CN102710190A

CN102710190A - 一种开关磁阻电机工作速度控制方法

Info

Publication number: CN102710190A
Application number: CN2012101898376A
Authority: CN
Inventors: 谭国益; 林军木; 胡尚林; 周晓军
Original assignee: CHENGDU WEIWA ENERGY-SAVING TECHNOLOGY CO LTD
Current assignee: CHENGDU WEIWA ENERGY-SAVING TECHNOLOGY CO LTD
Priority date: 2012-06-11
Filing date: 2012-06-11
Publication date: 2012-10-03

Abstract

一种开关磁阻电机工作速度控制方法，其步骤如下：（1）根据使用要求，给定一种预期的电机工作时的转速，并读取当前电机工作时的转速，并与当前电机工作转速进行比较；（2）若是给定预期的电机转速比当前电机转速大，在绕组主开关关断角固定的情况下，减小绕组主开关开通角；（3）作用于相电流输出，电机转速增大，达到预期给定值；（4）若是给定预期的电机转速比当前电机转速小，在绕组主开关关断角固定的情况下，增大绕组主开关开通角；（5）作用于相电流输出，电机转速减小，达到预期给定值。本发明的优点在于功率变换驱动电路中设计了过电压尖峰吸收电路，结合上述步骤达到了调节给定的开关磁阻电机实时工作的速度的目的。

Description

一种开关磁阻电机工作速度控制方法

技术领域

本发明提供一种开关磁阻电机的工作速度控制方法，特别是涉及到一种控制开关磁阻电机绕组主开关开通角的速度控制方法。

背景技术

开关磁阻电机转速控制依托功率变换驱动电路来实现控制，其一般的驱动电路如图1所示，驱动电路构成包括：

三相交流电压经过整流，输入到大容量高电压电解电容，进行滤波，得到无杂波的平滑的直流电压；La1、Lb1、Lc1是开关磁阻电机的三相电机绕组，绕制在开关磁阻电机的定子上面；Va1、Vb1、Vc1是开关磁阻电机绕组的上桥臂主开关功率管；Va2、Vb2、Vc2是开关磁阻电机绕组的下桥臂主开关功率管；Da1、Db1、Dc1作为续流二极管，其负极分别接于Va1、Vb1、Vc1的漏极D，其正极分别接于Va2、Vb2、Vc2的漏极D；Da2、Db2、Dc2作为续流二极管，其负极分别接于Va1、Vb1、Vc1的源极S，其正极分别接于Va2、Vb2、Vc2的源极S；其工作原理如下：三相交流电压经过整流之后，输入到电解电容C1，使之得到平滑的，无杂波的直流电压。直流电压作用于开关磁阻电机的三相绕组的主开关电路，各相主开关管导通，就可使开关磁阻电机正常的运转起来。与开关磁阻电机转子固定在一起的光电盘和位置光电开关处于开关磁阻电机的内部。光电盘旋转，通过位置光电开关，位置光电开关检出位置信号，输出到电路进行处理。当A相的信号到达A相电机绕组La1的上下桥臂主开关管Va1和Va2的栅极S，则Va1和Vb1被同时导通，A相电机绕组La1就会有电流流过。同时B相信号被诱导，并作用于B相电机绕组Lb1的上下桥臂主开关管Vb1和Vb2的栅极S，Vb1和Vb2被同时导通。这时A相信号被解除，但电机仍可通过电容C1、续流二极管Da1、Da2继续保持转动。B相绕组Lb1上有电流流过。电机同时保持转动状态。当B相绕组Lb1有电流流过的同时，C相信号被诱导，并作用于C相绕组Lc1的上下桥臂主开关管Vc1和Vc2的栅极S，Vc1和Vc2被同时导通。这时B相信号被解除，但电机仍可通过电容C1、续流二极管Db1、Db2继续保持转动。C相绕组Lc1上有电流流过。电机同时保持转动状态。如此循环，开关磁阻电机就可保持连续的转动状态，同时由于光电盘与电机转子固定在一起，随着转子一起转动，光电盘通过光电开关，就可把实时的电机转子位置信号实时的输出到电路及DSP进行处理，并控制A、B、C三相信号的输出。

但是在功率变换电路工作的时候，电机绕组的主开关管在导通和关断的时候易产生过电压尖峰，不利于电机绕组主开关管工作，甚至会烧坏主开关管。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提出通过调整电机绕组开通角的一种方法，来控制电机工作速度的目的。

针对这一控制方法，本发明提出的技术方案如下：根据使用要求，给定一种预期电机工作时的转动速度，并与当前电机工作时的转动速度进行比较，然后通过控制方法调节电机的开通角，来达到控制电机转动速度的目的。

控制方法包括如下步骤：

（1）根据使用要求，给定一种预期的电机工作时的转速，并读取当前电机工作时的转速，并与当前电机工作转速进行比较；

（2）若是给定预期的电机转速比当前电机转速大，在绕组主开关关断角固定的情况下，减小绕组主开关开通角；

（3）作用于相电流输出，电机转速增大，达到预期给定值；

（4）若是给定预期的电机转速比当前电机转速小，在绕组主开关关断角固定的情况下，增大绕组主开关开通角；

（5）作用于相电流输出，电机转速减小，达到预期给定值。

本发明的优点与有益效果是：本发明通过在功率变换驱动电路中设计过电压尖峰吸收电路，结合上述步骤达到了调节给定的开关磁阻电机实时工作的速度的目的。解决了功率变换电路工作时，电机绕组的主开关管在导通和关断的时候容易产生过电压尖峰，不利于电机绕组主开关管工作，甚至会烧坏主开关管的问题。

附图说明

图1是当前成熟的开关磁阻电机功率变换驱动电路示意图。

图2是本发明所需的开关磁阻电机功率变换驱动电路示意图。

图3是本发明开关磁阻电机的速度控制技术的控制流程图示意图。

图4是本发明开关磁阻电机的速度控制技术的控制电路框图示意图。

具体实施方式

下面结合附图具体阐述本发明的控制方法：参见图2，是本发明控制方法所需用到的功率变换驱动电路，其驱动电路构成包括：三相交流电压经过整流，输入到大容量高电压电解电容，进行滤波，得到无杂波的平滑的直流电压；La1、Lb1、Lc1是开关磁阻电机的三相电机绕组，绕制在开关磁阻电机的定子上面；Va1、Vb1、Vc1是开关磁阻电机绕组的上桥臂主开关功率管；Va2、Vb2、Vc2是开关磁阻电机绕组的下桥臂主开关功率管；Da1、Db1、Dc1作为续流二极管，其负极分别接于Va1、Vb1、Vc1的漏极D，其正极分别接于Va2、Vb2、Vc2的漏极D；Da2、Db2、Dc2作为续流二极管，其负极分别接于Va1、Vb1、Vc1的源极S，其正极分别接于Va2、Vb2、Vc2的源极S；RR1与DD1并联再与CC1串联，其一端接于Va1的漏极D，另一端接于Va2的漏极D。RR2与DD2并联再与CC2串联，其一端接于Vb1的漏极D，另一端接于Vb2的漏极D。RR3与DD3并联再与CC3串联，其一端接于Vc1的漏极D，另一端接于Vc2的漏极D。RR4与DD4并联再与CC4串联，其一端接于Va1的源极S，另一端接于Va2的源极S。RR5与DD5并联再与CC5串联，其一端接于Vb1的源极S，另一端接于Vb2的源极S。RR6与DD6并联再与CC6串联，其一端接于Vc1的源极S，另一端接于Vc2的源极S。R1、R2、R3为各相相电流检测电阻。

图3示意了本发明所述的开关磁阻电机的速度控制方法的控制流程。其具体控制步骤如下：

根据使用要求，给定一种预期电机工作时的转动速度，并与当前电机工作时的转动速度进行比较，然后通过一种方法调节电机的开通角，控制步骤如下：

（1）根据使用要求，给定一种预期的电机工作时的速度，并读取当前电机工作时的速度，并与当前电机工作速度进行比较；

（2）若是给定预期的电机工作速度比当前电机工作速度大，在绕组主开关关断角相对固定的情况下，通过DSP及电路对比较进行综合处理，通过增大减小绕组主开关管开通角；

（3）作用于相电流输出至电机绕组，电机工作速度增大，达到预期给定值；然后返回到（1）步骤；

（4）若是给定预期的电机工作速度比当前电机工作速度小，在绕组主开关关断角相对固定的情况下，通过DSP及电路对比较进行综合处理，通过减小绕组主开关管开通角；

（5）作用于相电流输出至电机绕组，电机工作速度减小，达到预期给定值；然后返回（1）步骤。

参见图2，本发明的开关磁阻电机的速度控制方法其具体工作控制过程和原理说明：

（1）三相整流后的直流电压经过电容C1的滤波之后，得到无杂波的较平滑的直流电压，施加在开关磁阻电机上，开关磁阻电机可连续的转动起来。与转子固定在一起的光电盘连续转动，通过光电开关，可将实时的位置信号输出。

（2）DSP控制电路检测到位置信号，输出相驱动信号到相通断控制电路得到驱动电压，加到功率变换电路，此时A相绕组主开关管Va1和Va2导通，A相绕组就有电流流过。在导通的同时，加在主开关管两段的由RR1、DD1、CC1和RR4、DD4、CC4组成的过电压尖峰吸收电路，将开关管开启时过高的电压给吸收掉，防止主开关管的损坏。A相主开关管关闭，加在电机绕组两端的续流二极管Da1和Da2仍可使电机继续转动，同时B相主开关管导通，过电压尖峰吸收电路RR2、DD2、CC2和RR5、DD5、CC5将B相主开关管导通的过电压尖峰吸收，避免过高的电压将其损坏。B相主开关管关闭，加在电机绕组两端的续流二极管Db1和Db2仍可使电机继续转动，同时C相主开关管导通，过电压尖峰吸收电路RR3、DD3、CC3和RR6、DD6、CC6将C相主开关管导通的过电压尖峰吸收，避免过高的电压将其损坏。C相主开关管关闭，加在电机绕组两端的续流二极管Dc1和Dc2仍可使电机继续转动，同时A相主开关管导通，过电压尖峰吸收电路RR1、DD1、CC1和RR3、DD3、CC3将A相主开关管导通的过电压尖峰吸收，避免过高的电压将其损坏。如此，三相主开关管轮流导通关闭，可使开关磁阻电机连续的转动。

（3）根据实际使用要求，给定一种预期的电机工作速度信号，给定的速度信号经过信号转换电路，转换成DSP能够识别的信号。这时DSP将读取当前电机的工作速度，并与给定的预期的电机工作速度信号作比较。同时位置方波信号进入到角度控制电路，作倍频、计数等处理，信号进入到DSP。若是给定的工作速度≥当前的电机工作速度，DSP通过程序比较计算，作出具体处理分析，并发出内部指令控制信号，产生PWM调制波信号，在主开关管关断角相对固定的情况下，通过DSP内部产生的PWM调制波信号，将速度差值信号输出，控制相通断控制电路的输出信号，加载到功率变换电路，增大主开关管的导通角，在增大主开关管导通角的过程中，续流二极管Da1、Da2、Db1、Db2、Dc1、Dc2仍可使开关磁阻电机连续转动。各相的主开关管的导通角增大，作用于相电流的输出到开关磁阻电机的绕组，如此循环可实现调节给定的开关磁阻电机实时工作的速度。

（4）根据实际使用要求，给定一种预期的电机工作速度信号，给定的速度信号经过信号转换电路，转换成DSP能够识别的信号。这时DSP将读取当前电机的工作速度，并与给定的预期的电机工作速度信号作比较。同时位置方波信号进入到角度控制电路，作倍频、计数等处理，信号进入到DSP。若是给定的工作速度＜当前的电机工作速度，DSP通过程序比较计算，作出具体处理分析，并发出内部指令控制信号，产生PWM调制波信号，在主开关管关断角相对固定的情况下，通过DSP内部产生的PWM调制波信号，将速度差值信号输出，控制相通断控制电路的输出信号，加载到功率变换电路，减小主开关管的导通角，在减小主开关管导通角的过程中，续流二极管Da1、Da2、Db1、Db2、Dc1、Dc2仍可使开关磁阻电机连续转动。各相的主开关管的导通角减小，作用于相电流的输出到开关磁阻电机的绕组，如此循环可实现调节给定的开关磁阻电机实时工作的速度。

图4提供了本发明实施所需的控制电路框图示意图，包括DSP控制电路、位置信号电路、速度给定及信号转换电路、角控制电路、相通断控制电路、功率变换控制电路；其DSP控制电路分别与位置信号电路、速度给定及信号转换电路、角控制电路、相通断控制电路连接，相通断控制电路与功率变换控制电路连接，角控制电路也与功率变换控制电路连接。本发明通过在功率变换驱动电路中设计过电压尖峰吸收电路，结合上述步骤达到了调节给定的开关磁阻电机实时工作的速度的目的。

Claims

1.一种开关磁阻电机工作速度控制方法，包括给定一种预期电机工作时的转动速度，并与当前电机工作时的转动速度进行比较，然后通过控制方法调节电机的开通角，其特征在于，所述控制方法步骤如下：

（2）若是给定预期的电机转速比当前电机转速大，在绕组主开关关断角固定的情况下，增大绕组主开关开通角；

（3）作用于相电流输出，电机转速增大，达到预期给定值；

（4）若是给定预期的电机转速比当前电机转速小，在绕组主开关关断角固定的情况下，减小绕组主开关开通角；

（5）作用于相电流输出，电机转速减小，达到预期给定值。