[发明专利]大功率无刷直流电机转矩波动控制装置及控制方法

权利要求书

1.一种大功率无刷直流电机转矩波动控制装置的控制方法，其特征在于，大功率无刷直流电机转矩波动控制装置，包括：

逆变模块，其输入端与电源连接，所述逆变模块的输出端连接直流电机的电流输入端；

储能模块，其包括电池储能单元、第一支路以及第二支路，所述电池储能单元输出正极分别连接所述第一支路和第二支路，所述第一支路由依次连接的第一常开继电器、第一常闭继电器以及降压斩波电路组成，所述第二支路由依次连接的第二常开继电器、第二常闭继电器以及升压斩波电路组成，两路并联后输出连接在所述逆变模块的直流端上，所述第一常开继电器和第二常开继电器的输入端分别连接在所述电池储能单元输出正极端上，所述储能模块和逆变模块间并联一端电容，所述储能模块和逆变模块间的直流正极上串联一开关管；

母线电流检测模块，其连接在所述逆变模块的直流端上；

母线电压检测模块，其连接在所述端电容两侧；

相电流检测模块，其连接在所述直流电机的电源输入端上；以及

单片机，其输入端分别连接所述母线电流检测模块、母线电压检测模块以及相电流检测模块的输出端，所述单片机的输出端分别连接所述逆变模块、储能模块和开关管的控制端；

其中，所述直流电机上设置有用于确定直流电机开通相和关断相的霍尔传感器，所述霍尔传感器输出端与所述单片机输入端连接，所述第一常开继电器、第一常闭继电器、第二常开继电器、第二常闭继电器构成互锁装置；

所述降压斩波电路包括依次连接的第一IGBT和第一电感以及阴极端连接在所述第一IGBT和第一电感之间的第一二极管，所述第一二极管的阳极端连接在所述端电容负极端，所述第一IGBT连接所述第一常闭继电器，所述第一电感连接所述端电容正极端；所述升压斩波电路包括依次连接的第二电感和第二二极管以及第一端连接在所述第二电感和第二二极管之间的第二IGBT，所述第二IGBT第二端连接所述端电容负极端，所述第二电感连接所述第二常闭继电器，所述第二二极管阴极连接所述端电容正极端；所述逆变模块依次由第三IGBT至第八IGBT组成的三对IGBT桥臂连接而成，所述端电容两侧通过一整流单元连接电网；所述开关管为第九IGBT，其连接所述端电容的正极端与所述逆变模块的直流输入端，所述单片机输出端连接各个所述IGBT的驱动端；所述端电容两端还连接有一次稳压电路，其包括依次连接的第三常开继电器、可调电感、第三二极管、由四个三极管构成的双臂电桥和连接在所述双臂电桥之间的缓充电容，所述第三常开继电器与所述端电容的正极端连接，所述双臂电桥的第一端连接所述第三二极管的阴极端，所述双臂电桥的第二端连接所述端电容的负极端，各个所述三极管控制端与所述单片机连接；

大功率无刷直流电机转矩波动控制装置的控制方法包括以下步骤：

步骤一、系统开机时，无刷直流电机未启动，母线电压检测模块在每个算法周期内检测一次端电容间的母线电压，经过100个周期检测后，单片机计算平均母线电压U_dcavg；

步骤二、启动无刷直流电机，在无刷直流电机非换相期间，母线电压检测模块在每个算法周期内检测一次端电容间的实时母线电压U'_dc，母线电流检测模块同样在每个算法周期内检测一次母线电流，经过50个周期检测后，单片机计算平均母线电流I_0avg，同时在每个算法周期内，通过单片机判断实时母线电压U'_dc与步骤一中计算的平均母线电压U_dcavg大小，通过储能模块中相应的继电器和IGBT调节非换相期间实时母线电压U'_dc的大小，达到非换相期间实时母线电压U'_dc与平均母线电压U_dcavg间的动态平衡，以平稳在非换相期间无刷直流电机的输出转矩；

步骤三、在无刷直流电机换相期间，首先使储能模块中第一常开继电器和第二常开继电器处于常开状态，母线电流检测模块在每个算法周期内检测一次母线电流，经过5个周期检测后，单片机计算平均母线电流I'_0avg，通过单片机判断换相期间的平均母线电流I'_0avg与步骤二计算出的非换相期间的平均母线电流I_0avg的大小，从而判断无刷直流电机所处的转速段，进而在不同的转速段通过相应的PWM波控制相应的IGBT通断来控制母线电流以及相电流的大小，以平稳母线电流，并最小化无刷直流电机的转矩波动。