开关磁阻电机的原理及其控制系统
开关磁阻电机的工作原理

开关磁阻电机的工作原理
开关磁阻电机是一种能够快速启停和反转的电动机,它的工作原理基于磁阻的变化。
下面是开关磁阻电机的工作原理的详细解释:
1. 结构:开关磁阻电机由定子和转子组成。
定子上有多个绕组,每个绕组之间通过磁阻作为连接。
转子上也有绕组,与定子的绕组相连。
2. 动作原理:当电流通过定子的绕组时,会在绕组中产生一个磁场。
当转子中的绕组与定子绕组的磁场相互作用时,转子会受到一个力矩的作用,使其转动。
3. 磁场调节:开关磁阻电机通过改变传感器绕组中的电流方向来改变磁场的方向。
改变磁场的方向可以改变转子所受到的力矩的方向,从而实现电机的启动、停止和反转。
4. 工作过程:当需要启动电机时,通过改变传感器绕组中的电流方向,改变磁场的方向,使转子受到力矩的作用开始转动。
当需要停止电机时,改变电流方向,使磁场的方向与转动方向相反,转子受到的力矩变为阻碍转动的力矩,从而停止电机的转动。
当需要反转电机时,改变电流方向,使磁场的方向与原来相反,从而改变转子受到的力矩方向,使电机反向转动。
总之,开关磁阻电机的工作原理是通过改变磁场的方向来实现电机的启动、停止和反转,从而能够快速调节和控制电机的运转状态。
开关磁阻电机结构与原理_学习手册

开关磁阻电机的结构与原理您的学习任务学习开关磁阻电机结构与原理,学习开关磁阻电机的拆装。
为开关磁阻电机的维护与保养打下良好基础。
相关知识一、开关磁阻电机的结构开关磁阻电机(Switch Reluctance Machine)具有高起动转矩、高效率、高过载能力、可正反频繁无冲击电流起动,可快速制动、可宽范围调速,低运行电流、低维护费用,结构简单、坚固,易于制造等特点。
使得其在新能源货运车上得到了大量使用,但开关磁阻电机所具有的震动较大,噪声大等使得其在新能源轿车中还没使用。
从图 4-20 开关磁阻电机外形图中可见与与三相交流鼠笼式异步电机最大的不同是电源进线多了,外部联线方式发生了改变。
本图中采用的是水冷方式,增加了冷却管路。
图4-20 开关磁阻电机外形图从图4-21 的开关磁阻拆装简图中,可以更清楚的看到开关磁阻的结构,定子绕组中有多个绕组,采取一定的接线方式,与定子铁芯一起形成多个磁极。
定子的每个绕组与其所围绕的铁芯形成一个磁极。
磁极是偶数的,两个互差 180°角的绕组组成一个磁极对。
分别代表磁场的N、S 极。
图4-21 开关磁阻拆装简图转子是由转子轴和转子铁芯所组成。
转子上无绕组也无导条,转子铁芯上有多个突出级,可为定子磁场提供顺畅的磁路。
转子突出极也是偶数的。
a)定子铁芯图b)定子铁芯与转子组装图c)定子与转子组装图图4-22 开关磁阻电机组装简图从图4-22 中可知,定子的磁极数为6,而转子的突出极为4。
可见定子磁极与转子突出极是不相等的。
但定子磁极数与转子突出极数应尽量靠近,不应相差太大。
定子和转子也还有其它的形式。
a) 12/8 极磁阻电机b) 4/2 极磁阻电机图4-23 开关磁阻电机不同磁极图在图4-23 中,a)图中定子磁极为12 极,但转子突出极只有8 极。
在b)图中,定子磁极有4 极,但转子突出极只有2 极。
在a)图中定子可以有6 相定子绕组接线,b) 图中定子绕组可以有A、B 两相绕组接线。
电动车用开关磁阻电机设计与优化方法

电动车用开关磁阻电机设计与优化方法摘要:随着人们生活水平日益提高,人均汽车占有量大幅度提升,传统汽车产生的尾气对环境造成了严重威胁,因此发展绿色交通工具成为当今社会的一个热点话题。
电动汽车具有噪音低、无污染和能源利用率高等特点,是比较理想的交通工具。
近年来电力电子技术不断发展,微电子、电机学、现代计算机技术和控制理论也开始完善,这都促使开关磁阻电机系统得到了飞速的发展。
目前已成功应用于电动车用驱动系统、家用电器、高速驱动、泵及风机等众多领域中,创造了巨大的经济效益,是直流电机调速系统、交流电机调速系统、无刷直流电机调速系统强有力的竞争者。
关键词:开关磁阻电机;设计;优化目前国家正大力发展新能源技术,电动车因势而起,得到了快速的发展,电动车作为一种新兴的代步用车,不仅绿色环保而且在未来有极大的发展潜力。
目前电动车驱动电机主要有永磁电机、异步电机、直流电机等。
作为一种新型电机,开关磁阻电机SRM由于其结构简单、制造成本低、调速范围宽、控制灵活且效率高等优点,与传统的电动车驱动电机相比有较大的竞争力,而且能满足电动车起动转矩大、起动电流小的需求,所以在电动车驱动领域中有较大的发展潜力。
一、开关磁阻电机基本原理开关磁阻电机依靠定、转子之间磁阻变化运行,当给定子其中一相绕组通电时,若定子极轴线和转子极轴线不重合,就会有磁阻力作用在转子上,使转子运动,直到两者轴线重合,磁阻力消失,在惯性作用下继续旋转一定角度,然后换相邻绕组通电,使转子继续转动[1]。
如图。
图中定子极上为定子线圈,标有箭头的绕组表示该相绕组通电,虚线表示磁力线,转子起动前的转角为0°。
在初始位置,A 相绕组通电,在磁力的作用下,距 A 相最近的转子极受力开始逆时针转动,使磁阻变小,转子旋转到5°,又旋转了10°,直到15°为止,转子不再转动,此时磁路最短。
为了使转子继续转动,必须在转子不受力时切断 A 相电源,同时接通 B 相,于是 B 相产生磁通,磁力线沿磁路最小的磁极通过转子,在磁力的作用下继续转动,直到转到30°之前,关断 B 相绕组电源并开通 C 相绕组,使转子继续转动,在转到45°之前接通 A 相绕组电源,以此类推,电机就会运行下去。
开关磁阻电机调速系统

开关磁阻电机调速系统开关磁阻电机调速系统(Switched Reluctance Driver,简称SRD)是以现代电力电子与微机控制技术为基础的机电—体化产品。
除了具有显著的节能效果外,开关磁阻电机的理论研究和实践证明,它与常用的三相异步电动机相比还有以下优点:1.电机结构简单、坚固,制造工艺简单,成本低,可工作于极高转速;定子线圈嵌放容易,端部短而牢固,工作可靠,能适用于各种恶劣、高温甚至强振动环境;2.起动转矩大,低速性能好,无感应电动机在起动时所出现的冲击电流现象;3.调速范围宽,控制灵活,易于实现各种特殊要求的转矩;λλ 4.在宽广的转速和功率范围内都具有高效率;5.损耗主要产生在定子,电机易于冷却,转子无永磁体,无高温退磁现象;λλ6.转矩方向与电流方向无关,从而可最大限度简化功率变换器,降低系统成本;7.功率变换器不会出现直通故障,可靠性高;λλ 8.能四象限运作,具有较强的再生制动能力;开关磁阻电机调速系统(SRD)开关磁阻电机调速系统(SRD)是当今世界最新、性能价格比最高的调速系统。
它是一种基于改变供电电源频率的调速方式——交流变频调速系统应运而生。
而开关磁阻电机调速系统(又称开关磁阻电机驱动系统)简称SRD系统,是它们中崭新的一种系统,并且已经是智能化和模块化,不仅调速性优越,而且各种保护功能也很完善,已在很多方面大量使用。
这项技术一经问世,便以其宽广的调速范围,良好的机械特性,卓越的启动制动性能,节能,易维护等一系列突出优点而引起电气及其他行业的关注。
SRD系统是磁阻电动机和电力电子技术相结合而产生的一种机电一体化装置,主要由SRM开关磁阻电动机、功率变换器、单片机(或DSP 芯片)、电流及位置检测器等五大部分组成。
其组成与特点: 1.1开关磁阻电动机(Switched Reluctance Motor,简称SRM) 是系统中实现能量转换的部件, 它与传统的磁阻电动机相比,具有本质的区别。
开关磁阻电机调速控制系统硬件设计

6 4 I 建援辍磐 瘟嘲 ・ 2 0 1 4 年 第1 期
R e s e a r c h& D e s i g n研 究 与 设 计
变频 辩 www c hi n a b i a np i n. c o m
利 于减少 转矩 脉动 , 但结 构复 杂 , 且 主开 关器 件 多 , 成 本 高, 目前应用较多 的是 四相 ( 8 / 6 ) 结 构和三相 ( 1 2 / 8 ) 结 构。 图1 是三相结构 S R M电动机原理 图。为简单计 , 图中只画 出 A相绕组及其供 电电路 。S R M 的运行原 理遵 循“ 磁阻最 小原理 ” 一 磁通 总要沿着磁 阻最小 的路径 闭合 ,而具有 一 定 形状 的铁心在移动 到最小磁 阻位 置时 , 必使 自己的主轴 线与磁场的轴线 重合 。 图 2中 , 当定子 C — C’ 极励磁 时 , 1 - 1 ’ 向定子轴线 C — C ’ 重合的位置转动 ,并使 C相励磁 绕组的 电感最大 。若 以图中定 、 转 子所处 的相对 位置作为起 始位 置, 则依次 给 c —A — B相 绕组通 电, 转子 即会 逆着励 磁顺 序 以逆 时针方 向连续 旋转 ; 反之 , 若 依次给 B —A — c相通
D S P控制器 、 位置检 测 电路 、 电流检测 电路 、 信号转 换 、 显
示电路等组成 。本系统的硬件框 图如 图所示。
的全部 优点 , 而且具有结构 简单 、 成本低 、 起 动性能好 、 调
速 范围宽等优点 ,所 以被广 泛应用 于各种工程 控制领域
中。
在 现 代 调 速 系统 中 ,开 关 磁 阻 电机 调 速 ( S w i t c h e d R e l u c t a n c e D r i v e , S R D ) 系统具有结构简单 、 成本低 、 损耗小 、
开关磁阻电机原理

开关磁阻电机原理
开关磁阻电机是一种具有简单结构和高转矩密度的电动机。
它使用了磁阻转矩产生装置,其中磁阻转矩由电动机的定子和转子之间的磁阻产生。
开关磁阻电机的工作原理如下:
1. 组成:开关磁阻电机由定子、转子、定子绕组和悬挂片组成。
定子和转子之间通过永久磁铁产生磁阻转矩。
2. 工作原理:当定子线圈通电时,会在定子产生磁场。
定子的磁场会将转子吸引到某个位置,使两者之间形成磁阻。
同时,钢片的切割磁感线也会产生涡流,涡流通过电磁耦合作用与磁场相互作用,从而形成磁阻转矩。
3. 磁阻转矩控制:通过控制定子绕组的电流和相位,可以调节磁阻转矩的大小和方向。
通过改变电流的极性和大小,可以调节转子的位置和速度。
4. 高转矩密度:开关磁阻电机具有高转矩密度,是因为其转矩与控制电流的平方成正比。
即使在较低电流下,也能产生较大的转矩输出。
总而言之,开关磁阻电机利用磁阻转矩来实现机械输出。
它具有结构简单、转矩密度高的特点,并且可以通过调节电流控制转矩的大小和方向。
开关磁阻电机的特性及在家电业的应用

开关磁阻电机的特性及在家电业的应用吴建华浙江大学电机及其控制研究所,杭州310027摘要开关磁阻电机是一种新型高效调速驱动系统,可广泛应用于家用电器、通用工业和电动车驱动等各个领域。
本文阐述了开关磁阻电机的工作原理和特点,以及在家电行业的应用概况,并与变频调速电机作了比较。
关键词开关磁阻电机,变频电机,家用电器,应用1 概述开关磁阻电机是80年代初随着电力电子、微电脑和控制技术的迅猛发展而发展起来的一种新型调速驱动系统,具有结构简单、运行可靠及效率高等突出特点,成为交流电机调速系统、直流电机调速系统和无刷直流电机调速系统的强有力的竞争者,引起各国学者和企业界的广泛关注。
跨国电机公司Emerson电气公司还将开关磁阻电机视为其下世纪调速驱动系统的新的技术、经济增长点。
目前开关磁阻电机已广泛或开始应用于工业、航空业和家用电器等各个领域。
随着对开关磁阻电机认识的深入,其应用必将更为普遍。
本文简要介绍了开关磁阻电机的工作原理和特点,以及在家电业的应用概况。
2 工作原理和特点图1 开关磁阻电机的典型结构原理图图1所示是开关磁阻电机的典型结构原理图,电机为双凸极结构。
转子仅由叠片叠压而成,既无绕组也无永磁体;定子各极上绕有集中绕组,径向相对极的绕组串联,构成一相。
其工作原理遵循“磁阻最小原理”——磁通总是要沿磁阻最小的路径闭合,因磁场扭曲而产生磁阻性质的电磁转矩。
顺序给A-B-C-D相绕组通电,则转子便按逆时针方向连续转动起来。
当主开关管S1、S2导通时,A相绕组从直流电源V吸收电能;而当S1、S2关断时,绕组电流通过续流二极管D1、D2,将剩余能量回馈给电源V。
因此,开关磁阻电机具有再生的能力,系统效率高。
对开关磁阻电机的理论研究和实践证明,该系统具有许多显著的特点:(1)电机结构简单、坚固,制造工艺简单,成本低,可工作于极高转速;定子线圈嵌放容易,端部短而牢固,工作可靠,能适用于各种恶劣、高温甚至强振动环境。
开关磁阻电机工作原理

开关磁阻电机工作原理开关磁阻电机是一种新型的电机,它采用了开关磁阻原理,具有结构简单、效率高、噪音低等优点,因此在工业生产中得到了广泛的应用。
那么,开关磁阻电机是如何工作的呢?接下来,我们将深入探讨开关磁阻电机的工作原理。
首先,我们需要了解开关磁阻原理。
开关磁阻原理是指通过改变磁路的磁阻来控制电机的运动。
在开关磁阻电机中,磁路由磁铁、磁导体和空气间隙组成。
通过改变磁导体的导磁性能,可以改变磁路的磁阻,从而控制电机的运动。
这种原理使得开关磁阻电机具有了结构简单、响应速度快的特点。
其次,开关磁阻电机的工作原理是基于磁阻变化来实现的。
当电流通过磁导体时,磁导体的导磁性能会发生变化,从而改变磁路的磁阻。
通过控制电流的大小和方向,可以实现对磁路磁阻的精确控制。
当磁路的磁阻发生变化时,磁场的分布也会发生变化,从而产生了磁力,推动电机的转子运动。
在开关磁阻电机中,通常会采用开关元件来控制电流的大小和方向。
通过控制开关元件的通断,可以实现对电流的精确控制,从而实现对磁路磁阻的精确控制。
这种精确控制使得开关磁阻电机具有了高效率、高精度的特点。
此外,开关磁阻电机还具有了响应速度快、噪音低的特点。
由于开关磁阻电机采用了数字化控制,可以实现对电流的快速调节,从而实现了响应速度快的特点。
同时,由于开关磁阻电机不需要传统的机械换向装置,因此噪音也大大降低了。
综上所述,开关磁阻电机是一种利用开关磁阻原理实现运动控制的新型电机。
它具有了结构简单、效率高、响应速度快、噪音低的特点,因此在工业生产中得到了广泛的应用。
希望通过本文的介绍,能够让大家对开关磁阻电机的工作原理有一个更加深入的了解。
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开关磁阻电机的原理及其控制系统开关磁阻电机80年代初随着电力电子、微电脑和控制理论的迅速发展而发展起来的一种新型调速驱动系统。
具有结构简单、运行可靠、成本低、效率高等突出优点,目前已成为交流电机调速系统、直流电机调速系统、无刷直流电机调速系统的强有力的竞争者。
一、开关磁阻电机的工作原理开关磁阻电机的工作原理遵循磁磁阻最小原理,即磁通总是要沿着磁阻最小路径闭合。
因此,它的结构原则是转子旋转时磁路的磁阻要有尽可能大的变化。
所以开关磁阻电动机采用凸极定子和凸极转子的双凸极结构,并且定转子极数不同。
开关磁阻电机的定子和转子都是凸极式齿槽结构。
定、转子铁芯均由硅钢片冲成一定形状的齿槽,然后叠压而成,其定、转子冲片的结构如图1所示。
图1:开关磁阻电机定、转子结构图图1所示为12/8极三相开关磁阻电动机,S1. S2是电子开关,VD1, VD2是二极管,是直流电源。
电机定子和转子呈凸极形状,极数互不相等,转子由叠片构成,定子绕组可根据需要采用串联、并联或串并联结合的形式在相应的极上得到径向磁场,转子带有位置检测器以提供转子位置信号,使定子绕组按一定的顺序通断,保持电机的连续运行。
电机磁阻随着转子磁极与定子磁极的中心线对准或错开而变化,因为电感与磁阻成反比,当转子磁极在定子磁极中心线位置时,相绕组电感最大,当转子极间中心线对准定子磁极中心线时,相绕组电感最小。
当定子A相磁极轴线OA与转子磁极轴线O1不重合时,开关S1, S2合上,A相绕组通电,电动机内建立起以OA为轴线的径向磁场,磁通通过定子扼、定子极、气隙、转子极、转子扼等处闭合。
通过气隙的磁力线是弯曲的,此时磁路的磁导小于定、转子磁极轴线重合时的磁导,因此,转子将受到气隙中弯曲磁力线的切向磁拉力产生的转矩的作用,使转子逆时针方向转动,转子磁极的轴线O1向定子A相磁极轴线OA趋近。
当OA和O1轴线重合时,转子己达到平衡位置,即当A相定、转子极对极时,切向磁拉力消失。
此时打开A相开关S1, S2,合上B相开关,即在A相断电的同时B相通电,建立以B相定子磁极为轴线的磁场,电动机内磁场沿顺时针方向转过300,转子在磁场磁拉力的作用下继续沿着逆时针方向转过15,。
依此类推,定子绕组A-B-C三相轮流通电一次,转子逆时针转动了一个转子极距Tr(T.=2π/N,),对于三相12/8极开关磁阻电机,T=3600/8=o45,定子磁极产生的磁场轴线则顺时针移动了3×30'=90'空间角。
可见,连续不断地按A-B-C-A的顺序分别给定子各相绕组通电,电动机内磁场轴线沿A-B-C-A的方向不断移动,转子沿A-C-B-A的方向逆时针旋转。
如果按A-C-B-A的顺序给定子各相绕组轮流通电,则磁场沿着A-C-B-A的方向转动,转子则沿着与之相反的A-B-C-A方向顺时针旋转。
二、开关磁阻电机的控制原理传统的PID控制一方面参数的整定没有实现自动化,另一方面这种控制必须精确地确定对象模型。
而开关磁阻电动机( SRM) 得不到精确的数学模型, 控制参数变化和非线性, 使得固定参数的PID 控制不能使开关磁阻电动机控制系统在各种工况下保持设计时的性能指标。
模糊控制器是一种近年来发展起来的新型控制器,其优点是不需要掌握受控对象的精确数学模型,而根据人工控制规则组织控制决策表,然后由该表决定控制量的大小。
因此采用模糊控制, 对开关磁阻电动机(SRM)进行控制是改善系统性能的一种途径。
但在实践中发现, 常规模糊控制器的设计存在一些不足, 如控制表中数据有跳跃, 平滑性较差, 这对控制效果有影响。
模糊控制和PID控制两者结合起来, 扬长补短,将是一个优秀的控制策略。
其理由是:第一,由线性控制理论可知, 积分控制作用能消除稳态误差, 但动态响应慢, 比例控制作用动态响应快, 而比例积分控制既能获得较高的稳态精度, 又能具有较高的动态响应。
因此, 把PI 控制策略引入Fuzzy控制器, 构成Fuzzy- PI 复合控制, 是改善模糊控制器稳态性能的一种途径。
第二,增加模糊量化论域是提高模糊控制器稳态精度的最直接的方法, 但这种方法要增大模糊推理的计算量, 况且量化论域的增加也不是无止境的。
采用模糊+ PI控制的开关磁阻电机调速系统框图如图2所示。
图2:开关磁阻电机调速系统框图1、隶属函数与控制规则的确定考虑到电机转速偏差范围大及高精度的特点, 将偏差变量、偏差变化率及控制量的论域界均定为17个等级。
{-8,-7,-6, -5,-4,-3, -2,-1,0,1,2,3,4,5,6,7,8}将偏差变量、偏差变化率及控制量的模糊语言值均分为九档{负大,负中,负小,负很小,零,正很小,正小,正中,正大}{NB, NM, NS, NVS, ZO, PVS,PS,PM,PB}偏差变量、偏差变化率及控制量的模糊子集的隶属函数的形状均选为三角形如图3所示。
图3:均匀分布隶属函数图模糊控制器的控制规则是基于专家或操作者的经验得出,控制规则的生成方法有很多。
本文借鉴常规模糊控制器设计经验并根据系统阶跃信号的响应确定模糊控制规则表如表1所示:UENB NM NS NVS ZO PVS PS PM PBECNB PB PB PM PM PS PS PVS ZO ZO NM PB PM PM PS PS PVS PVS ZO ZO NS PM PM PS PS PVS PVS ZO NVS NVS NVS PM PS PS PVS PVS ZO NVS NVS NS ZO PS PS PVS PVS ZO NVS NVS NS NS PVS PS PVS PVS ZO NVS NVS NS NS NM PS PVS PVS ZO NVS NVS NS NS NM NM PM PVS ZO NVS NVS NS NS NM NM NB PB ZO NVS NVS NS NS NM NM NB NB 表1:改进的模糊控制规则表表中共有81条控制规则,其中一些规则可以合并, 但利用计算机进行推理计算这些规则就没有必要合并了。
模糊控制规则表征了变量之间的模糊关系, 由控制规则求出模糊关系矩阵R, 经过推理合成得到模糊控制向量。
系统采用加全平均法实现模糊判决求得精确量的控制表如表2所示。
表2:控制表2、量化因子的计算模糊PID控制器的输入分别是速度偏差e和速度偏差变换率de/dt, K1—速度偏差e 的量化因子, K2—速度偏差变化率dec/dt 的量化因子, K3—控制量的量化因子。
一般来说, K1、K2、K3分别由下面的公式确定。
123K =K =K =⎧⎪⎨⎪⎩量化论域值/偏差基本论域范围值量化论域值/偏差变化率基本论域范围值(1)基本论域范围值/量化论域值三、开关磁阻电机调速系统概述开关磁阻电机驱动系统主要由开关磁阻电机(SRM)、功率变换器、控制器、电流检测器和位置检测器组成,其组成结构如图4所示。
图4:开关磁阻电机驱动系统1、功率变换器功率变换器的作用是将电源提供的能量经适当转换后提供给SRM 。
由于SRM 绕组电流是单向的,使得其功率变换器主电路不仅结构较简单,而且相绕组与主开关器件是串联的,因而可预防短路故障。
SRM 的功率变换器主电路的结构形式与供电电压、电机相数以及主开关器件的种类等有关。
常见的功率变换器电路如5所示。
+-s U s C +1V 2V 3V 4V 5V 6V 1VD 2VD 3VD 4VD 5VD 6VD A B Ca I图5:不对称半桥型功率变换主电路图5为本系统所采用的不对称半桥型三相SRM 功率变换器主电路。
以A 相为例,每相有两个主开关管1V 和2V 及续流二极管1VD 和2VD 。
上下两只主开关管1V , 2V 同时导通时,电压加至A 相绕组两端,产生相电流a I ,此时电能转换为磁场能量;当1V 和2V 关断时,A 相绕组产生的反电势极性如图5示,绕组残余电流la 很快减小至零,绕组磁链迅速衰减;当1V 开通而 关断时,绕组残余电流I 。
经绕组~1VD -1V ~绕组形成回路,此时加在绕组上的电压为零电压,电流续流时间较长,绕组磁链衰减缓慢,无能量返还电源。
由于每相绕组有两个主开关管,故关断时可以采用同时关断两个主开关管的能量回馈方式,或者采用仅关断一个主开关管的无能量回馈方式,进而使控制方式更加灵活。
这种不对称半桥型线路具有如下的特点:(1)各主开关管的电压定额为US 。
(2)由于主开关管的电压定额与电动机绕组的电压定额近似相等,所以这种线路用足了主开关管的额定电压,有效的全部电源电压可用来控制相绕组电流。
(3)由于每相绕组接至各自的不对称半桥,在电路上,相与相之间是完全独立的,故这种结构对绕组相数没有任何限制。
(4)每相需要两个主开关管。
除了电动机绕组与每相开关串联,不存在上、下桥臂直通的故障隐患之外,很像三相异步PWM 逆变器电路。
综合考虑各种功率变换器的优缺点及使用场合,选择不对称半桥型功率变换主电路作为主供电电路,保证各相相互独立、控制灵活、系统容错性好,是开关磁阻电机控制系统中理想的功率变换器。
2、速度和位置反馈进行位置检测是SRM工作的一大特点。
它由中间开槽的光电传感元件及与SRM转子同轴安装、30度间隔的6齿槽转盘构成。
两个位置检测器相距15度安装,输出两路相位差15度的方波信号,分别进入控制器的两个捕获单元CAP1和CAP2。
当在捕获输入引脚上检测到一个转换时,定时器T2或T3的值被捕获并存储在相应的2级深度FIFO堆栈中。
在程序中,位置信号的上、下跳变均引起捕获操作,即每隔15度产生一次捕获操作,由此可以计算出电机运行的实际速度并得到转子位置信息。
3、电流检测为了实现电机低速运行下电流斩波控制与过流保护,必须对绕组中的电流进行检测。
本系统采用零磁通霍尔元件电流传感器来检测绕组电流A 将霍尔元件输出的小电流信号首先变换为电压信号,再经放大滤波后进入A/D转换通道。
电流斩波控制采用硬件方案实现,其电路如图6所示。
图6:电流斩波工作电路4、输出和功率驱动电路控制器的PWM发生电路可产生6路具有可编程死区和可变输出极性的PWM信号PWM1~PWM6,系统的PWM输出和功率驱动电路如图7所示。
图7:PWM输出和功率驱动电路当定时器T1计数值与全比较单元的比较单元值相同时,产生的状态匹配信号进入波形发生单元。
在该系统中,我们使用非对称PWM波形发生器,由其产生的PWM信号进入死区发生单元,死区宽度从0到102.4微秒可调。
考虑到所用功率器件IGBT的开通和关断时间,设定PWM波的死区时间为3.5微秒;系统中使用PWM1~PWM4作为功率驱动电路的控制输入。
功率驱动模块选用富士公司的EXB840,它的最高工作频率可达40KHZ,只需外部提供一个+20V单电源,内部自己产生-5V反偏压,并有短路保护及慢速关断功能。