專利名稱：一種中高壓無換向器電機(jī)的無位置傳感器控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于電力電子技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種中高壓(I 35KV)無換向器電機(jī)的無位置傳感器控制裝置。
背景技術(shù)：
無換向器電機(jī)又稱為自控式同步電動(dòng)機(jī)，廣泛的應(yīng)用于大功率同步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速和起動(dòng)領(lǐng)域。轉(zhuǎn)子位置是無換向器電機(jī)系統(tǒng)正常工作的關(guān)鍵性信息。在實(shí)際應(yīng)用中，大功率電動(dòng)機(jī)的自身特點(diǎn)及使用環(huán)境都使得機(jī)械式轉(zhuǎn)子位置傳感器難以安裝和可靠工作。因此，研制無位置傳感器的無換向器電機(jī)起動(dòng)技術(shù)具有很大的現(xiàn)實(shí)意義。自控變頻式無換向器電機(jī)主要由交-直-交電流型晶閘管變頻器a、同步電動(dòng)機(jī)b、轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)器PS和控制系統(tǒng)c構(gòu)成，如圖I所示。 負(fù)載無換向器電機(jī)的運(yùn)行，主要依靠轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)器PS檢測(cè)出轉(zhuǎn)子位置來控制交-直-交電流型晶閘管變頻器a中的逆變橋3相應(yīng)晶閘管的導(dǎo)通，隨著轉(zhuǎn)子位置的旋轉(zhuǎn)，可周期性地按一定順序觸發(fā)晶閘管。逆變橋3工作在120°換相的橫向換流狀態(tài)，其負(fù)載是定子能產(chǎn)生感應(yīng)反電動(dòng)勢(shì)的無換向器電機(jī)。無換向器電機(jī)的自控變頻調(diào)速系統(tǒng)運(yùn)行的關(guān)鍵在于轉(zhuǎn)子位置的檢測(cè)。無換向器電機(jī)端電壓中含有豐富的高次諧波，特別在低速運(yùn)行中，電機(jī)端電壓幅值小，諧波幅值較大，有效檢測(cè)電機(jī)端電壓過零點(diǎn)十分困難。無換向器電機(jī)端電壓諧波主要有I)因整流引起的300Hz諧波無換向器電機(jī)的功率輸入來源于電源側(cè)整流橋2的輸出，在整流橋2的輸出中存在著6倍電源頻率(300Hz)的脈動(dòng)分量，這將使逆變橋3輸入電壓、電機(jī)端電壓存在相應(yīng)的分量。當(dāng)整流橋2觸發(fā)角較大時(shí)，脈動(dòng)分量較大，所以電機(jī)低速運(yùn)行時(shí)，將嚴(yán)重影響端電壓的過零檢測(cè)。2)換流壓降無換向器電機(jī)逆變橋3晶閘管換流時(shí)，換流壓降直接影響電機(jī)端電壓，電機(jī)兩相被兩個(gè)導(dǎo)通的晶閘管所短路，形成換流壓降，電機(jī)端電壓產(chǎn)生凹坑。無換向器電機(jī)端電壓中含有豐富的高次諧波，特別在低速運(yùn)行中，電機(jī)端電壓幅值小，諧波幅值較大，有效檢測(cè)電機(jī)端電壓過零點(diǎn)十分困難。根據(jù)上述原因，本文在低速中，采用自給脈沖的起動(dòng)方式，將電機(jī)緩慢拉到6%額定轉(zhuǎn)速之后采用電氣式轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)，并在這兩個(gè)切換點(diǎn)進(jìn)行了的處理，實(shí)現(xiàn)了可靠的運(yùn)行。電機(jī)在自給脈沖的過程中，自給脈沖的加速過程足夠緩慢，電機(jī)是可以有效達(dá)到3 4Hz的，圖2所示，以電機(jī)轉(zhuǎn)子位置在A點(diǎn)為例，在自給脈沖在I 2的區(qū)間的任何位置，裝置都能保證給予正方向的轉(zhuǎn)矩，并保持觸發(fā)脈沖與電機(jī)轉(zhuǎn)速相對(duì)位置的收斂。如觸發(fā)脈沖在區(qū)域I的B的位置，且電機(jī)頻率大于給定觸發(fā)脈沖的頻率時(shí)，脈沖會(huì)向A點(diǎn)移動(dòng)，隨著轉(zhuǎn)矩的變小，電機(jī)轉(zhuǎn)速會(huì)降低，最終使得觸發(fā)脈沖向C的方向移動(dòng)。如果觸發(fā)脈沖在區(qū)域I的B的位置，且電機(jī)頻率小于給定觸發(fā)脈沖的頻率時(shí)，脈沖會(huì)向C點(diǎn)移動(dòng)，隨著轉(zhuǎn)矩的變大，電機(jī)轉(zhuǎn)速會(huì)增加，最終使得觸發(fā)脈沖向A的方向移動(dòng)。同理，在區(qū)域2也可以得到相同的結(jié)論。因而可知自給脈沖方式將電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行到3Hz時(shí)，觸發(fā)脈沖在1，2區(qū)域內(nèi)，所以此時(shí)只要相應(yīng)的打開給予下一個(gè)觸發(fā)脈沖即可。由此可知，觸發(fā)脈沖與電機(jī)轉(zhuǎn)速具有一定的收斂關(guān)系，合理給定觸發(fā)脈沖可使電機(jī)帶到一定的轉(zhuǎn)速。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型為了合理給定觸發(fā)脈沖，從而避免了劇烈的沖擊電流，而提供了一種中高壓無換向器電機(jī)的無位置傳感器控制裝置。本實(shí)用新型的一種中高壓無換向器電機(jī)的無位置傳感器控制裝置包括控制器、交流母線電流檢測(cè)器、直流母線電流檢測(cè)器、電機(jī)端電流檢測(cè)器、電壓檢測(cè)二次分壓板、電機(jī) 端電壓捕獲器、電壓互感器、電壓幅值檢測(cè)器和勵(lì)磁電流檢測(cè)器；控制器包括整流控制器、逆變控制器和勵(lì)磁控制器；交流母線電流檢測(cè)器的三個(gè)檢測(cè)端分別檢測(cè)交流母線的三相電流，交流母線電流檢測(cè)器的輸出端連接控制器中的整流控制器的交流母線電流輸入端，電壓互感器的三個(gè)檢測(cè)端分別檢測(cè)交流母線的三相電壓，電壓互感器的三個(gè)輸出端分別連接電壓幅值檢測(cè)器的三個(gè)輸入端，電壓幅值檢測(cè)器的輸出端連接控制器中的整流控制器的交流母線電壓輸入端，直流母線電流檢測(cè)器的檢測(cè)端檢測(cè)直流母線的電流，直流母線電流檢測(cè)器的輸出端連接控制器中的整流控制器的直流母線電流輸入端，電壓檢測(cè)二次分壓板的三個(gè)檢測(cè)端分別檢測(cè)電機(jī)端的三相電壓，電壓檢測(cè)二次分壓板的三個(gè)輸出端分別連接電機(jī)端電壓捕獲器的三個(gè)輸入端，電機(jī)端電壓捕獲器的輸出端連接控制器中的逆變控制器的電機(jī)端電壓輸入端，電機(jī)端電流檢測(cè)器的三個(gè)檢測(cè)端分別檢測(cè)電機(jī)端的三相電流，電機(jī)端電流檢測(cè)器的輸出端連接控制器中的逆變控制器的電機(jī)端電流輸入端，勵(lì)磁電流檢測(cè)器的檢測(cè)端檢測(cè)勵(lì)磁電流，勵(lì)磁電流檢測(cè)器的輸出端連接控制器勵(lì)磁控制器的勵(lì)磁電流輸入端，控制器中的整流控制器的整流橋信號(hào)輸出端、逆變控制器的逆變橋信號(hào)輸出端和勵(lì)磁控制器的可控整流橋信號(hào)輸出端分別與整流橋的信號(hào)輸入端、逆變橋的信號(hào)輸入端和三相可控整流橋的信號(hào)輸入端連接。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于，在不加位置檢測(cè)裝置的情況下，實(shí)現(xiàn)了無轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)器的無換向器電機(jī)的軟起動(dòng)，并針對(duì)自給脈沖到反電動(dòng)勢(shì)捕獲和斷續(xù)換流到負(fù)載換流這兩個(gè)切換點(diǎn)容易產(chǎn)生沖擊電流的問題，在控制方法上進(jìn)行了合理的改變，避免了劇烈的沖擊電流。

圖I是現(xiàn)有自控變頻式無換向器電機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成圖，圖2是轉(zhuǎn)子位置及其觸發(fā)脈沖對(duì)應(yīng)示意圖；圖3是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是電壓檢測(cè)二次分壓板電路圖；圖5是用于過零點(diǎn)檢測(cè)的捕獲調(diào)理電路圖，圖6是用于電壓幅值檢測(cè)調(diào)理電路圖。
具體實(shí)施方式
具體實(shí)施方式
一結(jié)合圖3說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式包括控制器I、交流母線電流檢測(cè)器5、直流母線電流檢測(cè)器6、電機(jī)端電流檢測(cè)器7、電壓檢測(cè)二次分壓板8、電機(jī)端電壓捕獲器9、電壓互感器10、電壓幅值檢測(cè)器11和勵(lì)磁電流檢測(cè)器12 ；控制器I包括整流控制器1-1、逆變控制器1-2和勵(lì)磁控制器1-3 ；交流母線電流檢測(cè)器5的三個(gè)檢測(cè)端分別檢測(cè)交流母線的三相電流，交流母線電流檢測(cè)器5的輸出端連接控制器I中的整流控制器1-1的交流母線電流輸入端，電壓互感器10的三個(gè)檢測(cè)端分別檢測(cè)交流母線的三相電壓，電壓互感器10的三個(gè)輸出端分別連接電壓幅值檢測(cè)器11的三個(gè)輸入端，電壓幅值檢測(cè)器11的輸出端連接控制器I中的整流控制器1-1的交流母線電壓輸入端，直流母線電流檢測(cè)器6的檢測(cè)端檢測(cè)直流母線的電流，直流母線電流檢測(cè)器6的輸出端連接控制器I中的整流控制器1-1的直流母線電流輸入端， 電壓檢測(cè)二次分壓板8的三個(gè)檢測(cè)端分別檢測(cè)電機(jī)端的三相電壓，電壓檢測(cè)二次分壓板8的三個(gè)輸出端分別連接電機(jī)端電壓捕獲器9的三個(gè)輸入端，電機(jī)端電壓捕獲器9的輸出端連接控制器I中的逆變控制器1-2的電機(jī)端電壓輸入端，電機(jī)端電流檢測(cè)器7的三個(gè)檢測(cè)端分別檢測(cè)電機(jī)端的三相電流，電機(jī)端電流檢測(cè)器7的輸出端連接控制器I中的逆變控制器1-2的電機(jī)端電流輸入端，勵(lì)磁電流檢測(cè)器12的檢測(cè)端檢測(cè)勵(lì)磁電流，勵(lì)磁電流檢測(cè)器12的輸出端連接控制器I勵(lì)磁控制器1-3的勵(lì)磁電流輸入端，控制器I中的整流控制器1-1的整流橋信號(hào)輸出端、逆變控制器1-2的逆變橋信號(hào)輸出端和勵(lì)磁控制器1-3的可控整流橋信號(hào)輸出端分別與整流橋2的信號(hào)輸入端、逆變橋3的信號(hào)輸入端和三相可控整流橋13的信號(hào)輸入端連接。控制器I的輸出端可以ARM上位機(jī)連接；控制器I采用TI公司DSP2812數(shù)字信號(hào)處理器；主回路中的整流橋2和逆變橋3都使用晶閘管作為主開關(guān)器件，電網(wǎng)電壓經(jīng)過整流橋2三相可控整流后由平波電抗器4作用減小紋波輸入至逆變橋3，逆變橋3的輸出直接接到電機(jī)的三相定子，勵(lì)磁裝置由一個(gè)三相可控整流橋13輸出需要的勵(lì)磁電流。
具體實(shí)施方式
二 本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同點(diǎn)在于電壓檢測(cè)二次分壓板8由AB電壓檢測(cè)二次分壓板電路、AC電壓檢測(cè)二次分壓板電路和BC電壓檢測(cè)二次分壓板電路組成；AB電壓檢測(cè)二次分壓板電路的兩個(gè)輸入端分別連接三相電源的A相和B相，用于檢測(cè)所述A相和B相之間的電壓差，AB電壓檢測(cè)二次分壓板電路的輸出端輸出AB分壓信號(hào)；AC電壓檢測(cè)二次分壓板電路的兩個(gè)輸入端分別連接三相電源的A相和C相，用于檢測(cè)所述A相和B相之間的電壓差，AC電壓檢測(cè)二次分壓板電路的輸出端輸出AC分壓信號(hào)；BC電壓檢測(cè)二次分壓板電路的兩個(gè)輸入端分別連接三相電源的B相和C相，用于檢測(cè)所述A相和B相之間的電壓差，BC電壓檢測(cè)二次分壓板電路的輸出端輸出BC分壓信號(hào)。電壓檢測(cè)二次分壓板8是將電機(jī)端電壓進(jìn)行大電阻分壓之后，在電壓采樣板進(jìn)行二次分壓并進(jìn)行電壓隔離處理。其它組成和連接方式與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
三結(jié)合圖4說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
二不同點(diǎn)在于AB電壓檢測(cè)二次分壓板電路、AC電壓檢測(cè)二次分壓板電路和BC電壓檢測(cè)二次分壓板電路的組成和連接方式相同，其中AB電壓檢測(cè)二次分壓板電路包括第一電阻Rl至第
i^一電阻R11、滑動(dòng)電阻P1、第一芯片U1、第二芯片U2、第一電容Cl至第四電容C4 ；第一電阻Rl的一端為電壓檢測(cè)二次分壓板電路的一個(gè)輸入端UA,第一電阻Rl的另一端與第二電阻R2的一端連接，第二電阻R2的另一端與第三電阻R3的一端連接，第三電阻R3的另一端與第四電阻R4的一端連接，第四電阻R4的另一端與第五電阻R5的一端連接，第五電阻R5的另一端同時(shí)與第六電阻R6的一端和第一芯片的管腳5連接,第六電阻R6的另一端同時(shí)與第八電阻的一端和第一芯片的管腳I連接形成電壓檢測(cè)二次分壓板電路的另一個(gè)輸入端UB,第一芯片Ul的管腳2和第一芯片Ul的管腳3分別與滑動(dòng)電阻Pl的兩個(gè)定端連接，滑動(dòng)電阻Pl的動(dòng)端與第七電阻R7的一端連接，第七電阻R7的另一端與第八電阻R8的另一端連接，第一芯片Ul的管腳8為SYNC端，第一芯片Ul的管腳6接電源電壓VDD，第一 芯片Ul的管腳7接電源負(fù)極VSS，第一芯片Ul的管腳9與第九電阻R9的一端同時(shí)接電源地GND，第九電阻R9的另一端和第十電阻RlO的一端同時(shí)與第一芯片Ul的管腳10連接，第十電阻RlO的另一端同時(shí)與第一電容Cl的一端和第^ 電阻Rll的一端連接，第H^一電阻Rll的另一端同時(shí)與第二芯片的管腳3和第二電容C2的一端連接，第二電容C2的另一端接電源地GND，第二芯片U2的管腳7與第三電容C3的一端同時(shí)接+12V電壓，第三電容C3的另一端接電源地GND，第二芯片U2的管腳4與第四電容C4的一端同時(shí)接-12V電壓，第四電容C4的另一端接電源地GND,第二芯片U2的管腳6與第一電容Cl的另一端連接為輸出端U_AB。第一芯片Ul采用INTRONICS生產(chǎn)的289J型號(hào)的芯片，第二芯片U2采用PHILIPS生產(chǎn)的型號(hào)為NE5532高性能低噪聲雙運(yùn)算放大器。其它組成和連接方式與具體實(shí)施方式
二相同。
具體實(shí)施方式
四本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一、二或三不同點(diǎn)在于電機(jī)端電壓捕獲器9包括三組電路，每組電路均包括過零點(diǎn)檢測(cè)的捕獲調(diào)理電路和電壓幅值檢測(cè)調(diào)理電路，過零點(diǎn)檢測(cè)的捕獲調(diào)理電路用于檢測(cè)電網(wǎng)電壓的過零點(diǎn)和電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)的過零點(diǎn)，電壓幅值檢測(cè)調(diào)理電路用于檢測(cè)電網(wǎng)電壓的幅值和電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)的幅值。取得的信號(hào)進(jìn)入經(jīng)過電壓調(diào)理電路進(jìn)行濾波之后，一路進(jìn)入到AD采樣電路用于幅值檢測(cè)，一路進(jìn)入到捕獲電路，用于轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)。其它組成和連接方式與具體實(shí)施方式
一、二或三相同。
具體實(shí)施方式
五結(jié)合圖5說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
四不同點(diǎn)在于過零點(diǎn)檢測(cè)的捕獲調(diào)理電路包括第十二電阻WRl至第十八電阻AR1、第五電容CYl至第十電容CY6、第三芯片YU1A、第四芯片YU1B、第五芯片YU2A、第一二極管YD1、第二二極管YD2和非門電路U52C;第十二電阻WRl的一端為過零點(diǎn)檢測(cè)的捕獲調(diào)理電路的輸入端UAB_IN1，第十二電阻WRl的另一端同時(shí)與第十三電阻YRl的一端和第五電容CYl的一端連接,第五電容CYl的另一端與第六電容CY2的一端接電源地GND，第六電容CY2的另一端同時(shí)與第十三電阻YRl的另一端和第三芯片YUlA的管腳3連接，第三芯片YUlA的管腳8連+12V電源，第三芯片YUlA的管腳4連-12V電源，第三芯片YUlA的管腳2與第三芯片YUlA的管腳I同時(shí)與第十四電阻YR3的一端連接，第十四電阻YR3的另一端同時(shí)與第十五電阻YR4的一端、第四芯片YUlB的管腳6、第七電容YC3的一端、第八電容YC4的一端和第九電容YC5的一端連接，第四芯片YUlB的管腳5接電源地GND，第七電容YC3的另一端、第八電容YC4的另一端、第九電容YC5的另一端、第十五電阻YR4的另一端和第十六電阻YR5的一端同時(shí)與第四芯片YUlB的管腳7連接，第十六電阻YR5的另一端同時(shí)與第十八電阻ARl的一端、第五芯片YU2A的管腳3和第十電容CY6的一端連接，第十電容CY6的另一端和第五芯片YU2A的管腳
2接電源地GND，第五芯片YU2A的管腳8接+12V電源，第五芯片YU2A的管腳4接-12V電源，第五芯片YU2A的管腳I同時(shí)連接第十八電阻ARl的另一端和第十七電阻YR6的一端，第十七電阻YR6的另一端同時(shí)與第一二極管YDl的陽(yáng)極、第二二極管YD2的陰極和非門電路U52C的輸入端，第一二極管YDl的陰極連接3V3電源，第二二極管YD2的陽(yáng)極接電源地GND,非門電路U52C的輸出端為過零點(diǎn)檢測(cè)的捕獲調(diào)理電路的輸出端。第三芯片YU1A、第四芯片YUlB和第五芯片YU2A均采用PHILIPS生產(chǎn)的型號(hào)為NE5532高性能低噪聲雙運(yùn)算放大器。其它組成和連接方式與具體實(shí)施方式
四相同。
具體實(shí)施方式
六結(jié)合圖6說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
四不同點(diǎn)在于電壓幅值檢測(cè)調(diào)理電路包括第十九電阻WR2至第二十六電阻YR13、第十一電容CY7 至第十三電容CY9、第九芯片YU2B、第十芯片YU3A、第i^一芯片YU3B、第三二極管YD3和第四二極管YD4 ；第十九電阻WR2的一端為電壓幅值檢測(cè)調(diào)理電路的輸入端UAB_IN2，第十九電阻WR2的另一端同時(shí)與第二十電阻YR7的一端和第i^一電容CY7的一端連接，第i^一電容CY7的另一端與第十二電容CY8的一端接電源地GND,第十二電容CY8的另一端同時(shí)與第二十電阻YR7的另一端和第九芯片YU2B的管腳5連接，第九芯片YU2B的管腳6與第九芯片YU2B的管腳7同時(shí)與第二十一電阻GGl的一端連接，第二十一電阻GGl的另一端同時(shí)與第十三電容CY9的一端、第二十二電阻YR9的一端和第十芯片YU3A的管腳2連接，第十芯片YU3A的管腳3接電源地GND，第十三電容CY9的另一端、第二十二電阻YR9的另一端和第十芯片YU3A的管腳I同時(shí)與第二十三電阻YRlO的一端連接，第二十三電阻YRlO的另一端同時(shí)與第二十五電阻YR12的一端、第十一芯片YU3B的管腳6和第二十四電阻YRll的一端連接，第二十四電阻YRll的另一端接-1V5電源，第^^一芯片YU3B的管腳5接電源地GND，第十一芯片YU3B的管腳7同時(shí)連接第二十五電阻YR12的另一端和第二十六電阻YR13的一端，第二十六電阻YR13的另一端同時(shí)與第三二極管YD3的陽(yáng)極、第四二極管YD4的陰極連接為用于電壓幅值檢測(cè)調(diào)理電路的輸出端Uab，第三二極管YD3的陰極連接3V3電源，第四二極管YD4的陽(yáng)極接電源地GND。第九芯片YU2B、第十芯片YU3A和第i^一芯片YU3B均采用PHILIPS生產(chǎn)的型號(hào)為NE5532高性能低噪聲雙運(yùn)算放大器。其它組成和連接方式與具體實(shí)施方式
四相同。本實(shí)用新型內(nèi)容不僅限于上述各實(shí)施方式的內(nèi)容，其中一個(gè)或幾個(gè)具體實(shí)施方式
的組合同樣也可以實(shí)現(xiàn)實(shí)用新型的目的。當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速低于額定轉(zhuǎn)速的6%時(shí)采用自給脈沖控制方式起動(dòng)電動(dòng)機(jī),使電動(dòng)機(jī)機(jī)緩慢加速至6%的額定轉(zhuǎn)速，通過控制算法的調(diào)整使得變頻器的輸出能保證給予電動(dòng)機(jī)正方向的轉(zhuǎn)矩，并保持觸發(fā)脈沖與電機(jī)轉(zhuǎn)速相對(duì)位置的收斂。當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速大于6%額定值時(shí)可通過電機(jī)端電壓捕獲器9捕獲電動(dòng)機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)確定晶閘管的觸發(fā)脈沖，此時(shí)晶閘管采用斷續(xù)換流方式，從自給脈沖到反電動(dòng)勢(shì)捕獲稱之為切換點(diǎn)I。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速小于8%額定轉(zhuǎn)速時(shí)，晶閘管采用斷續(xù)換流方式，待電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速大于8%額定轉(zhuǎn)速時(shí)晶閘管由斷續(xù)換流轉(zhuǎn)為負(fù)載換流形式，這里稱之為切換點(diǎn)2。通過對(duì)電動(dòng)機(jī)定子電流及勵(lì)磁電流大小的調(diào)節(jié)從而實(shí)現(xiàn)無換向器電機(jī)的變頻調(diào)速及軟起動(dòng)。在切換點(diǎn)I之前采用自給脈沖方式，通過合理的算法控制起動(dòng)電流及觸發(fā)脈沖頻率變化率以保證電機(jī)不失步的情況下，將電機(jī)轉(zhuǎn)子拉到額定轉(zhuǎn)速的6%;轉(zhuǎn)速在6%以上，采用電氣式轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)，可將電機(jī)拉到額定轉(zhuǎn)速。通過合理的逆變角β控制策略，可使切換點(diǎn)I電流沖擊控制在允許范圍內(nèi)，并使切換點(diǎn)2驅(qū)動(dòng)電流沖擊趨近于零。從自給脈沖到反電動(dòng)勢(shì)捕獲為切換點(diǎn)1，斷續(xù)換流轉(zhuǎn)為負(fù)載換流形式為切換點(diǎn)2。
在自給脈沖將電機(jī)拉到一定轉(zhuǎn)速之后進(jìn)入切換點(diǎn)1，在切換點(diǎn)1，通過特定的觸發(fā)脈沖給定方式可使得切換點(diǎn)I的電流沖擊盡可能小。在切換點(diǎn)2，即斷續(xù)換流到負(fù)載換流，傳統(tǒng)的逆變角給定方式會(huì)產(chǎn)生很大的沖擊電流，因而本系統(tǒng)采用恒定逆變角的方式，即在切換點(diǎn)2，在保證換流余度的前提下，盡可能使逆變角是恒定，這種方式會(huì)讓直流母線電流的沖擊很小，避免了因轉(zhuǎn)矩的劇烈脈動(dòng)對(duì)電機(jī)系統(tǒng)的損害及起動(dòng)裝置過流的風(fēng)險(xiǎn)。
權(quán)利要求1.一種中高壓無換向器電機(jī)的無位置傳感器控制裝置，其特征在于它包括控制器(I)、交流母線電流檢測(cè)器(5)、直流母線電流檢測(cè)器￠)、電機(jī)端電流檢測(cè)器(7)、電壓檢測(cè)二次分壓板(8)、電機(jī)端電壓捕獲器(9)、電壓互感器(10)、電壓幅值檢測(cè)器(11)和勵(lì)磁電流檢測(cè)器(12);控制器(I)包括整流控制器(1-1)、逆變控制器(1-2)和勵(lì)磁控制器(1-3)；交流母線電流檢測(cè)器(5)的三個(gè)檢測(cè)端分別檢測(cè)交流母線的三相電流，交流母線電流檢測(cè)器(5)的輸出端連接控制器(I)中的整流控制器(1-1)的交流母線電流輸入端，電壓互感器(10)的三個(gè)檢測(cè)端分別檢測(cè)交流母線的三相電壓，電壓互感器(10)的三個(gè)輸出端分別連接電壓幅值檢測(cè)器(11)的三個(gè)輸入端，電壓幅值檢測(cè)器(11)的輸出端連接控制器(I)中的整流控制器(1-1)的交流母線電壓輸入端，直流母線電流檢測(cè)器￠)的檢測(cè)端檢測(cè)直流母線的電流，直流母線電流檢測(cè)器(6)的輸出端連接控制器(I)中的整流控制器(1-1)的直流母線電流輸入端，電壓檢測(cè)二次分壓板(8)的三個(gè)檢測(cè)端分別檢測(cè)電機(jī)端的三相電壓，電壓檢測(cè)二次分壓板(8)的三個(gè)輸出端分別連接電機(jī)端電壓捕獲器(9)的三個(gè)輸入端，電機(jī)端電壓捕獲器(9)的輸出端連接控制器(I)中的逆變控制器(1-2)的電機(jī)端電壓輸入端，電機(jī)端電流檢測(cè)器(7)的三個(gè)檢測(cè)端分別檢測(cè)電機(jī)端的三相電流，電機(jī)端電流檢測(cè)器(7)的輸出端連接控制器⑴中的逆變控制器(1-2)的電機(jī)端電流輸入端，勵(lì)磁電流檢測(cè)器(12)的檢測(cè)端檢測(cè)勵(lì)磁電流，勵(lì)磁電流檢測(cè)器(12)的輸出端連接控制器(I)勵(lì)磁控制器(1-3)的勵(lì)磁電流輸入端，控制器(I)中的整流控制器(1-1)的整流橋信號(hào)輸出端、逆變控制器(1-2)的逆變橋信號(hào)輸出端和勵(lì)磁控制器(1-3)的可控整流橋信號(hào)輸出端分別與整流橋(2)的信號(hào)輸入端、逆變橋(3)的信號(hào)輸入端和三相可控整流橋(13)的信號(hào)輸入端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種中高壓無換向器電機(jī)的無位置傳感器控制裝置，其特征在于電壓檢測(cè)二次分壓板(8)由AB電壓檢測(cè)二次分壓板電路、AC電壓檢測(cè)二次分壓板電路和BC電壓檢測(cè)二次分壓板電路組成；AB電壓檢測(cè)二次分壓板電路的兩個(gè)輸入端分別連接三相電源的A相和B相，用于檢測(cè)所述A相和B相之間的電壓差，AB電壓檢測(cè)二次分壓板電路的輸出端輸出AB分壓信號(hào)；AC電壓檢測(cè)二次分壓板電路的兩個(gè)輸入端分別連接三相電源的A相和C相，用于檢測(cè)所述A相和B相之間的電壓差，AC電壓檢測(cè)二次分壓板電路的輸出端輸出AC分壓信號(hào)；BC電壓檢測(cè)二次分壓板電路的兩個(gè)輸入端分別連接三相電源的B相和C相，用于檢測(cè)所述A相和B相之間的電壓差，BC電壓檢測(cè)二次分壓板電路的輸出端輸出BC分壓信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種中高壓無換向器電機(jī)的無位置傳感器控制裝置，其特征在于AB電壓檢測(cè)二次分壓板電路、AC電壓檢測(cè)二次分壓板電路和BC電壓檢測(cè)二次分壓板電路的組成和連接方式相同，其中AB電壓檢測(cè)二次分壓板電路包括第一電阻(Rl)至第i 電阻(Rll)、滑動(dòng)電阻(Pl)、第一芯片(Ul)、第二芯片(U2)、第一電容(Cl)至第四電容(C4);第一電阻(Rl)的一端為電壓檢測(cè)二次分壓板電路的一個(gè)輸入端UA,第一電阻(Rl)的另一端與第二電阻(R2)的一端連接，第二電阻(R2)的另一端與第三電阻(R3)的一端連接，第三電阻(R3)的另一端與第四電阻(R4)的一端連接，第四電阻(R4)的另一端與第五電阻(R5)的一端連接,第五電阻(R5)的另一端同時(shí)與第六電阻(R6)的一端和第一芯片(Ul)的管腳5連接,第六電阻(R6)的另一端同時(shí)與第八電阻(R8)的一端和第一芯片(Ul)的管腳I連接形成電壓檢測(cè)二次分壓板電路的另一個(gè)輸入端UB，第一芯片(Ul)的管腳2和第一芯片(UI)的管腳3分別與滑動(dòng)電阻(PI)的兩個(gè)定端連接，滑動(dòng)電阻(PI)的動(dòng)端與第七電阻(R7)的一端連接，第七電阻(R7)的另一端與第八電阻(R8)的另一端連接，第一芯片(Ul)的管腳8為SYNC端，第一芯片(Ul)的管腳6接電源電壓VDD，第一芯片(Ul)的管腳7接電源負(fù)極VSS，第一芯片(Ul)的管腳9與第九電阻(R9)的一端同時(shí)接電源地GND，第九電阻(R9)的另一端和第十電阻(RlO)的一端同時(shí)與第一芯片(Ul)的管腳10連接，第十電阻(RlO)的另一端同時(shí)與第一電容(Cl)的一端和第^ 電阻(Rll)的一端連接，第十一電阻(Rll)的另一端同時(shí)與第二芯片(U2)的管腳3和第二電容(C2)的一端連接，第二電容(C2)的另一端接電源地GND，第二芯片(U2)的管腳7與第三電容(C3)的一端同時(shí)接+12V電壓，第三電容(C3)的另一端接電源地GND，第二芯片(U2)的管腳4與第四電容(C4)的一端同時(shí)接-12V電壓，第四電容(C4)的另一端接電源地GND，第二芯片(U2)的管腳6與第一電容(Cl)的另一端連接為輸出端U_AB。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的一種中高壓無換向器電機(jī)的無位置傳感器控制裝置，其特征在于電機(jī)端電壓捕獲器(9)包括三組電路，每組電路均包括過零點(diǎn)檢測(cè)的捕獲調(diào)理電路和電壓幅值檢測(cè)調(diào)理電路，過零點(diǎn)檢測(cè)的捕獲調(diào)理電路用于檢測(cè)電網(wǎng)電壓的過零點(diǎn)和電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)的過零點(diǎn)，電壓幅值檢測(cè)調(diào)理電路用于檢測(cè)電網(wǎng)電壓的幅值和電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)的幅值。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種中高壓無換向器電機(jī)的無位置傳感器控制裝置，其特征在于過零點(diǎn)檢測(cè)的捕獲調(diào)理電路包括第十二電阻(WRl)至第十八電阻(ARl)、第五電容(CYl)至第十電容(CY6)、第三芯片(YUlA)、第四芯片(YUlB)、第五芯片(YU2A)、第一二極管(YDl)、第二二極管(YD2)和非門電路(U52C);第十二電阻(WRl)的一端為過零點(diǎn)檢測(cè)的捕獲調(diào)理電路的輸入端UAB_IN1，第十二電阻(WRl)的另一端同時(shí)與第十三電阻(YRl)的一端和第五電容(CYl)的一端連接,第五電容(CYl)的另一端與第六電容(CY2)的一端接電源地GND，第六電容(CY2)的另一端同時(shí)與第十三電阻(YRl)的另一端和第三芯片(YUlA)的管腳3連接，第三芯片(YUlA)的管腳8連+12V電源，第三芯片(YUlA)的管腳4連-12V電源，第三芯片(YUlA)的管腳2與第三芯片(YUlA)的管腳I同時(shí)與第十四電阻(YR3)的一端連接，第十四電阻(YR3)的另一端同時(shí)與第十五電阻(YR4)的一端、第四芯片(YUlB)的管腳6、第七電容(YC3)的一端、第八電容(YC4)的一端和第九電容(YC5)的一端連接,第四芯片(YUlB)的管腳5接電源地GND，第七電容(YC3)的另一端、第八電容(YC4)的另一端、第九電容(YC5)的另一端、第十五電阻(YR4)的另一端和第十六電阻(YR5)的一端同時(shí)與第四芯片(YUlB)的管腳7連接，第十六電阻(YR5)的另一端同時(shí)與第十八電阻(ARl)的一端、第五芯片(YU2A)的管腳3和第十電容(CY6)的一端連接,第十電容(CY6)的另一端和第五芯片(YU2A)的管腳2接電源地GND，第五芯片(YU2A)的管腳8接+12V電源，第五芯片(YU2A)的管腳4接-12V電源，第五芯片(YU2A)的管腳I同時(shí)連接第十八電阻(ARl)的另一端和第十七電阻(YR6)的一端，第十七電阻(YR6)的另一端同時(shí)與第一二極管(YDl)的陽(yáng)極、第二二極管(YD2)的陰極和非門電路(U52C)的輸入端，第一二極管(YDl)的陰極連接3V3電源，第二二極管(YD2)的陽(yáng)極接電源地GND，非門電路(U52C)的輸出端為過零點(diǎn)檢測(cè)的捕獲調(diào)理電路的輸出端。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種中高壓無換向器電機(jī)的無位置傳感器控制裝置，其特征在于電壓幅值檢測(cè)調(diào)理電路包括第十九電阻(WR2)至第二十六電阻(YR13)、第十一電容(CY7)至第十三電容(CY9)、第九芯片(YU2B)、第十芯片(YU3A)、第i^一芯片(YU3B)、第三二極管(YD3)和第四二極管(YD4);第十九電阻(WR2)的一端為電壓幅值檢測(cè)調(diào)理電路的輸入端UAB_IN2，第十九電阻(WR2)的另一端同時(shí)與第二十電阻(YR7)的一端和第i^一電容(CY7)的一端連接，第i^一電容(CY7)的另一端與第十二電容(CY8)的一端接電源地GND，第十二電容(CY8)的另一端同時(shí)與第二十電阻(YR7)的另一端和第九芯片(YU2B)的管腳5連接，第九芯片(YU2B)的管腳6與第九芯片(YU2B)的管腳7同時(shí)與第二i^一電阻(GGl)的一端連接，第二十一電阻(GGl)的另一端同時(shí)與第十三電容(CY9)的一端、第二十二電阻(YR9)的一端和第十芯片(YU3A)的管腳2連接，第十芯片(YU3A)的管腳3接電源地GND，第十三電容(CY9)的另一端、第二十二電阻(YR9)的另一端和第十芯片(YU3A)的管腳I同時(shí)與第二十三電阻(YRlO)的一端連接，第二十三電阻(YRlO)的另一端同時(shí)與第二十五電阻(YR12)的一端、第i^一芯片(YU3B)的管腳6和第二十四電阻(YRll)的一端連接，第二十四 電阻(YRll)的另一端接-1V5電源，第i^一芯片(YU3B)的管腳5接電源地GND，第i^一芯片(YU3B)的管腳7同時(shí)連接第二十五電阻(YR12)的另一端和第二十六電阻(YR13)的一端，第二十六電阻(YR13)的另一端同時(shí)與第三二極管(YD3)的陽(yáng)極、第四二極管(YD4)的陰極連接為電壓幅值檢測(cè)調(diào)理電路的輸出端Uab，第三二極管(YD3)的陰極連接3V3電源，第四二極管(YD4)的陽(yáng)極接電源地GND。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的一種中高壓無換向器電機(jī)的無位置傳感器控制裝置，其特征在于控制器(I)采用TI公司DSP2812數(shù)字信號(hào)處理器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種中高壓無換向器電機(jī)的無位置傳感器控制裝置，其特征在于第一芯片(Ul)采用INTRONICS生產(chǎn)的289J型號(hào)的芯片，第二芯片(U2)、第三芯片(YUlA)、第四芯片(YUlB)、第五芯片(YU2A)、第九芯片(YU2B)、第十芯片(YU3A)和第i^一芯片(YU3B)均采用PHILIPS生產(chǎn)的型號(hào)為NE5532高性能低噪聲雙運(yùn)算放大器。
專利摘要一種中高壓無換向器電機(jī)的無位置傳感器控制裝置。它涉及電力電子技術(shù)領(lǐng)域。它為合理給定觸發(fā)脈沖，從而避免劇烈的沖擊電流而提出。交流母線電流檢測(cè)器的三個(gè)檢測(cè)端分別檢測(cè)交流母線的三相電流，交流母線電流檢測(cè)器的輸出端連接控制器中的整流控制器的交流母線電流輸入端，電壓幅值檢測(cè)器的輸出端連接控制器中的整流控制器的交流母線電壓輸入端，電壓檢測(cè)二次分壓板的三個(gè)輸出端分別連接電機(jī)端電壓捕獲器的三個(gè)輸入端，電機(jī)端電壓捕獲器的輸出端連接控制器中的逆變控制器的電機(jī)端電壓輸入端，勵(lì)磁電流檢測(cè)器的檢測(cè)端檢測(cè)勵(lì)磁電流，勵(lì)磁電流檢測(cè)器的輸出端連接控制器勵(lì)磁控制器的勵(lì)磁電流輸入端。它實(shí)現(xiàn)了無轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)器的無換向器電機(jī)的軟起動(dòng)。
文檔編號(hào)H02P6/20GK202565217SQ201220250679
公開日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2012年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月31日
發(fā)明者金光哲, 孫向瑞, 徐殿國(guó), 高強(qiáng), 趙璋 申請(qǐng)人:哈爾濱同為電氣股份有限公司