CN2501246Y - 开关磁阻电动机交替斩波控制装置 - Google Patents

Abstract

一种开关磁阻电动机交替斩波控制装置,所述控制装置包括与门1、连接与门1输入端的相通断信号端口、连接功率开关控制端的与门的输出端口,其特征在于:所述控制装置的与门1还包括连接斩波信号的输入端口,所述连接斩波信号的输入端口与脉冲分配器2的输出端连接,所述脉冲分配器2的输入端为斩波信号CW端口。该装置适用于四管式功率电路,在进行电机转速或转矩控制时,使上、下桥臂开关交替斩波。保留了四管式功率电路开关数少、损耗小的优点,同时具有五管式功率电路斩波电流幅度变化下、电动机噪声小、电磁干扰小和效率高的优点,还可以使功率开关的通断频率相对降低。

Description

开关磁阻电动机交替斩波控制装置

本实用新型涉及一种控制装置，尤其是指一种开关磁阻电动机交替斩波控制装置，用于四相开关磁阻电动机的H桥式功率电路之中。

四相开关磁阻电动机的H桥式功率电路有四管式和五管式两种型式。在已有技术中，进行电动机转速或转矩控制时，四管式电路采用导通相同时斩波的控制方式，其缺点是：电动机噪声大、电磁干扰大、在一定的电流幅值和频率下电流平均值小、整个系统的损耗增大。五管式电路比四管式电路多了一只斩波管，仅此管斩波，克服了四管式电路的缺点，但缺点也有：电路成本提高、开关压降损耗增加。

本实用新型的目的是对四管式功率电路提供一种新的控制装置，更具体地讲是提供一种开关磁阻电动机交替斩波控制装置，该装置不仅克服了上述四管式电路固有的缺点，而且保留了四管式电路结构简单、廉价、压降损耗小的优点，同时还具备五管式电路的优点。

本实用新型的是这样实现的：所述控制装置包括与门(1)、连接与门(1)输入端的相通断信号端口、连接功率开关控制端的与门的输出端口，本实用新型的主要特点在于：所述控制装置的与门(1)还包括连接斩波信号的输入端口，所述连接斩波信号的输入端口与脉冲分配器(2)的输出端连接，所述脉冲分配器(2)的输入端为斩波信号CW端口。

在具体实施例中，所述脉冲分配器(2)附有分别控制上桥臂开关和下桥臂开关斩波的奇数斩波信号输出端口CW1和偶数斩波信号输出端口CW2；所述与门(1)为四个；所述相通断信号端口为四个：ΦA、ΦB、ΦC、ΦD，分别依次连接四个与门(1)的一个输入端；所述奇数斩波信号输出端口CW1分别与第一与第三与门的另一输入端相连接，其输出端口为ΦA′、ΦC′；所述偶数斩波信号输出端口CW2分别与第二与第四与门的另一输入端相连接，其输出端口为ΦB′、ΦD′。

由于采用上述技术方案，该装置不仅结构简单，而且明显降低了噪声和电磁干扰，提高了工作效率，工作稳定可靠。

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明，其中：

附图1是原有的四管式电路的斩波控制装置电路图与工作波形。

附图2是本实用新型的斩波控制装置电路图与工作波形。

如图1所示，原有的四管式电路的斩波控制装置电路图(见图1(a))将相通断信号ΦA、ΦB、ΦC、ΦD(见图1(b))与斩波信号CW通过四个与门1相与，其斩波信号可以为可调占空比的脉冲列或电流幅值控制的脉冲列，故得到相序与ΦA、ΦB、ΦC、ΦD相同，而平均导通时间由CW控制的信号ΦA′、ΦB′、ΦC′、ΦD′，(见图1(C))。用ΦA′、ΦB′、ΦC′、ΦD′分别控制四个功率开关，则既可满足电动机连续运行所要求的相序，又可通过调节斩波信号改变电动机绕组的平均电压和电流，实现转速或转矩调节的目的。

四管式电路的优点是：电路简单、功率开关数量小、管压降小等。缺点是：电动机噪声大、电流平均值相对较小、电动机产生的平均转矩也较小、效率较低。而五管式电路则克服了上述四管式电路的缺点，但因为多了一只斩波功率开关，电路成本大。而且总管压降大、电路损耗也较大。

如图2所示，本实用新型虽然同样以四管式电路为基础，但四个功率开关的通断控制装置则如图2(a)所示。这里的相通断信号ΦA、ΦB、ΦC、ΦD与斩波信号CW均与附图1的相同，但是经过脉冲分配器2将斩波信号CW分解为两路信号CW1和CW2，其CW1和CW2的负脉冲分别对应CW的奇数和偶数负脉冲，再将信号CW1和CW2分别与信号ΦA、ΦB、ΦC、ΦD通过与门1相与，得到上桥臂开关与下桥臂开关轮流斩波关断信号ΦA′、ΦB′、ΦC′、ΦD′，见图2(b)。把本实用新型所述的控制装置应用到四管式功率电路上，不论上桥臂开关斩波还是下桥臂开关斩波，均使绕组进入斩波工作状态。使用本实用新型所述的斩波控制装置，其续流回路均与五管式电路相同，因此具备五管式电路的优点。在运行中，电动机的斩波频率与信号CW的频率相同，而每一个功率开关的斩波频率与信号CW1和CW2的相同，因此后者仅为前者的1/2。和已有技术相比，在使电动机得到一定斩波频率的条件下，功率开关的工作频率减少了1/2，有利于降低功率开关的损耗；或者在使功率开关保持一定工作频率的条件下，使电动机斩波工作频率增加一倍，可以降低电动机的噪声，使绕组的电流波形连续平滑。

使用本实用新型使导通的上下桥臂功率开关之一先斩波关断一次，另一功率开关再斩波关断一次，即二者每斩波关断一次就轮换。此外，还可以使上下桥臂功率开关之一先斩波二次或多次，另一功率开关再斩波二次或多次，即在二者之间采取斩波二次或多次再轮换的控制方式。甚至还可采用上下桥臂功率开关连续斩波次数不相同，或斩波时间不相同的控制方式，例如使上桥臂开关每斩波一次，下桥臂开关斩波二次，使上桥臂开关每次斩波关断的时间为下桥臂开关斩波关断时间的二倍。其极限情况，可以仅对上(或下)桥臂斩波。此情况可以视为上(或下)桥臂每斩波一次，另一桥臂斩波零次。上述方式由于保持了上下桥臂开关不同时斩波关断的特征，因此同样具有上述每斩波一次就轮换和上下桥臂斩波时间相同的控制方式的优点。为实现这些控制，只须使图2(a)中的脉冲分配器2具有相应的功能，即使CW1和CW2轮流输出两个或多个负脉冲；或使CW1和CW2轮流输出个数不等的负脉冲；或使CW1和CW2仅有一个输出负脉冲，而另一个保持高电平。

对于如附图2(a)所示的装置，可以由数字电路制造，也可以由单片机通过软件编程来实现。

Claims (2)

1.一种开关磁阻电动机交替斩波控制装置，所述控制装置包括与门(1)、连接与门(1)输入端的相通断信号端口、连接功率开关控制端的与门的输出端口，其特征在于：所述控制装置的与门(1)还包括连接斩波信号的输入端口，所述连接斩波信号的输入端口与脉冲分配器(2)的输出端连接，所述脉冲分配器(2)的输入端为斩波信号CW端口。

2.根据权利要求1所述的开关磁阻电动机交替斩波控制装置，其特征在于：所述脉冲分配器(2)附有分别控制上桥臂开关和下桥臂开关斩波的奇数斩波信号输出端口CW1和偶数斩波信号输出端口CW2；所述与门(1)为四个；所述相通断信号端口为四个：ΦA、ΦB、ΦC、ΦD，分别依次连接四个与门(1)的一个输入端；所述奇数斩波信号输出端口CW1分别与第一与第三与门的另一输入端相连接，其输出端口为ΦA′、ΦC′；所述偶数斩波信号输出端口CW2分别与第二与第四与门的另一输入端相连接，其输出端口为ΦB′、ΦD′。

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