船用大功率無刷直流電機(jī)換相過程控制裝置及控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于船舶電力推進(jìn)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種船用大功率無刷直流電機(jī)換相過程過程控制裝置及控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，無刷直流電機(jī)因其結(jié)構(gòu)簡單、功率密度高、控制簡單等諸多優(yōu)點(diǎn)，在船舶電力推進(jìn)領(lǐng)域得到了日益廣泛的應(yīng)用。在無刷直流電機(jī)120°導(dǎo)通所特有的換相過程中，由于電機(jī)繞組存在的電感效應(yīng)，無刷直流電機(jī)關(guān)斷相電流通過與三相全橋逆變器關(guān)斷功率管同橋臂功率管的體二極管續(xù)流，將會導(dǎo)致較高的續(xù)流沖擊電壓。特別是對于船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)，無刷直流電機(jī)運(yùn)行于高電壓、大電流的工況，這種續(xù)流沖擊電壓將更為可觀，對功率器件的危害也更為嚴(yán)重，因此而導(dǎo)致的事故比比皆是。而且，因換相過程引起的換相轉(zhuǎn)矩脈動是產(chǎn)生無刷直流電機(jī)振動、噪聲的主要原因之一，嚴(yán)重影響著船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)的調(diào)速性能；從換相過程持續(xù)時間的角度來看，換相過程時間越短，換相轉(zhuǎn)矩脈動就越小。
[0003]截至目前，船用大功率無刷直流電機(jī)換相過程控制技術(shù)研究甚少，本專利申請技術(shù)尚未見諸報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供船用大功率無刷直流電機(jī)換相過程控制裝置及控制方法，有效削弱無刷直流電機(jī)的換相過程中的續(xù)流沖擊電壓和換相轉(zhuǎn)矩脈動的影響，提高電力推進(jìn)系統(tǒng)的可靠性和調(diào)速性能。
[0005]為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明的解決方案是:
[0006]—種用大功率無刷直流電機(jī)換相過程控制裝置，用于對永磁無刷直流電機(jī)的換相過程進(jìn)行控制；所述控制裝置包括直流電壓源、三相全橋逆變器、6個電力晶體管以及無刷直流電機(jī)，其中，所述直流電壓源為三相全橋逆變器提供電源，所述三相全橋逆變器由6個功率管兩兩串聯(lián)后再并聯(lián)構(gòu)成，而6個功率管與6個電力晶體管一一對應(yīng)并聯(lián)；所述三相全橋逆變器連接永磁無刷直流電機(jī)。
[0007]上述三相全橋逆變器包括第一至第六功率管，第一功率管的源極連接第四功率管的漏極，第三功率管的源極連接第六功率管的漏極，第五功率管的源極連接第二功率管的漏極，第一、三、五功率管的漏極連接在一起，并共同連接直流電壓源的正極，第四、六、二功率管的漏極連接在一起，并共同連接直流電壓源的負(fù)極。
[0008]上述功率管采用MOSFET型功率管。
[0009]上述功率管采用IGBT型功率管。
[0010]—種基于如前所述的船用大功率無刷直流電機(jī)換相過程控制方法，包括如下內(nèi)容:在換相過程開始時刻，開通與三相全橋逆變器中處于關(guān)斷狀態(tài)的功率管并聯(lián)的電力晶體管，關(guān)斷其余5個電力晶體管；在換相過程結(jié)束時刻，關(guān)斷全部6個電力晶體管。
[0011]采用上述方案后，本發(fā)明的硬件成本較低，且無需改變無刷直流電機(jī)原有的運(yùn)行控制方式，軟件實(shí)現(xiàn)簡單。
【附圖說明】
[0012]圖1為船用大功率無刷直流電機(jī)換相過程控制裝置結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用于解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0014]如圖1所示，為本發(fā)明的船用大功率無刷直流電機(jī)換相過程控制裝置的結(jié)構(gòu)框圖，用于對永磁無刷直流電機(jī)4的換相過程進(jìn)行控制，所述控制裝置包括直流電壓源1、三相全橋逆變器2以及六個電力晶體管31-36。其中，三相全橋逆變器2由6個功率管21-26兩兩串聯(lián)后再并聯(lián)構(gòu)成，具體來說，功率管21的源極連接功率管24的漏極，功率管23的源極連接功率管26的漏極，功率管25的源極連接功率管22的漏極，功率管21、23、25的漏極連接在一起，并共同連接直流電壓源1的正極，而功率管24、26、22的漏極連接在一起，并共同連接直流電壓源1的負(fù)極，由直流電壓源1為三相全橋逆變器2提供電源，其中，所述功率管可采用MOSFET型功率管或IGBT型功率管。所述功率管21、23、25的源極分別與永磁無刷直流電機(jī)的A、B、C三相對應(yīng)連接，且所述6個電力晶體管31-36與6個功率管21-26
對應(yīng)并聯(lián)。
[0015]基于以上控制裝置，本發(fā)明還提供一種船用大功率無刷直流電機(jī)換相過程控制方法，其內(nèi)容是:在換相過程開始時刻，開通與三相全橋逆變器中處于關(guān)斷狀態(tài)的功率管并聯(lián)的電力晶體管，關(guān)斷其余5個電力晶體管；在換相過程結(jié)束時刻，關(guān)斷全部6個電力晶體管。
[0016]以永磁無刷直流電機(jī)AB->AC的換相過程為例，換相過程開始時刻，關(guān)斷功率管為功率管26，則開通電力晶體管36，關(guān)斷電力晶體管31-35。
[0017]以上實(shí)施例僅為說明本發(fā)明的技術(shù)思想，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡是按照本發(fā)明提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動，均落入本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種船用大功率無刷直流電機(jī)換相過程控制裝置，用于對永磁無刷直流電機(jī)的換相過程進(jìn)行控制；其特征在于:所述控制裝置包括直流電壓源、三相全橋逆變器以及六個電力晶體管，其中，所述直流電壓源給三相全橋逆變器提供電源，所述三相全橋逆變器由6個功率管兩兩串聯(lián)后再并聯(lián)構(gòu)成，而6個功率管與6個電力晶體管一一對應(yīng)并聯(lián)；所述三相全橋逆變器連接永磁無刷直流電機(jī)。2.如權(quán)利要求1所述的一種永磁無刷直流電機(jī)換相過程控制裝置，其特征在于:所述三相全橋逆變器包括第一至第六功率管，第一功率管的源極連接第四功率管的漏極，第三功率管的源極連接第六功率管的漏極，第五功率管的源極連接第二功率管的漏極，第一、三、五功率管的漏極連接在一起，并共同連接直流電壓源的正極，第四、六、二功率管的漏極連接在一起，并共同連接直流電壓源的負(fù)極。3.如權(quán)利要求1或2所述的船舶電力推進(jìn)永磁無刷直流電機(jī)換相過程控制裝置，其特征在于:所述功率管采用MOSFET型功率管。4.如權(quán)利要求1或2所述的船舶電力推進(jìn)永磁無刷直流電機(jī)換相過程控制裝置，其特征在于:所述功率管采用IGBT型功率管。5.一種基于如權(quán)利要求1所述的船舶電力推進(jìn)永磁無刷直流電機(jī)換相過程控制裝置的控制方法，其特征在于包括如下內(nèi)容:在換相過程開始時刻，開通與三相全橋逆變器中處于關(guān)斷狀態(tài)的功率管并聯(lián)的電力晶體管，關(guān)斷其余5個電力晶體管；在換相過程結(jié)束時刻，關(guān)斷全部6個電力晶體管。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種船用大功率無刷直流電機(jī)換相過程控制裝置，所述裝置包括直流電壓源、三相全橋逆變器以及6個電力晶體管，其中，三相全橋逆變器由6個功率管兩兩串聯(lián)后再并聯(lián)構(gòu)成，而6個功率管與6個電力晶體管一一對應(yīng)并聯(lián)；三相全橋逆變器連接永磁無刷直流電機(jī)。本發(fā)明還公開一種大功率無刷直流電機(jī)換相過程控制方法，換相過程開始時刻，開通與三相全橋逆變器關(guān)斷功率管并聯(lián)的電力晶體管，關(guān)斷其余5個電力晶體管；換相過程結(jié)束時刻，關(guān)斷全部6個電力晶體管。本發(fā)明硬件成本較低，且無需改變無刷直流電機(jī)原有的運(yùn)行控制方式，軟件實(shí)現(xiàn)簡單。
【IPC分類】H02P6/10, H02P6/15
【公開號】CN105391354
【申請?zhí)枴緾N201510819704
【發(fā)明人】張懿, 繆維娜
【申請人】江蘇科技大學(xué)
【公開日】2016年3月9日
【申請日】2015年11月23日