CN204906236U - 一种开关磁阻电机控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种开关磁阻电机控制系统，包括开关磁阻电机、功率变换器、电流检测装置、位置检测装置和计算机控制器，计算机控制器是该实用新型系统的控制核心，功率变换器连接电源，为开关磁阻电机的绕组提供电流，电流检测装置和位置检测装置分别检测开关磁阻电机的反馈电流和转子位置信号，并反馈给计算机控制器，计算机控制器控制功率变换器的开关部件的导通和断开，实现开关磁阻电机的无极调速，适应不同负载的各种工况。
Description
技术领域
本实用新型涉及控制系统，尤其涉及一种开关磁阻电机控制系统。
背景技术
目前电动车的驱动电机主要有永磁无刷和永磁有刷电机两种，这两类电机结构复杂，工作寿命短，维护麻烦，效率较低。
而开关磁阻电机具有结构简单，坚固可靠，免维护等优点，成为电动车最理想的选择。但是现有的开关磁阻电机控制系统不成熟，使得开关磁阻电机效率低下，控制不够灵活等，不能良好的控制开关磁阻电机工作。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种开关磁阻电机控制系统，该系统能够良好控制开关磁阻电机工作，电动机工作效率高，调速范围宽控制灵活，开关磁阻电机工作可靠性大大提高。
本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种开关磁阻电机控制系统，其特征在于，包括开关磁阻电机、功率变换器、电流检测装置、位置检测装置和计算机控制器，所述功率变换器的输出端与所述开关磁阻电机的输入端连接，所述电流检测装置检测绕组电流，该电流检测装置的输出端与所述计算机控制器的输入端连接；所述开关磁阻电机还输出转子位置信号到所述位置检测装置，该位置检测装置的输出端与所述计算机控制器的输入端连接，所述计算机控制器的输出端与所述功率变换器的输入端连接。
本实用新型的有益效果是：计算机控制器是该实用新型系统的控制核心，功率变换器连接电源，为开关磁阻电机的绕组提供电流，电流检测装置和位置检测装置分别检测开关磁阻电机绕组的反馈电流和转子位置信号，并反馈给计算机控制器，计算机控制器控制功率变换器的开关部件的导通和断开，实现开关磁阻电机的无极调速，适应不同负载的各种工况。
进一步，所述开关磁阻电机包括转子和定子，所述转子设置有若干对转子凸极，所述定子设置有若干对定子凸极，至少一对转子凸极与一对定子凸极错位布置，每组定子凸极分别绕有一组线圈，每组线圈分别与一组控制电路连接。
采用上述进一步方案的有益效果是：开关磁阻电机结构简单，坚固耐用，效率高。
进一步，每组所述控制电路都包括两个控制开关和两个二极管，电源的正极串联一个控制开关后与线圈的输入端连接，所述线圈的输出端串联第二个控制开关后与电源的负极连接，所述电源正极还与第一个二极管的负极连接，该第一个二极管的正极与所述线圈的输出端连接，所述线圈的输入端与第二个二极管的负极连接，该第二个二极管的正极与所述电源的负极连接。
采用上述进一步方案的有益效果是：控制电路设置在所述功率变换器内部，其二极管用于将开关磁阻电机内的磁场储能回馈回电源，通过控制控制开关的开通和断开实现开关磁阻电机的调速。
进一步，所述控制开关为IGBT。
采用上述进一步方案的有益效果是：IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor，绝缘栅双极型晶体管)，电压高、电流大和频率高的特点，适用于驱动开关磁阻电机。
进一步，所述转子由硅钢片叠压而成。
采用上述进一步方案的有益效果是：转子采用硅钢片，电阻率和最大磁导率高，铁芯损耗小。
进一步，所述位置检测装置为用于确定转子位置的光电开关或霍尔传感器。
进一步，所述电流检测装置为霍尔传感器。
采用上述进一步方案的有益效果是：光电开关或霍尔传感器结构简单成本低，响应迅速。
进一步，所述计算机控制器为单片机或DSP芯片。
采用上述进一步方案的有益效果是：单片机或DSP(digitalsignalprocessing，数字信号处理)芯片，结构简单响应迅速。
进一步，所述计算机控制器还设置有用于设置控制参数的设置端口，通过该端口与参数设置装置连接，对计算机控制器的运行参数进行设定。
附图说明
图1为本实用新型的系统原理图；
图2为开关磁阻电机的原理图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、功率变换器，2、开关磁阻电机，3、电流检测装置，4、位置检测装置，5、计算机控制器，6、参数设置装置。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
如图1所示，一种开关磁阻电机控制系统，包括开关磁阻电机2、功率变换器1、电流检测装置3、位置检测装置4和计算机控制器5，功率变换器1的输入端与电源输出端连接，功率变换器1的输出端与开关磁阻电机2的输入端连接，电流检测装置3检测绕组电流，该电流检测装置3的输出端与计算机控制器5的输入端连接；开关磁阻电机2还输出转子位置信号到位置检测装置4，该位置检测装置4的输出端与计算机控制器5的输入端连接，计算机控制器5的输出端与功率变换器1的反馈输入端连接。
其中位置检测装置4选用光电开关或霍尔传感器。电流检测装置3选用霍尔传感器。
计算机控制器5是该实用新型系统的控制核心，功率变换器1通过电源为绕组提供电流，电流检测装置3和位置检测装置4分别检测开关磁阻电机2的反馈电流和转子位置信号，并反馈给计算机控制器5，计算机控制器5控制功率变换器1的开关部件的导通和断开，实现开关磁阻电机2的无极调速，适应不同负载的各种工况；
开关磁阻电机在低速时采用电流斩波方式，高速时采用单脉冲角度控制方式。开关磁阻电机低速时，系统是通过调节相绕组电流的大小来控制转矩，因此能准确知道绕组中实际电流的大小，对电流进行反馈是很必要的；高速时系统通过控制功率变换器1的触发角和关断角来实现对转矩的控制，此时电流已不再作为控制量，但为了防止系统过载或故障则要进行过流保护，因此系统需要对电流进行监测。
计算机控制器5选用结构简单成本低的单片机或DSP芯片。即可实现控制，通过参数设置装置对计算机控制器5进行设定，给定转速和方向控制信号，结合反馈电流和转子位置信号，控制功率变换器的开关部件的通断，实现电机的无极调速。该控制系统采用软硬件相结合，实现控制开关磁阻电机良好运行。开关磁阻电机调速范围宽，控制灵活，无启动冲击电流，启动转矩大，在宽广的速度和功率范围内都能保持较高的效率，这是变频调速感应电动机难以比拟的，在新能源领域，尤其是电动车市场具有广阔的前景。
如图2所示，关磁阻电机2包括转子和定子，所述转子设置有三对转子凸极，定子设置有四对定子凸极，其中两队对转子凸极与三对定子凸极实现错位布置，每组定子凸极分别绕有一组线圈，每组线圈分别与一组控制电路连接。
每组控制电路都包括两个控制开关和两个二极管。图2中只表示出一组控制电路，其他组电路结构与该组电路结构相同。图2中示出的该组控制电路中，采用图1系统的电源。电源的正极串联一个控制开关S1后与线圈的输入端连接，线圈的输出端串联第二个控制开关S2后与电源的负极连接，电源正极还与第一个二极管VD1的负极连接，该第一个二极管VD1的正极与线圈的输出端连接，线圈的输入端与第二个二极管VD2的负极连接，该第二个二极管VD2的正极与电源的负极连接，两个控制开关都选用IGBT，转子选用硅钢片叠压而成。
在满足至少一对转子凸极与一对定子凸极错位布置的前提下，关磁阻电机2的转子和定子还可以是其他的排布结构形式，只需要根据需求调节通过调整控制开关的开通角、关断角、电压和电流即可实现，在此不再赘述。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种开关磁阻电机控制系统，其特征在于，包括开关磁阻电机(2)、功率变换器(1)、电流检测装置(3)、位置检测装置(4)和计算机控制器(5)，所述功率变换器(1)的输出端与所述开关磁阻电机(2)的输入端连接，所述电流检测装置(3)检测绕组电流，该电流检测装置(3)的输出端与所述计算机控制器(5)的输入端连接；所述开关磁阻电机(2)还输出转子位置信号到所述位置检测装置(4)，该位置检测装置(4)的输出端与所述计算机控制器(5)的输入端连接，所述计算机控制器(5)的输出端与所述功率变换器(1)的输入端连接。
2.根据权利要求1所述的开关磁阻电机控制系统，其特征在于，所述开关磁阻电机(2)包括转子和定子，所述转子设置有若干对转子凸极，所述定子设置有若干对定子凸极，至少一对转子凸极与一对定子凸极错位布置，每组定子凸极分别绕有一组线圈，每组线圈分别与一组控制电路连接。
3.根据权利要求2所述的开关磁阻电机控制系统，其特征在于，每组所述控制电路都包括两个控制开关和两个二极管，电源的正极串联一个控制开关后与线圈的输入端连接，所述线圈的输出端串联第二个控制开关后与电源的负极连接，所述电源正极还与第一个二极管的负极连接，该第一个二极管的正极与所述线圈的输出端连接，所述线圈的输入端与第二个二极管的负极连接，该第二个二极管的正极与所述电源的负极连接。
4.根据权利要求3所述的开关磁阻电机控制系统，其特征在于，所述控制开关为IGBT。
5.根据权利要求2所述的开关磁阻电机控制系统，其特征在于，所述转子由硅钢片叠压而成。
6.根据权利要求1所述的开关磁阻电机控制系统，其特征在于，所述位置检测装置(4)为用于确定转子位置的光电开关或霍尔传感器。
7.根据权利要求1所述的开关磁阻电机控制系统，其特征在于，所述电流检测装置(3)为霍尔传感器。
8.根据权利要求1所述的开关磁阻电机控制系统，其特征在于，所述计算机控制器(5)为单片机或DSP芯片。
9.根据权利要求8所述的开关磁阻电机控制系统，其特征在于，所述计算机控制器(5)还设置有用于设置控制参数的设置端口。
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|---|---|---|---|---|
| CN105634344A (zh) * | 2016-02-23 | 2016-06-01 | 东南大学 | 一种开关磁阻电机的三相位置信号检测方法 |
| CN110247588A (zh) * | 2019-05-31 | 2019-09-17 | 惠州市蓝微电子有限公司 | 一种霍尔电机的单脉冲控制方法及系统 |
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