CN102013860A - 开关磁阻电动机控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种开关磁阻电动机控制系统，向用于分相控制的电流环的输入u1+u0的给定电压，以使得开关磁阻电动机凸极铁芯中的磁感应强度处于饱和状态，所述u1为随着转角脉动的电压，所述u0为极性与所述u1相同的恒定的偏置电压。本发明可以改善开关磁阻电动机的控制性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种开关磁阻电动机控制系统。
背景技术
作为一种现代交流电气传动装置，开关磁阻电动机装置发展很快，国内已有各种功率的成熟产品，在各行各业得到了广泛应用。N相开关磁阻电动机的各相磁路对称独立。每相有K对定子凸极，电动机定子的2KN个凸极在圆周上均布。电动机转子有2K(N-1)个凸极，并在圆周上均布。转子极距
其中，K＞＝1，N＞＝2。假设θ为众多转子槽与给定相定子凸极中心线间角度差绝对值(即夹角)的最小值，而转子槽中心线角度只相差转子转角一个初始角，所以θ是的周期函数，周期等于τr，变动的斜率交替的为1或-1，θ值的范围
图1示给出了一相定子凸极中磁链ψ与绕组电流i以及θ角的关系。在θ＝0时，ψ＝L0i，此处L0是不变的电感。由于铁芯具有非线性的磁化特性和磁路存在边缘效应，θ为一般值时，磁链特性比较复杂。从产生电磁转矩的有效磁链ψ1＝ψ-L0i来看，ψ1随着i的增加而增加，但i不大时，就已接近饱和值，同时ψ1随着θ的增大而增大。保持θ不变，积分
是曲边三角形OKB的面积，表示正常换相通电时该相的有效共磁能。同时在i不变的条件下，偏导
则为该相产生的电磁转矩。
图2示为现有开关磁阻电动机控制系统中的用于分相控制电流环，该电流环包括M/I转换器1及电流调节器21、脉宽控制器22、推动电路23、功率逆变电路24、电动机相绕组3、电流传感器25。M/I转换器1根据转矩给定生成随着转角脉动的相电流给定电压u1。u1经过电流调节器21进行电流调节后发送至脉宽控制器22。脉宽控制器22在周期一定的条件下将连续的电压变成导通比信号，将导通比信号发送至推动电路23。推动电路23，对导通比信号进行电气隔离和放大后送至功率逆变电路24。功率逆变电路24，控制功率开关的通断，改变加于相绕组上的平均电压，进而改变相绕组电流i；所述电流传感器25检测相绕组电流i，获得反馈电压u，并将反馈电压u输入到电流调节器21上，从而使得反馈电压u接近给定电压u1。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种改善开关磁阻电动机控制性能的开关磁阻电动机控制系统。
根据本发明的一个方面，提供一种开关磁阻电动机控制系统，向用于分相控制的电流环的输入u1+u0的给定电压，以使得电动机凸极铁芯中的磁感应强度处于饱和状态，所述u1为随着转角脉动的电压，所述u0为极性与所述u1相同的恒定的偏置电压。
所述用于分相控制的电流环包括电流调节器、脉宽控制器、推动电路、功率逆变电路、电动机相绕组、以及电流传感器；所述电流调节器，接收u1+u0的给定电压，对所述给定电压进行电流调节后发送至所述脉宽控制器，及接收来自所述电流传感器发送的反馈电压u，并将所述反馈电压u与给定电压u1+u0比较，使得u接近u1+u0；所述脉宽控制器，接收所述电流调节器的输出，将连续的电压变成导通比信号，将导通比信号发送至所述推动电路；所述推动电路，对所述导通比信号进行电气隔离和放大后送至所述功率逆变电路；所述功率逆变电路，控制功率开关的通断，改变加于相绕组上的平均电压，进而改变相绕组电流i；所述电流传感器检测相绕组电流i，获得反馈电压u，并将反馈电压u输入到所述电流调节器上。
所述电动机相数为N，每相有2K个定子凸极，所述电动机的定子有2KN个定子凸极，在圆周上均布；所述电动机的转子有2K(N-1)个转子凸极，在圆周上均布，极距为
；7所述2KN个定子凸极上分别都嵌有匝数和线径相同的线圈，其中均布的每相2K个定子凸极的线圈连成一相绕组；在所述相绕组通电时，该相绕组对应的2K个定子凸极的磁性呈N极、S极间隔排列；所述N＞＝2，所述K＞＝1。
本发明提供的开关磁阻电动机控制系统，可改善开关磁阻电动机的控制性能。
附图说明
图1是一般开关磁阻电动机相绕组的磁链特性的示意图。
图2是现有开关磁阻电动机控制系统中用于分相控制的电流环方框图。
图3是本发明实施例提供的开关磁阻电动机控制系统中用于分相控制的电流环方框图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的说明。
如图3所示，本发明实施例提供的开关磁阻电动机控制系统，包括用于分相控制的电流环，用于分相控制的电流环接收u1+u0的给定电压，使得开关电动机凸极铁芯中的磁感应强度一直处于饱和状态，从而使电动机具有良好的控制性能。其中，u1为随转角脉动的电压，u0为极性与u1相同的恒定的偏置电压。
如图3所示分相控制的电流环包括电流调节器21、脉宽控制器22、推动电路23、功率逆变电路24、电流传感器25以及电动机相绕组3。相对于图2现有的电流环，M/I转换器1已省去。
其中，电流调节器21，接收u1+u0的给定电压，对给定电压u1+u0进行电流调节后发送至脉宽控制器。
脉宽控制器22，接收电流调节器21的输出，将连续的电压变成导通比信号，将导通比信号发送至推动电路23。
推动电路23，接收来自脉宽控制器22的导通比信号，并对导通比信号进行电气隔离和放大后送至功率逆变电路24。
功率逆变电路24，控制功率开关的通断，改变加于相绕组上的平均电压，进而改变相绕组电流i。
电流传感器25，检测相绕组电流i，获得反馈电压u，并将反馈电压u输入到电流调节器21上。此时，电流调节器21，接收来自电流传感器25发送的反馈电压u，并将反馈电压u与给定电压u1+u0比较。由比较的结果可知，反馈电压u接近u1+u0。假设电流传感器21的输出与输入间关系是u＝Ai(所述A＞0)，则电压给定u1+u0，相当于电流给定
亦即i＝i1+I0。
本发明实施例中的开关磁阻电动机，其相数是N，每相有2K个定子凸极。电动机的定子有2KN个定子凸极，在圆周上均布。电动机的转子有2K(N-1)个凸极，在圆周上均布，极距2KN个定子凸极上都嵌有匝数和线径相同的线圈，其中均布的2K个凸极的线圈连成一相绕组；在相绕组通电时，该相绕组对应的2K个凸极的磁性呈N极、S极间隔排列；所述N＞＝2，所述K＞＝1。
本发明实施例的偏置电压u0恒定，并且N相相同，所对应的电流I0也恒定，在电动机转子上不会因I0的产生而产生新的平均转矩。如果开关磁阻电动机定/转子凸极的齿形适当，所产生的瞬时转矩也很接近于零。
本发明实施例中u0及I0的值足够大，从图1可见，在i＞＝I0后，凸极铁芯中磁感应强度已一直处于饱和状态，有效磁链ψ1＝ψ-L0i虽然随着θ增加而增大，但ψ1值已处于饱和值。有效共磁能的增加值正比于i1＝i-I0，而相绕组的动态电感为电感L0，数值上比i0＜I0时小得多。因此，本发明实施例中的电动机转子转动时，相绕组上空载感应电势值正比于角速度
与电流i1＝i-I0无关；同时所产生的相电磁转矩正比于i1＝i-I0。
降了i1以外，相绕组电流i中包含偏置电流I0＝i-i1，从而会使功率电路和电动机相绕组的功耗增加，然而一般不大，电动机的效率下降不多。另外对开关磁阻电动机的制动则有利，能吸收制动时机械能变来的电能，直流母线电压不易升高。
本发明实施例提供的开关磁阻电动机控制系统，通过在用于分相控制的电流环施加u1+u0的给定电压，使得开关电动机凸极铁芯中的磁感应强度一直处于饱和状态，改善了开关磁阻电动机的控制性能。
上面为本发明较佳的一种实施方式，本发明不受此限制，其他的任何未背离实质和原理的改变，均为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种开关磁阻电动机控制系统，其特征在于：
向用于分相控制的电流环输入u1+u0的给定电压，以使得开关磁阻电动机凸极铁芯中的磁感应强度处于饱和状态，所述u1为随着转角脉动的电压，所述u0为极性与所述u1相同的恒定的偏置电压。
2.根据权利要求1所述的开关磁阻电动机控制系统，其特征在于：
所述用于分相控制的电流环包括电流调节器、脉宽控制器、推动电路、功率逆变电路、电动机相绕组以及电流传感器；
所述电流调节器，用于接收u1+u0的给定电压，对所述给定电压进行电流调节后发送至所述脉宽控制器，还用于接收所述电流传感器发送来的反馈电压u，并将所述反馈电压u与给定电压u1+u0比较；
所述脉宽控制器，用于接收所述电流调节器的输出，将连续的电压转换成导通比信号，并将该导通比信号发送至所述推动电路；
所述推动电路，用于对所述导通比信号进行电气隔离和放大后发送至所述功率逆变电路；
所述功率逆变电路，用于控制功率开关的通断，改变加于相绕组上的平均电压，进而改变相绕组电流i；
所述电流传感器，用于检测所述相绕组电流i，获得反馈电压u，并将反馈电压u发送至所述电流调节器。
3.根据权利要求1所述开关磁阻电动机控制系统，其特征在于：
所述电动机相数为N，每相有2K个定子凸极，所述电动机的定子有2KN个定子凸极，在圆周上均布；所述电动机的转子有2K(N-1)个转子凸极，在圆周上均布，极距为
所述2KN个定子凸极上分别都嵌有匝数和线径相同的线圈，其中均布的每相2K个定子凸极的线圈连成一相绕组；在所述相绕组通电时，该相绕组对应的2K个定子凸极的磁性呈N极、S极间隔排列；所述N＞＝2，所述K＞＝1。
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| CN2009100924386A CN102013860A (zh) | 2009-09-08 | 2009-09-08 | 开关磁阻电动机控制系统 |
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| CN2009100924386A CN102013860A (zh) | 2009-09-08 | 2009-09-08 | 开关磁阻电动机控制系统 |
Publications (1)
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| CN2009100924386A Pending CN102013860A (zh) | 2009-09-08 | 2009-09-08 | 开关磁阻电动机控制系统 |
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| CN (1) | CN102013860A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103904854A (zh) * | 2012-12-28 | 2014-07-02 | 北京中纺锐力机电有限公司 | 一种开关磁阻电动机 |
| CN108429505A (zh) * | 2018-03-01 | 2018-08-21 | 西北工业大学 | 一种开关磁阻电机瞬时转矩在线辨识方法 |
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2009
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