[发明专利]无电解电容同步磁阻电机变频驱动系统及控制方法

说明书

本发明公开了无电解电容同步磁阻电机变频驱动系统，在母线端采用小容值的薄膜电容代替传统大容量的电解电容，包括单相输入电源模块、单相整流器、薄膜电容、三相逆变器、输入电压相位锁相环、基于功率平衡的电流控制模块、基于母线电压控制的功率补偿模块、第一减法器、速度PI调节器、第一乘法器、第二减法器、第三减法器、最大转矩电流比模块、第四减法器、电流控制器、第五减法器、第六减法器、IPark变换模块、Park变换模块、Clark变换模块、空间矢量脉宽调制模块和同步磁阻电机。本发明解决了传统大容量电解电容变频电机因电解电容寿命短而引起驱动器可靠性低的问题，改善了输入侧功率因数，提高了电机性能。

技术领域

本发明涉及电机控制领域，具体是无电解电容同步磁阻电机变频驱动系统及控制方法。

背景技术

目前电机变频驱动技术已经广泛应用在工业中，例如工业机器人、建筑楼宇、电动汽车，以及国防军事领域等。电机变频驱动电路中的逆变器根据直流侧电源性质的不同，可分为电压型逆变器和电流型逆变器。电流型逆变器直流侧为大电感，电流基本无脉动，相当于电流源，抑制过电流能力强、适合频繁加、减速的启动型负载。电压型逆变器直流侧并联大电容，电压基本无脉动，相当于电压源，抑制浪涌电压能力强。因电压型逆变器频率可调、效率高等优点，现有的电机变频驱动系统一般由电压型逆变器、整流器、功率因数校正(Power Factor Correction,PFC)电路、电机组成，其母线端通常为大容量的电解电容，主要作用是贮存网侧输入的能量并稳定直流母线电压，保证电机有足够的运行电压。但是电解电容有非常明显的缺点，在使用过程中，电流纹波和高温易使电解液蒸发，导致电解电容寿命低，温度每升高10℃，寿命就会缩短一半，进而严重影响驱动电路的可靠性，大约60％的驱动电路故障是由电解电容引起的。同时，电解电容体积大和重量大的缺点制约了系统往小型化、轻型化方向发展。此外，母线大容量电解电容的存在，会导致二极管的导通角小，输入电流严重失真，电流谐波大大增加，输入功率因数变差，严重污染电网质量。为了实现网侧高功率因数和低电流谐波，通常需要在直流母线上添加功率因数校正(Power FactorCorrection,PFC)电路，但是引入PFC电路会增加系统的成本、体积，且PFC电路上的开关损耗也会降低电机驱动系统的整体效率。

因此，需要对现有技术进行改进。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种无电解电容同步磁阻电机变频驱动系统及控制方法，用以解决传统变频驱动电路因电解电容寿命短而引起可靠性下降的问题，并提高网侧功率因数和电机性能。

为了解决上述技术问题，本发明提供无电解电容同步磁阻电机变频驱动系统，包括同步磁阻电机，同步磁阻电机的输出分别与第一减法器和基于功率平衡的电流控制模块的输入相连接；单相输入电源模块的输出分别与输入电压相位锁相环、基于功率平衡的电流控制模块、基于母线电压控制的功率补偿模块和单相整流器的输入相连接，单相整流器的输出并联薄膜电容后分别与三相逆变器、基于母线电压控制的功率补偿模块的输入相连接；三相逆变器的输出分别与同步磁阻电机、Clark变换模块的输入相连接；Clark变换模块的输出与Park变换模块的输入相连接，Park变换模块的输出分别与第三减法器、第四减法器、基于功率平衡的电流控制模块和基于母线电压控制的功率补偿模块的输入相连接；

所述输入电压相位锁相环的输出分别与基于功率平衡的电流控制模块和基于母线电压控制的功率补偿模块的输入相连接；基于功率平衡的电流控制模块的输出分别与第一乘法器和第二减法器的输入相连接；基于母线电压控制的功率补偿模块的输出分别与第五减法器和第六减法器的输入相连接；