片主要是SPWM方式的，尤其是尚未有用于二相桥式4单元逆变电路的SVPWM方式的专用单片机控制芯片和驱动芯片，因而影响了SVPWM方式在经济型交流电动机变频驱动系统的推广应用。涉及本技术有关术语和设计的理解可见于如下资料：[1]李华德，白晶等 交流调速控制系统 北京：电子工业出版社，2003[2]李永东 交流电机数字控制系统 北京：机械工业出版社，2002[3]冯国强 经济型变频洗衣机的试验研究 2005年6月 清华大学硕士论文[4]张建明 一种变频驱动洗衣机控制器的设计 2004年6月 清华大学硕士论文[5]曾令远 经济型变频家用电器的研究与开发 2003年12月 清华大学硕士论文-->[6]Blaabjerg F，Freysson S.A new optimized space vector modulation strategy for acomponent minimized voltage source inverter.IEEE Trans onPe，1997，12(2)：705～714[7]Peters G L，Covic G A.Elimination output distortion in four switch inverters withthree-phase.IEE Proc-electro Power.1998，145(2)：326～332
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是，提出一种经济型交流电动机脉宽调制变频驱动系统，其使用二相桥式4单元逆变电路和现有SPWM方式的专用单片机控制芯片，但可以实现SVPWM。本技术解决技术问题的一个技术方案是，一种经济型交流电动机脉宽调制变频驱动系统，包括由直流电源供电和受控于控制机构的逆变电路及其驱动的交流电动机；——所述直流电源输出一正极、一负极和一零电位公共端；——所述逆变电路为二相桥式，包括在正电源母线和负电源母线之间串联连接第1相上桥臂开关元件与下桥臂开关元件，以及串联连接第2相上桥臂开关元件与下桥臂开关元件；正电源母线、负电源母线分别接往所述直流电源正极、负极；——所述电动机为三相电动机，其三相端子分别接往所述直流电源公共端、第1相上桥臂开关元件与下桥臂开关元件的串联点、第2相上桥臂开关元件与下桥臂开关元件的串联点；——所述控制机构向所述各相桥臂开关元件的控制端输出调制信号；——所述控制机构包括一单片机，其包括6个开关量输出口：第1相上桥臂调制信号口、第1相下桥臂调制信号口、第2相上桥臂调制信号口、第2相下桥臂调制信号口、第1相选通口、第2相选通口；——所述控制机构包括4个异或门：第1相上桥臂控制异或门、第1相下桥臂控制异或门、第2相上桥臂控制异或门和第2相下桥臂控制异或门；所述各调制信号口分别接往同相同桥臂控制异或门的一个输入，各选通口的输出分别接往同相异或门的另一个输入，各异或门的输出接往逆变电路同相同桥臂开关元件的控制端；——所述单片机控制所述4个调制信号口的输出特性为：同相上桥臂调制信号口的输出与下桥臂调制信号口的输出互补，按照电压正弦双极性调制法输出一相双极性正弦波脉宽调制信号，并且第1相调制正弦参考信号与第2相调制正弦参考信号的相位差为π/3；——所述单片机控制所述各选通口与调制信号口的状态经各异或门输出为控制所述逆变电路各相桥臂开关元件开关状态的空间电压矢量脉宽调制(SVPWM)。本技术解决技术问题的另一个技术方案是，一种经济型交流电动机脉宽调制变频驱动系统，包括包括由直流电源供电和受控于控制机构的逆变电路及其驱动的交流电动-->机；——所述直流电源输出一正极、一负极和一零电位公共端；——所述逆变电路为二相桥式，包括在正电源母线和负电源母线之间串联连接第1相上桥臂开关元件与下桥臂开关元件，以及串联连接第2相上桥臂开关元件与下桥臂开关元件；正电源母线、负电源母线分别接往所述直流电源正极、负极；——所述电动机为对称二相电动机，其二相绕组的公共端接往所述直流电源公共端，各相绕组的另一端分别接往第1相上桥臂开关元件与下桥臂开关元件的串联点、第2相上桥臂开关元件与下桥臂开关元件的串联点；——控制机构，向所述各相桥臂开关元件的控制端输出调制信号；——所述控制机构包括一单片机，其包括6个开关量输出口：第1相上桥臂调制信号口、第1相下桥臂调制信号口、第2相上桥臂调制信号口、第2相下桥臂调制信号口、第1相选通口、第2相选通口；——所述控制机构包括4个异或门：第1相上桥臂控制异或门、第1相下桥臂控制异或门、第2相上桥臂控制异或门和第2相下桥臂控制异或门；所述各调制信号口分别接往同相同桥臂控制异或门的一个输入，各选通口的输出分别接往同相异或门的另一个输入，各异或门的输出接往逆变电路同相同桥臂开关元件的控制端；——所述单片机控制所述4个调制信号口的输出特性为：同相上桥臂调制信号口的输出与下桥臂调制信号口的输出互补，按照电压正弦双极性调制法输出一相双极性正弦波脉宽调制信号，并且第1相调制正弦参考信号与第2相调制正弦参考信号的相位差为π/2；——所述单片机控制所述各选通口与调制信号口的状态经各异或门输出为控制所述逆变电路各相桥臂开关元件开关状态的空间电压矢量脉宽调制(SVPWM)。以上方案对现有SPWM方式专用单片机控制芯片巧妙设置规定程序控制的选通口经异或门对相位差改为π/3(驱动三相电动机时)或π/2(驱动二相电动机时)的二相双极性正弦波脉宽调制信号取舍，结果获得4开关状态空间电压矢量脉宽调制(SVPWM)信号。以上方案进一步设计单片机的控制包括一中断程序，该中断程序包括如下步骤：——检查所述开关状态和按该状态设置选通口状态；——对所述空间电压矢量脉宽调制的电压矢量指令改变规定电角度；——按所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种交流电动机脉宽调制变频驱动系统，包括由直流电源供电和受控于控制机构的逆变电路及其驱动的交流电动机；－所述直流电源输出一正极、一负极和一零电位公共端；－所述逆变电路为二相桥式，包括在正电源母线和负电源母线之间串联连接第１相上桥臂开关元件与下桥臂开关元件，以及串联连接第２相上桥臂开关元件与下桥臂开关元件；正电源母线、负电源母线分别接往所述直流电源正极、负极；－所述电动机为三相电动机，其三相端子分别接往所述直流电源公共端和逆变电路各相上桥臂开关元件与下桥臂开关元件的串联点；－所述控制机构向逆变电路二相桥臂开关元件的控制端输出调制信号；其特征在于：－所述控制机构包括一单片机，其包括６个开关量输出口：第１相上桥臂调制信号口、第１相下桥臂调制信号口、第２相上桥臂调制信号口、第２相下桥臂调制信号口、第１相选通口、第２相选通口；－所述控制机构包括４个异或门：第１相上桥臂控制异或门、第１相下桥臂控制异或门、第２相上桥臂控制异或门和第２相下桥臂控制异或门；所述各调制信号口分别接往同相同桥臂控制异或门的一个输入，各选通口的输出分别接往同相异或门的另一个输入，各异或门的输出接往逆变电路同相同桥臂开关元件的控制端。...

【技术特征摘要】
1、一种交流电动机脉宽调制变频驱动系统，包括由直流电源供电和受控于控制机构的逆变电路及其驱动的交流电动机；——所述直流电源输出一正极、一负极和一零电位公共端；——所述逆变电路为二相桥式，包括在正电源母线和负电源母线之间串联连接第1相上桥臂开关元件与下桥臂开关元件，以及串联连接第2相上桥臂开关元件与下桥臂开关元件；正电源母线、负电源母线分别接往所述直流电源正极、负极；——所述电动机为三相电动机，其三相端子分别接往所述直流电源公共端和逆变电路各相上桥臂开关元件与下桥臂开关元件的串联点；——所述控制机构向逆变电路二相桥臂开关元件的控制端输出调制信号；其特征在于：——所述控制机构包括一单片机，其包括6个开关量输出口：第1相上桥臂调制信号口、第1相下桥臂调制信号口、第2相上桥臂调制信号口、第2相下桥臂调制信号口、第1相选通口、第2相选通口；——所述控制机构包括4个异或门：第1相上桥臂控制异或门、第1相下桥臂控制异或门、第2相上桥臂控制异或门和第2相下桥臂控制异或门；所述各调制信号口分别接往同相同桥臂控制异或门的一个输入，各选通口的输出分别接往同相异或门的另一个输入，各异或门的输出接往逆变电路同相同桥臂开关元件的控制端。2、一...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄险峰，朱健昭，区长钊，卓春光，
申请(专利权)人：江门市洗衣机厂，
类型：实用新型
国别省市：44[中国|广东]