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专利号: 2022114397798
申请人: 燕山大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-07-01
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.抑制无刷直流电机转矩脉动的回馈升压逆变器,其特征在于:包括提供大小可调且能高于电源电压的回馈升压逆变器拓扑,所述回馈升压逆变器拓扑包括一个电解电容C0、零号二极管VD0~六号二极管VD6、零号绝缘栅双极型晶体管VT0、构成A相桥臂的一号绝缘栅双极型晶体管VT1和二号绝缘栅双极型晶体管VT2、构成B相桥臂的三号绝缘栅双极型晶体管VT3和四号绝缘栅双极型晶体管VT4、构成C相桥臂的五号绝缘栅双极型晶体管VT5和六号绝缘栅双极型晶体管VT6,所述一号绝缘栅双极型晶体管VT1、三号绝缘栅双极型晶体管VT3和五号绝缘栅双极型晶体管VT5的发射极分别与二号绝缘栅双极型晶体管VT2、四号绝缘栅双极型晶体管VT4和六号绝缘栅双极型晶体管VT6的集电极相连,所述二号绝缘栅双极型晶体管VT2、四号绝缘栅双极型晶体管VT4和六号绝缘栅双极型晶体管VT6的发射极分别与电源Udc负极直接相连且分别反并联二号二极管VD2、四号二极管VD4和六号二极管VD6,所述一号绝缘栅双极型晶体管VT1、三号绝缘栅双极型晶体管VT3和五号绝缘栅双极型晶体管VT5的集电极与零号二极管VD0的阴极相连,所述零号二极管VD0的阳极与电源Udc正极相连,所述电解电容C0的正极分别与零号绝缘栅双极型晶体管VT0的集电极、一号二极管VD1、三号二极管VD3和五号二极管VD5的阴极相连,所述电解电容C0的负极与电源Udc正极相连,所述零号绝缘栅双极型晶体管VT0的发射极与零号二极管VD0的阴极相连,所述一号二极管VD1、三号二极管VD3和五号二极管VD5的阳极分别与一号绝缘栅双极型晶体管VT1、三号绝缘栅双极型晶体管VT3和五号绝缘栅双极型晶体管VT5的发射极相连。

2.根据权利要求1所述的抑制无刷直流电机转矩脉动的回馈升压逆变器,其特征在于:*

所述电解电容C0的容值C满足:

式中,IN为无刷直流电机的额定电流,Tc为开关周期;UTH为滞环控制的环宽;L为相绕组的等效电感,Vdc为电源电压,J为转动惯量,Ke为相反电势系数。

3.抑制无刷直流电机转矩脉动的回馈升压逆变器的控制方法,其特征在于:包括如下步骤:步骤S1、通过位置传感器获得无刷直流电机的转子位置θ,转子位置θ经过转速计算单元得到无刷直流电机的实际机械角速度ωm;

步骤S2、给定机械角速度 与实际机械角速度ωm作差并通过速度PI控制器ASR得到非换相相电流参考值步骤S3、将转子位置θ输入到扇区判断单元得到扇区信息S;

步骤S4、将扇区信息S及三相电流iA、iB、iC输入到相电流选择单元得到实际非换相相电流in_com和关断相相电流iout;

步骤S5、将非换相相电流参考值 与实际非换相相电流in_com作差并通过电流PI控制器ACR得到与电流相关占空比D1,其与反电势相关占空比D2相加后得到非换相期间占空比D;

步骤S6、将实际机械角速度ωm输入到转速高低状态判断单元得到转速高低状态Sω,Sω为1代表电机运行于高速区间,Sω为0代表电机运行于低速区间;

步骤S7、将由电压传感器得到的电解电容电压UC0和转速高低状态Sω输入到电解电容充放电状态判断单元得到电解电容充放电状态SC,SC为1代表电解电容需要充电,SC为0代表电解电容无需充电;

步骤S8、将关断相相电流iout输入到换相信号判断单元得到换相信号Scom,当关断相相电流iout为0时,Scom为0,表明无刷直流电机处于非换相期间,反之,Scom为1,表明无刷直流电机处于换相期间;

步骤S9、将非换相期间占空比D、转速高低状态Sω、换相信号Scom、电解电容充放电状态SC*输入到占空比换算单元得到绝缘栅双极型晶体管状态查询表所需实际占空比D;

*

步骤S10、将实际占空比D、电解电容充放电状态SC、转速高低状态Sω、扇区信息S、换相信号Scom输入到绝缘栅双极型晶体管状态查询表得到零号绝缘栅双极型晶体管VT0~六号绝缘栅双极型晶体管VT6的实际开关信号,以此控制回馈升压逆变器驱动无刷直流电机运行。

4.根据权利要求3所述的抑制无刷直流电机转矩脉动的回馈升压逆变器的控制方法,其特征在于:所述步骤S5中反电势相关占空比D2的计算公式如下:

5.根据权利要求3所述的抑制无刷直流电机转矩脉动的回馈升压逆变器的控制方法,其特征在于:所述步骤S6中所述转速高低状态判断单元为:式中,k表示当前时刻,UC0L为Sω为0时电解电容电压下限。

6.根据权利要求3所述的抑制无刷直流电机转矩脉动的回馈升压逆变器的控制方法,其特征在于:所述步骤S7中电解电容充放电状态判断单元为:当Sω为0时,

当Sω为1时,

7.根据权利要求3所述的抑制无刷直流电机转矩脉动的回馈升压逆变器的控制方法,*其特征在于:所述步骤S9中实际占空比D的计算公式为:

*

当Sω=0,Scom=1时,D=2D;

当Sω=1,Scom=0,SC=1时,

*

其他状态,D=D。

8.根据权利要求3所述的抑制无刷直流电机转矩脉动的回馈升压逆变器的控制方法,其特征在于:所述步骤S10中绝缘栅双极型晶体管状态查询表包括电机运行于高速区间或低速区间、电解电容是否需要充电的状态下非换相期间6个扇区和换相期间6个换相扇区的零号绝缘栅双极型晶体管VT0~六号绝缘栅双极型晶体管VT6的开关状态。