CN203788208U - 大功率圆筒型直线开关磁阻电机控制装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型为一种大功率圆筒型直线开关磁阻电机控制装置，该装置采用圆筒型直线开关磁阻电动机作为驱动，无需旋转-直线转换机构，使得装置机械结构简单、可靠性高。以数字信号处理器DSP为核心的控制器在控制功率变换器过程中，采用转速电流双闭环控制，可以实现调速和稳速的目的，有效提高装置效率，降低功率损耗。装置在直线开关磁阻电机LSRM起动时采用电流斩波控制，运行过程中采用固定角度的PWM电压斩波控制方式，控制算法采用比例微分积分PID控制，使得装置起动力矩大，低速性能好，调速范围宽，控制灵活，能够广泛应用到多种领域中。
Description
技术领域：本实用新型涉及一种大功率圆筒型直线开关磁阻电机控制装置，具体是一种新型节能控制装置。
背景技术：在需要大功率直线运动的场合，传统上一般采用旋转电机，通过曲柄连杆等旋转-直线转换机构驱动负载，整个控制装置易出现机械磨损、可靠性低、效率低等问题。近年来也有采用异步直线电机和永磁同步直线电机控制装置，直线电机因省去了中间转换机构，噪音低、环保、无机械磨损。在研发直线电机控制装置的基础上，研发了一种不含线圈及永磁体的大功率圆筒型直线开关磁阻电机控制装置，具有结构简单、成本低、耐高温、可靠性高、起动力矩大、低速性能好、效率高等显著优点。
发明内容：本实用新型提供一种成本低、起动力矩大、效率高的大功率圆筒型直线开关磁阻电机控制装置。本实用新型所采取的技术方案是：种大功率圆筒型直线开关磁阻电机控制装置，该装置包括控制器（1）、驱动电路（2）、功率变换器（3）、电流传感器（4）、位置传感器（5）、圆筒型直线开关磁阻电机（LSRM）（6）、操作面板（7），其特征是：操作面板（7）的输出端与控制器（1）的输入端连接，控制器（1）的输出端与驱动电路（2）的输入端连接，驱动电路（2）的输出端与功率变换器（3）的控制端连接，功率变换器（3）的输出端与圆筒型直线开关磁阻电机（LSRM）（6）的输入端连接，电流传感器（4）和位置传感器（5）的输出端与控制器（1）的反馈端连接。
本实用新型的工作原理：
外围操作面板下达指令到控制器，控制器在检测到位置、电流等信息后结合控制算法，将控制信号送入驱动电路，驱动电路将控制信号转换为功率变换器的驱动信号来驱动功率变换器，对电机进行驱动运转，带动机械负载运动，装置通过电流传感器和位置传感器对电机的电流、速度、位置进行检测，并分别反馈到控制器中，实现闭环控制。
装置控制方式上采用转速环电流环双闭环控制装置，在圆筒型直线开关磁阻电机（LSRM）（6）起动时采用电流斩波控制；运行过程中采用固定角度的PWM电压斩波控制方式，控制算法采用比例微分积分PID控制。
本实用新型的技术效果：
1、本实用新型给整个控制装置带来了优越的性能，装置电路结构简单，响应速度快，能够实时调节，控制灵活，适应性好，能够广泛应用到多种领域中。
2、本实用新型采用数字信号处理器DSP为核心进行控制，运行速度快，集成度高，稳定性好。
3、本实用新型中功率变换器采用半桥式逆变电路，功率开关元件IGBT与圆筒型直线开关磁阻电机绕组串联的方式，使得电路结构简单、工作可靠性高、避免直通短路等。
4、本实用新型中自主研发了光电式直线传感器做位置检测，使之成为直线位置检测器件中性能和价格比最具优势的检测器件，很好的应用到本装置中，实现对装置位置的检测。
5、本实用新型采用圆筒型直线开关磁阻电动机作为动力，无需旋转-直线转换机构，使装置具有机械结构简单、成本低、可靠性高、效率提高等优点。
6、控制器在控制功率模块过程中，采用转速环电流环双闭环控制，可以实现调速和稳速的目的，有效提高装置效率，降低功率损耗。
7、本装置在圆筒型直线开关磁阻电机（LSRM）起动时采用电流斩波控制；运行过程中采用固定角度的PWM电压斩波控制方式，控制算法采用比例微分积分PID控制，使得装置起动力矩大，低速性能好，调速范围宽，。
附图说明：
图1是本实用新型的装置组成框图。
具体实施方式：
如图1所示的一种大功率圆筒型直线开关磁阻电机控制装置，该装置包括控制器1、驱动电路2、功率变换器3、电流传感器4、位置传感器5、圆筒型直线开关磁阻电机（LSRM）6、操作面板7，操作面板7的输出端与控制器1的输入端连接，控制器1的输出端与驱动电路2的输入端连接，驱动电路2的输出端与功率变换器3的控制端连接，功率变换器3的输出端与圆筒型直线开关磁阻电机（LSRM）6的输入端连接，电流传感器4和位置传感器5的输出端与控制器1的反馈端连接。
控制器1是以数字信号处理器（DSP）芯片为核心，采用数字信号处理器（DSP）芯片的型号为：TMS320X2812，驱动电路2采用M57962L驱动功率开关元件IGBT，共有九个单元，一个单元用于制动，其余八个单元分别驱动四相中的八个功率开关元件IGBT，控制器在控制功率模块过程中，采用转速环电流环双闭环控制，在圆筒型直线开关磁阻电机（LSRM）起动时采用电流斩波控制；运行过程中采用固定角度的PWM电压斩波控制方式，控制算法采用比例微分积分PID控制。
功率变换器3采用型号为英飞凌FF200R12KT4的功率开关元件IGBT和续流二极管组成半桥式逆变电路，型号为英飞凌FF200R12KT4的功率开关元件IGBT与圆筒型直线开关磁阻电机（LSRM）6绕组相串联，分别向电动机四相绕组供电。
电流传感器4采用的是型号为CHB-200SF的闭环霍尔电流传感器，位置传感器5采用光电式直线传感器，光电式直线传感器包括感应头和遮光尺两个部分，感应头安装在圆筒型直线开关磁阻电机（LSRM）6的初级上，遮光尺安装在圆筒型直线开关磁阻电机（LSRM）6的次级上，遮光尺与次级同步运动，通过遮光尺的遮光和透光，使感应头产生通断信号。
所述的电机为大功率圆筒型直线开关磁阻电机，采用四相8/6极的初级、次级双凸极结构，初级有集中绕组，次级无绕组、无永磁体，初、次级采用硅钢片叠压而成。
Claims (5)
1.一种大功率圆筒型直线开关磁阻电机控制装置，该装置包括控制器（1）、驱动电路（2）、功率变换器（3）、电流传感器（4）、位置传感器（5）、圆筒型直线开关磁阻电机（LSRM）（6）、操作面板（7），其特征是：操作面板（7）的输出端与控制器（1）的输入端连接，控制器（1）的输出端与驱动电路（2）的输入端连接，驱动电路（2）的输出端与功率变换器（3）的控制端连接，功率变换器（3）的输出端与圆筒型直线开关磁阻电机（LSRM）（6）的输入端连接，电流传感器（4）和位置传感器（5）的输出端与控制器（1）的反馈端连接。
2.根据权利要求1所述的大功率圆筒型直线开关磁阻电机控制装置，其特征是：控制器（1）是以数字信号处理器（DSP）芯片为核心，采用数字信号处理器（DSP）芯片的型号为：TMS320X2812，驱动电路（2）采用M57962L驱动功率开关元件IGBT，共有九个单元，一个单元用于制动，其余八个单元分别驱动四相中的八个功率开关元件IGBT，控制器在控制功率模块过程中，采用转速环电流环双闭环控制，在圆筒型直线开关磁阻电机（LSRM）起动时采用电流斩波控制；运行过程中采用固定角度的PWM电压斩波控制方式，控制算法采用比例微分积分PID控制。
3.根据权利要求1所述的大功率圆筒型直线开关磁阻电机控制装置，其特征是：功率变换器（3）采用型号为英飞凌FF200R12KT4的功率开关元件IGBT和续流二极管组成半桥式逆变电路，型号为英飞凌FF200R12KT4的功率开关元件IGBT与圆筒型直线开关磁阻电机（LSRM）（6）绕组相串联，分别向电动机四相绕组供电。
4.根据权利要求1所述的大功率圆筒型直线开关磁阻电机控制装置，其特征是：电流传感器（4）采用的是型号为CHB-200SF的闭环霍尔电流传感器，位置传感器（5）采用光电式直线传感器，光电式直线传感器包括感应头和遮光尺两个部分，感应头安装在圆筒型直线开关磁阻电机（LSRM）（6）的初级上，遮光尺安装在圆筒型直线开关磁阻电机（LSRM）（6）的次级上，遮光尺与次级同步运动，通过遮光尺的遮光和透光，使感应头产生通断信号。
5.根据权利要求1所述的大功率圆筒型直线开关磁阻电机控制装置，其特征是：所述的电机为大功率圆筒型直线开关磁阻电机，采用四相8/6极的初级、次级双凸极结构，初级有集中绕组，次级无绕组、无永磁体，初、次级采用硅钢片叠压而成。
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