基于Ｈ桥实现电机气隙圆形磁场控制器制造技术

基于Ｈ桥实现电机气隙圆形磁场控制器，它涉及电机控制技术领域。它解决了现有交流电机控制技术中对于气隙圆形磁场转速控制以及气隙磁场与转子磁场的正交控制难于解决和控制精度不高的问题。第二、四、六、八、十和十二功率转换器件正向导通输入端同连直流母线负端；其正向导通输出端分别连第七、九、十一、一、三和五功率转换器件正向导通输入端；其正向导通输出端同连直流母线正端；启动模块串联直流母线正端上，直流母线正负端之间分别连滤波电容和整流模块；开关控制电路十二个控制端分别连第一至十二功率转换器件受控端；并且其信号输入端分别连第一至三电流检测传感器信号输出端。以电流为控制目标来实现电机气隙的圆形旋转磁场和正交控制。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种基于电力电子技术的H桥结构分别控制电机三相电流使得电机气隙磁场按圆形轨迹旋转，且与转子磁场正交的控制器，属于电机控制

技术介绍
交流电机的数学模型是一个高阶、非线性、强耦合、多变量的系统，交流电机的高性能控制一直是电机控制领域的研究内容，其主要控制方式有标量控制、矢量控制和六边形的直接转矩控制。标量控制有压频比控制和转差频率控制，其控制方式都是基于电机稳态模型，所以标量控制的动态性能差；矢量控制是一种解耦控制。通过坐标变换，将定子电流分解为磁链分量和转矩分量，分别进行控制，因而大大提高了交流电机的调速性能。由于交流电机参数在运行中是变化的，而矢量控制又严重依赖这些参数，使得矢量控制效果难以达到理论分析的结果，而且控制过程的计算复杂；六边形的直接转矩控制是以定子磁链定向来建立交流电机的数学模型，虽然可以获得较好的控制性能，但是转矩脉动大、调速范围不宽，特别是低速时性能明显下降，是六边形的直接转矩控制应用的制约因素。对于交流电机的控制关键在于气隙圆形磁场转速控制以及气隙磁场与转子磁场的正交控制。三相对称绕组通以三相对称电流，则在气隙中形成同步旋转的圆形磁场，只要能够精确对转子磁场定位，则可以通过控制三相电流的大小来实现定子磁场与转子磁场正交，使得交流电机获得与直流电机相同的性能。电力电子技术和现代电机控制理论的发展，为实现高性能控制交流电机提供了物质基础和理论支撑。通过对电力电子器件组成功率变换拓扑进行变化，可以实现交流电机预期的控制。
技术实现思路
本技术为了解决现有交流电机控制技术中对于气隙圆形磁场转速控制以及气隙磁场与转子磁场的正交控制难于解决和控制精度不高问题，而提出基于H桥实现电机气隙圆形磁场控制器。本技术的基于H桥实现电机气隙圆形磁场控制器包括启动模块A、整流模块、开关控制电路、滤波电容、第一电流检测传感器至第三电流检测传感器和第一功率转换器件至第十二功率转换器件；第二功率转换器件、第四功率转换器件、第六功率转换器件、第八功率转换器件、第十功率转换器件和第十二功率转换器件的正向导通输入端同时与直流母线负端连接；第二功率转换器件、第四功率转换器件、第六功率转换器件、第八功率转换器件、第十功率转换器件和第十二功率转换器件的正向导通输出端分别与第七功率转换器件、第九功率转换器件、第十一功率转换器件、第一功率转换器件、第三功率转换器件和第五功率-->转换器件的正向导通输入端连接；第一功率转换器件、第三功率转换器件、第五功率转换器件、第七功率转换器件、第九功率转换器件和第十一功率转换器件的正向导通输出端同时与直流母线正端连接；启动模块串联在直流母线正端上，直流母线负端和直流母线正端之间并联有滤波电容和整流模块；开关控制电路的十二个控制端分别连接第一功率转换器件至第十二功率转换器件的受控端；开关控制电路的三个电流信号输入端分别连接第一电流检测传感器至第三电流检测传感器的信号输出端。本技术的优点：以三相电流为控制目标来实现电机气隙的圆形旋转磁场，算法简单，可以实现交流电机的高性能控制。对于定子磁场的控制不受电机参数变化的影响。可以大大降低相关产品开发的综合成本。附图说明图1是U相磁势与三相合成磁势的示意图；图2和图3是基于H桥实现电机气隙圆形磁场控制器的电路结构示意图，图2中的基于H桥实现电机气隙圆形磁场控制器的整流模块B采用整流二极管时的电路结构示意图，图3中的基于H桥实现电机气隙圆形磁场控制器的整流模块B采用IGBT时的电路结构示意图；图4是转子位置传感器信号与反电动势关系示意图。具体实施方式具体实施方式一：结合图2和图3说明本实施方式，本实施方式的由启动模块A、整流模块B、开关控制电路C、滤波电容C1、第一电流检测传感器hl1至第三电流检测传感器hl3和第一功率转换器件V1至第十二功率转换器件V12组成；第二功率转换器件V2、第四功率转换器件V4、第六功率转换器件V6、第八功率转换器件V8、第十功率转换器件V10和第十二功率转换器件V12的正向导通输入端同时与直流母线负端连接；第二功率转换器件V2、第四功率转换器件V4、第六功率转换器件V6、第八功率转换器件V8、第十功率转换器件V10和第十二功率转换器件V12的正向导通输出端分别与第七功率转换器件V7、第九功率转换器件V9、第十一功率转换器件V11、第一功率转换器件V1、第三功率转换器件V3和第五功率转换器件V5的正向导通输入端连接；第一功率转换器件V1、第三功率转换器件V3、第五功率转换器件V5、第七功率转换器件V7、第九功率转换器件V9和第十一功率转换器件V11的正向导通输出端同时与直流母线正端连接；启动模块A串联在直流母线正端上，直流母线负端和直流母线正端之间并联有滤波电容C1和整流模块B；开关控制电路C的十二个控制端分别连接第一功率转换器件V1至第十二功率转换器件V12的受控端；开关控制电路C的三个电流信号输入端分别连接第一电流检测传感器hl1至第三电流检测传感器hl3的信号输出端。滤波电容C1为直流母线的滤波电容，-->启动模块A，启动模块A由电阻R1和开关CKM并联组成，R1和CKM作用是用于整流初始时的软起动。U相绕组由第一功率转换器件V1、第二功率转换器件V2和第七功率转换器件V7、第八功率转换器件V8控制；V相绕组由第三功率转换器件V3、第四功率转换器件V4和第九功率转换器件V9、第十功率转换器件V10控制；W相绕组由第五功率转换器件V5、第六功率转换器件V6和第十一功率转换器件V11、第十二功率转换器件V12控制；所述的第一功率转换器件V1至第十二功率转换器件V12为IGBT、IGCT或MOSFET。第一电流检测传感器hl1、第二电流检测传感器hl2、第三电流检测传感器hl3分别用于测量U相、V相和W相的电流信号，第一电流检测传感器hl1至第三电流检测传感器hl3为霍尔电流传感器或分流器。整流模块B采用整流二极管或IGBT；图2中的整流模块B为IGBT可控整流以调节不同运行频率时的直流母线电压。图2和图3中三相绕组U、V、W的控制方式相同，电流环采用滞环控制方式，以U相为例进行说明：以第一功率转换器件V1和第二功率转换器件V2导通为U相绕组正向通电，以第七功率转换器件V7和第八功率转换器件V8导通为U相绕组反向通电。正向通电时，由开关控制电路C控制第一功率转换器件V1和第二功率转换器件V2导通，同时通过第一电流检测传感器hl检测U相电流，当所述电流大于给定值加一误差量时，第二功率转换器件V2截止，此时电流将通过U相绕、第一功率转换器件V1、第七功率转换器件V7的反向二极管和直流母线正端组形成回路，此时电流开始下降，当所述电流降至给定值减去一误差量时第二功率转换器件V2恢复导通，完成一个正向控制周期。反向通电时，由开关控制电路C控制第七功率转换器件V7和第八功率转换器件V8导通，同时通过第一电流检测传感器hl检测U相电流，当所述电流大于给定值加一误差量时，第八功率转换器件V8截止，此时电流将通过U相绕组、第七功率转换器件V7、直流母线正端、第一功率转换器件V1的反向二极管形成回路，此时电流开始下降，当所述电流降至给定值减去一误差量时第八功率转换器件V8恢复导通，完成一个反向控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于Ｈ桥实现电机气隙圆形磁场控制器，其特征在于它包括启动模块（Ａ）、整流模块（Ｂ）、开关控制电路（Ｃ）、滤波电容Ｃ１、第一电流检测传感器（ｈｌ１）至第三电流检测传感器（ｈｌ３）和第一功率转换器件（Ｖ１）至第十二功率转换器件（Ｖ１２）；　　第二功率转换器件（Ｖ２）、第四功率转换器件（Ｖ４）、第六功率转换器件（Ｖ６）、第八功率转换器件（Ｖ８）、第十功率转换器件（Ｖ１０）和第十二功率转换器件（Ｖ１２）的正向导通输入端同时与直流母线负端连接；　　第二功率转换器件（Ｖ２）、第四功率转换器件（Ｖ４）、第六功率转换器件（Ｖ６）、第八功率转换器件（Ｖ８）、第十功率转换器件（Ｖ１０）和第十二功率转换器件（Ｖ１２）的正向导通输出端分别与第七功率转换器件（Ｖ７）、第九功率转换器件（Ｖ９）、第十一功率转换器件（Ｖ１１）、第一功率转换器件（Ｖ１）、第三功率转换器件（Ｖ３）和第五功率转换器件（Ｖ５）的正向导通输入端连接；　　第一功率转换器件（Ｖ１）、第三功率转换器件（Ｖ３）、第五功率转换器件（Ｖ５）、第七功率转换器件（Ｖ７）、第九功率转换器件（Ｖ９）和第十一功率转换器件（Ｖ１１）的正向导通输出端同时与直流母线正端连接；　　启动模块（Ａ）串联在直流母线正端上，直流母线负端和直流母线正端之间并联有滤波电容Ｃ１和整流模块（Ｂ）；　　开关控制电路（Ｃ）的十二个控制端分别连接第一功率转换器件（Ｖ１）至第十二功率转换器件（Ｖ１２）的受控端；开关控制电路（Ｃ）的三个电流信号输入端分别连接第一电流检测传感器（ｈｌ１）至第三电流检测传感器（ｈｌ３）的信号输出端。...

【技术特征摘要】
1.基于H桥实现电机气隙圆形磁场控制器，其特征在于它包括启动模块(A)、整流模块(B)、开关控制电路(C)、滤波电容C1、第一电流检测传感器(hl1)至第三电流检测传感器(hl3)和第一功率转换器件(V1)至第十二功率转换器件(V12)；第二功率转换器件(V2)、第四功率转换器件(V4)、第六功率转换器件(V6)、第八功率转换器件(V8)、第十功率转换器件(V10)和第十二功率转换器件(V12)的正向导通输入端同时与直流母线负端连接；第二功率转换器件(V2)、第四功率转换器件(V4)、第六功率转换器件(V6)、第八功率转换器件(V8)、第十功率转换器件(V10)和第十二功率转换器件(V12)的正向导通输出端分别与第七功率转换器件(V7)、第九功率转换器件(V9)、第十一功率转换器件(V11)、第一功率转换器件(V1)、第三功率转换器件(V3)和第五功率转换器件(V5)的正向导通输入端连接；第一功率转换器件(V1)、第三功率转换器件(V3)、第五功率转换器件(V5)、第七功率转换器件(V7)、第九功率转换器件(V9)和第十一功率转换器件(V11)的正向导通输出端同时与直流母线正端连接；启动模块(A)串联在直流母线正端上，直...

【专利技术属性】
技术研发人员：康尔良，卫爱平，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：实用新型
国别省市：93[中国|哈尔滨]