一种三相交流电机的数模混合控制高频开关功率变换系统技术方案

本发明专利技术公开了一种三相交流电机的数模混合控制高频开关功率变换系统，属于电机功率驱动领域，包括：模拟运算模块、数字计算模块、开关功率模块、输出滤波模块、电流传感模块；模拟运算模块全部由模拟电路实现，其接收两相电流指令、电流传感模块输出的两相电流检测信号，进行电流控制运算得到两相电压控制指令；数字计算模块采集两相电压控制指令，进行坐标变换及SVPWM调制，输出六路PWM信号驱动开关功率模块；滤波器模块对开关功率模块的输出进行滤波，并通过主被动复合阻尼降低滤波器谐振。本发明专利技术采用数模混合控制，能减少控制计算延时并提高计算精度，实现高频开关功率变换；采用主被动复合阻尼的输出滤波，能够大幅衰减电流噪声并保持电流环稳定。声并保持电流环稳定。声并保持电流环稳定。

【技术实现步骤摘要】
一种三相交流电机的数模混合控制高频开关功率变换系统


[0001]本专利技术属于电机功率驱动领域，更具体地，涉及一种三相交流电机的数模混合控制高频开关功率变换系统。

技术介绍

[0002]应用在精密运动领域的三相电机系统，需要具有高定位精度、高速度、高加速度等特点。这一类电机系统中，采用高带宽高精度的电流控制能够直接影响电机的出力，配合速度、位置环的多环路控制，能够实现较好的位控效果，因此电机系统中的电流环控制是决定运动精度的关键。
[0003]经由线性功率元件实现的电流环，输出电流噪声低且环路带宽普遍较高，是当前高精度定位平台的首选。但线性元件的热耗高，无法满足高效率和高功率。开关功率驱动器能够实现高效率、高功率输出，其功率器件体积小、热耗低，但开关动作却引起信号保真度下降、电流纹波、带宽降低等问题。通过提高开关频率能够有效降低电流纹波、提高带宽上限，但在多相电机中，电流控制、采样和电流解耦运算量大，数字计算芯片负担大，调制频率普遍不高。
[0004]为了降低功率驱动输出的电流噪声，在功率输出侧布置低通滤波器能够滤除输出电压中高本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三相交流电机的数模混合控制高频开关功率变换系统，其特征在于，包括：模拟运算电路模块、数字计算模块、功率驱动模块、滤波器模块以及电流反馈模块；所述模拟运算电路模块，其第一输入端用于接收两相电流指令(I
A
,I
B
)，其第二输入端连接至所述电流反馈模块的第一输出端，其第三输入端连接至所述滤波器模块的第一输出端，其用于计算所述两相电流指令(I
A
,I
B
)与所述电流反馈模块输出的两相电流反馈信号(I
AFB
,I
BFB
)的偏差，并对该偏差进行PI运算后，与所述滤波器模块输出的滤波支路电压反馈信号(U
AF
,U
BF
)相加，得到两相电压控制信号(U
A
,U
B
)；所述数字计算模块，其第一输入端连接至所述模拟运算电路模块的输出端，其用于将所述两相电压控制信号(U
A
,U
B
)转换为数字信号后进行坐标变换和SVPWM调制，产生用于驱动U、V、W三相的六路PWM信号(U+,U
‑
,V+,V
‑
,W+,W
‑
)；所述功率驱动模块，其输入端连接至所述数字计算模块的输出端，其用于将六路PWM信号(U+,U
‑
,V+,V
‑
,W+,W
‑
)转换为间断的三相高压信号(U0,V0,W0)；所述滤波器模块，其第一输入端连接至所述功率驱动模块的输出端，其用于对所述间断的三相高压信号(U0,V0,W0)进行低通滤波和共模滤波后，产生电机的三相输入电压(UI,VI,WI)，并经其第一输出端引出两相阻尼电阻电压作为两相滤波支路电压反馈信号(U
AF
,U
BF
)，经其第二输出端输出低通滤波后的两相电压(UHI,VHI)；所述电流传感模块，其第一输入端连接至所述滤波器模块的第二输出端，其用于实时检测电机运行过程中的两相电流，作为两相电流反馈信号(I
AFB
,I
BFB
)。2.如权利要求1所述的三相交流电机的数模混合控制高频开关功率变换系统，其特征在于，所述滤波器模块包含三个二阶LC滤波器，分别用于对所述间断的三相高压信号(U0,V0,W0)中的U相高压信号U0、V相高压信号V0和W相高压信号W0进行低通滤波；并且每一个二阶LC滤波器的滤波电容支路中，串联有并联的两个电阻；三个二阶LC滤波器的输入端共同构成所述滤波器模块的第一输入端，U、V相二阶LC滤波器中电容与电阻的连接端引出后共同构成所述滤波器模块的第一输出端，U、V相二阶LC滤波器的输出端共同构成所述滤波器模块的第二输出端。3.如权利要求2所述的三相交流电机的数模混合控制高频开关功率变换系统，其特征在于，所述数字计算模块，还用于生成与电流传感模块的电流传感信号漂移相对应的漂移补偿信号(UHC,VHC)，经其第二输出端输出；并且，所述电流传感模块包括两个传感支路；所述传感支路包括：霍尔传感器、采样电路和第一运算放大器以及补偿叠加电路；传感支路中的霍尔传感器采用串联方法接入电流输出回路，经由UHI、VHI流入霍尔传感器，由UHO、VHO流出霍尔传感器，实现电机的A相电流和B相电流的实时检测，得到电流反馈信号I
AFB
和电流反馈信号I
BFB
；所述霍尔传感器，其主边输入端串联在电路输入回路；所述采样电路，其输入端连接至所述霍尔传感器的副边输出端，其用于将霍尔传感器副边输出的电流进行电压转换，输出采样电压；所述第一运算放大器，其反相输入端连接至所述采样电路的输出端，其同相输入端接地，其用于对采样电压进行增益调整；所述补偿叠加电路，其第一输入端连接至所述第一运算放大器的输出端，第二输入端
连接至所述数字计算模块的第二输出端，其用于将第一输入端的传感器测量信号与第二输入端的传感器漂移补偿信号相加，产生对应相的电流反馈信号；两个传感支路的霍尔传感器的主边输入端共同构成所述电流传感模块的第一输入端，两个传感支路的补偿叠加电路的输出端共同构成所述电流传感模块的第一输出端。4.如权利要求3所述的三相交流电机的数模混合控制高频开关功率变换系统，其特征在于，两个传感支路的采样电路的输出端共同构成所述电流传感模块的第二输出端，并且所述数字计算模块的第二输入端连接至所述电流传感模块的第二输出端；所述数字计算模块，还用于在电机运行之前，将所述电流传感模块输出的两相采样电压(ULEM,VLEM)转换为对应的漂移补偿信号(UHC,VHC)，经其第二输出端输出；两个传感支路的补偿叠加电路的第二输入端共同构成所述电流传感模块的第二输入端；所述电流传感模块的第二输入端连接至所述数字计算模块的第二输出端。5.如权利要求4所述的三相交流电机的数模混合控制高频开关功率变换系统，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾理湛，陈福祥，胡傲奇，陈龙，张昊，李小清，陈学东，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：