一種永磁同步電機啟動、制動下的電流回饋裝置的製作方法
2023-10-05 02:49:09
本實用新型屬於電流回饋裝置，特別涉及一種永磁同步電機啟動、制動下的電流回饋裝置。
背景技術：
電動汽車、電動自行車以其快捷、經濟、無汙染、環保、低功耗優點得到飛速的發展，永磁同步電機以其大功率、啟動快、轉矩大等優點被作為動力驅動設備使用，但是永磁同步電機存在本身的缺陷如啟動、制動會產生大電流。當永磁同步電機電動機處在啟動、制動狀態時，從電磁的角度看，接電源的定子繞組相當於變壓器的一次線圈，而閉路的轉子繞組相當於變壓器被短路的二次線圈；定子繞組和轉子繞組間通過電磁聯繫，磁通經定子、氣隙、轉子鐵芯成閉路。當啟動瞬間，轉子因慣性還未轉起來，旋轉磁場以最大的同步轉速切割轉子繞組，轉子繞組可能感應到瞬時較大的反電勢。因而，在轉子導體中流過很大的電流，這個電流產生抵消定子磁場的磁能，定子側為了維護與該時電源電壓相適應的原有磁通，遂自動增加電流。此時轉子的電流很大，故定子電流也增得很大，甚至高達額定電流的4～7倍。
對於產生的大電流傳統方法是通過串入電阻減小電流，通過能耗電阻減少能量損失，針對能量的損耗浪費，現有技術中涉及到制動階段能量的回饋，但是在對能量回饋裝置的設計，只是涉及到概念性設計，並沒對能量回饋裝置穩壓充電、回饋進行設計。
技術實現要素：
本實用新型為了克服上述現有技術的不足，提供了一種永磁同步電機啟動、制動下的電流回饋裝置，本實用新型能夠實現儲能電源的充電，得到儲能電源作為備用電源。
要解決以上所述的技術問題，本實用新型採取的技術方案為：
一種永磁同步電機啟動、制動下的電流回饋裝置包括控制電路、功率驅動電路、定子電流檢測電路、供電電路、整流調壓電路以及儲能電路，所述定子電流檢測電路將檢測到的永磁同步電機輸出端的相電流信號送入控制電路，所述控制電路的信號輸出端連接功率驅動電路的信號輸入端，所述功率驅動電路的信號輸出端連接整流調壓電路的信號輸入端，所述整流調壓電路的信號輸出端連接儲能電路的信號輸入端，控制電路的信號輸出端通過三極體與儲能電路的信號輸入端相連，功率驅動電路與永磁同步電機之間相連接。
優選的，所述功率驅動電路包括制動電阻，所述制動電阻的一端分別與第一三極體的集電極、第一二極體的負極、第二三極體的集電極、第二二極體的負極、第三三極體的集電極、第三二極體的負極、供電電路的一端以及整流調壓電路的一端相連，所述第一三極體的發射極以及第一二極體的正極均連接第五三極體的集電極、第五二極體的負極以及永磁同步電機的U接線端子；所述第二三極體的發射極以及第二二極體的正極均連接第六三極體的集電極、第六二極體的負極以及永磁同步電機的V接線端子；所述第三三極體的發射極以及第三二極體的正極均連接第七三極體的集電極、第七二極體的負極以及永磁同步電機的W接線端子；所述制動電阻的另一端分別連接第四三極體的集電極以及第四二極體的負極，所述第一三極體的基極、第二三極體的基極、第三三極體的基極、第四三極體的基極、第五三極體的基極、第六三極體的基極、第七三極體的基極均連接控制電路的信號輸出端，所述第四三極體的發射極、第四二極體的正極、第五三極體的發射極、第五二極體的正極、第六三極體的發射極、第六二極體的正極、第七三極體的發射極、第七二極體的正極均連接供電電路的另一端以及整流調壓電路的另一端。
進一步的，所述控制電路包括DSP2812處理器。
本實用新型的有益效果為：
(1)、本實用新型包括控制電路、功率驅動電路、定子電流檢測電路、供電電路、整流調壓電路以及儲能電路，定子電流檢測電路能夠實時的對永磁同步電機輸出端的相電流信號進行採集並輸出至控制電路，並與額定電流進行對比，發出儲能電源開關控制信號，所述整流調壓電路用於對產生的大脈衝電壓進行AC-DC整流，得到瞬時的穩定電壓，使得儲能電路處於穩壓充電狀態，效率更高，使用壽命更長，本實用新型能夠實現儲能電源的充電，得到儲能電源作為備用電源。
(2)、所述功率驅動電路的電路結構簡單，易於實現且穩定性好。
附圖說明
下面對本實用新型說明書中每幅附圖表達的內容及圖中的標記作簡要說明：
圖1為本實用新型的組成連接框圖；
圖2為本實用新型的功率驅動電路的電路原理圖。
圖中的附圖標記含義如下：
10—控制電路 20—功率驅動電路 30—定子電流檢測電路
40—供電電路 50—整流調壓電路 60—儲能電路
VT1～VT7—第一三極體～第七三極體
V1～V7—第一二極體～第七二極體
具體實施方式
下面對照附圖，對本實用新型的具體實施方式如所涉及的各構件的形狀、構造、各部分之間的相互位置及連接關係、各部分的作用及工作原理等作進一步的詳細說明：
如圖1所示，一種永磁同步電機啟動、制動下的電流回饋裝置包括控制電路10、功率驅動電路20、定子電流檢測電路30、供電電路40、整流調壓電路50以及儲能電路60，所述定子電流檢測電路30將檢測到的永磁同步電機輸出端的相電流信號送入控制電路10，所述控制電路10的信號輸出端連接功率驅動電路20的信號輸入端，所述功率驅動電路20的信號輸出端連接整流調壓電路50的信號輸入端，所述整流調壓電路50的信號輸出端連接儲能電路60的信號輸入端，控制電路10的信號輸出端通過三極體與儲能電路60的信號輸入端相連，功率驅動電路20與永磁同步電機之間相連接。
優選的，所述整流調壓電路50為整流、PWM調壓電路。
供電電路40包括AC-DC整流模塊、DC-DC調壓模塊、DC-AC逆變模塊，供電電路40用於對系統進行供電，維持系統的正常工作。
如圖2所示，所述功率驅動電路20包括制動電阻，所述制動電阻的一端分別與第一三極體VT1的集電極、第一二極體V1的負極、第二三極體VT2的集電極、第二二極體V2的負極、第三三極體VT3的集電極、第三二極體V3的負極、供電電路40的一端以及整流調壓電路50的一端相連，所述第一三極體VT1的發射極以及第一二極體V1的正極均連接第五三極體VT5的集電極、第五二極體V5的負極以及永磁同步電機的U接線端子；所述第二三極體VT2的發射極以及第二二極體V2的正極均連接第六三極體VT6的集電極、第六二極體V6的負極以及永磁同步電機的V接線端子；所述第三三極體VT3的發射極以及第三二極體V3的正極均連接第七三極體VT7的集電極、第七二極體V7的負極以及永磁同步電機的W接線端子；所述制動電阻的另一端分別連接第四三極體VT4的集電極以及第四二極體V4的負極，所述第一三極體VT1的基極、第二三極體VT2的基極、第三三極體VT3的基極、第四三極體VT4的基極、第五三極體VT5的基極、第六三極體VT6的基極、第七三極體VT7的基極均連接控制電路10的信號輸出端，所述第四三極體VT4的發射極、第四二極體V4的正極、第五三極體VT5的發射極、第五二極體V5的正極、第六三極體VT6的發射極、第六二極體V6的正極、第七三極體VT7的發射極、第七二極體V7的正極均連接供電電路40的另一端以及整流調壓電路50的另一端。
所述控制電路10包括DSP2812處理器。
供電電路40將市電交流電經過AC-DC變換，再經過DC-AC逆變得到可控的頻率、幅值交流電，使電機正常運行。
如圖1、2所示，當電機啟動、制動時，會在產生大的反電動勢通過閉合迴路反饋到Udc兩端，將兩端大電流引入至整流調壓電路50，整流調壓電路50對產生的大脈衝電壓進行AC-DC整流，得到瞬時的穩定電壓，使得儲能電路60在穩壓充電狀態，效率更高、使用壽命最長。
控制電路10實時對相電流進行採集，並與額定電流進行對比，發出儲能電源開關控制信號，其中的整流調壓電路50保證了脈衝大電流的穩定輸出，實現穩定充電功能。
為使本實用新型技術方案更加清楚明了，以下通過一具體實施對本實用新型的工作過程進行說明。
如圖1所示，在正確接線的前提下，為了使永磁同步電機運行，控制電路10需發出轉速控制信號，這時定子電流檢測電路30檢測到永磁同步電機的轉子位置信號，經過控制電路10中的DSP處理器處理，發出六相脈衝信號，導通與關斷功率驅動電路20的六個IGBT晶閘管，實現直流電Udc逆變為三相正弦交流電UVW，永磁同步電機瞬間接入三相交流電時，由於產生的電磁轉矩還沒有達到額定電磁轉矩，此時永磁同步電機相當於一臺變壓器，定子上產生的瞬間電流通過電磁感應會在轉子上感應出大電流，進而產生大的磁場，磁場通過電磁迴路會在定子上產生大電流，定子電流檢測電路30將檢測到的大電流實時反饋給控制電路10，控制電路10通過比較電路比較額定轉速下的電流值與檢測的大電流，當大電流遠遠超過額定電流時，比較電路的輸出信號經過控制電路10中的DSP處理器處理髮出切斷功率驅動電路20的信號，也就是不產生六相脈衝信號，同時發出信號導通整流調壓電路50與儲能電路60間的三極體，這樣定子上產生的瞬間大電流經過功率驅動電路20的逆變器，逆變器的直流側會產生時變的高脈衝電壓，高脈衝電壓通過橋式整流電路輸出穩定的直流電，直流電通過調壓電路中穩壓晶片處理，輸出供儲能電路60充電的直流電，當電磁轉矩達到額定電磁轉矩時，控制器通過檢測到定子電流，DSP處理器對比較電路信號處理，發出開通六相脈衝信號的信號和關斷整流調壓電路50與儲能電路60間的三極體，至此永磁同步電機正常運行，永磁同步電機制動過程產生大電流原理與啟動過程剛好相反，其他電路信號處理與啟動過程一樣，通過永磁同步電機啟動、制動下的電流回饋裝置，避免了大電流帶來的危害，同時儲能的電源可以作為備用電源使用。
以上內容是結合具體的優選實施方式對本實用新型作的進一步詳細說明，不能認定本實用新型的具體實施方式只局限於這些說明。對於本實用新型所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型的技術方案下得出的其他實施方式，均應包含在本實用新型的保護範圍內。