[发明专利]一种电流源逆变器控制的电机相电流尖峰消除方法

说明书

本发明公开了一种电流源逆变器控制的电机相电流尖峰消除方法，包括：电源单元、永磁电机单元、buck电路控制信号输出单元、三相逆变桥信号输出单元。根据电机转速和母线电流，buck电路控制信号输出单元计算输出buck电路需要的控制信号并输出到电源单元，根据转子位置角theta和自定义的开关周期Ts，三相逆变桥信号输出单元计算输出三相控制信号至电源单元。本发明方法是基于传统的电流源逆变器控制电机方法的改进，解决了在电机转速升高时产生的相电流尖峰问题，有效地减少了相电流的尖峰的幅值与出现频率，提升电机的工作效率。

技术领域

本发明属于电机控制领域，具体涉及一种电流源逆变器控制的电机相电流尖峰消除方法。

背景技术

印制绕组电机(简称为印制电机)是一种电枢绕组结构特殊的微特电机。它的电枢绕组与传统电机的线圈型绕组不同，是用腐蚀法、电化学沉积法、电化学转移法等方法在复铜箔板上印制而成。印制绕组电机作为一种永磁直流电动机，其具有下述特点：1.盘式扁平结构，体积小，安装使用方便；2.转子无铁芯，惯性小，电感小，响应快；3.转子片的导条兼作换向器，换向性能好，力矩波动小；4.力矩—电流直线性好，调速方便。印制绕组电机是一种理想的伺服系统执行元件，在国外的生产线及机床的传动机构、医疗仪器设备、邮政机械、机器人、汽车及电动车辆等各个领域都有较为广泛的应用。

由于印制绕组电机本身无铁芯，所以其电感小，惯性小，响应速度很快。传统的电压源逆变器的控制方法，无法得到理想的三相正弦波电流波形。此外，在电机的启动阶段，由于电机的电感很小，电阻也不大，在启动时缺少反电动势的补偿，往往启动电流会很大，需要安装额外的过电流保护装置。

相比于电压源逆变器，电流源逆变器的储能元件是电感，在电机的启动阶段，电感可以对母线电流强度的大小进行限流，有效地避免了过流的问题。此外，电流源逆变器输出的电流波形为矩形波，电机本身的电感对电流波形的影响不大，避免了三相电流波形过度畸变的情况。而电压源逆变器在本身控制电压为矩形波的情况下，由于电机本身电感不大，往往电流难以呈现正弦波的形态。在控制印制绕组电机这类小电感的无刷直流电机方面，电流源逆变器比电压源逆变器更具有优势。

传统的电流源逆变控制小电感电机时，输出的六个方波信号，在每一个时刻只有两个信号为高电平，保证了在每一个时刻总是电流从一个上管流入经过永磁电机后从一个下管流出；在扇区切换的过程中，由于上管的MOSFET关闭会在瞬间产生一个相电流的尖峰，影响电机的工作效率，同时对电机的耐受电流水平提出了更高的要求。

发明内容

针对现有技术所存在的上述技术问题，本发明提供了一种电流源逆变器控制的电机相电流尖峰消除方法，能够有效地减少相电流的尖峰的幅值与出现频率，提升电机的工作效率。

一种电流源逆变器控制的电机相电流尖峰消除方法，包括：

电源单元、永磁电机单元、buck电路控制信号输出单元、三相逆变桥信号输出单元；

电源单元，根据buck电路控制信号输出单元与三相逆变桥信号输出单元输出的信号调控三相电流(压)，与永磁电机单元连接，驱动电机并使其转速可调；所述的电源单元包括直流稳压电源V_dc、buck电路、电感L2、三相逆变桥；其中，直流稳压电源先通过buck电路调压，经过电感稳流后再输出到三相逆变桥中完成逆变；电源单元输出母线电流给buck电路控制信号输出单元，

永磁电机单元，被控制的永磁电机，输出当前转速n给buck电路控制信号输出单元，输出当前转子位置角theta的信号给三相逆变桥信号输出单元；

buck电路控制信号输出单元与电源单元连接，根据电机转速n以及母线电流I_dc的大小控制电源单元中buck电路的信号输出；

三相逆变桥信号输出单元与电源单元连接，根据电机转子位置角theta控制电源单元中三相逆变桥的信号输出。