[发明专利]一种采用SiC MOSFET的双边滤波永磁同步电动机驱动装置

说明书

本发明公开了一种采用SiC MOSFET的双边滤波永磁同步电动机驱动装置，涉及电力电子技术领域，技术方案包括由依次连接的三相电网、LCL滤波器、整流器、直流母线、逆变器、LC滤波器、长线电缆及永磁同步电动机；整流器和逆变器采用开关速度快且损耗小的SiC MOSFET作为功率开关器件。本发明的有益效果为：采用开关速度快、开关损耗低、导通电阻小、工作温度高的SiC MOSFET作为功率开关器件，能将驱动装置的开关频率提高到50kHz以上，从而减小所用LCL和LC滤波器的重量和体积、增加系统控制精度、提高驱动装置的效率、提升驱动装置的工作温度、简化冷却环节。

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，具体地，涉及一种采用SiC MOSFET的双边滤波永磁同步电动机驱动装置

背景技术

永磁同步电动机在稳定运行时没有转子损耗，运行过程中无需较大的励磁电流分量，其效率和功率密度都要高于同容量的异步电动机。近年来，随着电子技术、电机控制理论和永磁材料的发展，永磁同步电动机得以迅速的推广应用。

但现有的永磁同步电动机驱动装置采用的功半导体开关器件是硅(Si)绝缘栅双极型晶体管(IGBT)，开关和导通损耗较大，限制了驱动装置的效率提升。为了降低器件损耗，IGBT的开关频率一般被设定在20kHz以下。较低的开关频率使驱动系统控制精度有限，还会导致输入和输出电流波形质量降低，在输入侧成为电网的污染源，在输出侧则使永磁同步电动机转矩发生脉冲、影响其正常运行。

此外，现有的永磁同步电动机驱动装置只在整流器侧采用输入滤波器，逆变器侧直接连接永磁同步电动机。逆变器侧的高频电压脉冲信号直接作用在永磁同步电动机上，会造成绝缘加速老化、电磁噪声增加等问题，降低了永磁同步电动机的使用寿命。并且，在实际应用中，驱动装置和永磁同步电动机的距离一般较远，需要长线电缆进行连接。长线电缆存在分布电感和分布电容，会对高频电压产生行波反射现象，导致电机过电压，长期运行会降低永磁同步电动机的使用寿命。

为此，本发明针对上述技术问题，提出一种采用碳化硅(SiC)金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的双边滤波永磁同步电动机驱动装置，用于提升驱动装置输入和输出电流质量、增加控制精度、提高系统效率、减缓电机绝缘老化、提升永磁同步电动机寿命。

发明内容

为了实现上述发明目的，本发明提供一种采用SiC MOSFET的双边滤波永磁同步电动机驱动装置。

一种采用SiC MOSFET的双边滤波永磁同步电动机驱动装置，包括依次连接的三相电网Grid、LCL滤波器、整流器Rectifier、直流母线DC-link、逆变器Inverter、LC滤波器、长线电缆LW及永磁同步电动机PMSM；

本驱动装置的控制回路包括：与所述永磁同步电动机PMSM同轴连接的增量式光电编码器EC，增量式光电编码器EC同时获得永磁同步电动机的转子位置电角度θ_e和转速n，用于永磁同步电动机的矢量控制；

所述逆变器Inverter的输出端与LC滤波电路的电容端分别设置电流采样模块，所述增量式光电编码器EC的输出端连接PI调节器一1，调节器一1的输出端与所述逆变器Inverter电流采样模块的输出端连接PI调节器二2的输入端；所述逆变器Inverter电流采样模块的输出端还连接PI调节器三3的输入端，所述PI调节器二2、PI调节器三3的输出端均与电压空间矢量脉宽调制模块SVPWM连接，所述微SVPWM模块连接所述逆变器Inverter。电压空间矢量脉宽调制模块选用可实现电压空间矢量脉宽调制SVPWM的控制器。