CN101860298B - 一种开关磁阻电机控制器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种开关磁阻电机控制器，包括STC单片机，STC单片机接收手柄及按钮控制电路发出的控制信号、转子位置传感器检测电路发出的位置信号以及电流检测电路发出的电流信号，STC单片机通过驱动电路与功率变换器相连，功率变换器的输出端接SR电机，蓄电池分别向STC单片机和功率变换器供电。本发明电路结构简单，功率开关管器件少，降低系统成本；能够避免功率变换器出现直通故障，可靠性高，启动电流小，起动转矩大，低速性能好，无异步电动机在起动时所出现的冲击电流现象。
Description
技术领域
本发明涉及一种开关磁阻电机，尤其是一种开关磁阻电机控制器。
背景技术
开关磁阻电机控制系统是上个世纪80年代发展起来的新型交流控制系统，开关磁阻电动机与现代电力电子技术、控制技术为一体，兼有异步电动机变频调速系统和直流电动机调速系统的优点，国外已有正式的SRD产品，应用在牵引运输、通用工业、航空工业、家用电器等各个领域，显示出强大的市场竞争力。目前，国内也有几家从事开关磁阻电机控制系统的研究，但其电路结构复杂，成本高，实现效果不太理想，噪音大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够控制电路简单、成本低、可靠性高的开关磁阻电机控制器。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种开关磁阻电机控制器，包括STC单片机，STC单片机接收手柄及按钮控制电路发出的控制信号、转子位置传感器检测电路发出的位置信号以及电流检测电路发出的电流信号，STC单片机通过驱动电路与功率变换器相连，功率变换器的输出端接SR电机，蓄电池分别向STC单片机和功率变换器供电，所述的STC单片机为芯片U1，芯片U1的第9、10引脚接转子位置传感器检测电路，芯片U1的第12引脚接手柄及按钮控制电路，芯片U1的第13引脚接电流检测电路，芯片U1的第14至19引脚接驱动电路，芯片U1的第10引脚接地，所述的驱动电路包括芯片U2，芯片U2的第1、2、3、4、5、6引脚分别接芯片U1的第19、18、17、16、15、14引脚，芯片U2的第9引脚接地，芯片U2的第17、18引脚接变压器T1的初级线圈，芯片U2的第14、15引脚接变压器T2的初级线圈，变压器T1、T2的次级线圈接功率变换器。
由上述技术方案可知，本发明电路结构简单，功率开关管器件少，降低系统成本；能够避免功率变换器出现直通故障，可靠性高，启动电流小，起动转矩大，低速性能好，无异步电动机在起动时所出现的冲击电流现象；四象限运行，控制灵活，具有较强的再生制动能力，易于实现特殊要求的转矩-速度特性；调速范围宽，调速比为1∶30，在宽广的转速和功率范围内都具有高效率，通过先进的二次关断技术降低电磁噪声；电机容错能力强，体现在电机某一相损坏时，电机可以正常运行。
附图说明
图1是本发明的电路框图；
图2是本发明的电路原理图。
具体实施方式
一种开关磁阻电机控制器，包括STC单片机1，STC单片机1接收手柄及按钮控制电路2发出的控制信号、转子位置传感器检测电路3发出的位置信号以及电流检测电路4发出的电流信号，STC单片机1通过驱动电路5与功率变换器6相连，功率变换器6的输出端接SR电机7，蓄电池8分别向STC单片机1和功率变换器6供电，如图1所示。
结合图2，所述的STC单片机1为芯片U1，芯片U1的第9、10引脚接转子位置传感器检测电路3，芯片U1的第12引脚接手柄及按钮控制电路2，芯片U1的第13引脚接电流检测电路4，芯片U1的第14至19引脚接驱动电路5，芯片U1的第10引脚接地。
结合图2，所述的电流检测电路4包括比较器ICA，比较器ICA的同相输入端通过电阻R7接地，比较器ICA的反相输入端接在电阻R5、R6之间，比较器ICA的输出端接芯片U1的第13引脚。比较器ICA通过3脚接受到的蓄电池8和SR电机7上的电流大小与1脚的电流进行比较，将比较结果输出给STC单片机1进行处理，用来控制经过功率变换器6和SR电机7上的电流大小，保护功率变换器6和SR电机7。
结合图2，所述的转子位置传感器检测电路3包括固定在转子上的码盘，还包括光耦OC1、OC2，光耦OC1的输入端接芯片U1的第9引脚，光耦OC1的输出端接稳压二极管D2的负极，稳压二极管D2的正极接+60V直流电，光耦OC2的输入端接芯片U1的第11引脚，光耦OC2的输出端接光耦OC1的输出端。通过转子转动带动码盘转动，会对光耦OC1、OC2进行开通和关断，光耦的开通和关断信号发送给STC单片机1，STC单片机1通过接定时接收到的信号可以确定SR电机7的转速和瞬时位置。
结合图2，所述的驱动电路5包括芯片U2，芯片U2的第1、2、3、4、5、6引脚分别接芯片U1的第19、18、17、16、15、14引脚，芯片U2的第9引脚接地，芯片U2的第17、18引脚接变压器T1的初级线圈，芯片U2的第14、15引脚接变压器T2的初级线圈，变压器T1、T2的次级线圈接功率变换器6。STC单片机1发出控制信号的微弱电平，经过驱动电路5进行放大约50倍，得到较高的电压信号再经过变压器T1、T2变压，使电压变化到功率变换器6开通和关断所需电压，用来控制功率变换器6的开通与关断。
结合图2，所述的功率变换器6包括稳压二极管D4、D6，稳压二极管D4的正极接在变压器T1的次级线圈上，稳压二极管D6的正极接在变压器T2的次级线圈上，稳压二极管D4的负极接稳压二极管D5的负极，稳压二极管D5的正极接功率管Q1的一端，功率管Q1的另一端接续流管U3，稳压二极管D6的负极接稳压二极管D7的负极，稳压二极管D7的正极接功率管Q3的一端，功率管Q3的另一端接续流管U5，功率管Q2、Q4的一端分别接芯片U2的第16、13引脚，功率管Q2、Q4的另一端分别接续流管U4、U6。功率管的开通和关断的大小决定蓄电池8供给SR电机7的电流大小，四个续流管连在SR电机7的四个线圈绕组上，起到保护功率管、释放线圈上的大电流、给蓄电池充电的作用，稳压二极管起到让功率管栅极有限制的正、负电压通过，开通和关断功率管，防止电压过高击穿功率管的作用。
Claims (4)
1.一种开关磁阻电机控制器，其特征在于：包括STC单片机(1)，STC单片机(1)接收手柄及按钮控制电路(2)发出的控制信号、转子位置传感器检测电路(3)发出的位置信号以及电流检测电路(4)发出的电流信号，STC单片机(1)通过驱动电路(5)与功率变换器(6)相连，功率变换器(6)的输出端接SR电机(7)，蓄电池(8)分别向STC单片机(1)和功率变换器(6)供电，所述的STC单片机(1)为芯片U1，芯片U1的第9、10引脚接转子位置传感器检测电路(3)，芯片U1的第12引脚接手柄及按钮控制电路(2)，芯片U1的第13引脚接电流检测电路(4)，芯片U1的第14至19引脚接驱动电路(5)，芯片U1的第10引脚接地，所述的驱动电路(5)包括芯片U2，芯片U2的第1、2、3、4、5、6引脚分别接芯片U1的第19、18、17、16、15、14引脚，芯片U2的第9引脚接地，芯片U2的第17、18引脚接变压器T1的初级线圈，芯片U2的第14、15引脚接变压器T2的初级线圈，变压器T1、T2的次级线圈接功率变换器(6)。
2.根据权利要求1所述的开关磁阻电机控制器，其特征在于：所述的电流检测电路(4)包括比较器ICA，比较器ICA的同相输入端通过电阻R7接地，比较器ICA的反相输入端接在电阻R5、R6之间，比较器ICA的输出端接芯片U1的第13引脚。
3.根据权利要求1所述的开关磁阻电机控制器，其特征在于：所述的转子位置传感器检测电路(3)包括固定在转子上的码盘，还包括光耦OC1、OC2，光耦OC1的输入端接芯片U1的第9引脚，光耦OC1的输出端接稳压二极管D2的负极，稳压二极管D2的正极接+60V直流电，光耦OC2的输入端接芯片U1的第11引脚，光耦OC2的输出端接光耦OC1的输出端。
4.根据权利要求1所述的开关磁阻电机控制器，其特征在于：所述的功率变换器(6)包括稳压二极管D4、D6，稳压二极管D4的正极接在变压器T1的次级线圈上，稳压二极管D6的正极接在变压器T2的次级线圈上，稳压二极管D4的负极接稳压二极管D5的负极，稳压二极管D5的正极接功率管Q1的一端，功率管Q1的另一端接续流管U3，稳压二极管D6的负极接稳压二极管D7的负极，稳压二极管D7的正极接功率管Q3的一端，功率管Q3的另一端接续流管U5，功率管Q2、Q4的一端分别接芯片U2的第16、13引脚，功率管Q2、Q4的另一端分别接续流管U4、U6。
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