双永磁同步电机并联运行的绕组连接及控制电路制造技术

本实用新型专利技术公开了一种双永磁同步电机并联运行的绕组连接及控制电路，包括电机控制微处理器、基极信号驱动电路、功率放大电路、相电流采样电路、相电流放大及滤波电路、过流保护电路、第一永磁同步电机和第二永磁同步电机；该方案将永磁同步电机绕组出线方式设计为4抽头方式，双电机的同相端子并联共用同一组功率放大电路，并将双电机的定子绕组中心点端子并联，以消除两个电机绕组中点之间的电位差，抑制电机中点电位漂移；同时设计三相电流同时采样方案，以抑制电机中点电位漂移对相电流采样产生的干扰；通过绕组连接方案及控制电路的改进，达到双电机在负载不均匀情况下仍可稳定运行的目的。行的目的。行的目的。

【技术实现步骤摘要】
双永磁同步电机并联运行的绕组连接及控制电路


[0001]本技术涉及电机应用领域，具体为双永磁同步电机并联运行的绕组连接及控制电路。

技术介绍

[0002]随着电力电子技术的快速发展和永磁材料性价比的提高，永磁同步电机由于具有结构简单、控制性能好、效率高等优点近年来得到了广泛应用，在很多应用场合一台设需要用到多个永磁同步电机。例如全直流变频空调室外机，压缩机电机和室外风扇电机都采用永磁同步电机，这两个电机的型号不同，压缩机电机的功率超过1KW，而室外风机电机的功率常通不超过100W。又如一种空调室内的双灌流风机调速系统，室内风机采用了两个型号相同的永磁同步电机，两个电机的负载基本相同，每个电机功率为几十瓦。通常来说一个独立的永磁同步电机驱动控制系统主要包括微处理器、位置检测电路、电流检测电路、功率放大电路以及驱动单元、驱动及控制电源等部件组成。
[0003]公开号为CN108429491A的专利申请提出了“一种双永磁同步电机容错控制系统及其控制方法”，两个永磁同步电机由两组功率放大电路分别驱动，每组功率放大电路包含了6个功率管；为了减小双永磁同步电机驱动时功率管的数量，公开号为CN 108092564A的专利申请提出了“一种双电机八开关逆变器驱动系统及其控制方法”，功率管的数量由12个降为8个，但是这种驱动系统的控制策略和控制方法需要作较大的改变，并且要求两个永磁同步电机在同步运行时工作性质一致，两个电机的负载基本相同；公开号为CN203086393U的技术专利提出了“一种双无刷直流电机的并联驱动电路”如图1所示，两个电机由一组功率放大电路驱动，所需功率管的数量仅为6个，但实践应用时发现，这种双电机绕组的并联方案同样只适合于在两个电机负载基本均匀的情况，如图2所示为某两个实验电机负载均匀时绕组中点的电位差波形图，当负载相等时两个电机对应的相电流也基本相等，两个电机绕组中点的电位差很小，图2中幅值小于0.2V；如图3所示为当两个电机负载不均匀时绕组中点的电位差波形图，这时两个电机绕组中点的电位差明显增大，图3中幅值接近1.0V。两个电机负载不均匀将引起电机中点电位漂移，在两个电机绕组中点之间产生幅值较大的电位差，因为两个电机的同相绕组端是并联的，电机中点电位漂移将带来两个电机同相绕组内的电流幅值和相位的差异，使两个电机的转速出现较大波动，对电机运行性能产生较大的负作用，情况严重时引起电机失速，系统不能正常工作。
[0004]在控制电路方面，实验表明，两个电机负载不均匀带来的电机中点电位漂移，会对电机相电流的采样产生强烈的干扰作用，如图1所示的两相电流检测方案是目前单个永磁同步电机矢量控制电路中常常采用的电路，电阻R1采集U相电流，电阻R2采集V相电流，然后将U相电流和V相电流之和的负值作为W相电流，为了对三相电流实施过流保护需要另外增加一个过流保护电阻R3，如图4为U相和V相电流的放大滤波电路，过流保护电路图；图4中两个运放UA_B和UA_C的负极输入端信号并联，同时输入信号I
BUS
，当双电机中点电位漂移时，这种UA_B和UA_C的负极输入端并联的电路连接方式很容易在U相和V相电流采样信号中产
生干扰信号，更进一步的，如果对U相和V相电流求和可能使这些干扰信号叠加，W相电流的间接计算方法将使干扰信号放大，三相电流采样产生的干扰将影响双电机的正常运行。

技术实现思路

[0005]本技术的目的是提供一种双永磁同步电机并联运行的绕组连接及控制电路，用以解决现有技术存在的双电机在负载不均匀的情况下不能正常运行的问题。
[0006]为了实现上述任务，本技术采用以下技术方案：
[0007]一种双永磁同步电机并联运行的绕组连接及控制电路，包括电机控制微处理器、基极信号驱动电路、功率放大电路、相电流采样电路、相电流放大及滤波电路、过流保护电路、第一永磁同步电机和第二永磁同步电机，其中：
[0008]第一永磁同步电机、第二永磁同步电机的同相端子并联，且第一永磁同步电机、第二永磁同步电机的定子绕组中心点并联，以构成双电机绕组连接结构；
[0009]所述电机控制微处理器通过基极信号驱动电路、功率放大电路控制所述双电机绕组工作，相电流采样电路用于对所述双电机绕组进行三相电流同时采样，采样结果经相电流放大及滤波电路、过流保护电路处理后反馈给所述电机控制微处理器。
[0010]进一步地，所述双电机绕组连接结构包括：
[0011]第一永磁同步电机、第二永磁同步电机的定子绕组并联并且两中心点相连，共用同一组功率放大电路；第一永磁同步电机的定子绕组端子U1、第二永磁同步电机的定子绕组端子U2、功率放大电路的U相输出端子这三个端子相连；第一永磁同步电机的定子绕组端子V1、第二永磁同步电机的定子绕组端子V2、功率放大电路的V相输出端子这三个端子相连；第一永磁同步电机的定子绕组端子W1、第二永磁同步电机的定子绕组端子W2、功率放大电路的W相输出端子这三个端子相连；第一永磁同步电机的定子绕组中心点O1、第二永磁同步电机的定子绕组中心点O2这两个端子相连。
[0012]进一步地，所述功率放大电路包括6个CMOS功率管Q1～Q6，相电流采样电路包括三个采样电阻R1～R3，其中：
[0013]功率管Q1集电极接驱动器母线电压V
M
，功率管Q1发射极与功率管Q2集电极相连，功率管Q2发射极与采样电阻R1的一端相连，采样电阻R1的另一端与驱动器母线地GND相连，U相输出端子设置在功率管Q1发射极与功率管Q2集电极的连接处，U相电流采集的一个输出端子I
U
设置在功率管Q2发射极与采样电阻R1一端的相连处，U相电流采集的另一个输出端子I
UGND
设置在采样电阻R1的另一端与驱动器母线地GND的相连处；功率管Q3集电极接驱动器母线电压V
M
，功率管Q3发射极与功率管Q4集电极相连，功率管Q4发射极与采样电阻R2的一端相连，采样电阻R2的另一端与驱动器母线地GND相连，V相输出端子设置在功率管Q3发射极与功率管Q4集电极的连接处,V相电流采集的一个输出端子I
V
设置在功率管Q3发射极与采样电阻R2一端的相连处，V相电流采集的另一个输出端子I
VGND
设置在采样电阻R2的另一端与驱动器母线地GND的相连处；功率管Q5集电极接驱动器母线电压V
M
，功率管Q5发射极与功率管Q6集电极相连，功率管Q6发射极与采样电阻R3的一端相连，采样电阻R3的另一端与驱动器母线地GND相连，W相输出端子设置在功率管Q5发射极与功率管Q5集电极的连接处,V相电流采集的一个输出端子I
V
设置在功率管Q3发射极与采样电阻R2一端的相连处，V相电流采集的另一个输出端子I
VGND
设置在采样电阻R2的另一端与驱动器母线地GND的相连
处。
[0014]进一步地，所述电机控制微处理器和基极信号驱动电路的连接方案是：
[001本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双永磁同步电机并联运行的绕组连接及控制电路，其特征在于，包括电机控制微处理器、基极信号驱动电路、功率放大电路、相电流采样电路、相电流放大及滤波电路、过流保护电路、第一永磁同步电机和第二永磁同步电机，其中：第一永磁同步电机、第二永磁同步电机的同相端子并联，且第一永磁同步电机、第二永磁同步电机的定子绕组中心点并联，以构成双电机绕组连接结构；所述电机控制微处理器通过基极信号驱动电路、功率放大电路控制所述双电机绕组工作，相电流采样电路用于对所述双电机绕组进行三相电流同时采样，采样结果经相电流放大及滤波电路、过流保护电路处理后反馈给所述电机控制微处理器。2.根据权利要求1所述的双永磁同步电机并联运行的绕组连接及控制电路，其特征在于，所述双电机绕组连接结构包括：第一永磁同步电机、第二永磁同步电机的定子绕组并联并且两中心点相连，共用同一组功率放大电路；第一永磁同步电机的定子绕组端子U1、第二永磁同步电机的定子绕组端子U2、功率放大电路的U相输出端子这三个端子相连；第一永磁同步电机的定子绕组端子V1、第二永磁同步电机的定子绕组端子V2、功率放大电路的V相输出端子这三个端子相连；第一永磁同步电机的定子绕组端子W1、第二永磁同步电机的定子绕组端子W2、功率放大电路的W相输出端子这三个端子相连；第一永磁同步电机的定子绕组中心点O1、第二永磁同步电机的定子绕组中心点O2这两个端子相连。3.根据权利要求1所述的双永磁同步电机并联运行的绕组连接及控制电路，其特征在于，所述功率放大电路包括6个CMOS功率管Q1～Q6，相电流采样电路包括三个采样电阻R1～R3，其中：功率管Q1集电极接驱动器母线电压V
M
，功率管Q1发射极与功率管Q2集电极相连，功率管Q2发射极与采样电阻R1的一端相连，采样电阻R1的另一端与驱动器母线地GND相连，U相输出端子设置在功率管Q1发射极与功率管Q2集电极的连接处，U相电流采集的一个输出端子I
U
设置在功率管Q2发射极与采样电阻R1一端的相连处，U相电流采集的另一个输出端子I
UGND
设置在采样电阻R1的另一端与驱动器母线地GND的相连处；功率管Q3集电极接驱动器母线电压V
M
，功率管Q3发射极与功率管Q4集电极相连，功率管Q4发射极与采样电阻R2的一端相连，采样电阻R2的另一端与驱动器母线地GND相连，V相输出端子设置在功率管Q3发射极与功率管Q4集电极的连接处,V相电流采集的一个输出端子I
V
设置在功率管Q3发射极与采样电阻R2一端的相连处，V相电流采集的另一个输出端子I
VGND
设置在采样电阻R2的另一端与驱动器母线地GND的相连处；功率管Q5集电极接驱动器母线电压V
M
，功率管Q5发射极与功率管Q6集电极相连，功率管Q6发射极与采样电阻R3的一端相连，采样电阻R3的另一端与驱动器母线地GND相连，W相输出端子设置在功率管Q5发射极与功率管Q5集电极的连接处,V相电流采集的一个输出端子I
V
设置在功率管Q3发射极与采样电阻R2一端的相连处，V相电流采集的另一个输出端子I
VGND
设置在采样电阻R2的另一端与驱动器母线地GND的相连处。4.根据权利要求1所述的双永磁同步电机并联运行的绕组连接及控制电路，其特征在于，所述电机控制微处理器和基极信号驱动电路的连接方案是：电机微处理器XMC1302控制芯片IC1的第10脚VDD和第28脚VDDP接+5V，第9脚VSS和第25脚VSSP接地GND，IC1的P2.9、P2.10、P2.11及P0.12端口都是AD输入端口，其中P2.11端口输入U相电流采样信号I
U
‑
AD
，P2.10端口输入V相电流采样信号I
V
‑
AD
，P2.9端口输入W相电流采样
信号I
W
‑
AD
，P0.12端口输入三相电流过流保护电路输出信号FAULT；IC1的P0.0端发送U相功率管上桥PWM信号UH至ID7S210ADDEC信号驱动芯片UQ1的第2脚HIN，IC1的P0.1端发送U相功率管下桥PWM信号UL至UQ1的第3脚LIN，UQ1的第1脚和二极管DF1的正极同时接电源VCC，二极管DF1的负极接电阻R15的一端，电阻R15的另一端接UQ1的第8脚，UQ1的第0脚PAD端和第4脚COM端同时接地，UQ1的第7脚HO端通过电阻R16输出信号g1送给功率管Q1的基极，UQ1的第5脚LO端通过电阻R17输出信号g2送给功率管Q2的基极，UQ1的第6脚VS端直接与功率放大电路的端子U相连；IC1的P0.2端发送V相功率管上桥PWM信号VH至ID7S210ADDEC信号驱动芯片UQ2的第2脚HIN，IC1的P0.3端发送V相功率管下桥PWM信号VL至UQ2的第3脚LIN，UQ2的第1脚和二极管DF2的正极同时接电源VCC，二极管DF2的负极接电阻R18的一端，电阻R18的另一端接UQ2的第8脚，UQ2的第0脚PAD端和第4脚COM端同时接地，UQ2的第7脚HO端通过电阻R19输出信号g3送给功率管Q3的基极，UQ...

【专利技术属性】
技术研发人员：童怀，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：新型
国别省市：