CN103166546A - 三相开关磁阻电机的合成总电流反馈信号的方法及电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种三相开关磁阻电机的合成总电流反馈信号的方法及电路，其中电路为由运算放大器和二极管构成的极大值选择单元。本发明的电路构成简单，可有效减小电动机转矩的脉动和噪声。
Description
技术领域
本发明涉及三相开关磁阻电机调速技术领域，具体地说是一种三相开关磁阻电机的合成总电流反馈信号的方法及电路。
背景技术
三相开关磁阻电动机调速装置已得到广泛的应用，在三相开关磁阻电动机调速装置中，驱动绕组的功率逆变电路是三个独立的半桥，相绕组中电流由独立的相电流传感器测得信号，任意两相间有一定电角度的导通重叠区间。三个相绕组顺序导通，电动机转子连续旋转。
图1为现有的开关磁阻电动机调速运行控制器的方框原理图。如图1所示，其以转速和转矩控制分别作外环和内环，转速调节器的输出作为转矩给定，经过绝对值转换而得到总电流给定输入到电流调节器，与电流反馈信号合成单元生成的电流反馈信号比较后，电流调节器的输出变为脉宽控制，再经过门电路分相切换，通过驱动模块和功率逆变电路，改变电动机相绕组中的电流。
由于相绕组电流不大时磁路已经趋于饱和，电动机转子中的转矩近似的正比于相电流的平均值。因此电流反馈信号合成单元采用两个运放做成的加法电路来生成电流反馈信号。图2为作为电流反馈信号合成单元的两个运放做成的加法电路。但由于两相间导通角重叠处转矩较小，使得电动机的转矩脉动和噪声稍大。试验表明各相电流改用分相控制，就能克服这一缺点。但此时，各相电流分别给定，是相位一定，导通角为П电角度的方波，其幅值正比于转速调节器输出电压的绝对值。分相控制以后需要用模拟开关产生各相电流给定，并且电流控制组成也较复杂，除了电流传感器、驱动模块和功率逆变电路外，各相还要有独立的电流调节器和脉宽控制器。
鉴于上述现有的开关磁阻电机控制技术均存在一些问题，本发明人积极加以研究和创新，研发了一种三相开关磁阻电机的合成总电流反馈信号的方法及电路，以解决现有技术中存在的问题。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种三相开关磁阻电机的合成总电流反馈信号的电路，以解决现有技术中存在的问题。具有电路构成简单，有效减小电动机转矩的脉动和噪声的特点。
为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：
三相开关磁阻电机的合成总电流反馈信号的电路，为由运算放大器和二极管构成的极大值选择单元。
进一步，所述极大值选择单元包括三个运算放大器、三个二极管和一个电阻，其中三个运算放大器的同相输入端分别为三相电流信号的输入端，每一运算放大器的输出端连接一个二极管的阳极，三个二极管的阴极并联后形成公共输出端，公共输出端还通过所述电阻分别与三个运算放大器的反相输入端连接。
进一步，所述三个运算放大器的同相输入端分别设有毛刺滤除电路。
进一步，所述三个二极管的阴极并联后的公共输出端通过两个串联电阻分别连接三个运算放大器的反相输入端，并在串联点与三个运算放大器的反相输入端的公共端之间跨接有滤波电容。
进一步，所述极大值选择单元包括三路分别与三相电流信号连接的极小值选择电路和与三路极小值选择电路并联后的公共输出端连接的公共反相器，其中，极小值选择电路由一个运算放大器的输出端连接一个二极管的阴极构成，公共反相器的输出端通过一个电阻分别连接三个运算放大器的同相输入端。
进一步，所述每个运算放大器的输出端与反向输入端之间接有滤波电路。
本发明的另一目的为提供一种三相开关磁阻电机的总电流反馈信号的合成方法，本发明方法可有效减小电动机转矩的脉动和噪声，且所需电路简单。实现上述目的的技术方案如下：
三相开关磁阻电机的总电流反馈信号的合成方法，通过上述的任一极大值选择单元获取相电流中的最大值作为总电流反馈信号。
本发明的另一目的为提供一种三相开关磁阻电机的控制器，该控制器有效减小电动机转矩的脉动和噪声。实现该目的的技术方案如下：
三相开关磁阻电机的控制器，包括信号反馈电路合成单元，所述信号反馈电路合成单元为上述任一所述的三相开关磁阻电机的合成总电流反馈信号的电路。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明的三相开关磁阻电机的合成总电流反馈信号的电路有效解决了在电机定转子接近重合时，由于绕组电流小、转矩较小，使得电动机的转矩脉动和噪声稍大的问题。并且本发明产生的相电流的波形良好，两相间导通角重叠处的电流变大，效果上接近于分相控制方案，但电路比分相控制要简单很多。
附图说明
图1为现有的开关磁阻电动机调速运行控制器的方框原理图；
图2为作为电流反馈信号合成单元的两个运放做成的加法电路；
图3为本发明的三相开关磁阻电机的合成总电流反馈信号的电路的一种实施例的结构示意图；
图4为本发明的三相开关磁阻电机的合成总电流反馈信号的电路的另一种实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。
图3为本发明的三相开关磁阻电机的合成总电流反馈信号的电路的一种实施例的结构示意图；图4为为本发明的三相开关磁阻电机的合成总电流反馈信号的电路的另一种实施例的结构示意图。参见图3和图4，三相开关磁阻电机的合成总电流反馈信号的电路，为由运算放大器和二极管构成的极大值选择单元。在任意两相绕组间导通电角度重叠处，通过极大值选择单元的作用，参与总电流闭环控制的反馈信号自动的选择相电流的最大值。本发明中的极大值选择单元主要用运放和二极管构成，电路简单可靠，具体接法不限。下面给出两种具体连接的实施例，以进行说明。
实施例1
如图1所示，极大值选择单元包括三个运算放大器、三个二极管和一个电阻，其中三个运算放大器的同相输入端分别为三相电流信号的输入端，每一运算放大器的输出端连接一个二极管的阳极，三个二极管的阴极并联后形成公共输出端，公共输出端还通过所述电阻分别与三个运算放大器的反相输入端连接。三个运算放大器的同相输入端分别设有毛刺滤除电路，三相电流信号分别通过毛刺滤除电路后输入至相应运算放大器的同相输入端。
图3中的电路未画出接于极大值选择单元输出端与电流调节器虚零端间的负载电阻。虚零端亦即电流调节器运放的反相输入端，电位等于零。作为本实施例的一个优选，三个二极管的阴极并联后的公共输出端通过两个串联电阻分别连接三个运算放大器的反相输入端，并在串联点与三个运算放大器的反相输入端的公共端之间跨接有滤波电容。这样可以满足总的电流反馈信号需要低通滤波的需要。
实施例2
如图4所示，与图3电路比较起来，极小值选择电路中运算放大器的两个输入端互换，同时与运算放大器的输出端串联的二极管的极性互换。极小值选择电路选择绝对值最大的负电压输出，最后靠公共反相器变成正信号。具体如下：极大值选择单元包括三路分别与三相电流信号连接的极小值选择电路和与三路极小值选择电路并联后的公共输出端连接的公共反相器，其中，极小值选择电路由一个运算放大器的输出端连接一个二极管的阴极构成，公共反相器的输出端通过一个电阻分别连接三个运算放大器的同相输入端。每个运算放大器的输出端与反向输入端之间接有滤波电路，用于滤除各相电流信号存在的毛刺，同时消除二极管不通的运放输出上产生的寄生振荡。在需要对总反馈电流信号进行低通滤波时，则可在接成反相器的运放上加接负反馈电容。
三相开关磁阻电机的总电流反馈信号的合成方法，通过上述的任一极大值选择单元获取相电流中的最大值作为总电流反馈信号。
参考图1，三相开关磁阻电机的控制器，包括转速调节器、绝对值变换器、电流调节器、脉宽控制电路、功率逆变电路、相电流传感器、电流反馈信号合成单元、角位移传感器和转速反馈信号合成单元。外部转速给定信号输入转速调节器，转速调节器将其将与转速反馈信号合成单元输送的转速反馈信号综合计算后生成转速给定信号，并传输给绝对值变换电路。绝对值变换电路将双极性的转速给定信号变成单极性的转速给定信号并传输给电流调节器，电流调节器将其与电流反馈信号合成单元输送的电流反馈信号综合计算后生成的电流给定信号传输给脉宽控制电路。脉宽控制电路将电流给定信号转换成一定占空比的PWM控制信号传输给功率逆变电路。功率逆变电路将弱电的PWM控制信号变换为功率信号传输给开关磁阻电机的绕组，驱动电机运行。相电流传感器通过对开关磁阻电机的绕组电流的采集将电流信号传输给电流反馈信号合成单元，电流反馈信号合成单元生成电流反馈信号输送至电流调节器参与电流反馈。角位移传感器将电机转速信号传输给转速反馈信号合成单元，转速反馈信号合成单元生成转速反馈信号输送至转速调节器参与转速反馈。其中电流反馈信号合成单元为上述任一种三相开关磁阻电机的合成总电流反馈信号的电路。本使用新型的重点在于由运算放大器和二极管构成的极大值选择单元作为电流反馈信号合成单元。
以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.三相开关磁阻电机的合成总电流反馈信号的电路，其特征在于，其为由运算放大器和二极管构成的极大值选择单元。
2.根据权利要求1所述的三相开关磁阻电机的合成总电流反馈信号的电路，其特征在于，所述极大值选择单元包括三个运算放大器、三个二极管和一个电阻，其中三个运算放大器的同相输入端分别为三相电流信号的输入端，每一运算放大器的输出端连接一个二极管的阳极，三个二极管的阴极并联后形成公共输出端，公共输出端还通过所述电阻分别与三个运算放大器的反相输入端连接。
3.根据权利要求2所述的三相开关磁阻电机的合成总电流反馈信号的电路，其特征在于，所述三个运算放大器的同相输入端分别设有毛刺滤除电路。
4.根据权利要求2所述的三相开关磁阻电机的合成总电流反馈信号的电路，其特征在于，所述三个二极管的阴极并联后的公共输出端通过两个串联电阻分别连接三个运算放大器的反相输入端，并在串联点与三个运算放大器的反相输入端的公共端之间跨接有滤波电容。
5.根据权利要求1所述的三相开关磁阻电机的合成总电流反馈信号的电路，其特征在于，所述极大值选择单元包括三路分别与三相电流信号连接的极小值选择电路和与三路极小值选择电路并联后的公共输出端连接的公共反相器，其中，极小值选择电路由一个运算放大器的输出端连接一个二极管的阴极构成，公共反相器的输出端通过一个电阻分别连接三个运算放大器的同相输入端。
6.根据权利要求5所述的三相开关磁阻电机的合成总电流反馈信号的电路，其特征在于，所述每个运算放大器的输出端与反向输入端之间接有滤波电路。
7.三相开关磁阻电机的总电流反馈信号的合成方法，其特征在于，通过权利要求1-6任一所述的极大值选择单元获取相电流中的最大值作为总电流反馈信号。
8.三相开关磁阻电机的控制器，包括信号反馈电路合成单元，其特征在于，所述信号反馈电路合成单元为权利要求1-6任一所述的三相开关磁阻电机的合成总电流反馈信号的电路。
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