高反電動勢同步電機的保護裝置的製作方法

2023-05-09 19:07:21 4

專利名稱：高反電動勢同步電機的保護裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及用於控制同步電動機的控制裝置領域，具體為一種高反電動勢同步電機的保護裝置。
背景技術：
基於對節能要求的不斷提升，高效的永磁同步電機正得到廣泛的應用。如圖1所示，電池1作為直流電源向逆變器2供電，逆變器2將直流電轉換成三相交流電後驅動永磁同步電機3對外做功。永磁同步電機在運行時存在反電動勢，但在設計時，為了獲得更高的功率密度，往往將永磁同步電機的的反電勢係數設計的比較高。高反電動勢係數的永磁同步電機在高轉速工況下運行時，伴隨的是反電動勢的快速上升，如果這時電機控制器不能快速有效的做出保護動作，就可能造成嚴重的損壞。

實用新型內容為了克服現有技術的缺陷，提供一種的控制精確、反應迅速的，本實用新型公開了一種高反電動勢同步電機的保護裝置。本實用新型通過如下技術方案達到發明目的一種高反電動勢同步電機的保護裝置，包括電池、逆變器和永磁同步電機，逆變器通過導線並聯於電池的正極和負極兩端，逆變器的三相電輸出端通過導線連接永磁同步電機，其特徵是還包括滯環比較器和複雜可編程邏輯器件，逆變器的高壓直流端通過信號線連接滯環比較器，逆變器的三相電輸出端通過信號線連接複雜可編程邏輯器件，滯環比較器通過信號線連接複雜可編程邏輯器件。滯環比較器由雙電壓比較器、電阻甲、電阻乙、電阻丙、電阻丁、電阻戊、電容甲、電容乙、電容丙和直流電源組成，直流電源的正極通過電阻甲連接雙電壓比較器的正極輸入端，逆變器三相電輸出端通過電阻乙連接雙電壓比較器的負極輸入端，雙電壓比較器的正極輸入端通過電阻丙連接直流電源的負極，雙電壓比較器的負極輸入端通過電容甲連接直流電源的負極，雙電壓比較器的供電電壓輸入端連接直流電源的正極，雙電壓比較器的公共端連接直流電源的負極，雙電壓比較器的電壓輸出端連接複雜可編程邏輯器件，雙電壓比較器的電壓輸出端還通過電容乙連接直流電源的負極， 直流電源的正極通過電阻丁連接雙電壓比較器的電壓輸出端，雙電壓比較器的正極輸入端和電壓輸出端之間通過電阻戊連接，直流電源的正極和負極之間通過電容丙連接。所述的高反電動勢同步電機的保護裝置，其特徵是雙電壓比較器選用集電極開路輸出型的雙電壓比較器，電阻甲取UkQ，電阻乙取IkQ，電阻丙取2. 4kQ，電阻丁取 IkQ,電阻戊取15k Ω，電容甲取10pF，電容乙取IOOpF,電容丙取0. 01 μ F，直流電源取5V。本實用新型使用時，首先向複雜可編程邏輯器件輸入滯環比較器的上限值Vth+和安全值VTH_，隨後通過滯環比較器檢測逆變器的上橋集電極電壓，取其中一相U+的電壓， 設為Vu+，Vu+輸入滯環比較器，當Vu+達到滯環比較器的上限值Vth+時，滯環比較器向複雜可編程邏輯器件輸出過壓信號，複雜可編程邏輯器件在接收到過壓信號後，首先關閉逆變器中三相全橋的驅動信號，然後再經過一個時間的滯後，把逆變器中下橋的IGBT (IGBT是 Insulated Gate Bipolar Transistor的縮寫，即絕緣柵雙極電晶體)全部打開，讓永磁同步電機的三相輸出短路，使高轉速的機械動能通過自身電流輸出的方式釋放，這樣Vu+開始降低。當Vu+下降到安全值VTH_後，滯環比較器釋放安全信號，複雜可編程邏輯器件重新打開逆變器中三相全橋的驅動信號。安全的滯後時間可以通過複雜可編程邏輯器件的程序進行設定。本發明針對高反電動勢係數永磁同步電機的高速工況下的保護，通過對永磁同步電機的直流母線電壓的實時檢測來實現控制部分的靈活保護，為直流側高壓確定安全的工作範圍，並在電壓超過安全工作範圍時，用硬體的方式來實現對逆變器的保護，比較線路採用滯環比較器，既能有效地防止幹擾和誤診測，又能夠保證保護的快速。下橋保護信號通過複雜可編程邏輯器件來提供，能夠靈活的設定滯後時間，同時複雜可編程邏輯器件是硬體語言來控制，反應速度快，充分保證了保護的快速靈活。本發明的有益效果是抗幹擾性強， 反應迅速，對電機保護效果好。

圖1是現有技術永磁同步電機使用時的結構示意圖；圖2是本實用新型的結構示意圖；圖3是本實用新型中滯環比較器的電路圖。
具體實施方式
以下通過具體實施例進一步說明本實用新型。實施例1一種高反電動勢同步電機的保護裝置，包括電池1、逆變器2、永磁同步電機3、滯環比較器4和複雜可編程邏輯器件5，如圖2所示，具體結構是逆變器2通過導線並聯於電池1的正極和負極兩端，逆變器2的三相電輸出端通過導線連接永磁同步電機3，逆變器 2的高壓直流端通過信號線連接滯環比較器4，逆變器2的三相電輸出端通過信號線連接複雜可編程邏輯器件5，滯環比較器4通過信號線連接複雜可編程邏輯器件5。滯環比較器4由雙電壓比較器41、電阻甲421、電阻乙422、電阻丙423、電阻丁 424、電阻戊425、電容甲431、電容乙432、電容丙433和直流電源44組成，如圖3所示，具體結構是直流電源44的正極通過電阻甲421連接雙電壓比較器41的正極輸入端即b端，逆變器2三相電輸出端通過電阻乙422連接雙電壓比較器41的負極輸入端即c端，雙電壓比較器41的正極輸入端通過電阻丙423連接直流電源44的負極，雙電壓比較器41的負極輸入端通過電容甲431連接直流電源44的負極，雙電壓比較器41的供電電壓輸入端即VCC 端連接直流電源44的正極，雙電壓比較器41的公共端即GND端連接直流電源44的負極， 雙電壓比較器41的電壓輸出端即a端連接複雜可編程邏輯器件5，雙電壓比較器41的電壓輸出端還通過電容乙432連接直流電源44的負極，直流電源44的正極通過電阻丁似4連接雙電壓比較器41的電壓輸出端，雙電壓比較器41的正極輸入端和電壓輸出端之間通過電阻戊425連接，直流電源44的正極和負極之間通過電容丙433連接。本實施例中，雙電壓比較器41選用LM293型集電極開路輸出的雙電壓比較器，電阻甲421取1. 6k Ω，電阻乙422取Ik Ω，電阻丙423取2. 4k Ω，電阻丁似4取Ik Ω，電阻戊 425取15kQ，電容甲431取10pF，電容乙432取IOOpF,電容丙433取0. 01 μ F，直流電源 44 取 5V。本實施例使用時，首先向複雜可編程邏輯器件5輸入滯環比較器4的上限值Vth+ 和安全值VTH_，隨後通過滯環比較器4檢測逆變器2的上橋集電極電壓，取其中一相U+的電壓，設為Vu+，Vu+輸入滯環比較器4，當Vu+達到滯環比較器4的上限值Vth+時，滯環比較器 4向複雜可編程邏輯器件5輸出過壓信號，複雜可編程邏輯器件5在接收到過壓信號後，首先關閉逆變器2中三相全橋的驅動信號，然後再經過一個時間的滯後，把逆變器2中下橋的IGBT全部打開，讓永磁同步電機3的三相輸出短路，使高轉速的機械動能通過自身電流輸出的方式釋放，這樣Vu+開始降低。當Vu+下降到安全值VTH_後，滯環比較器4釋放安全信號，複雜可編程邏輯器件5重新打開逆變器2中三相全橋的驅動信號。複雜可編程邏輯器件5的相關代碼如下所示PROCESS(Power_0n_Delay, 0VER_V0LTAGE, SYS_CLK)Variable i : INTEGER := 0;BEGINif SYS_CLK' event and SYS_CLK=' 1' thenif Power_0n_Delay=' 1' and 0VER_V0LTAGE =，0' thenif i <= 50 theni := i+1;Low_Bridge_0pen <= Low_Bridge_0pen;elsei := 0;Low_Bridge_0pen <= '0';end if;elseLow_Bridge_0pen <=，1，；end if;end if;END PROCESS ；複雜可編程邏輯器件5關閉逆變器(2)中三相全橋的驅動信號後的滯後時間可以通過程序進行設定。
權利要求1.一種高反電動勢同步電機的保護裝置，包括電池(1)、逆變器( 和永磁同步電機 (3)，逆變器(2)通過導線並聯於電池⑴的正極和負極兩端，逆變器(2)的三相電輸出端通過導線連接永磁同步電機(3)，其特徵是還包括滯環比較器(4)和複雜可編程邏輯器件 (5)，逆變器( 的高壓直流端通過信號線連接滯環比較器，逆變器( 的三相電輸出端通過信號線連接複雜可編程邏輯器件(5)，滯環比較器(4)通過信號線連接複雜可編程邏輯器件(5)，滯環比較器由雙電壓比較器01)、電阻甲021)、電阻乙022)、電阻丙023)、電阻丁 (似4)、電阻戊(4 )、電容甲(431)、電容乙(432)、電容丙(433)和直流電源(44)組成，直流電源G4)的正極通過電阻甲(421)連接雙電壓比較器Gl)的正極輸入端，逆變器 (2)三相電輸出端通過電阻乙(42 連接雙電壓比較器Gl)的負極輸入端，雙電壓比較器 (41)的正極輸入端通過電阻丙(423)連接直流電源G4)的負極，雙電壓比較器Gl)的負極輸入端通過電容甲(431)連接直流電源04)的負極，雙電壓比較器Gl)的供電電壓輸入端連接直流電源G4)的正極，雙電壓比較器Gl)的公共端連接直流電源G4)的負極， 雙電壓比較器Gl)的電壓輸出端連接複雜可編程邏輯器件(5)，雙電壓比較器Gl)的電壓輸出端還通過電容乙(43 連接直流電源G4)的負極，直流電源G4)的正極通過電阻丁 (424)連接雙電壓比較器Gl)的電壓輸出端，雙電壓比較器Gl)的正極輸入端和電壓輸出端之間通過電阻戊(425)連接，直流電源G4)的正極和負極之間通過電容丙(433)連接。
2.如權利要求1所述的高反電動勢同步電機的保護裝置，其特徵是雙電壓比較器 (41)選用集電極開路輸出型的雙電壓比較器，電阻甲(421)取IJkQ，電阻乙022)取 IkQ，電阻丙(423)取2.4k Ω，電阻丁(424)取IkQ，電阻戊(425)取15k Ω，電容甲(431) 取IOpF,電容乙(432)取IOOpF,電容丙(433)取0. 01 μ F，直流電源(44)取5V。
專利摘要本實用新型涉及用於控制同步電動機的控制裝置領域，具體為一種高反電動勢同步電機的保護裝置。一種高反電動勢同步電機的保護裝置，包括電池(1)、逆變器(2)和永磁同步電機(3)，其特徵是還包括滯環比較器(4)和複雜可編程邏輯器件(5)，逆變器(2)的高壓直流端和三相電輸出端分別連接滯環比較器(4)和複雜可編程邏輯器件(5)，滯環比較器(4)通過信號線連接複雜可編程邏輯器件(5)，滯環比較器(4)由雙電壓比較器(41)、電阻甲(421)、電容甲(431)和直流電源(44)組成。本實用新型抗幹擾性強，反應迅速，對電機保護效果好。
文檔編號H02H7/08GK202134893SQ20112008731
公開日2012年2月1日 申請日期2011年3月29日 優先權日2011年3月29日
發明者付俊峰, 徐性怡, 苟文輝 申請人:上海大郡動力控制技術有限公司