[发明专利]开放式绕组感应电机3H桥驱动系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种电机的驱动系统，属于电机控制领域。

背景技术

感应电机变频调速系统广泛应用于工业拖动、电力机车牵引等领域。传统感应电机的绕组为星形连接，采用两电平逆变器供电，直流电压利用率较低。为提高逆变器输出电压，出现了二极管钳位型、飞跨电容型、级联型等多电平逆变器拓扑，这些多电平逆变器存在所用器件多、结构与控制复杂、电容电压需要均衡控制等问题，限制了其应用。为解决上述问题，可将电机绕组中性点拆分开，形成三相独立的开放式绕组感应电机，由3个H桥单相逆变器为三相绕组供电，形成3H桥逆变器驱动拓扑。采用3H桥供电的开放式绕组感应电机系统能够将直流母线电压提高一倍；另外，由于三相绕组独立进行控制，当其中一相出现故障后系统仍可采取措施容错运行，提高了系统运行的可靠性。

三相开放式绕组电机驱动拓扑，通常被看作两个三相两电平逆变器的级联，将两个逆变器的开关管统一考虑，从双逆变器的角度去实现SVPWM调制，调制算法较为复杂。另外，双逆变器输出的空间电压矢量中大部分伴随零序电压，零序电压如不加以控制会导致严重的零序电流，增加系统损坏，占用逆变器容量，甚至使系统无法正常运行。

发明内容

本发明目的是为了解决现有开放式绕组感应电机采用双逆变器的调制算法复杂的问题，提供了一种开放式绕组感应电机3H桥驱动系统的驱动控制器。

本发明所述开放式绕组感应电机3H桥驱动系统的驱动控制器，它包括整流器、直流滤波电容、3H桥逆变器、V/F控制器、双极性SPWM调制和隔离与驱动单元；3H桥逆变器由A相H桥逆变器、B相H桥逆变器和C相H桥逆变器构成；

整流器输出的直流母线上依次并联直流滤波电容、A相H桥逆变器、B相H桥逆变器和C相H桥逆变器；

开放式绕组感应电机的A相绕组并联在A相H桥逆变器的两个交流输出端之间；

开放式绕组感应电机的B相绕组并联在B相H桥逆变器的两个交流输出端之间；

开放式绕组感应电机的C相绕组并联在C相H桥逆变器的两个交流输出端之间；

V/F控制器接收转速指令n_r，V/F控制器输出三相对称正弦调制波u_ar,u_br,u_cr给双极性SPWM调制，双极性SPWM调制将输入的三相对称正弦调制波u_ar,u_br,u_cr与三角载波信号比较后产生6路开关信号，再经隔离与驱动单元输出12路驱动信号给A相H桥逆变器、B相H桥逆变器和C相H桥逆变器。

本发明的优点：将传统三相星接绕组感应电机的中性点拆分开，形成三相绕组可以独立控制的开放式绕组感应电机，并采用三个共直流母线的H桥单相逆变器为三相绕组供电，对每个H桥进行独立的双极性SPWM控制，三相调制波为相位互差120°的正弦波，使得系统零序电压仅含有高频分量，从而达到简化逆变器调制策略、抑制系统零序电流的目的。

本发明简化了开放式绕组感应电机所用逆变器的调制策略，抑制系统零序电流，提高系统运行性能。

附图说明

图1为本发明的开放式绕组感应电机3H桥驱动主电路拓扑图；图2为本发明的开放式绕组感应电机3H桥驱动系统框图；图3为本发明的A相双极性SPWM调制波形；图4为本发明的A相H桥逆变器开关信号连接图；图5为本发明的电机三相绕组电压和电流仿真波形。

具体实施方式

具体实施方式一：下面结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述开放式绕组感应电机3H桥驱动系统的驱动控制器，它包括整流器1、直流滤波电容2、3H桥逆变器、V/F控制器7、双极性SPWM调制8和隔离与驱动单元9；3H桥逆变器由A相H桥逆变器3、B相H桥逆变器4和C相H桥逆变器5构成；

整流器1输出的直流母线上依次并联直流滤波电容2、A相H桥逆变器3、B相H桥逆变器4和C相H桥逆变器5；

开放式绕组感应电机6的A相绕组并联在A相H桥逆变器3的两个交流输出端之间；

开放式绕组感应电机6的B相绕组并联在B相H桥逆变器4的两个交流输出端之间；

开放式绕组感应电机6的C相绕组并联在C相H桥逆变器5的两个交流输出端之间；