一种永磁无刷直流电机的控制系统

摘要

本发明公开了一种永磁无刷直流电机的控制系统，包括一驱动装置和一控制器；驱动装置包括变流单元、续流单元和切换控制单元。本发明在传统三相桥式逆变器基础上，通过增加两个辅助功率开关管，实现了续流二极管回路的可控开通与关断，既能够提供正常运行时必需的续流回路，又能够有效抑制非导通相反电势引起的回馈电流，扩大了永磁无刷直流电机恒功率弱磁调速范围；且当两个辅助功率开关管保持恒通时，本发明提出的新型拓扑结构逆变器与传统的三相桥式逆变器完全一致，保证电机在基速以下运行时性能不受影响，同时兼容原有的控制策略。

主权项

一种永磁无刷直流电机的控制系统，包括一驱动装置和一控制器；其特征在于：所述的驱动装置包括：变流单元，用于为电机提供三相交流电能；续流单元，用于为电机三相定子绕组提供续流回路；切换控制单元，用于控制所述的续流单元的工作状态；所述的控制器用于为变流单元提供PWM信号并采集电机的转子位置角，进而根据所述的转子位置角生成开关控制信号以驱动切换控制单元；所述的变流单元包括一直流源和一逆变器，所述的逆变器采用三相桥式逆变电路，其每个桥臂由一个功率开关器件组成或由多个功率开关器件串联组成；该逆变电路的直流侧与直流源对应连接，交流侧与电机三相定子绕组对应连接；所述的续流单元采用三相桥式整流电路，其每个桥臂由一个二极管组成或由多个二极管串联组成；该整流电路的直流侧通过切换控制单元与变流单元的直流侧对应连接，交流侧与电机三相定子绕组对应连接；所述的切换控制单元由两个功率开关管Z1～Z2构建；其中，功率开关管Z1连接于变流单元直流侧正极端与续流单元直流侧正极端之间，功率开关管Z2连接于变流单元直流侧负极端与续流单元直流侧负极端之间；所述的功率开关器件采用不带有反并联二极管的开关管；所述的控制器根据以下控制策略生成开关控制信号以驱动切换控制单元：当变流单元的换向超前角θ为0＜θ＜π/6时：当变流单元的换向超前角θ为π/6≤θ＜π/2时：其中：S₁和S₂分别为功率开关管Z1和功率开关管Z2的开关控制信号，为电机的转子位置角，n为整数。