CN201910757U - 基于三相四桥臂逆变器的双同步永磁电机控制系统 - Google Patents

基于三相四桥臂逆变器的双同步永磁电机控制系统 Download PDF

Info

Publication number
CN201910757U
CN201910757U CN2011200146344U CN201120014634U CN201910757U CN 201910757 U CN201910757 U CN 201910757U CN 2011200146344 U CN2011200146344 U CN 2011200146344U CN 201120014634 U CN201120014634 U CN 201120014634U CN 201910757 U CN201910757 U CN 201910757U
Authority
CN
China
Prior art keywords
phase
inverter
permanent magnet
control system
magneto
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.)
Expired - Fee Related
Application number
CN2011200146344U
Other languages
English (en)
Inventor
张士光
宋加旺
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.)
Beijing Pengfa Xinguang Power & Electronic Technology Co Ltd
Original Assignee
Beijing Pengfa Xinguang Power & Electronic Technology 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 Beijing Pengfa Xinguang Power & Electronic Technology Co Ltd filed Critical Beijing Pengfa Xinguang Power & Electronic Technology Co Ltd
Priority to CN2011200146344U priority Critical patent/CN201910757U/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN201910757U publication Critical patent/CN201910757U/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

本实用新型公开了一种基于三相四桥臂逆变器的控制系统，其特征在于，包括三相四桥臂逆变器和与该逆变器并联连接的中间直流环节；其中，由中间直流环节的中性点、逆变器四桥臂中的两个桥臂的各自桥臂中点组成三相而连接至第一永磁电机，由中间直流环节的中性点、该逆变器四桥臂中另两个桥臂的各自桥臂中点组成三相而连接至第二永磁电机。通过本实用新型，实现由同一三相四桥臂逆变器控制两个同步永磁电机，从而减少了永磁电机控制系统中开关器件的数量、相应的驱动电路和传感器的数量，减轻高铁机车的重量，利于进一步提高高铁机车的速度，进而提高列车的实际可用空间和载重能力。

Description

基于三相四桥臂逆变器的双同步永磁电机控制系统
技术领域
本实用新型涉及同步电机的控制系统，特别是高速铁路应用中基于三相四桥臂逆变器控制双同步永磁电机的系统。
背景技术
近年来，高速铁路(简称高铁)在我国得到了迅猛的发展，高铁机车的速度也越来越快。但是机车的速度受到机车的重量、包括用于控制高铁转向架电机的逆变器的重量的限制。
控制高铁机车转向架的结构主要包括同步电机和控制同步电机的逆变器。基于现阶段的高铁机车结构，如图1所示，在传统高铁牵引系统的每个驱动单元中，一般采用4个三相三桥臂逆变器1、2、3、4驱动4个永磁电机M1、M2、M3、M4，如图所示，每个三相三桥臂逆变器包括6个IGBT开关器件。因此每个驱动单元包括24个IGBT开关器件。这种传统的拓扑结构采用一个逆变器控制一个电机，存在如下缺点：a、开关器件数量庞大、相应的驱动电路和传感器的数量也随之增多，造成整个系统成本巨大；b、由于存在大量开关器件，系统体积、重量大，功率密度随之降低，并压缩了列车的实际可用空间和载重能力。因此，现有机车的整体重量重，限制了高铁机车速度的进一步提高。
因此，传统高铁牵引系统中每个电机需要独立逆变器进行控制的机制急需改进。
实用新型内容
针对以上问题，本实用新型的目的是进一步减轻高铁机车的重量，利于进一步提高高铁机车的速度，进而提高列车的实际可用空间和载重能力。
为实现上述目的，本实用新型通过以下技术方案实现：
提供一种基于三相四桥臂逆变器的控制系统，其特征在于，包括三相四桥臂逆变器和与该逆变器并联连接的中间直流环节；其中，由中间直流环节的中性点、逆变器四桥臂中的两个桥臂的各自桥臂中点组成三相而连接至第一永磁电机，由中间直流环节的中性点、该逆变器四桥臂中另两个桥臂的各自桥臂中点组成三相而连接至第二永磁电机。
优选的，所述中间直流环节可由2个电容器构成。另外，所述第一永磁电机和第二永磁电机可为高速铁路机车的同一转向架的两个三相同步永磁电机。
因此，利用本实用新型中提供的基于三相四桥臂逆变器的双同步永磁电机控制系统，能够实现由同一三相四桥臂逆变器控制两个同步永磁电机，从而减少了永磁电机控制系统中开关器件的数量、相应的驱动电路和传感器的数量，减轻高铁机车的重量，利于进一步提高高铁机车的速度，进而提高列车的实际可用空间和载重能力。
附图说明
下面根据实施例和附图对本实用新型作进一步详细说明。
图1是现有技术的高铁牵引系统中驱动单元的结构图，其中一个三相三桥臂逆变器控制一个同步永磁电机；
图2是高速铁路牵引系统的能量转换与传递示意图；
图3是根据本实用新型实施例的基于三相四桥臂逆变器的双同步永磁电机控制系统的示意图；
图4是采用本实用新型的基于三相四桥臂逆变器的双同步永磁电机控制系统的机车驱动系统示意图。
图中：
11～14、逆变器；M1～M4、永磁电机；21、三相四桥臂逆变器；22、中间直流环节；31、三相四桥臂逆变器；32、中间直流环节；C1、电容器；C2、电容器；33、第一桥臂；34、第二桥臂；35、第三桥臂；36、第四桥臂。
具体实施方式
以下给出了本实用新型中提供的基于三相四桥臂逆变器的双同步永磁电机控制系统的一个具体实施例。
图2是高速铁路牵引系统的能量转换与传递示意图。本实用新型结合中间直流环节与三相四桥臂逆变器，实现由同一个三相四桥臂逆变器控制高铁机车中同一转向架的两个同步永磁电机。这样，使得高铁机车中逆变器的数量减少一半，大大减轻了高铁机车的重量。
如图3所示，在本实用新型提供的基于三相四桥臂逆变器的双永磁电机控制系统中，包括三相四桥臂逆变器31、中间直流环节32、第一永磁同步电动机M1和第二永磁同步电动机M2。在该控制系统中，由中间直流环节32的中性点、逆变器31的其中两个桥臂33、34的桥臂中点组成三相而连接至第一永磁电机M1，由中间直流环节32的中性点、该逆变器31的其余两个桥臂35、36的桥臂中点组成三相而连接至第二永磁电机M2。这样，尽管第一永磁电机M1和第二永磁电机M2均采用同一中间直流环节中性点作为一相输入，但是可通过连接至每一个永磁电机M1或M2的两个桥臂利用常规PWM调制来实现对该永磁电机的控制。对于每一个永磁电机M1或M2而言，由于其使用的两个桥臂与另一永磁电机所使用桥臂不同，所以可以通过独立的PWM调制实现彼此独立的控制。因此该三相四桥臂逆变器可输出两组具有不同频率、幅度和/或相位的三相正弦波，独立控制不同永磁电机。由此可见，采用本实用新型的控制结构，可以通过一个逆变器控制两个同步永磁电机(例如650kW大容量同步永磁电机)工作在不同的状态，并依据列车运行状态的实时变化，实现两个永磁电机独立的转速和转矩输出。
优选的，在上述基于三相四桥臂逆变器的永磁电机控制系统中，所述中间直流环节可由2个电容器构成。
所述第一永磁电机和第二永磁电机可以为高速铁路机车的同一转向架的两个三相永磁同步电机。
如图4所示，为采用本实用新型的基于三相四桥臂逆变器的永磁电机控制系统的机车驱动系统示意图。从图中所示，采用本实用新型后，单个机车驱动系统仅采用2个逆变器，共16个IGBT开关器件，与采用24个IGBT开关的现有机车驱动系统相比大大减少，相应的控制电路和传感器的数量也减少，从而降低了系统成本。此外，控制系统的体积小、重量轻、功率密度显著提高，使得本实用新型可作为高速铁路牵引系统的有利选择。

Claims (3)

1.一种基于三相四桥臂逆变器的双同步永磁电机控制系统，其特征在于，包括三相四桥臂逆变器和与该逆变器并联连接的中间直流环节；其中，由中间直流环节的中性点、逆变器四桥臂中的两个桥臂的各自桥臂中点组成三相而连接至第一永磁电机，由中间直流环节的中性点、该逆变器四桥臂中另两个桥臂的各自桥臂中点组成三相而连接至第二永磁电机。
2.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于：所述中间直流环节由2个电容器构成。
3.根据权利要求1或2所述的控制系统，其特征在于：所述第一永磁电机和第二永磁电机为高速铁路机车的同一转向架的两个三相同步永磁电机。
CN2011200146344U 2011-01-18 2011-01-18 基于三相四桥臂逆变器的双同步永磁电机控制系统 Expired - Fee Related CN201910757U (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2011200146344U CN201910757U (zh) 2011-01-18 2011-01-18 基于三相四桥臂逆变器的双同步永磁电机控制系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2011200146344U CN201910757U (zh) 2011-01-18 2011-01-18 基于三相四桥臂逆变器的双同步永磁电机控制系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN201910757U true CN201910757U (zh) 2011-07-27

Family

ID=44302955

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2011200146344U Expired - Fee Related CN201910757U (zh) 2011-01-18 2011-01-18 基于三相四桥臂逆变器的双同步永磁电机控制系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN201910757U (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105244982A (zh) * 2015-10-09 2016-01-13 上海交通大学 一种低成本的电机驱动-电池充电一体化装置及控制方法
CN105610351A (zh) * 2014-10-27 2016-05-25 乐金电子研发中心(上海)有限公司 一种双电机驱动装置
CN105811814A (zh) * 2016-03-29 2016-07-27 中车永济电机有限公司 一种高速动车组牵引变流器主电路
CN108183636A (zh) * 2018-01-19 2018-06-19 长安大学 一种双电机七开关逆变器及其控制方法
CN109067263A (zh) * 2018-07-02 2018-12-21 上海交通大学 双电机驱动控制装置及方法
CN108134543B (zh) * 2018-01-19 2020-09-22 长安大学 一种双三相电机四桥臂逆变器及其控制方法

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105610351A (zh) * 2014-10-27 2016-05-25 乐金电子研发中心(上海)有限公司 一种双电机驱动装置
CN105610351B (zh) * 2014-10-27 2018-12-04 乐金电子研发中心(上海)有限公司 一种双电机驱动装置
CN105244982A (zh) * 2015-10-09 2016-01-13 上海交通大学 一种低成本的电机驱动-电池充电一体化装置及控制方法
CN105244982B (zh) * 2015-10-09 2018-01-19 上海交通大学 一种低成本的电机驱动‑电池充电一体化装置及控制方法
CN105811814A (zh) * 2016-03-29 2016-07-27 中车永济电机有限公司 一种高速动车组牵引变流器主电路
CN105811814B (zh) * 2016-03-29 2018-11-23 中车永济电机有限公司 一种高速动车组牵引变流器主电路
CN108183636A (zh) * 2018-01-19 2018-06-19 长安大学 一种双电机七开关逆变器及其控制方法
CN108134543B (zh) * 2018-01-19 2020-09-22 长安大学 一种双三相电机四桥臂逆变器及其控制方法
CN108183636B (zh) * 2018-01-19 2020-12-08 长安大学 一种双电机七开关逆变器及其控制方法
CN109067263A (zh) * 2018-07-02 2018-12-21 上海交通大学 双电机驱动控制装置及方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN201910757U (zh) 基于三相四桥臂逆变器的双同步永磁电机控制系统
CN101771380B (zh) 直接转矩控制的变频器空间矢量调制方法
CN205829507U (zh) 基于双电源开放式绕组永磁同步电机的驱动控制系统
CN101931352A (zh) 一种单逆变器驱动的双y移30°六相永磁同步电动机双电机串联系统及控制方法
CN103248311B (zh) 电机变频控制器
CN104850036A (zh) 一种双冗余电动舵机控制系统及方法
CN104682779A (zh) 五相逆变器双三相电机系统的控制方法
CN104601073A (zh) 变极与变频相结合的矢量控制异步电动机调速方法
CN101527457A (zh) 交错驱动pwm补偿电流发生器及其控制方法
CN101873078A (zh) 一种可控整流装置以及使用该整流装置的电动机
CN203697235U (zh) 一种石膏板翻板控制系统
CN2452199Y (zh) 大低速转矩永磁同步电机
CN104494457A (zh) 一种电流源型插电混合动力汽车能量传送驱动装置及方法
CN102916631B (zh) T型五电平开关磁阻电机功率变换器
CN204068282U (zh) 有源滤波器
CN106505896A (zh) 一种混合十一电平高压变频器
CN203511965U (zh) 一种高低速平稳切换的电动车控制系统
CN102832872B (zh) 一种基于多电平矩阵变频器的矿井提升机调速控制系统
CN103187896A (zh) 级联中高压电动汽车变流器拓扑及其控制方法
CN101262195B (zh) 五电平开关磁阻电机功率变换器
CN102611268A (zh) 双速无刷车用电动机
CN204928632U (zh) 一种三相电机正反转控制电路及重载轨道车
CN201947145U (zh) 双速无刷车用电动机
CN106936360A (zh) 基于模块并联的多功能电机控制器
CN110282551B (zh) 一种起重机大车行走的永磁同步电机并联运行控制方法

Legal Events

Date Code Title Description
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20110727

Termination date: 20130118

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee