[发明专利]大功率无刷双馈电机三电平双向变频调速系统

摘要

本发明公开一种大功率无刷双馈电机三电平双向变频调速系统，其特征在于该系统由无刷双馈电机和三电平双PWM交流调速系统两大部分组成，三电平双PWM交流调速系统包括有无刷双馈电机三电平PWM整流单元和无刷双馈电机三电平逆变器单元。本发明的三电平双PWM交流调速系统主电路结构中每相桥臂采用四个功率器件串联，与两电平主电路结构相比，每个功率器件承受电压更小，同时整流端采用三电平PWM整流器，可以实现能量双向流动，提高能量回收率，减少电机交流调速系统的能量损耗，适合应用于高压大功率电机驱动场合。

主权项

1.一种大功率无刷双馈电机三电平双向变频调速系统，其特征在于该系统由无刷双馈电机和三电平双PWM交流调速系统两大部分组成，三电平双PWM交流调速系统包括有无刷双馈电机三电平PWM整流单元和无刷双馈电机三电平逆变器单元；所述的无刷双馈电机三电平PWM整流单元：包括控制电路板单元，霍尔传感器、整流端交流电压、电流信号调理电路单元，整流器驱动电路单元；所述的无刷双馈电机三电平逆变器单元：包括逆变器主电路单元、霍尔传感器电压电流检测单元、功率绕组交流电压，电流信号调理电路单元、控制绕组交流电压、电流信号调理电路单元，直流端电压检测电路单元、逆变器驱动电路单元；其中无刷双馈电机的功率绕组连接工频电网，控制绕组连接交流调速系统；交流调速系统中的三电平PWM整流单元连接工频电网和直流端电容，将工频电网的交流电整流为直流电，检测单元由霍尔传感器连工频电网采集电压和电流信息，采集后的信号经过信号调理电路的滤波、放大送入DSP控制单元中DSP的AD端口，DSP计算整流所需的PWM信号，PWM信号送入驱动电路，驱动电路根据PWM信号控制主电路中开关器件的导通和关断，以实现交流整流为直流的整流过程；工频电网的交流电电流经过整流后通过直流母线电容的滤波作用，送入三电平PWM逆变单元，逆变单元分别采用霍尔传感器连接功率绕组端和控制绕组端，采集功率绕组端的电压、电流信号，信号送入信号调理电路，经过滤波放大送入DSP控制单元AD端口，DSP芯片计算出控制电机所需的PWM波信号，将PWM信号送入驱动电路，驱动电路根据信号控制主电路开关器件的导通和关断，以控制电机；三电平双PWM交流调速系统中的主电路由三电平PWM整流单元，直流端电容单元和三电平PWM逆变单元三部分构成，整流端电容单元和三电平PWM逆变单元分别由主电路单元、驱动电路单元、信号检测电路单元所构成，主电路将工频电网提供的交流电通过三电平PWM整流装置转化为直流电并通过电容实现滤波，然后经过三电平PWM逆变桥将直流电整流为频率和电压可调的交流电；逆变单元的电路分为二极管钳位式三电平逆变电路、IGBT缓冲吸收电路、充电限流电路部分，主电路中每相桥臂由4个功率器件、2个钳位二极管构成，通过功率器件和钳位二极管配合不同的开关作用，使得各桥臂输出3种电压输出；所述充电限流电路包括相互并联的限流电阻R1及接触器KM2；该并联电路连接于整流管与滤波电容间，接入接触器KM2，当电容充电完成后将限流电阻短路；且相互串连的两滤波电容C4、C11均取值3300μF，耐压值为450V；所述IGBT缓冲吸收电路采用RCD缓冲电路，其包括相互串连的电阻Rs及电容Cs，且该电阻Rs与二极管Ds并联；该RCD缓冲电路用于保护IGBT在开通与关断时消除尖峰电压脉冲冲击；所述直流端电压检测电路单元包括运算放大器LM324、线性光耦TIL300，Udc经电阻R1、R2分压到0到3.3V，LM324芯片U1A为电压跟随器，转化后的电压信号经过U1A后提高带负载能力，然后接入LM324芯片U1B，U1B为电荷放大电路，电压信号经此电路后输入TIL300的2引脚，1引脚接地，发光二极管导通，TLI300输出耦合电压信号，经过U1C低通滤波后输出。