CN106788109B - 一种电动机伺服控制器及其控制方法 - Google Patents

一种电动机伺服控制器及其控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106788109B
CN106788109B CN201510815747.7A CN201510815747A CN106788109B CN 106788109 B CN106788109 B CN 106788109B CN 201510815747 A CN201510815747 A CN 201510815747A CN 106788109 B CN106788109 B CN 106788109B
Authority
CN
China
Prior art keywords
circuit
direct current
direct
bridge
current bus
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201510815747.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106788109A (zh
Inventor
闵泽生
蒋驰雷
陈辉
何光俊
向阳
项勤建
张甜甜
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dongfang Electric Automatic Control Engineering Co ltd
Original Assignee
Dongfang Electric Automatic Control Engineering Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dongfang Electric Automatic Control Engineering Co ltd filed Critical Dongfang Electric Automatic Control Engineering Co ltd
Priority to CN201510815747.7A priority Critical patent/CN106788109B/zh
Publication of CN106788109A publication Critical patent/CN106788109A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106788109B publication Critical patent/CN106788109B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters
    • H02P27/08—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters with pulse width modulation
    • H02P27/085—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters with pulse width modulation wherein the PWM mode is adapted on the running conditions of the motor, e.g. the switching frequency
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J9/00—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting
    • H02J9/04—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source
    • H02J9/06—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems
    • H02J9/061—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems for DC powered loads
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P1/00—Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters
    • H02P1/16—Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters for starting dynamo-electric motors or dynamo-electric converters
    • H02P1/26—Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters for starting dynamo-electric motors or dynamo-electric converters for starting an individual polyphase induction motor
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/30—Systems integrating technologies related to power network operation and communication or information technologies for improving the carbon footprint of the management of residential or tertiary loads, i.e. smart grids as climate change mitigation technology in the buildings sector, including also the last stages of power distribution and the control, monitoring or operating management systems at local level
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S20/00—Management or operation of end-user stationary applications or the last stages of power distribution; Controlling, monitoring or operating thereof
    • Y04S20/20—End-user application control systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

本发明公开了一种电动机伺服控制器，包括伺服电动机、后备电源、软启及卸荷电路和连接在交流电上的可控整流电路，还包括PWM逆变桥和直流‑直流半桥软开关高频电路，所述直流‑直流半桥软开关高频电路包括低压侧半桥电路、高频变压器和高压侧半桥电路，所述低压侧半桥电路通过高频变压器与高压侧半桥电路连接，所述后备电源与低压侧半桥电路连接，所述高压侧半桥电路与PWM逆变桥的直流端连接，PWM逆变桥的交流端与伺服电动机连接，所述整流电路与PWM逆变桥的直流端连接。本发明在电网电压波动时，后备电源能够向伺服电动机提供充足的电能，保证桨叶电动机转速控制的精度要求，增强整个系统工作稳定性。

Description

一种电动机伺服控制器及其控制方法
技术领域
本发明涉及到风力发电技术领域，尤其涉及一种适用于风力发电机变桨系统的电动机伺服控制器及其控制方法。
背景技术
电动机伺服控制器是变浆系统的重要组成部分，变浆系统又是风力发电机的重要组成部分，变桨系统的所有部件都安装在轮毂上，风机正常运行时所有部件都随轮毂以一定的速度旋转。变桨系统通过控制叶片的角度来控制风轮的转速，进而控制风机的输出功率，并能够通过空气动力制动的方式使风机安全停机。风机的叶片通过变桨轴承与轮毂相连，每个叶片都要有自己的相对独立的电控同步的变桨驱动系统。变桨驱动系统通过一个小齿轮与变桨轴承内齿啮合联动。
风机正常运行期间，当风速超过机组额定风速时，为了控制功率输出变桨角度限定在0度到30度之间通过控制叶片的角度使风轮的转速保持恒定。任何情况引起的停机都会使叶片顺桨到90度位置。当变桨系统的主电源供电失效后，就需要备用电池供电进行变桨操作，以确保机组发生严重故障或重大事故的情况下可以安全停机。
现有技术的电动机伺服控制器存在诸多不足之处，如：不具备给备用电池充电的功能，必须要外部再安装充电器；在电网电压波动时，特别在电网电压深度跌落时，会影响转速控制；在完全由备用电池供电时，会因为备用电池放电电压下降而造成速度控制精度下降；需要软启电阻和卸荷电阻两个功率电阻。
公开号为CN 101510749 ，公开日为2009年08月19日的中国专利文献公开了一种基于双DSP的3自由度平面电机伺服控制器，其特征在于：包括主控和从控单元，主控和从控单元包括各自的DSP芯片、光耦驱动隔离模块、全桥功率驱动模块、电流传感器模块、位置传感器模块，主控单元的DSP芯片给出PWM信号，经光耦隔离后，控制全桥功率驱动模块输出六相平面电机驱动电流，通过激光位置传感器采集两路平面电机X轴位置；从控单元的DSP芯片给出PWM信号，经光耦隔离后，控制全桥功率驱动模块输出六相平面电机驱动电流，通过激光位置传感器采集一路平面电机Y轴位置；主从DSP通过CAN总线实时交换同步控制信号，使用3自由度同步控制策略控制平面电机实现X轴、Y轴、θZ自由度的快速准确定位。
该专利文献公开的基于双DSP的3自由度平面电机伺服控制器，虽然能够实现X轴、Y轴、θZ自由度的快速准确定位，但是，用于风力发电机变桨系统时，不能给备用电池充电，在电网电压波动时，特别在电网电压深度低落时，会影响转速控制，导致整个系统工作稳定性变差。
公开号为CN 102042167A，公开日为2011年05月04日的中国专利文献公开了一种变桨装置，其特征在于，包括：伺服电机驱动器、变桨电机和超级电容；所述伺服电机驱动器包括主电回路、控制器和充放电电路；所述主电回路与所述变桨电机连接，用于向变桨电机提供电能；所述充放电电路与所述超级电容连接，所述充放电电路为脉冲宽度调制电路；所述控制器用于根据变桨参数控制所述变桨电机进行变桨操作。
该专利文献公开的变桨装置，伺服电机驱动器中设置有脉冲宽度调制充放电电路，虽然能够对超级电容进行充放电，但在完全由超级电容供电时，会因为超级电容放电电压下降而造成速度控制精度下降，影响整个变桨装置的工作稳定性。
发明内容
本发明为了克服上述现有技术的缺陷，提供一种电动机伺服控制器及其控制方法，本发明在电网电压波动时，特别在电网电压深度跌落时，后备电源能够向伺服电动机提供充足的电能，保证桨叶电动机转速控制的精度要求，增强整个系统工作稳定性。
本发明通过下述技术方案实现：
一种电动机伺服控制器，包括伺服电动机、后备电源、软启电路、卸荷电路和连接在交流电上的整流电路，其特征在于：还包括脉冲宽度调制逆变桥和用于给所述后备电源进行充放电的直流-直流半桥软开关高频电路，所述直流-直流半桥软开关高频电路包括低压侧半桥电路、高频变压器和高压侧半桥电路，所述低压侧半桥电路通过高频变压器与高压侧半桥电路连接，所述后备电源与低压侧半桥电路连接，所述高压侧半桥电路与脉冲宽度调制逆变桥的直流端连接，脉冲宽度调制逆变桥的交流端与伺服电动机连接，所述整流电路与脉冲宽度调制逆变桥的直流端连接。
还包括功率电阻，所述软启电路包括软启电阻，卸荷电路包括卸荷电阻，软启电阻和卸荷电阻共用一个功率电阻，形成软启卸荷电路。
所述后备电源为锂电池或超级电容。
一种电动机伺服控制器的控制方法，其特征在于，包括下述步骤：
a、过压保护步骤，上电阶段，软启继电器K1断开，功率电阻R1给直流母线电容C3、C4充电,充满电后，软启继电器K1闭合；运行阶段，直流母线电容C3、C4两端电压达到开关器件T11的设定最大保护门限电压值时，通过功率电阻R1泄放能量，完成过压保护；
b、后备电源电网充电步骤，后备电源电量不足时，直流-直流半桥软开关高频电路从直流母线取电，通过高频变压器将高压电转化为低压直流电为后备电源充电；
c、后备电源能量回馈充电步骤,当能量需要从伺服电动机向后备电源传递时，脉冲宽度调制逆变桥形成的逆变电路将交流电变成直流电，再通过高频变压器将高压直流电斩波成低压直流电压，完成充电；
d、后备电源放电步骤，当能量需要从后备电源传到伺服电动机时，高频变压器将后备电源提供的低直流电压升压成额定直流母线电压，通过脉冲宽度调制逆变桥将直流电压逆变成交流电，完成放电。
所述步骤b、步骤c和步骤d中所采用的高频变压器均是带有漏感的高频隔离变压器。
本发明所述脉冲宽度调制逆变桥，即PWM逆变桥。
本发明所述DSP控制器，即数字信号处理控制器。
本发明的工作原理如下：
电动机伺服驱动器由采样控制电路、伺服电动机、后备电源、软启电路、卸荷电路、软启和卸荷公用的功率电阻，以及连接在交流电上的整流电路、脉冲宽度调制逆变桥和低压侧半桥电路、高频变压器、高压侧半桥电路构成。
当使用外部电网供电时，连接在输入交流电上的整流电路将交流电整流为直流电，通过软启电阻给母线电容充电，完成充电过程后，闭合软启继电器，通过脉冲宽度调制逆变桥将直流电逆变成交流电驱动伺服电动机运行。
当外部交流电网深度跌落或者断电时，立即启动后备电源供电，通过控制高频变压器两边低压侧半桥电路和高压侧半桥电路的相位，完成能量由低压侧向高压侧转换，再通过脉冲宽度调制逆变桥将后备电源提供的直流电转换成交流电驱动伺服电动机。
当母线电压超过额定保护值时，打开卸荷回路开关，通过卸荷电阻完成卸荷。
在运行中，随时检查后备电源电量，当电量低于额定电量的90%时，通过控制高频变压器两边低压侧半桥电路和高压侧半桥电路的相位，完成能量由高压侧向低压侧转换，对后备电源进行充电。
运行过程中，当伺服电动机制动产生过大的能量时，脉冲宽度调制逆变桥可以作为整流器用，将交流电整流为直流电供应给母线电容和后备电源。
本发明的有益效果主要表现在以下几个方面：
一、本发明，“直流-直流半桥软开关高频电路包括低压侧半桥电路、高频变压器和高压侧半桥电路，所述低压侧半桥电路通过高频变压器与高压侧半桥电路连接，所述后备电源与低压侧半桥电路连接，所述高压侧半桥电路与脉冲宽度调制逆变桥的直流端连接，脉冲宽度调制逆变桥的交流端与伺服电动机连接，所述整流电路与脉冲宽度调制逆变桥的直流端连接”，采用直流-直流半桥软开关高频电路拓扑可以完成能量的双向流动，将直流-直流半桥软开关高频电路和后级的脉冲宽度调制逆变桥形成的脉冲宽度调制逆变桥电路级联，能够解决能量在高频方式下的双向流动问题，低压侧半桥电路通过高频变压器与高压侧半桥电路连接，在不需要添加任何辅助开关和无源谐振网络的情况下，通过调节控制低压侧半桥电路的相移和高压侧半桥电路的相移来实现高频变压器的功率传输，整个控制器中不存在大的延时器件，极大的提高了动态响应速度；作为一个完整的技术方案，能够通过脉冲宽度调制逆变桥和直流-直流半桥软开关高频电路的高频变压器给后备电源充电；在电网电压波动时，特别在电网电压深度跌落时，后备电源能够向伺服电动机提供充足的电能，保证桨叶电动机转速控制的精度要求，增强整个系统工作稳定性。
二、本发明，还包括功率电阻，所述软启电路包括软启电阻，卸荷电路包括卸荷电阻，软启电阻和卸荷电阻共用一个功率电阻，形成软启卸荷电路，实现了软启电阻与卸荷电阻的合二为一，减少了系统元器件数量，提高了系统可靠性。
三、本发明，当伺服电动机制动时，母线电压还在开关器件T11的耐压门限值范围内时，将能量传入后备电源；当电网波动而引起直流母线波动时，能够实现平滑直流母线波动，从而避免伺服电动机转速异常，保证伺服电动机正常运行。
四、本发明，采用的直流-直流半桥软开关高频电路能够使能量反向流动给后备电源充电，极大的提高了能源利用率。
五、本发明，脉冲宽度调制逆变桥既可以工作在整流状态，又可以工作在逆变状态，同样实现了能量的双向流动，有效减少了整个控制器中的硬件数量，减小了控制器的体积。
六、本发明，上电阶段，软启继电器K1断开，通过功率电阻R1给直流母线电容C3、C4充电；充满电后，软启继电器K1闭合；运行阶段，当直流母线电容电压达到绝缘栅双极晶体管的最大保护门限值，通过功率电阻R1泄放能量；当能量需要从伺服电动机向后备电源传递时，脉冲宽度调制逆变桥形成的逆变电路起整流作用，将交流电变成直流电，然后通过高频变压器将高压直流电斩波成低压直流电压；当能量需要从后备电源传到伺服电动机时，高频变压器将直流电压升压成较高的直流电压，通过脉冲宽度调制逆变桥将直流电压逆变成交流电；采用该控制方法，当电网电压异常波动时，能够平抑直流母线波动，避免伺服电动机的转速波动，提高控制精度。
附图说明
下面将结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步的具体说明，其中：
图1为本发明的系统框图；
图2为本发明针对直流电动机控制的原理框图；
图3为本发明针对交流电动机控制的原理框图。
具体实施方式
实施例1
参见图1-图3，一种电动机伺服控制器，包括伺服电动机、后备电源、软启电路、卸荷电路和连接在交流电上的整流电路，其特征在于：还包括脉冲宽度调制逆变桥和用于给所述后备电源进行充放电的直流-直流半桥软开关高频电路，所述直流-直流半桥软开关高频电路包括低压侧半桥电路、高频变压器和高压侧半桥电路，所述低压侧半桥电路通过高频变压器与高压侧半桥电路连接，所述后备电源与低压侧半桥电路连接，所述高压侧半桥电路与脉冲宽度调制逆变桥的直流端连接，脉冲宽度调制逆变桥的交流端与伺服电动机连接，所述整流电路与脉冲宽度调制逆变桥的直流端连接。
还包括功率电阻，所述软启电路包括软启电阻，卸荷电路包括卸荷电阻，软启电阻和卸荷电阻共用一个功率电阻，形成软启卸荷电路。
所述后备电源为锂电池或超级电容。
采用直流-直流半桥软开关高频电路拓扑可以完成能量的双向流动，将直流-直流半桥软开关高频电路和后级的脉冲宽度调制逆变桥形成的脉冲宽度调制逆变桥电路级联，能够解决能量在高频方式下的双向流动问题，低压侧半桥电路通过高频变压器与高压侧半桥电路连接，在不需要添加任何辅助开关和无源谐振网络的情况下，通过调节控制低压侧半桥电路的相移和高压侧半桥电路的相移来实现高频变压器的功率传输，整个控制器中不存在大的延时器件，极大的提高了动态响应速度；作为一个完整的技术方案，能够通过脉冲宽度调制逆变桥和直流-直流半桥软开关高频电路的高频变压器给后备电源充电；在电网电压波动时，特别在电网电压深度跌落时，后备电源能够向伺服电动机提供充足的电能，保证桨叶电动机转速控制的精度要求，增强整个系统工作稳定性。
工作时，在软启继电器K1开启时，二极管整流桥通过功率电阻R1给直流母线电容充电；待充电完成后，软启继电器闭合。当母线电压达到设定值时，开关器件T11动作，将通过功率电阻R1将直流母线正负极短接，完成卸荷。
后备电源与直流-直流半桥软开关高频电路相连接，双向直流-直流半桥软开关高频电路分为低压侧半桥电路和高压侧半桥电路，低压侧半桥电路和高压侧半桥电路之间通过高频变压器相连，后备电源与双向直流-直流半桥软开关高频电路的低压侧半桥电路相连，双向直流-直流半桥软开关高频电路的高压侧半桥与逆变桥电路的直流端相连，也与二极管整流桥的直流输出端相连，逆变桥的逆变端和伺服电机相连。还包括用于充放电控制、逆变与整流控制的DSP控制器、电池巡检仪、转接板、电源板、交流滤波器等组成。DSP控制器及其外围接口电路完成对整个工作过程的控制。
用于后备电源充放电的双向直流-直流半桥软开关电路的开关器件T1-T4的占空比都为0.5，DSP控制器通过控制高压侧半桥和低压侧半桥的相位关系来实现能量传递方向的调节，变压器TS1完成高低电压的转换，Lr为变压器的漏感，它是用于变换器能量传递的重要元件，同时也保证软开关的实现。脉冲宽度调制逆变桥实现整流和逆变的功能。
当二极管整流桥前级断电需要后备电源供电，即能量由后备电源中向交流侧流动时，双向直流-直流半桥软开关电路工作于升压状态，脉冲宽度调制逆变桥工作在有源逆变状态。DSP控制器发出直流-直流半桥电路中T1-T4的控制波形，通过隔离驱动电路，使T1-T4工作。T1-T4的占空比都为0.5，但T1的相位超前T3，此时高频变压器的低压侧先导通，实现向后级传递能量，调节T1超前T3的相位，控制传递能量的大小。DSP控制器发出逆变桥电路T5-T8的控制波形，通过隔离驱动电路使T5-T8工作，控制逆变输出电压和电流波形相位，实现能量向伺服电机传递。
当电路中交流侧需要向后备电源充电时，及能量由交流侧向直流侧流动时，双向直流-直流半桥软开关电路工作于降压状态，PWM逆变桥工作在整流状态。DSP控制器发出逆变桥T5-T8的控制波形，通过隔离驱动电路，使T5-T8工作，控制电压和电流波形反向。DSP控制器发出T1-T4的控制波形，T1-T4的占空比都为0.5，但T3的相位超前T1，此时高频变压器的高压侧先导通，可以实现向低压侧传递能量，调节T3超前T1的相位，控制传递能量的大小，实现能量向后备电源充电。
直流母线电压稳定时，完成对后备电源的充电，电量充至90%，系统根据直流母线电压形成闭环反馈，当直流母线电压高于额定值时为后备电源充电，但直流母线电压低于额定电压时，电池向母线放电。实现了直流母线电压波动平抑。当整个系统完全通过后备电源供电时，通过直流母线电压为给定值，调节后备电源升压比，避免了因为后备电源电压下降而造成电动机转速不可控。伺服系统可以实时通过后备电源电压、放电电流和放电时间计算后备电源存储电荷能力的变化。当后备电源存储能力降低到门限值，伺服驱动可以做到提前报警。
实施例2
一种电动机伺服控制器的控制方法，包括下述步骤：
a、过压保护步骤，上电阶段，软启继电器K1断开，功率电阻R1给直流母线电容C3、C4充电,充满电后，软启继电器K1闭合；运行阶段，直流母线电容C3、C4两端电压达到开关器件T11的设定最大保护门限电压值时，通过功率电阻R1泄放能量，完成过压保护；
b、后备电源电网充电步骤，后备电源电量不足时，直流-直流半桥软开关高频电路从直流母线取电，通过高频变压器将高压电转化为低压直流电为后备电源充电；
c、后备电源能量回馈充电步骤,当能量需要从伺服电动机向后备电源传递时，脉冲宽度调制逆变桥形成的逆变电路将交流电变成直流电，再通过高频变压器将高压直流电斩波成低压直流电压，完成充电；
d、后备电源放电步骤，当能量需要从后备电源传到伺服电动机时，高频变压器将后备电源提供的低直流电压升压成额定直流母线电压，通过脉冲宽度调制逆变桥将直流电压逆变成交流电，完成放电。
所述步骤b、步骤c和步骤d中所采用的高频变压器是带有漏感的高频隔离变压器。
本发明所述脉冲宽度调制逆变桥，即PWM逆变桥。
采用该控制方法，当电网电压异常波动时，能够平抑直流母线波动，避免伺服电动机的转速波动，提高控制精度，保证伺服电动机正常运行。

Claims (4)

1.一种电动机伺服控制器的控制方法，其特征在于，包括下述步骤：
电动机伺服控制器，包括伺服电动机、后备电源、软启电路、卸荷电路和连接在交流电上的整流电路，还包括脉冲宽度调制逆变桥和用于给所述后备电源进行充放电的直流-直流半桥软开关高频电路，所述直流-直流半桥软开关高频电路包括低压侧半桥电路、高频变压器和高压侧半桥电路，所述低压侧半桥电路通过高频变压器与高压侧半桥电路连接，所述后备电源与低压侧半桥电路连接，所述高压侧半桥电路与脉冲宽度调制逆变桥的直流端连接，脉冲宽度调制逆变桥的交流端与伺服电动机连接，所述整流电路与脉冲宽度调制逆变桥的直流端连接；
所述软启电路包括软启继电器K1和功率电阻R1，卸荷电路包括二极管D1和开关器件T11，二极管D1的阳极与T11的一端连接，二极管D1的阴极与直流母线电容C3的一端连接；低压侧半桥电路包括开关器件T1、开关器件T2、直流母线电容C1和直流母线电容C2；高压侧半桥电路包括开关器件T3、开关器件T4、直流母线电容C3和直流母线电容C4；软启继电器K1的一端与功率电阻R1的一端连接，软启继电器K1的另一端与高压侧半桥电路中的直流母线电容C3的一端连接，功率电阻R1的另一端与卸荷电路中的开关器件T11的一端连接，开关器件T11的另一端与直流母线电容C4的一端连接，直流母线电容C4的另一端与直流母线电容C3的另一端连接，低压侧半桥电路中的开关器件T1的一端与直流母线电容C1的一端连接，开关器件T1的另一端与开关器件T2的一端连接，开关器件T2的另一端与直流母线电容C2的一端连接，直流母线电容C2的另一端与直流母线电容C1的另一端连接，高压侧半桥电路中的开关器件T3的一端与直流母线电容C3的一端连接，开关器件T3的另一端与开关器件T4的一端连接，开关器件T4的另一端与直流母线电容C4的一端连接，直流母线电容C4的另一端与直流母线电容C3的另一端连接；直流母线电容C3和直流母线电容C4均与脉冲宽度调制逆变桥连接；
a、过压保护步骤，上电阶段，软启继电器K1断开，功率电阻R1给直流母线电容C3和直流母线电容C4充电,充满电后，软启继电器K1闭合；运行阶段，直流母线电容C3和直流母线电容C4两端电压达到开关器件T11的设定最大保护门限电压值时，通过功率电阻R1泄放能量，完成过压保护；
b、后备电源电网充电步骤，后备电源电量不足时，直流-直流半桥软开关高频电路从直流母线取电，通过高频变压器将高压电转化为低压直流电为后备电源充电；
c、后备电源能量回馈充电步骤,当能量需要从伺服电动机向后备电源传递时，脉冲宽度调制逆变桥形成的逆变电路将交流电变成直流电，再通过高频变压器将高压直流电斩波成低压直流电压，完成充电；
d、后备电源放电步骤，当能量需要从后备电源传到伺服电动机时，高频变压器将后备电源提供的低直流电压升压成额定直流母线电压，通过脉冲宽度调制逆变桥将直流电压逆变成交流电，完成放电。
2.根据权利要求1所述的一种电动机伺服控制器的控制方法，其特征在于：所述卸荷电路还包括功率电阻R1，卸荷电路和软启电路共用一个功率电阻R1，软启电路和卸荷电路形成软启卸荷电路。
3.根据权利要求1所述的一种电动机伺服控制器的控制方法，其特征在于：所述后备电源为锂电池或超级电容。
4.根据权利要求1所述的一种电动机伺服控制器的控制方法，其特征在于：所述步骤b、步骤c和步骤d中所采用的高频变压器均是带有漏感的高频隔离变压器。
CN201510815747.7A 2015-11-20 2015-11-20 一种电动机伺服控制器及其控制方法 Active CN106788109B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510815747.7A CN106788109B (zh) 2015-11-20 2015-11-20 一种电动机伺服控制器及其控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510815747.7A CN106788109B (zh) 2015-11-20 2015-11-20 一种电动机伺服控制器及其控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106788109A CN106788109A (zh) 2017-05-31
CN106788109B true CN106788109B (zh) 2020-08-07

Family

ID=58885454

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510815747.7A Active CN106788109B (zh) 2015-11-20 2015-11-20 一种电动机伺服控制器及其控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106788109B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108933455A (zh) * 2018-09-11 2018-12-04 深圳众城卓越科技有限公司 用于风力发电设备的过压保护方法及装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080303453A1 (en) * 2006-02-06 2008-12-11 Si Jong Kim Illumination Control Apparatus Using a Pulsating Waves
CN101510749A (zh) * 2009-03-18 2009-08-19 东南大学 基于双dsp的3自由度平面电机伺服控制器
CN101621257A (zh) * 2009-08-12 2010-01-06 合肥阳光电源有限公司 一种电能量双向流动装置及其电能量双向流动方法
CN102042167A (zh) * 2010-12-15 2011-05-04 北京金风科创风电设备有限公司 一种变桨装置及风力发电机
CN203027153U (zh) * 2012-12-25 2013-06-26 珠海万力达电气股份有限公司 一种通用的智能电网电力电子装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080303453A1 (en) * 2006-02-06 2008-12-11 Si Jong Kim Illumination Control Apparatus Using a Pulsating Waves
CN101510749A (zh) * 2009-03-18 2009-08-19 东南大学 基于双dsp的3自由度平面电机伺服控制器
CN101621257A (zh) * 2009-08-12 2010-01-06 合肥阳光电源有限公司 一种电能量双向流动装置及其电能量双向流动方法
CN102042167A (zh) * 2010-12-15 2011-05-04 北京金风科创风电设备有限公司 一种变桨装置及风力发电机
CN203027153U (zh) * 2012-12-25 2013-06-26 珠海万力达电气股份有限公司 一种通用的智能电网电力电子装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN106788109A (zh) 2017-05-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Grbovic et al. The ultracapacitor-based regenerative controlled electric drives with power-smoothing capability
US10530237B2 (en) Energy storage system for renewable energy source
US8537581B2 (en) Power converter system and methods of operating a power converter system
US9667057B2 (en) System and method for protecting a power converter during an adverse voltage event
US8957544B2 (en) Systems and methods to optimize outputs of static inverters in variable energy generation environments
US9337685B2 (en) Optimized filter for battery energy storage on alternate energy systems
US20130334818A1 (en) Dynamic Braking on a Wind Turbine During a Fault
CN204559455U (zh) 开关磁阻风力发电机控制系统
CN104272571A (zh) 功率转换装置
EP3098923A1 (en) Hybrid ac and dc distribution system and method of use
CN104660129A (zh) 开关磁阻风力发电机控制系统及控制方法
CN104358650A (zh) 柴油机启动与蓄电池充电一体化装置及内燃机车
EP4142102A2 (en) Power supply system
CN110571906A (zh) 具有多种工作模式的电站的工作状态自适应控制方法
CN212422835U (zh) 一种电机控制器供电装置及电机控制器
CN106788109B (zh) 一种电动机伺服控制器及其控制方法
EP3604023B1 (en) Hybrid electric vehicle and power system thereof
Singh et al. Battery energy storage system for PV output leveling based on bidirectional isolated DC-DC converter
JP2010233384A (ja) 電源装置
CN205097964U (zh) 一种交直电力机车制动能量回馈装置
RU2806284C1 (ru) Преобразователь частоты
CN204046433U (zh) 一种风力发电机组直流配电系统
CN219717890U (zh) 一种具有高压穿越功能的驱动器
CN110581569B (zh) 一种辅助电源供电电路
CN103986206B (zh) 一种充电器的均流方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB02 Change of applicant information
CB02 Change of applicant information

Address after: 618000 No. three, 18 South Mount Lu Road, Sichuan, Deyang

Applicant after: DONGFANG ELECTRIC AUTOMATIC CONTROL ENGINEERING Co.,Ltd.

Address before: 618099 No. three, 18 South Mount Lu Road, Sichuan, Deyang

Applicant before: SICHUAN DONGFANG ELECTRIC AUTOCONTROL ENGINEERING Co.,Ltd.

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant