CN103208957A - 一种开关磁阻电机变角度带重载启动的方法 - Google Patents

一种开关磁阻电机变角度带重载启动的方法 Download PDF

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曾瑜
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Abstract

本发明公开了一种开关磁阻电机变角度带重载启动的方法，其步骤是：在一个有N个位置检测传感器的N相开关磁阻电机中，利用所述位置检测传感器读取位置检测信号；读取初始位置信号，判断电机所处的位置，并调整位置传感器，使每次位置信号的下降沿都处在电感变化率为正的区域；定时读取位置检测传感器检测的位置信号，选择处于电感上升区域的绕组通电；启动结束，电机进入正常工作。本发明利用位置传感器的特殊位置，使启动的角度往后移动，从而提高了启动转矩，避免了零转矩和负转矩的出现。

Description

一种开关磁阻电机变角度带重载启动的方法
技术领域
     本发明涉及电机控制领域，特别涉及一种开关磁阻电机变角度带重载启动的方法。 
背景技术
开关磁阻电机是80年代发展起来的一种新型调速电机，调速系统兼具直流、交流两类调速系统的优点，是继变频调速系统、无刷直流电动机调速系统的最新一代无极调速系统。它的结构简单坚固，调速范围宽，调速性能优异，且在整个调速范围内都具有较高效率，系统可靠性高，具有广阔的市场前景。目前开关磁阻电机已经成功应用在车用驱动系统、家用电器、伺服与调速系统、牵引电机以及高转速电机等领域。 
开关磁阻电机是一种高度非线性的电能—机械能转换装置，它存在着比较大的转矩脉动。开关磁阻电机具有零转矩区、电动转矩区和制动转矩区，这也凸显了开关磁阻电机的启动问题。目前的启动方法有单相绕组通电启动和两相绕组同时通电启动的方法。目前的单相启动往往在零转矩区就开始通电，由于这时不能产生转矩，使得电机堵转，从而存在启动死区。同理，两相绕组同时启动也存在着类似的问题，在某些区域绕组关断的角度位于电机绕组电感最大的位置，由于电机的电机续流而进入制动区产生制动转矩。 
发明内容
为克服现有技术中存在的缺陷，本发明提供一种启动更为稳定的开关磁阻电机变角度带重载启动的方法。 
本发明解决上述技术问题的技术方案是：一种开关磁阻电机变角度带重载启动的方法，其步骤如下： 
（1）在一个有N个位置检测传感器的N相开关磁阻电机中，利用所述位置检测传感器读取位置检测信号位置传感器由挡光板和传感器元件两部分组成；
（2）在电机首次运行前调整位置传感器的挡光板，使每次位置信号的下降沿都处在电感变化率为正的区域，再次运行时可跳过这一步；
（3）读取初始位置信号，判断电机所处的位置，选择处于电感上升区域的绕组通电，使电机旋转起来
（4）对位置信号的下降沿跳变进行捕获，在捕获中断程序中选择处于电感上升区域的绕组通电； 
（5）判断电机转速，当电机转速大于100rpm时，将开通角往前移至0°；
（6）启动结束，电机进入正常工作。
本发明的有益效果是：本发明利用位置传感器的特殊位置，使启动的角度往后移动，从而提高了启动转矩，避免了零转矩和负转矩的出现。同时，本发明提供的方法能有效避免电机反转的出现，增强了启动的可靠性。 
附图说明
图1是开关磁阻电机磁链特性与位置信号的对应关系图。 
图2为12/8结构的开关磁阻电机剖面示意图。 
图3为12/8结构的开关磁阻电机位置传感器安装示意图。 
图中：1.电机转子轴、2.挡光板、3.光电传感器、4.电机外壳。 
具体实施方式
以下参照附图1、附图2和附图3，并结合具体实施例，对本发明进行详细说明。 
一种开关磁阻电机变角度带重载启动的方法，其步骤如下： 
（1）在一个有3个位置检测传感器的3相开关磁阻电机中，利用所述位置检测传感器读取位置检测信号，位置传感器由挡光板和传感器元件两部分组成；
（2）在电机首次运行前调整位置传感器的挡光板，使每次位置信号的下降沿都处在电感变化率为正的区域，再次运行时可跳过这一步；
（3）读取初始位置信号，判断电机所处的位置，选择处于电感上升区域的绕组通电，使电机旋转起来
（4）对位置信号的下降沿跳变进行捕获，在捕获中断程序中选择处于电感上升区域的绕组通电； 
（5）判断电机转速，当电机转速大于100rpm时，将开通角往前移至0°；
（6）启动结束，电机进入正常工作。
下面以三相12/8极开关磁阻电机为例，对本发明进行详细说明: 
1、调整位置传感器：以三相12/8极开关磁阻电机为例，共有三个位置传感器，例如光电式和霍尔式皆可。本发明采用的三个光电传感器以间隔60°安装在电机的外壳上（同一圆弧），挡光板安装在电机的转子轴上，随电机转动，挡光板有8个挡光部分和8个漏光部分，挡光部分和漏光的部分等宽，挡光片转过光电传感器时，传感器输出高电平。当挡光板随电机匀速旋转时，每个光电传感器可以产生高低电平等宽的位置信号，如图1中的HA 、HB、 HC，当电机旋转一圈单路位置传感器输出8个周期的高低电平，单路位置信号的周期为360°/8=45°的机械角度，因此低电平和高电平各占22.5°的机械角。给A相绕组通以12V直流电，此时电机的转子凸极被吸合至与定子A相凸极对齐，A相处于对齐位置，A相绕组的电感处于最大的位置，固定电机的转子。然后调整挡光板使挡光板的任一个挡光片的正中心与光电传感器HA的正中心对齐，HA位置传感器输出高电平，并且此时的位置是HA产生高电平的中点，固定好挡光板，位置信号调整完毕。
2、上电启动控制器，读取位置信号，如图1所示三个位置传感器产生的位置信号共有6个状态。由于第一步对位置传感器的调整，使每个状态都有一个最佳的导通相，即既不是电感最小的位置，也不是电感最大的位置。因为此时没有位置信号的边沿跳变，因此利用定时器的定时功能定时100ms，每隔100ms读取一次位置信号，并根据位置信号的状态选择最佳导通相进行通电： 
001：导通A相，此时滞后3.75°启动
101：导通A相，此时滞后11.25°启动
100：导通B相，此时滞后3.75°启动
110：导通B相，此时滞后11.25°启动
010：导通C相，此时滞后3.75°启动
011：导通C相，此时滞后11.25°启动
注：状态信号的排列顺序为HA、HB、HC
3、一旦有位置信号的捕获，捕获位置信号的下降沿，就根据信号的捕获对电机进行换相：
HA下降沿：导通C相，滞后3.75°启动
HB下降沿：导通A相，滞后3.75°启动
HC下降沿：导通B相，滞后3.75°启动
4、当电机转速超过100rpm时，将开通角利用软件算法往前移动至电感最小的位置，此时启动完成。

Claims (1)

1.一种开关磁阻电机变角度带重载启动的方法，其步骤如下：
1）在一个有N个位置检测传感器的N相开关磁阻电机中，利用所述位置检测传感器读取位置检测信号，位置传感器由挡光板和传感器元件两部分组成；
2）在电机首次运行前调整位置传感器的挡光板，使每次位置信号的下降沿都处在电感变化率为正的区域，再次运行时可跳过这一步；
3）读取初始位置信号，判断电机所处的位置，选择处于电感上升区域的绕组通电，使电机旋转起来；
4）对位置信号的下降沿跳变进行捕获，在捕获中断程序中选择处于电感上升区域的绕组通电； 
5）判断电机转速，当电机转速大于100rpm时，将开通角往前移至0°；
6）启动结束，电机进入正常工作。
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