[发明专利]一种异步电动机大功率驱动系统及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种大功率驱动系统，特别涉及基于绕组开路的三相异步电动机的大功率驱动系统。

背景技术

在大功率（1MW以上）三相异步电动机大功率驱动系统中，三相异步电动机的绕组一般采用的是星形或三角形两种接法，驱动系统普遍采用的是传统的基于三相异步电动机或者永磁电动机的驱动系统，采用一个三相变频器进行驱动。这种方案的主要问题在于变频器的基本功率模块IGBT的单体容量是有限的，一般小于1MW，随着功率的增大，必须采用功率模块的并联或者串联的方法，如果采用并联方法，则必须保证开关脉冲的同步；如果采用串联方法，则必须保证串联功率模块实现很好的均压，两种方案在无形中都增加了驱动控制电路的技术实现难度，与此同时，由于驱动系统对于转矩脉动要求严格，一般都需要采用较高的开关频率（1kHz以上）来驱动电机，这样又增加了变频器的损耗，变频器输出普遍含有较高的脉冲尖峰，会对电动机的绝缘产生影响，并影响电动机的寿命。

发明内容

本发明提出一种异步电动机的大功率驱动系统及其控制方法，解决了大功率三相异步电动机驱动困难的技术问题。

本发明是通过以下技术方案解决以上技术问题的：

一种异步电动机的大功率驱动系统，包括电网、工业控制机、三相全桥整流器、储能电容、IGBT模块和三相异步电动机绕组，三相异步电动机定子A相绕组、B相绕组和C相绕组均是开路设置的，第一IGBT模块与第二IGBT模块串联后组成A相绕组上桥臂，第三IGBT模块与第四IGBT模块串联后组成A相绕组下桥臂，A相绕组上桥臂和A相绕组下桥臂分别并联在三相全桥整流器的输出直流母线上，第一IGBT模块的发射级与第二IGBT模块集电极的连接点通过A相绕组上桥臂三相共模电抗器与三相异步电动机定子A相绕组的一端连接，三相异步电动机定子A相绕组4的另一端通过A相绕组下桥臂三相共模电抗器与第三IGBT模块的发射级与第四IGBT模块集电极的连接点连接在一起；第五IGBT模块与第六IGBT模块串联后组成B相绕组上桥臂，第七IGBT模块与第八IGBT模块串联后组成B相绕组下桥臂，B相绕组上桥臂和B相绕组下桥臂分别并联在三相全桥整流器的输出直流母线上，第五IGBT模块的发射级与第六IGBT模块集电极的连接点通过B相绕组上桥臂三相共模电抗器与三相异步电动机定子B相绕组的一端连接，三相异步电动机定子B相绕组的另一端通过B相绕组下桥臂三相共模电抗器与第七IGBT模块的发射级与第八IGBT模块集电极的连接点连接在一起；第九IGBT模块与第十IGBT模块串联后组成C相绕组上桥臂，第十一IGBT模块与第十二IGBT模块串联后组成C相绕组下桥臂，C相绕组上桥臂和C相绕组下桥臂分别并联在三相全桥整流器的输出直流母线上，第九IGBT模块的发射级与第十IGBT模块集电极的连接点通过C相绕组上桥臂三相共模电抗器与三相异步电动机定子C相绕组的一端连接，三相异步电动机定子C相绕组的另一端通过C相绕组下桥臂三相共模电抗器与第十一IGBT模块的发射级与第十二IGBT模块集电极的连接点连接在一起。

一种异步电动机大功率驱动系统的控制方法，包括以下步骤：

第一步、在工业控制机中设定A相标准载波,这个载波是标准三角波，频率由工业控制器设定，这个频率也是IGBT的开关频率。

第二步、在工业控制机中设置A相绕组上桥臂中的IGBT模块PMW脉宽调制开关信号的驱动电压参考信号，设置原则为：根据异步电机的A相驱动电压计算出A相驱动电压参考信号Ref_A+。

第三步、将第二步得到的A相驱动电压参考信号Ref_A+和第一步得到的A相标准载波信号CA1进行比较，当Ref_A+大于CA1时，输出SWA为1，否则为0。将SWA和SWA的取反信号分别输入死区时间发生器，最后得到实际的开关输出SWA+和SWA-，SWA+和SWA-分别驱动三相全桥逆变电路中A相上相桥臂的第一IGBT模块7与第二IGBT模块8；