[发明专利]船用大功率无刷直流电机换相过程控制装置及控制方法

说明书

技术领域

本发明属于船舶电力推进技术领域，特别涉及一种船用大功率无刷直流电机换相过程过程控制装置及控制方法。

背景技术

近年来，无刷直流电机因其结构简单、功率密度高、控制简单等诸多优点，在船舶电力推进领域得到了日益广泛的应用。在无刷直流电机120°导通所特有的换相过程中，由于电机绕组存在的电感效应，无刷直流电机关断相电流通过与三相全桥逆变器关断功率管同桥臂功率管的体二极管续流，将会导致较高的续流冲击电压。特别是对于船舶电力推进系统，无刷直流电机运行于高电压、大电流的工况，这种续流冲击电压将更为可观，对功率器件的危害也更为严重，因此而导致的事故比比皆是。而且，因换相过程引起的换相转矩脉动是产生无刷直流电机振动、噪声的主要原因之一，严重影响着船舶电力推进系统的调速性能；从换相过程持续时间的角度来看，换相过程时间越短，换相转矩脉动就越小。

截至目前，船用大功率无刷直流电机换相过程控制技术研究甚少，本专利申请技术尚未见诸报道。

发明内容

本发明的目的在于提供船用大功率无刷直流电机换相过程控制装置及控制方法，有效削弱无刷直流电机的换相过程中的续流冲击电压和换相转矩脉动的影响，提高电力推进系统的可靠性和调速性能。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种用大功率无刷直流电机换相过程控制装置，用于对永磁无刷直流电机的换相过程进行控制；所述控制装置包括直流电压源、三相全桥逆变器、6个电力晶体管以及无刷直流电机，其中，所述直流电压源为三相全桥逆变器提供电源，所述三相全桥逆变器由6个功率管两两串联后再并联构成，而6个功率管与6个电力晶体管一一对应并联；所述三相全桥逆变器连接永磁无刷直流电机。

上述三相全桥逆变器包括第一至第六功率管，第一功率管的源极连接第四功率管的漏极，第三功率管的源极连接第六功率管的漏极，第五功率管的源极连接第二功率管的漏极，第一、三、五功率管的漏极连接在一起，并共同连接直流电压源的正极，第四、六、二功率管的漏极连接在一起，并共同连接直流电压源的负极。

上述功率管采用MOSFET型功率管。

上述功率管采用IGBT型功率管。

一种基于如前所述的船用大功率无刷直流电机换相过程控制方法，包括如下内容：在换相过程开始时刻，开通与三相全桥逆变器中处于关断状态的功率管并联的电力晶体管，关断其余5个电力晶体管；在换相过程结束时刻，关断全部6个电力晶体管。

采用上述方案后，本发明的硬件成本较低，且无需改变无刷直流电机原有的运行控制方式，软件实现简单。

附图说明

图1为船用大功率无刷直流电机换相过程控制装置结构框图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，为本发明的船用大功率无刷直流电机换相过程控制装置的结构框图，用于对永磁无刷直流电机4的换相过程进行控制，所述控制装置包括直流电压源1、三相全桥逆变器2以及六个电力晶体管31-36。其中，三相全桥逆变器2由6个功率管21-26两两串联后再并联构成，具体来说，功率管21的源极连接功率管24的漏极，功率管23的源极连接功率管26的漏极，功率管25的源极连接功率管22的漏极，功率管21、23、25的漏极连接在一起，并共同连接直流电压源1的正极，而功率管24、26、22的漏极连接在一起，并共同连接直流电压源1的负极，由直流电压源1为三相全桥逆变器2提供电源，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的源极分别与永磁无刷直流电机的A、B、C三相对应连接，且所述6个电力晶体管31-36与6个功率管21-26一一对应并联。

基于以上控制装置，本发明还提供一种船用大功率无刷直流电机换相过程控制方法，其内容是：在换相过程开始时刻，开通与三相全桥逆变器中处于关断状态的功率管并联的电力晶体管，关断其余5个电力晶体管；在换相过程结束时刻，关断全部6个电力晶体管。

以永磁无刷直流电机AB-->AC的换相过程为例，换相过程开始时刻，关断功率管为功率管26，则开通电力晶体管36，关断电力晶体管31-35。

以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。