本發(fā)明涉及無刷直流電機(jī)控制技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，本發(fā)明涉及一種大功率無刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)矩波動(dòng)控制裝置及控制方法。

背景技術(shù)：

無刷直流電機(jī)作為一種新型的機(jī)電一體化產(chǎn)品，因其效率高、功率密度大、調(diào)速性能好、控制簡(jiǎn)單等一系列優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、航空航天、數(shù)控機(jī)床、微特加工等領(lǐng)域。由于電機(jī)繞組呈現(xiàn)感性，換相期間繞組電流無法在瞬間發(fā)生改變，而是有一個(gè)變化的過程，因而電流波形并非是理想的矩形波形，而近似為梯形波，從而造成電機(jī)內(nèi)的電流波動(dòng)，引起換相轉(zhuǎn)矩波動(dòng)。對(duì)于一臺(tái)制造質(zhì)量良好的無刷電機(jī)來說，其齒槽轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)和諧波轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)均較小，而換相轉(zhuǎn)矩波動(dòng)就成為其主要存在的問題，因此改善無刷直流電機(jī)換相轉(zhuǎn)矩波動(dòng)及控制性能成為研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。目前，工業(yè)領(lǐng)域大多從控制的角度通過對(duì)相電流的控制來抑制轉(zhuǎn)矩波動(dòng)，但是，對(duì)于大功率無刷直流電機(jī)來說，其相電流幅值過大，由電網(wǎng)波動(dòng)引起的母線大電壓波動(dòng)也較大，對(duì)其控制本身存在一定的困難，加上生產(chǎn)實(shí)際運(yùn)行中受到電機(jī)轉(zhuǎn)速等因素的影響，對(duì)轉(zhuǎn)矩波動(dòng)進(jìn)行有效控制顯得更為困難。

綜上所述，提出一種大功率無刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)矩波動(dòng)控制裝置顯得尤為重要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一個(gè)目的是解決至少上述問題，并提供至少后面將說明的優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明還有一個(gè)目的是提供一種大功率無刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)矩波動(dòng)控制裝置，針對(duì)大功率無刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)矩波動(dòng)明顯的問題，本案從電流控制和電壓控制兩方面共同著手來有效控制大功率無刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)，將電網(wǎng)電壓波動(dòng)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)矩波動(dòng)的影響考慮在其中，通過對(duì)母線電壓及時(shí)調(diào)整以及對(duì)線電流和相電流的控制，既可有效防止無刷直流電機(jī)非換相期間由于電網(wǎng)電壓波動(dòng)導(dǎo)致的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)，同時(shí)可以防止換相期間相電流變化率不一致導(dǎo)致的換相轉(zhuǎn)矩波動(dòng)。

為了實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的這些目的和其它優(yōu)點(diǎn)，提供了一種大功率無刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)矩波動(dòng)控制裝置，包括:

逆變模塊，其輸入端與電源連接，所述逆變模塊的輸出端連接直流電機(jī)的電流輸入端；

儲(chǔ)能模塊，其包括電池儲(chǔ)能單元、第一支路以及第二支路，所述電池儲(chǔ)能單元輸出正極分別連接所述第一支路和第二支路，所述第一支路由依次連接的第一常開繼電器、第一常閉繼電器以及降壓斬波電路組成，所述第二支路由依次連接的第二常開繼電器、第二常閉繼電器以及升壓斬波電路組成，兩路并聯(lián)后輸出連接在所述逆變模塊的直流端上，所述第一常開繼電器和第二常開繼電器的輸入端分別連接在所述電池儲(chǔ)能單元輸出正極端上，所述儲(chǔ)能模塊和逆變模塊間并聯(lián)一端電容，所述儲(chǔ)能模塊和逆變模塊間的直流正極上串聯(lián)一開關(guān)管；

母線電流檢測(cè)模塊，其連接在所述逆變模塊的直流端上；

母線電壓檢測(cè)模塊，其連接在所述端電容兩側(cè)；

相電流檢測(cè)模塊，其連接在所述直流電機(jī)的電源輸入端上；以及

單片機(jī)，其輸入端分別連接所述母線電流檢測(cè)模塊、母線電壓檢測(cè)模塊以及相電流檢測(cè)模塊的輸出端，所述單片機(jī)的輸出端分別連接所述逆變模塊、儲(chǔ)能模塊和開關(guān)管的控制端；

其中，所述直流電機(jī)上設(shè)置有用于確定直流電機(jī)開通相和關(guān)斷相的霍爾傳感器，所述霍爾傳感器輸出端與所述單片機(jī)輸入端連接，所述第一常開繼電器、第一常閉繼電器、第二常開繼電器、第二常閉繼電器構(gòu)成互鎖裝置。

優(yōu)選的，所述降壓斬波電路包括依次連接的第一igbt和第一電感以及陰極端連接在所述第一igbt和第一電感之間的第一二極管，所述第一二極管的陽極端連接在所述端電容負(fù)極端，所述第一igbt連接所述第一常閉繼電器，所述第一電感連接所述端電容正極端。

優(yōu)選的，所述升壓斬波電路包括依次連接的第二電感和第二二極管以及第一端連接在所述第二電感和第二二極管之間的第二igbt，所述第二igbt第二端連接所述端電容負(fù)極端，所述第二電感連接所述第二常閉繼電器，所述第二二極管陰極連接所述端電容正極端。

優(yōu)選的，所述逆變模塊依次由第三igbt至第八igbt組成的三對(duì)igbt橋臂連接而成，所述端電容兩側(cè)通過一整流單元連接電網(wǎng)；所述開關(guān)管為第九igbt，其連接所述端電容的正極端與所述逆變模塊的直流輸入端，所述單片機(jī)輸出端連接各個(gè)所述igbt的驅(qū)動(dòng)端。

優(yōu)選的，所述端電容兩端還連接有一次穩(wěn)壓電路，其包括依次連接的第三常開繼電器、可調(diào)電感、第三二極管、由四個(gè)三極管構(gòu)成的雙臂電橋和連接在所述雙臂電橋之間的緩充電容，所述第三常開繼電器與所述端電容的正極端連接，所述雙臂電橋的第一端連接所述第三二極管的陰極端，所述雙臂電橋的第二端連接所述端電容的負(fù)極端，各個(gè)所述三極管控制端與所述單片機(jī)連接。

一種大功率無刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)矩波動(dòng)控制裝置的控制方法，包括以下步驟：

步驟一、系統(tǒng)開機(jī)時(shí)，無刷直流電機(jī)未啟動(dòng)，母線電壓檢測(cè)模塊在每個(gè)算法周期內(nèi)檢測(cè)一次端電容間的母線電壓，經(jīng)過100個(gè)周期檢測(cè)后，單片機(jī)計(jì)算平均母線電壓udcavg；

步驟二、啟動(dòng)無刷直流電機(jī)，在無刷直流電機(jī)非換相期間，母線電壓檢測(cè)模塊在每個(gè)算法周期內(nèi)檢測(cè)一次端電容間的實(shí)時(shí)母線電壓u'dc，母線電流檢測(cè)模塊同樣在每個(gè)算法周期內(nèi)檢測(cè)一次母線電流，經(jīng)過50個(gè)周期檢測(cè)后，單片機(jī)計(jì)算平均母線電流i0avg，同時(shí)在每個(gè)算法周期內(nèi)，通過單片機(jī)判斷實(shí)時(shí)母線電壓u'dc與步驟一中計(jì)算的平均母線電壓udcavg大小，通過儲(chǔ)能模塊中相應(yīng)的繼電器和igbt調(diào)節(jié)非換相期間實(shí)時(shí)母線電壓u'dc的大小，達(dá)到非換相期間實(shí)時(shí)母線電壓u'dc與平均母線電壓udcavg間的動(dòng)態(tài)平衡，以平穩(wěn)在非換相期間無刷直流電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩；

步驟三、在無刷直流電機(jī)換相期間，首先使儲(chǔ)能模塊中第一常開繼電器和第二常開繼電器處于常開狀態(tài)，母線電流檢測(cè)模塊在每個(gè)算法周期內(nèi)檢測(cè)一次母線電流，經(jīng)過5個(gè)周期檢測(cè)后，單片機(jī)計(jì)算平均母線電流i'0avg，通過單片機(jī)判斷換相期間的平均母線電流i'0avg與步驟二計(jì)算出的非換相期間的平均母線電流i0avg的大小，從而判斷無刷直流電機(jī)所處的轉(zhuǎn)速段，進(jìn)而在不同的轉(zhuǎn)速段通過相應(yīng)的pwm波控制相應(yīng)的igbt通斷來控制母線電流以及相電流的大小，以平穩(wěn)母線電流，并最小化無刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)。

優(yōu)選的，步驟二中，在非換相期間通過儲(chǔ)能模塊相應(yīng)的繼電器以及igbt調(diào)節(jié)實(shí)時(shí)母線電壓u'dc與平均母線電壓udcavg間動(dòng)態(tài)平衡的控制方法是：當(dāng)單片機(jī)檢測(cè)到u'dc＜udcavg時(shí)，儲(chǔ)能模塊具有的第二支路的第二常開繼電器閉合，第二常閉繼電器仍處在閉合狀態(tài)，升壓斬波電路導(dǎo)通，降壓斬波電路關(guān)斷，通過pwm波控制升壓斬波電路中的igbt通斷來提升輸出端端電容的儲(chǔ)能值，將實(shí)時(shí)母線電壓u'dc提升至達(dá)到平均母線電壓udcavg的值；當(dāng)單片機(jī)檢測(cè)到u'dc＞udcavg時(shí)，儲(chǔ)能模塊具有的第一支路的第一常開繼電器閉合，第一常閉繼電器仍處在閉合狀態(tài)，降壓斬波電路導(dǎo)通，升壓斬波電路關(guān)斷，通過pwm波控制降壓斬波電路中的igbt通斷來降低輸出端端電容的儲(chǔ)能值，將實(shí)時(shí)母線電壓u'dc下降至平均母線電壓udcavg的值，其中，所述pwm波來自一個(gè)閉環(huán)輸出：每個(gè)算法周期內(nèi)，將實(shí)時(shí)母線電壓u'dc與平均母線電壓udcavg作差送入一個(gè)pi控制器，pi控制器輸出為控制igbt的pwm波。

優(yōu)選的，步驟三中，所述換相期間無刷直流電機(jī)所處轉(zhuǎn)速段的判斷方法具體為：當(dāng)單片機(jī)檢測(cè)到|i'0avg|＞|i0avg|時(shí)，則判斷無刷直流電機(jī)處于低轉(zhuǎn)速段，當(dāng)單片機(jī)檢測(cè)到|i'0avg|＜|i0avg|時(shí)，則判斷無刷直流電機(jī)處于高轉(zhuǎn)速段。

優(yōu)選的，步驟三中，所述換相期間在不同的轉(zhuǎn)速段通過相應(yīng)的pwm波控制相應(yīng)的igbt通斷來控制母線電流以及相電流大小的具體控制方法為：當(dāng)單片機(jī)判斷無刷直流電機(jī)處于低速段時(shí)，在每個(gè)算法周期內(nèi)，母線電流檢測(cè)模塊檢測(cè)一次實(shí)時(shí)母線電流i'0，將換相期間內(nèi)的實(shí)時(shí)母線電流絕對(duì)值|i'0|與非換相期間的平均母線電流絕對(duì)值|i0avg|作差送入pi控制器，輸出步驟三中所述pwm波控制儲(chǔ)能模塊和逆變模塊間的第九igbt的通斷，以達(dá)到在換相期間內(nèi)的實(shí)時(shí)母線電流絕對(duì)值|i'0|與非換相期間的平均母線電流絕對(duì)值|i0avg|間的動(dòng)態(tài)平衡，同時(shí)穩(wěn)定在換相期間內(nèi)的實(shí)時(shí)母線電流的絕對(duì)值|i'0|；當(dāng)單片機(jī)判斷無刷直流電機(jī)處于高速段時(shí)，首先單片機(jī)通過霍爾傳感器信號(hào)確定無刷直流電機(jī)換相時(shí)的開通相x和關(guān)斷相y，相電流檢測(cè)模塊實(shí)時(shí)檢測(cè)開通相x換相過程中的電流ix和關(guān)斷相y的電流iy，并且單片機(jī)記錄電流ix從換相時(shí)刻開始到電流ix絕對(duì)值|ix|相等于非換相期間平均母線電流i0avg絕對(duì)值|i0avg|時(shí)的時(shí)間topen，單片機(jī)計(jì)算換相期間開通相x相電流變化率kopen＝|i0avg|/topen；單片機(jī)記錄電流iy從換相時(shí)刻開始到電流iy絕對(duì)值|iy|相等于零時(shí)的時(shí)間tclose，單片機(jī)計(jì)算換相期間關(guān)斷相y相電流變化率kclose＝|i0avg|/tclose，在下一個(gè)換相時(shí)刻，將開通相x相電流變化率kopen與關(guān)斷相y相電流變化率kclose作差送入pi控制器，輸出相應(yīng)的pwm波控制關(guān)斷相y相對(duì)應(yīng)的igbt橋臂的通斷，減緩關(guān)斷相y相電流iy降低的速率，使得開通相x相電流ix變化率與關(guān)斷相y相電流iy變化率間動(dòng)態(tài)平衡，保證非換相相電流的平穩(wěn)性。

優(yōu)選的，步驟一至步驟三中，所述儲(chǔ)能模塊和逆變模塊間串聯(lián)的所述第九igbt除在無刷直流電機(jī)處于上述換相時(shí)間段中的低速段時(shí)通過相應(yīng)pwm波控制外，其余時(shí)刻均處于全通狀態(tài)。

本發(fā)明至少包括以下有益效果：

1、本發(fā)明采用的大功率無刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)矩波動(dòng)控制裝置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，實(shí)用性強(qiáng)，控制方便，降壓斬波電路和升壓斬波電路配合使用，使得電池儲(chǔ)能單元處在合理的充放電狀態(tài)，既可以最大限度地利用好具有波動(dòng)性的電網(wǎng)資源，又可防止欠壓、過壓等對(duì)無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)的破壞；

2、本發(fā)明的大功率無刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)矩波動(dòng)控制裝置的控制方法，考慮大功率無刷直流電機(jī)的特殊性，非換相期間和換相期間采用不同的方法控制轉(zhuǎn)矩波動(dòng)，綜合運(yùn)用電壓控制和電流控制，控制方法更加靈活。

本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征將部分通過下面的說明體現(xiàn)，部分還將通過對(duì)本發(fā)明的研究和實(shí)踐而為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解。

附圖說明

圖1為本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為所述次穩(wěn)壓電路的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說明書文字能夠據(jù)以實(shí)施。

應(yīng)當(dāng)理解，本文所使用的諸如“具有”、“包含”以及“包括”術(shù)語并不配出一個(gè)或多個(gè)其它元件或其組合的存在或添加。

實(shí)施例一

本發(fā)明電提供了一種大功率無刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)矩波動(dòng)控制裝置，如圖1所示，包括儲(chǔ)能模塊1、逆變模塊2、母線電流檢測(cè)模塊3、母線電壓檢測(cè)模塊4、相電流檢測(cè)模塊5以及單片機(jī)6。

逆變模塊2輸入端與電源連接，所述逆變模塊2的輸出端連接直流電機(jī)的電流輸入端。

儲(chǔ)能模塊1，其包括電池儲(chǔ)能單元、第一支路以及第二支路，所述電池儲(chǔ)能單元輸出正極分別連接所述第一支路和第二支路，所述第一支路由依次連接的第一常開繼電器km11、第一常閉繼電器km12以及降壓斬波電路組成，所述第二支路由依次連接的第二常開繼電器km21、第二常閉繼電器km22以及升壓斬波電路組成，兩路并聯(lián)后輸出連接在所述逆變模塊2的直流端上，所述第一常開繼電器km11和第二常開繼電器km21的輸入端分別連接在所述電池儲(chǔ)能單元輸出正極端上，所述儲(chǔ)能模塊1和逆變模塊2間并聯(lián)一端電容c1，所述儲(chǔ)能模塊1和逆變模塊2間的直流正極上串聯(lián)一開關(guān)管。

所述降壓斬波電路包括依次連接的第一igbt1和第一電感l(wèi)f1以及陰極端連接在所述第一igbt1和第一電感l(wèi)f1之間的第一二極管d1，所述第一二極管d1的陽極端連接在所述端電容c1負(fù)極端，所述第一igbt1連接所述第一常閉繼電器km12，所述第一電感l(wèi)f1連接所述端電容c1正極端；所述升壓斬波電路包括依次連接的第二電感l(wèi)f2和第二二極管以及第一端連接在所述第二電感l(wèi)f2和第二二極管d2之間的第二igbt2，所述第二igbt2第二端連接所述端電容c1負(fù)極端，所述第二電感l(wèi)f2連接所述第二常閉繼電器km22，所述第二二極管d2陰極連接所述端電容c1正極端。

母線電流檢測(cè)模塊3連接在所述逆變模塊2的直流端上；母線電壓檢測(cè)模塊4連接在所述端電容c1兩側(cè)；相電流檢測(cè)模塊5連接在所述直流電機(jī)的電源輸入端上。

單片機(jī)6的輸入端分別連接所述母線電流檢測(cè)模塊、母線電壓檢測(cè)模塊以及相電流檢測(cè)模塊的輸出端，所述單片機(jī)6的輸出端分別連接所述逆變模塊2、儲(chǔ)能模塊1和開關(guān)管的控制端。

其中，所述直流電機(jī)上設(shè)置有用于確定直流電機(jī)開通相和關(guān)斷相的霍爾傳感器，所述霍爾傳感器輸出端與所述單片機(jī)6輸入端連接。

所述降壓斬波電路用于降低端電容電壓值，降低母線電壓；所述升壓斬波電路用于提升端電容電壓值，提升母線電壓。所述單片機(jī)用于對(duì)所述母線電流檢測(cè)模塊、母線電壓檢測(cè)模塊以及相電流檢測(cè)模塊輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行算法處理，產(chǎn)生相應(yīng)的pwm波控制對(duì)應(yīng)的igbt通斷。

所述逆變模塊2依次由第三igbt3至第八igbt8組成的三對(duì)igbt橋臂連接而成，所述端電容c1兩側(cè)通過一整流單元連接電網(wǎng)；所述開關(guān)管為第九igbt9，其連接所述端電容c1的正極端與所述逆變模塊2的直流輸入端，所述單片機(jī)6輸出端連接各個(gè)所述igbt的驅(qū)動(dòng)端。

所述電池儲(chǔ)能單元輸出正極分成兩支路傳輸，第一支路依次由第一常開繼電器km11、第一常閉繼電器km12以及降壓斬波器組成；第二支路由第二常開繼電器km21、第二常閉繼電器km22以及升壓斬波器組成，兩路并聯(lián)后輸出連接逆變模塊2，儲(chǔ)能模塊1和逆變模塊2間并聯(lián)大容量?jī)?chǔ)能端電容c1，并通過串聯(lián)一第九igbt9相互連接。同時(shí)電網(wǎng)連接整流單元輸入端，整流單元輸出端連接端電容c1。第一常開繼電器km11、第一常閉繼電器km12、第二常開繼電器km21以及第二常閉繼電器km22構(gòu)成兩路互鎖裝置。

本實(shí)施例的大功率無刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)矩波動(dòng)控制裝置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，實(shí)用性強(qiáng)，控制方便，降壓斬波電路和升壓斬波電路配合使用，使得電池儲(chǔ)能單元處在合理的充放電狀態(tài)，既可以最大限度地利用好具有波動(dòng)性的電網(wǎng)資源，又可防止欠壓、過壓等對(duì)無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)的破壞。

實(shí)施例二

在實(shí)施例一的基礎(chǔ)上，所述端電容c1兩端還連接有一次穩(wěn)壓電路，如圖2所示，該次穩(wěn)壓電路包括依次連接的第三常開繼電器km3、可調(diào)電感l(wèi)3、第三二極管d3、由四個(gè)三極管q1-q4構(gòu)成的雙臂電橋和連接在所述雙臂電橋之間的緩充電容c2，所述第三常開繼電器km3另一端與所述端電容c1的正極端連接，所述雙臂電橋的第一端連接所述第三二極管d3的陰極端，所述雙臂電橋的第二端連接所述端電容c1的負(fù)極端，各個(gè)所述三極管控制端與所述單片機(jī)6連接。

本實(shí)施例中的次穩(wěn)壓電路，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，在直流母線上的電壓波動(dòng)較小時(shí)，通過控制第三常開繼電器和各個(gè)三極管的通斷來控制緩充電容c2的充放電過程，可有效控制直流母線上電壓的穩(wěn)定，從而有效抑制了電機(jī)轉(zhuǎn)矩波動(dòng)。當(dāng)直流母線上的電壓波動(dòng)超過一定范圍時(shí)，通過儲(chǔ)能模塊來穩(wěn)定直流母線電壓，從而形成2種針對(duì)性的抑制直流電機(jī)轉(zhuǎn)矩波動(dòng)的模式。

實(shí)施例三

一種大功率無刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)矩波動(dòng)控制裝置的控制方法，包括以下步驟：

步驟一、系統(tǒng)開機(jī)時(shí)，無刷直流電機(jī)未啟動(dòng)，母線電壓檢測(cè)模塊4在每個(gè)算法周期內(nèi)檢測(cè)一次端電容c1間的母線電壓，經(jīng)過100個(gè)周期檢測(cè)后，單片機(jī)6計(jì)算出平均母線電壓udcavg；

步驟二、啟動(dòng)無刷直流電機(jī)，在無刷直流電機(jī)非換相期間，母線電壓檢測(cè)模塊4在每個(gè)算法周期內(nèi)檢測(cè)一次端電容c1間的實(shí)時(shí)母線電壓u'dc，母線電流檢測(cè)模塊同樣在每個(gè)算法周期內(nèi)檢測(cè)一次母線電流，經(jīng)過50個(gè)周期檢測(cè)后，單片機(jī)6計(jì)算出平均母線電流i0avg，同時(shí)在每個(gè)算法周期內(nèi)，通過單片機(jī)6判斷實(shí)時(shí)母線電壓u'dc與步驟一中計(jì)算的平均母線電壓udcavg大小，通過儲(chǔ)能模塊1中相應(yīng)的繼電器和igbt調(diào)節(jié)非換相期間實(shí)時(shí)母線電壓u'dc的大小，達(dá)到非換相期間實(shí)時(shí)母線電壓u'dc與平均母線電壓udcavg間的動(dòng)態(tài)平衡，以平穩(wěn)在非換相期間無刷直流電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩；

步驟三、在無刷直流電機(jī)換相期間，首先使儲(chǔ)能模塊1中第一常開繼電器km11和第二常開繼電器km21處于常開狀態(tài)，母線電流檢測(cè)模塊在每個(gè)算法周期內(nèi)檢測(cè)一次母線電流，經(jīng)過5個(gè)周期檢測(cè)后，單片機(jī)6計(jì)算平均母線電流i'0avg，通過單片機(jī)6判斷換相期間的平均母線電流i'0avg與步驟二計(jì)算出的非換相期間的平均母線電流i0avg的大小，從而判斷無刷直流電機(jī)所處的轉(zhuǎn)速段，進(jìn)而在不同的轉(zhuǎn)速段通過相應(yīng)的pwm波控制相應(yīng)的igbt通斷來控制母線電流以及相電流的大小，以平穩(wěn)母線電流，并最小化無刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)。

上述技術(shù)方案中，步驟二中，在非換相期間通過儲(chǔ)能模塊1相應(yīng)的繼電器以及igbt調(diào)節(jié)實(shí)時(shí)母線電壓u'dc與平均母線電壓udcavg間動(dòng)態(tài)平衡的目的旨在防止非換相區(qū)電網(wǎng)波動(dòng)引起母線電壓的波動(dòng)，從而導(dǎo)致無刷直流電機(jī)出現(xiàn)轉(zhuǎn)矩波動(dòng)，其具體控制方法是：當(dāng)單片機(jī)6檢測(cè)到u'dc＜udcavg時(shí)，儲(chǔ)能模塊1具有的第二支路的第二常開繼電器km21閉合，第二常閉繼電器km22仍處在閉合狀態(tài)，升壓斬波電路導(dǎo)通，降壓斬波電路關(guān)斷，通過pwm波控制升壓斬波電路中的igbt通斷來提升輸出端端電容c1的儲(chǔ)能值，將實(shí)時(shí)母線電壓u'dc提升至達(dá)到平均母線電壓udcavg的值，實(shí)時(shí)母線電壓u'dc與平均母線電壓udcavg間的動(dòng)態(tài)平衡。當(dāng)單片機(jī)6檢測(cè)到u'dc＞udcavg時(shí)，儲(chǔ)能模塊1具有的第一支路的第一常開繼電器km11閉合，第一常閉繼電器km12仍處在閉合狀態(tài)，降壓斬波電路導(dǎo)通，升壓斬波電路關(guān)斷，通過pwm波控制降壓斬波電路中的igbt通斷來降低輸出端端電容c1的儲(chǔ)能值，將實(shí)時(shí)母線電壓u'dc下降至平均母線電壓udcavg的值，實(shí)時(shí)母線電壓u'dc與平均母線電壓udcavg間的動(dòng)態(tài)平衡。其中，所述pwm波來自一個(gè)閉環(huán)輸出：每個(gè)算法周期內(nèi)，將實(shí)時(shí)母線電壓u'dc與平均母線電壓udcavg作差送入一個(gè)pi控制器，pi控制器輸出為控制igbt1和igbt2的pwm波。

上述技術(shù)方案中，步驟三中，所述換相期間無刷直流電機(jī)所處轉(zhuǎn)速段的判斷方法具體為：當(dāng)單片機(jī)6檢測(cè)到|i'0avg|＞|i0avg|時(shí)，則判斷無刷直流電機(jī)處于低轉(zhuǎn)速段，當(dāng)單片機(jī)6檢測(cè)到|i'0avg|＜|i0avg|時(shí)，則判斷無刷直流電機(jī)處于高轉(zhuǎn)速段。

進(jìn)一步的，步驟三中，所述換相期間在不同的轉(zhuǎn)速段通過相應(yīng)的pwm波控制相應(yīng)的igbt通斷來控制母線電流以及相電流大小的具體控制方法為：當(dāng)單片機(jī)6判斷無刷直流電機(jī)處于低速段時(shí)，在每個(gè)算法周期內(nèi)，母線電流檢測(cè)模塊檢測(cè)一次實(shí)時(shí)母線電流i'0，將換相期間內(nèi)的實(shí)時(shí)母線電流絕對(duì)值|i'0|與非換相期間的平均母線電流絕對(duì)值|i0avg|作差送入pi控制器，輸出步驟三中所述pwm波控制儲(chǔ)能模塊1和逆變模塊2間的串聯(lián)的第九igbt9的通斷，以達(dá)到在換相期間內(nèi)的實(shí)時(shí)母線電流絕對(duì)值|i'0|與非換相期間的平均母線電流絕對(duì)值|i0avg|間的動(dòng)態(tài)平衡，同時(shí)穩(wěn)定在換相期間內(nèi)的實(shí)時(shí)母線電流的絕對(duì)值|i'0|；當(dāng)單片機(jī)6判斷無刷直流電機(jī)處于高速段時(shí)，首先單片機(jī)6通過霍爾傳感器信號(hào)確定無刷直流電機(jī)換相時(shí)的開通相x和關(guān)斷相y，相電流檢測(cè)模塊實(shí)時(shí)檢測(cè)開通相x換相過程中的電流ix和關(guān)斷相y的電流iy，并且單片機(jī)6記錄電流ix從換相時(shí)刻開始到電流ix絕對(duì)值|ix|相等于非換相期間平均母線電流i0avg絕對(duì)值|i0avg|時(shí)的時(shí)間topen，單片機(jī)6計(jì)算換相期間開通相x相電流變化率kopen＝|i0avg|/topen；單片機(jī)6記錄電流iy從換相時(shí)刻開始到電流iy絕對(duì)值|iy|相等于零時(shí)的時(shí)間tclose，單片機(jī)6計(jì)算換相期間關(guān)斷相y相電流變化率kclose＝|i0avg|/tclose，在下一個(gè)換相時(shí)刻，將開通相x相電流變化率kopen與關(guān)斷相y相電流變化率kclose作差送入pi控制器，輸出相應(yīng)的pwm波控制關(guān)斷相y相對(duì)應(yīng)的igbt橋臂的通斷，減緩關(guān)斷相y相電流iy降低的速率，使得開通相x相電流ix變化率與關(guān)斷相y相電流iy變化率間動(dòng)態(tài)平衡，保證非換相相電流的平穩(wěn)性。

該方法考慮大功率無刷直流電機(jī)的特殊性，非換相期間和換相期間采用不同的方法控制轉(zhuǎn)矩波動(dòng)，綜合運(yùn)用電壓控制和電流控制，控制方法更加靈活。

進(jìn)一步的，步驟一至步驟三中，所述儲(chǔ)能模塊1和逆變模塊2間串聯(lián)的所述第九igbt9除在無刷直流電機(jī)處于上述換相時(shí)間段中的低速段時(shí)通過相應(yīng)pwm波控制外，其余時(shí)刻均處于全通狀態(tài)。

實(shí)施例四

在實(shí)施例三的基礎(chǔ)上，對(duì)電網(wǎng)電壓的波動(dòng)進(jìn)一步細(xì)分處理，當(dāng)單片機(jī)6檢測(cè)到0.95udcavg＜u'dc＜udcavg時(shí)，第三常開繼電器km3閉合，斷開第一敞開繼電器和第二敞開繼電器，控制三極管q2和q4閉合，緩充電容放電，抬高母線直流電壓，將實(shí)時(shí)母線電壓u'dc提升至達(dá)到平均母線電壓udcavg的值，實(shí)時(shí)母線電壓u'dc與平均母線電壓udcavg間的動(dòng)態(tài)平衡。當(dāng)u'dc＜0.95udcavg時(shí)，斷開第三常開繼電器km3，采用儲(chǔ)能模塊1中的升壓斬波電路將實(shí)時(shí)母線電壓u'dc提升至達(dá)到平均母線電壓udcavg的值，實(shí)時(shí)母線電壓u'dc與平均母線電壓udcavg間的動(dòng)態(tài)平衡。當(dāng)單片機(jī)6檢測(cè)到1.05udcavg＞u'dc＞udcavg時(shí)，第三常開繼電器km3閉合，斷開第一敞開繼電器和第二敞開繼電器，控制三極管q1和q3閉合，緩充電容充電，降低母線直流電壓，將實(shí)時(shí)母線電壓u'dc下降至平均母線電壓udcavg的值，實(shí)時(shí)母線電壓u'dc與平均母線電壓udcavg間的動(dòng)態(tài)平衡。當(dāng)單片機(jī)6檢測(cè)到u'dc＞1.05udcavg時(shí)，斷開第三常開繼電器km3，采用儲(chǔ)能模塊1中的降壓斬波電路將實(shí)時(shí)母線電壓u'dc下降至平均母線電壓udcavg的值，實(shí)時(shí)母線電壓u'dc與平均母線電壓udcavg間的動(dòng)態(tài)平衡。

由上所述，本發(fā)明采用的大功率無刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)矩波動(dòng)控制裝置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，實(shí)用性強(qiáng)，控制方便，降壓斬波電路和升壓斬波電路配合使用，使得電池儲(chǔ)能單元處在合理的充放電狀態(tài)，既可以最大限度地利用好具有波動(dòng)性的電網(wǎng)資源，又可防止欠壓、過壓等對(duì)無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)的破壞；同時(shí)，本發(fā)明的大功率無刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)矩波動(dòng)控制裝置的控制方法，考慮大功率無刷直流電機(jī)的特殊性，非換相期間和換相期間采用不同的方法控制轉(zhuǎn)矩波動(dòng)，綜合運(yùn)用電壓控制和電流控制，控制方法更加靈活。

盡管本發(fā)明的實(shí)施方案已公開如上，但其并不僅僅限于說明書和實(shí)施方式中所列運(yùn)用，它完全可以被適用于各種適合本發(fā)明的領(lǐng)域，對(duì)于熟悉本領(lǐng)域的人員而言，可容易地實(shí)現(xiàn)另外的修改，因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本發(fā)明并不限于特定的細(xì)節(jié)和這里示出與描述的圖例。