[发明专利]无电解电容永磁同步电机控制驱动

说明书

本发明提供了一种无电解电容永磁同步电机控制驱动，属于电机驱动系统技术领域。它解决了现有电机驱动方案中直流母线电压存在大幅度波动的问题。本无电解电容永磁同步电机控制驱动，由单相整流电路、高频纹波吸收电路，母线电压测量电路和三相逆变电路依次串接组成，三相逆变电路的控制信号由控制驱动和控制芯片提供，控制软件计算出直流母线电压的最大值Vmax，最小值Vmin，和实时增量值X，计算出实时增量值X后，根据公式PWM=计算出三相逆变电路所需的当前占空比PWM量，根据当前占空比PWM量向电机输出相应的U，V，W三相定子电流，产生驱动电机转子旋转的定子旋转磁场。本发明具有在直流母线电压有大幅度波动的工况下，保持电机输出转速和转矩稳定的优点。

技术领域

本发明属于电机驱动系统技术领域，涉及一种无电解电容永磁同步电机控制驱动。

背景技术

永磁同步电机需要相应的控制器进行工作，控制器的功能是把直流母线电压转变成交流电压以驱动电机，在单相交流供电的情况下，经整流器后直流母线电压会大幅度波动，需要大容量的储能电容进行滤波，以保证电压波动在一定的范围之内，大容量的电解电容体积大，成本高，寿命短，不利于驱动系统的小型化和低成本化。一般工况下电机控制器的使用寿命主要取决于电解电容的寿命。

永磁同步电动机控制器一般用直流电源供电，在用交流电源供电的工况下，需要用整流器把交流电源转变为直流电源再给控制器供电，这种供电方式需要大容值电解电容维持直流母线电压稳定,为电机高性能运行提供工作条件。然而，电解电容的特性是电机驱动系统出现故障的主要原因，同时也是阻碍电机控制器小型化的主要困难，如果电机控制器可以接受大幅度的直流母线电压波动，大容量母线滤波电容不再是必须的。

现有技术中，如专利号为201810706277.4所公布的永磁同步电机驱动系统无电解电容功率变换器及控制方法，其主要应用小容量薄膜电容替代电解电容作为系统的滤波解耦器件，在这种电机驱动方案中直流母线电压存在大幅度波动，进而导致电机输出功率和转矩脉动增加，严重降低了电机的静、动态性能。

如何在无大容量直流母线电容及不增加控制器成本的基础上提高控制器的输出稳定性的技术具有较大的市场实用价值。无电解电容驱动系统从实现技术出发可分为两大类:

第一类是在整流器和逆变功率开关之间加功率解耦电路抑制直流母线电压波动，提升驱动系统电网侧和电机侧性能，提高电机转速和转矩的稳定性，但是功率解耦电路的体积，功耗和成本因素对电机控制器总体影响很大。

第二类是对控制软件算法的改进，对电机的转速和转矩进行动态补偿以抵消或大幅度由于缺少大容量母线电容引起的母线电压波动，这种母线电压波动补偿方案于对一些电机性能要求不高，但对控制器价格敏感的的场合,如空调压缩机、水泵，风机，洗衣机等，有较大的应用价值。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提供了一种无电解电容永磁同步电机控制驱动，能使控制器在没有大容量直流母线滤波电容，直流母线电压有大幅度波动的工况下，保持电机输出转速和转矩的稳定，为于永磁同步电机的控制提供了一种低成本的驱动方法。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种无电解电容永磁同步电机控制驱动，由单相整流电路（D1，D2，D3，D4）、高频纹波吸收电路（C1），母线电压测量电路（R1，R2）和三相逆变电路（S1，S2，S3，S4，S5，S6）依次串接组成，三相逆变电路的控制信号由控制驱动和控制芯片提供，控制软件计算出直流母线电压的最大值Vmax，最小值Vmin，和实时增量值X，计算出实时增量值X后，根据公式PWM= 计算出三相逆变电路（S1，S2，S3，S4，S5，S6）所需的当前占空比PWM量，根据当前占空比PWM量向电机输出相应的U，V，W三相定子电流，产生驱动电机转子旋转的定子旋转磁场。