船用大功率无刷直流电机装置的换相过程控制装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明属于船舶电力推进技术领域，特别涉及一种船用大功率无刷直流电机装置的换相过程控制装置及控制方法。
【背景技术】
[0002]近年来，无刷直流电机因其结构简单、功率密度高、控制简单等诸多优点，在船舶电力推进领域得到了日益广泛的应用。在无刷直流电机120°导通所特有的换相过程中，由于电机绕组存在的电感效应，无刷直流电机关断相电流通过与三相全桥逆变器关断功率管同桥臂功率管的体二极管续流，将会导致较高的续流冲击电压，特别是对于船舶电力推进系统，无刷直流电机运行于高电压、大电流的工况，这种续流冲击电压将更为可观，对功率器件的危害也更为严重，因此而导致的事故比比皆是。而且，因换相过程引起的换相转矩脉动是产生无刷直流电机振动、噪声的主要原因之一，严重影响着船舶电力推进系统的调速性能；从换相持续时间的角度来看，换相时间越短，换相转矩脉动就越小。
[0003]截至目前，船用大功率无刷直流电机装置的换相过程控制技术研究甚少，本发明申请技术尚未见诸报道。
【发明内容】
[0004]本发明的目的，在于提供一种船用大功率无刷直流电机装置的换相过程控制装置及方法，其可有效削弱无刷直流电机的换相过程中的续流冲击电压和换相转矩脉动的影响，提尚电力推进系统的可靠性和调速性能。
[0005]为了达成上述目的，本发明的解决方案是:
[0006]—种船用大功率无刷直流电机装置的换相过程控制装置，用于对无刷直流电机的换相过程进行控制；所述控制装置包括直流电压源和三相全桥逆变器，其中，所述直流电压源为三相全桥逆变器提供电源，所述三相全桥逆变器由6个功率管两两串联后再并联构成；所述三相全桥逆变器连接无刷直流电机。
[0007]上述三相全桥逆变器包括第一至第六功率管，第一功率管的源极连接第四功率管的漏极，第三功率管的源极连接第六功率管的漏极，第五功率管的源极连接第二功率管的漏极，第一、三、五功率管的漏极连接在一起，并共同连接直流电压源的正极，第四、六、二功率管的漏极连接在一起，并共同连接直流电压源的负极。
[0008]上述各功率管均连接反并联二极管。
[0009]上述功率管采用M0SFET型功率管。
[0010]上述功率管采用IGBT型功率管。
[0011]—种基于如前所述的船用大功率无刷直流电机装置的换相过程控制装置的控制方法，包括如下步骤:
[0012](1)确定无刷直流电机拟关断相和三相全桥逆变器拟关断功率管；
[0013](2)检测与三相全桥逆变器拟关断功率管同桥臂功率管上流过的换相续流电流，若所述换相续流电流不为0，则继续开通所述三相全桥逆变器拟关断功率管；若所述换相续流电流为0，则关断所述三相全桥逆变器拟关断功率管。
[0014]采用上述方案后，本发明的控制装置成本较低，且在控制方法上无需改变无刷直流电机原有的运行控制方式，实现简单。
【附图说明】
[0015]图1是本发明控制装置的结构框图；
[0016]图2是本发明控制方法的流程图。
【具体实施方式】
[0017]以下将结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。
[0018]如图1所示，本发明提供一种船用大功率无刷直流电机装置的换相过程控制装置，用于对无刷直流电机3的换相过程进行控制，所述控制装置包括直流电压源1和三相全桥逆变器2，其中，三相全桥逆变器2由6个功率管21-26两两串联形成三条桥臂后再并联构成，具体来说，功率管21的源极连接功率管24的漏极，功率管23的源极连接功率管26的漏极，功率管25的源极连接功率管22的漏极，功率管21、23、25的漏极连接在一起，并共同连接直流电压源1的正极，而功率管24、26、22的漏极连接在一起，并共同连接直流电压源1的负极，由直流电压源1为三相全桥逆变器2提供电源，其中，所述6个功率管可同时采用M0SFET型功率管或IGBT型功率管，且每个功率管还分别连接一个反并联二极管。所述功率管21、23、25的源极分别与无刷直流电机3的A、B、C三相对应连接。
[0019]基于以上控制装置，本发明还提供一种船用大功率无刷直流电机装置的换相过程控制方法，包括如下步骤:
[0020](1)确定无刷直流电机拟关断相和三相全桥逆变器拟关断功率管；
[0021](2)检测与三相全桥逆变器拟关断功率管同桥臂功率管上流过的换相续流电流，若所述换相续流电流不为0，则继续开通所述三相全桥逆变器拟关断功率管；若所述换相续流电流为0，则关断所述三相全桥逆变器拟关断功率管。
[0022]以无刷直流电机AB—>AC的换相过程为例，首先确定无刷直流电机拟关断相为B相，三相全桥逆变器拟关断功率管为功率管26 ;则需检测与功率管26同桥臂的功率管23上流过的换相续流电流，若检测到的换相续流电流不为0，则继续开通功率管26 ;若检测到的换相续流电流为0，则关断功率管26。
[0023]以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。
【主权项】
1.一种船用大功率无刷直流电机装置的换相过程控制装置，用于对无刷直流电机的换相过程进行控制；其特征在于:所述控制装置包括直流电压源和三相全桥逆变器，其中，所述直流电压源为三相全桥逆变器提供电源，所述三相全桥逆变器由6个功率管两两串联后再并联构成；所述三相全桥逆变器连接无刷直流电机。2.如权利要求1所述的船用大功率无刷直流电机装置的换相过程控制装置，其特征在于:所述三相全桥逆变器包括第一至第六功率管，第一功率管的源极连接第四功率管的漏极，第三功率管的源极连接第六功率管的漏极，第五功率管的源极连接第二功率管的漏极，第一、三、五功率管的漏极连接在一起，并共同连接直流电压源的正极，第四、六、二功率管的漏极连接在一起，并共同连接直流电压源的负极。3.如权利要求1或2所述的船用大功率无刷直流电机装置的换相过程控制装置，其特征在于:所述各功率管均连接反并联二极管。4.如权利要求1或2所述的船用大功率无刷直流电机装置的换相过程控制装置，其特征在于:所述功率管采用MOSFET型功率管。5.如权利要求1或2所述的船用大功率无刷直流电机装置的换相过程控制装置，其特征在于:所述功率管采用IGBT型功率管。6.一种基于如权利要求1所述的船用大功率无刷直流电机装置的换相过程控制的控制方法，其特征在于包括如下步骤: (1)确定无刷直流电机拟关断相和三相全桥逆变器拟关断功率管； (2)检测与三相全桥逆变器拟关断功率管同桥臂功率管上流过的换相续流电流，若所述换相续流电流不为0，则继续开通所述三相全桥逆变器拟关断功率管；若所述换相续流电流为0，则关断所述三相全桥逆变器拟关断功率管。
【专利摘要】本发明公开一种船用大功率无刷直流电机装置的换相过程控制装置，包括直流电压源和三相全桥逆变器，直流电压源为三相全桥逆变器提供电源，所述三相全桥逆变器由6个功率管两两串联后再并联构成；所述三相全桥逆变器连接无刷直流电机。本发明还公开一种船用大功率无刷直流电机装置的换相过程控制方法，步骤是：确定无刷直流电机拟关断相和三相全桥逆变器拟关断功率管；检测与三相全桥逆变器拟关断功率管同桥臂功率管上流过的换相续流电流，若换相续流电流不为0，则继续开通拟关断功率管；若为0则关断拟关断功率管。本发明可有效削弱无刷直流电机的换相过程中的续流冲击电压和换相转矩脉动的影响，提高电力推进系统的可靠性和调速性能。
【IPC分类】H02P7/28
【公开号】CN105375837
【申请号】CN201510819644
【发明人】魏海峰, 韦汉培
【申请人】江苏科技大学
【公开日】2016年3月2日
【申请日】2015年11月23日