带母线电压稳压功能的电机驱动装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了带母线电压稳压功能的电机数字控制驱动装置，包括：整流模块，用于将交流电压整流为母线直流输入电压；升压电路，用于对输入电压抬升和稳定控制，所述升压电路的输入端连接到整流模块的输出端，所述升压电路的输出端连接到半桥逆变模块的输入端；半桥逆变模块，用于对电机进行驱动控制，所述半桥逆变模块的输出端连接到电机；电机，用于为混凝土振动器或洗衣机提供动力源；控制模块，用于在电压降低或电机的输出功率降低时，控制升压电路抬升电压

【技术实现步骤摘要】
带母线电压稳压功能的电机驱动装置


[0001]本专利技术涉及升压
，具体涉及带母线电压稳压功能的电机驱动装置
。

技术介绍

[0002]对于电机内装式混凝土振动器，传统的控制实现拓扑会将市电交流信号通过整流电路整流为直流电压，或直接引入直流输入电压，然后通过变频等技术实现对工具动作机构的驱动控制
。
[0003]整流后的直流母线电压值与输入交流电压值的对应关系为：
[0004]V
dc
＝
K
p
*V
ac_rms
[0005]其中：
V
dc
为整流后的直流母线电压值，简称母线电压；
[0006]V
ac_rms
为输入交流电压有效值；
[0007]K
p
为交流电压有效值与交流电压峰值的峰值系数，简称峰值系数，对于标准正弦交流电压
[0008]因此，此种拓扑得到的直流母线电压受输入电压影响，随输入电压波动，对后级动作机构
(
包含电机
)
的驱动控制造成干扰，增加了控制难度
。
尤其是当输入电压偏低时，或输入交流电压峰值系数偏低时，由于整流后的母线电压值
V
dc
＝
K
p
*V
ac_rms
，当
V
ac_rms
偏低时，或
K
p
偏低时，导致
V
dc/>偏低，从而后级动作机构的输出能力受到此时最低直流电压的限制
。
传统控制实现方式下为了保证输出的稳定，通常会主动降低转速和输出功率来确保输出的稳定，即降额输出
。
[0009]同时，为了平衡此种低输入电压工况，为了让系统在低电压输入情况下仍然能稳定工作，所匹配的电机在设计参数上需要减弱电机的磁场力，来适应低输入电压的工况，从而导致系统整体效率降低
。

技术实现思路

[0010]本专利技术的目的在于提供带母线电压稳压功能的电机驱动装置，解决以下技术问题：
[0011]现有的电机稳压装置为了保证输出的稳定，通常会主动降低转速和输出功率来确保输出的稳定，即降额输出，严重影响需要保持较大输出功率的混凝土振动器或洗衣机的电机
。
[0012]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0013]带母线电压稳压功能的电机驱动装置，包括：
[0014]整流模块，用于将交流电压整流为直流输入电压，将直流输入电压传输至无源升压电路；
[0015]升压电路，用于对母线电压进行抬升和稳定控制，所述升压电路的输入端连接到整流模块的输出端，所述升压电路的输出端连接到半桥逆变模块的输入端；其中，半桥逆变模块的输入电压为母线电压；
[0016]半桥逆变模块，用于对电机进行驱动控制，所述半桥逆变模块的输出端连接到电机；
[0017]电机，用于为混凝土振动器或洗衣机提供动力源；
[0018]数字控制模块，用于在电压降低或电机的输出功率降低时，控制升压电路抬升电压；其中，在电机处于发电机状态，且电机对母线电压无影响时，控制模块控制升压电路将母线电压抬升至大于电源输入交流电压的有效值的
1.42
倍
。
[0019]作为本专利技术进一步的方案：所述升压电路设置为有源升压电路
。
[0020]作为本专利技术进一步的方案：所述有源升压电路设置为
Boost PFC
升压电路，所述
Boost PFC
升压电路包括：电感
Lpfc,
二极管
D1、MOD
管
S1、
电容
C1
和电容
Cbus
；
[0021]所述整流模块的输出端并联与电容
C1
的两端并联，所述电容
C1
的第一端通过电感
Lpfc
连接到二极管
D1
的阳极，所述电容
C1
的第二端连接到电阻
R1
的第一端，所述
MOD
管
S1
的漏极连接到电感
Lpfc
和二极管
D1
的阳极之间，所述
MOD
管
S1
的源极连接到电阻
R2
的第一端，所述电阻
R2
的第二端连接到电阻
R1
的第二端，所述电阻
R2
的第二端和电阻
R1
的第二端的连接点与二极管
D1
的阴极之间并联电容
Cbus
，所述电容
Cbus
两端并联到半桥逆变模块的输入端
。
[0022]作为本专利技术进一步的方案：所述有源升压电路设置为全桥整流升压电路
。
[0023]作为本专利技术进一步的方案：所述升压电路设置为无源升压电路
。
[0024]作为本专利技术进一步的方案：所述控制模块对所述升压电路的交流输入电压
Vg、
交流输入电流
Ig
和直流母线电压
Vdc
进行采样后，通过
PFC
控制算法，通过采集的交流输入电压
Vg、
交流输入电流
Ig、
直流母线电压
Vdc
，建立
PFC
双环控制环路，对直流母线电压和输入交流电流进行控制，得到对交流电流
PF
值控制和
PWM
控制信号，并通过升压电路进行电压抬升
。
[0025]作为本专利技术进一步的方案：控制模块通过有源
PFC
控制升压电路抬升和稳定母线电压，包括以下步骤：
[0026]通过设定的目标直流母线电压值，与实际采样的母线电压的差值，通过
PI
计算得到输入交流电流的幅值参考；
[0027]将输入交流电流幅值参考与输入交流电流的波形参考相乘，得到输入交流电流的瞬时值参考；将输入交流电流的瞬时值参考与采样得到的输入交流电流值相减得到的差值，通过
PI
控制器计算得到输出的控制
PWM
信号
。
[0028]作为本专利技术进一步的方案：所述控制模块，包括：
[0029]输入采样单元，用于对所述升压电路的母线直流输入电压
Vg
和母线直流输入电流
Ig
进行采样，并将采样信息传输至电压前馈型数字矢量控制单元；
[0030]输出采样单元，用于对半桥逆变模块的输出端的三相电流
i
a
、i
b
和
i
c
进行采样，利用上述电流采样对电机的位置和速度通过观测器进行估算，将电机的位本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
带母线电压稳压功能的电机驱动装置，其特征在于，包括：整流模块，用于将交流电压整流为直流输入电压，将直流输入电压传输至无源升压电路；升压电路，用于对母线电压进行抬升和稳定控制，所述升压电路的输入端连接到整流模块的输出端，所述升压电路的输出端连接到半桥逆变模块的输入端；其中，半桥逆变模块的输入电压为母线电压；半桥逆变模块，用于对电机进行驱动控制，所述半桥逆变模块的输出端连接到电机；电机，用于为混凝土振动器或洗衣机提供动力源；数字控制模块，用于在电压降低或电机的输出功率降低时，控制升压电路抬升电压；其中，在电机退出发电机状态，且电机对母线电压抬升影响消除后，控制模块控制升压电路将母线电压抬升至大于电源输入交流电压的有效值的
1.42
倍
。2.
根据权利要求1所述的带母线电压稳压功能的电机驱动装置
,
其特征在于，所述升压电路设置为有源升压电路
。3.
根据权利要求2所述的带母线电压稳压功能的电机驱动装置
,
其特征在于，所述有源升压电路设置为
Boost PFC
升压电路，所述
Boost PFC
升压电路包括：电感
Lpfc,
二极管
D1、MOD
管
S1、
电容
C1
和电容
Cbus
；所述整流模块的输出端并联与电容
C1
的两端并联，所述电容
C1
的第一端通过电感
Lpfc
连接到二极管
D1
的阳极，所述电容
C1
的第二端连接到电阻
R1
的第一端，所述
MOD
管
S1
的漏极连接到电感
Lpfc
和二极管
D1
的阳极之间，所述
MOD
管
S1
的源极连接到电阻
R2
的第一端，所述电阻
R2
的第二端连接到电阻
R1
的第二端，所述电阻
R2
的第二端和电阻
R1
的第二端的连接点与二极管
D1
的阴极之间并联电容
Cbus
，所述电容
Cbus
两端并联到半桥逆变模块的输入端
。4.
根据权利要求2所述的带母线电压稳压功能的电机驱动装置
,
其特征在于，所述有源升压电路设置为全桥整流升压电路
。5.
根据权利要求1所述的带母线电压稳压功能的电机驱动装置
,
其特征在于，所述升压电路设置为无源升压电路
。6.
根据权利要求2‑4任一项所述的带母线电压稳压功能的电机驱动装置
,
其特征在于，所述控制模块对所述升压电路的交流输入电压
Vg、
交流输入电流
I g
和直流母线电压
Vdc
进行采样后，通过
PFC
控制算法，通过采集的交流输入电压
Vg、
交流输入电流
I g、
直流母线电压
Vdc
，建立
PFC
双环控制环路，对直流母线电压和输入交流电流进行控制，得到对交流电流
PF
值控制和
PWM
控制信号，并通过升压电路进行电压抬升
。7.
根据权利要求2‑4任一项所述的带母线电压稳压功能的电机驱动装置
,
其特征在于，控制模块通过有源
PFC
控制升压电路抬升和稳定母线电压，包括以下步骤：通过设定的目标直流母线电压值，与实际采样的母线电压的差值，通过
PI
计算得到输入交流电流的幅值参考；将输入交流电流幅值参考与输入交流电流的波形参考相乘，得到输入交流电流的瞬时值参考；将输入交流电流的瞬时值参考与采...

【专利技术属性】
技术研发人员：安伟国，韦炳，
申请(专利权)人：合肥盎牛智能装备有限公司，
类型：发明
国别省市：