《開關(guān)磁阻電機》PPT課件

1、2.3 SR電機的控制原電機的控制原理理F為以電機構(gòu)造參數(shù)為以電機構(gòu)造參數(shù)(m，Nr， 2，Lmax，Lmin)和控制參數(shù)和控制參數(shù)(on ,off)為變量的函數(shù)為變量的函數(shù)/savUFTW =整理得：整理得：對一定電機，構(gòu)造參數(shù)一定。如對一定電機，構(gòu)造參數(shù)一定。如Us、 on 、off一定，那么電機的固有機械特性為：一定，那么電機的固有機械特性為：Tav=k/ 2 P=k/ 恒轉(zhuǎn)矩區(qū)恒轉(zhuǎn)矩區(qū) 恒功率區(qū)恒功率區(qū) 串勵特性區(qū)串勵特性區(qū) CCC 方式方式 APC 方式方式 1 2 c固定固定 o T SR電機的基速電機的基速 SR電機的固有機械特性類似與直流電機電機的固有機械特性類似與直流電機的串

2、勵特性。的串勵特性。 對給定對給定SR電機，在最高電壓電機，在最高電壓Us和最大允和最大允許電流條件下，存在一個臨界角速度。即許電流條件下，存在一個臨界角速度。即SR電機得到最大轉(zhuǎn)矩的最高角速度，稱電機得到最大轉(zhuǎn)矩的最高角速度，稱為基速。為基速。SR電機控制戰(zhàn)略：電機控制戰(zhàn)略：可控量為：可控量為：Us、 on 、off控制法控制法1：固定：固定 on , off，經(jīng)過電流斬波，經(jīng)過電流斬波限制電流，得到恒轉(zhuǎn)矩限制電流，得到恒轉(zhuǎn)矩控制法控制法2：固定：固定 on , off，由速度設(shè)定值和，由速度設(shè)定值和實踐值之差調(diào)制實踐值之差調(diào)制Us，進而改動轉(zhuǎn)矩，進而改動轉(zhuǎn)矩*基速以上，角度位置控制基速以上

3、，角度位置控制(APC)，輸出恒功率，輸出恒功率 O i Imin Imax O i Imax O i O T off on增大增大 0 0 Amin Cmaxn 2 1 電電流流斬斬波波可可控控區(qū)區(qū) 起起動動斬斬波波 定定角角度度斬斬波波 變變角角度度斬斬波波 APC控控制制 可可變變角角度度運運行行區(qū)區(qū) min( )SonUiLqqq-=W2maxminSonCHULIqq-W= A B C D D A B C D D Te 30 O 導(dǎo)通相控制導(dǎo)通相控制 60 Tstmin D A C AB BC CD DA Te 30 O 導(dǎo)通相控制導(dǎo)通相控制 60 B D on off 導(dǎo)導(dǎo) 通通

4、區(qū)區(qū) 正正 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) on off 導(dǎo)導(dǎo) 通通 區(qū)區(qū) 反反 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) O L O Te Te L,Te轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) L,Te轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) L L i L, , i O Te - -Te r/2 on r off 功率變換器是直流電源和SRM的接口，起著將電能分配到SRM繞組中的作用，同時接受控制器的控制。 由于SRM遵照“最小磁阻原理任務(wù)，因此只需求單極性供電的功率變換器。功率變換器應(yīng)能迅速從電源接受電能，又能迅速向電源回饋能量。1較少數(shù)量的主開關(guān)元件；較少數(shù)量的主開關(guān)元件；2可將全部電源電壓加給電動機相繞可將全部電源電壓加給電動機相繞組；組；3主開關(guān)器件的電壓額定值與電動機主開關(guān)器件的電壓額定值與電動機接近；接近；

5、4具備迅速添加相繞組電流的才干；具備迅速添加相繞組電流的才干；5可經(jīng)過主開關(guān)器件調(diào)制，有效地控可經(jīng)過主開關(guān)器件調(diào)制，有效地控制相電流；制相電流；6能將能量回饋給電源。能將能量回饋給電源。1、雙開關(guān)型、雙開關(guān)型每相有兩只主開關(guān)每相有兩只主開關(guān)和兩只續(xù)流二極管。和兩只續(xù)流二極管。當(dāng)兩只主開關(guān)當(dāng)兩只主開關(guān)VT1VT1和和VT2VT2同時導(dǎo)通時，同時導(dǎo)通時，電源電源US US 向電機相向電機相繞組供電繞組供電 ；當(dāng)；當(dāng)VT1VT1和和VT2VT2同時關(guān)斷時，同時關(guān)斷時，將電機的磁場儲能將電機的磁場儲能以電能方式迅速回以電能方式迅速回饋電源，實現(xiàn)強迫饋電源，實現(xiàn)強迫換相。換相。 。 + US - - V

6、D1 VD2 VT1 VT2 雙開關(guān)型電路特點：雙開關(guān)型電路特點：1適用于恣意相數(shù)適用于恣意相數(shù)SR電機電機2相控獨立性：獨立相控獨立性：獨立3相電壓相電壓=電源電壓電源電壓4器件數(shù)量多器件數(shù)量多 + US - - VD1 VD4 VT1 VT4 VD2 VD5 VT2 VT5 VD3 VD6 VT3 VT6 A B C 雙繞組型電路特點雙繞組型電路特點主開關(guān)主開關(guān)S1S1導(dǎo)通時，導(dǎo)通時，電源對主繞組電源對主繞組A A供供電；當(dāng)其關(guān)斷時，電；當(dāng)其關(guān)斷時，靠磁耦合將主繞靠磁耦合將主繞組組A A的電流轉(zhuǎn)移到的電流轉(zhuǎn)移到副繞組，經(jīng)過二副繞組，經(jīng)過二極管極管D1D1續(xù)流，向續(xù)流，向電源回饋電能，電源回

7、饋電能，實現(xiàn)強迫換相。實現(xiàn)強迫換相。早期運用的雙繞組構(gòu)造，每相有主、副兩個繞組，主、副繞組雙線并繞，同名端反接，其匝數(shù)比為1：1。 2 2、雙繞組型、雙繞組型 缺陷：缺陷：1 1由于主、副繞組之由于主、副繞組之間不能夠完全耦合，間不能夠完全耦合，在在S1S1關(guān)斷的瞬間，因關(guān)斷的瞬間，因漏磁及漏感作用，其漏磁及漏感作用，其上會構(gòu)成較高的尖峰上會構(gòu)成較高的尖峰電壓，故電壓，故S1S1需求有良需求有良好的吸收回路。好的吸收回路。2 2由于采用主、副兩由于采用主、副兩個繞組，因此電機槽個繞組，因此電機槽及銅線利用率低。銅及銅線利用率低。銅耗添加、體積增大。耗添加、體積增大。優(yōu)點：適用于任何相數(shù)的優(yōu)點：

8、適用于任何相數(shù)的SRMSRM，尤其適宜于低壓直流電源供尤其適宜于低壓直流電源供電場所電場所兩個相串聯(lián)的電容兩個相串聯(lián)的電容C1C1和和C2C2將電源電壓一分為二將電源電壓一分為二, ,構(gòu)成中構(gòu)成中點電位。每相只需一個主開關(guān)點電位。每相只需一個主開關(guān)S S和一只續(xù)流二極管和一只續(xù)流二極管D D。 當(dāng)當(dāng)S1S1導(dǎo)通時，上導(dǎo)通時，上側(cè)電容側(cè)電容C1C1對對A A相繞相繞組放電，電源對組放電，電源對A A相供電，經(jīng)下側(cè)相供電，經(jīng)下側(cè)電容電容C2C2構(gòu)成回路；構(gòu)成回路；當(dāng)當(dāng)S1S1關(guān)斷時，關(guān)斷時，A A相相電流經(jīng)電流經(jīng)D1D1續(xù)流，續(xù)流，向下側(cè)電容向下側(cè)電容C2C2充充電。電。 1只適用于偶數(shù)只適用于偶

9、數(shù)相相SR電機電機2主開關(guān)數(shù)較少主開關(guān)數(shù)較少3相控獨立性：相控獨立性：不獨立不獨立4電源利用率低，電源利用率低，每相電壓為電源電每相電壓為電源電壓的壓的1/2。5需限制中點電需限制中點電位漂移位漂移該變換器比四相電容分壓型功率變換器主電路少了兩個串聯(lián)的分壓電容，換相相的磁能以電能方式一部分回饋電源，另一部分注入導(dǎo)通相繞組，引起中點電位的較大浮動。它要求每一瞬間必需上、下各有一相導(dǎo)通。1只適用于只適用于4的倍數(shù)相的倍數(shù)相SR電機電機2主開關(guān)數(shù)較少主開關(guān)數(shù)較少3相控獨立性：不獨立相控獨立性：不獨立4相繞組電壓浮動相繞組電壓浮動5本電路特有的優(yōu)點本電路特有的優(yōu)點:可以實現(xiàn)零壓續(xù)流，可以實現(xiàn)零壓續(xù)流，

10、提高系統(tǒng)的控制性能。提高系統(tǒng)的控制性能。H橋型電路為橋型電路為4相相SR電機最常電機最常用的主電路方式用的主電路方式V0導(dǎo)通導(dǎo)通 V0關(guān)斷關(guān)斷AB兩相導(dǎo)通時任務(wù)情況兩相導(dǎo)通時任務(wù)情況主電路主電路續(xù)流續(xù)流斬波：V1關(guān)斷，續(xù)流換相：V2關(guān)斷，V1導(dǎo)通換相：V1關(guān)斷，V2導(dǎo)通 VT1 VT3 VD3 VD1 VD2 VD4 VT2 VT4 + + US - - + U0 A B C D C2 C1 J 電壓檢測電壓檢測 R1 R2 R3 380V VT RL 11 10 2 1 3 MID 3 1 2 8 9 MDI 14 15 5 4 6 2 3 1 9 AMP 過流保護電路過流保護電路 15 6

11、 2 3 1 9 4 5 14 10mEXB841 驅(qū)動信號驅(qū)動信號 4.7k 1/2W 過流保護輸出過流保護輸出 TLP521 或等效或等效 47 F 47 F ERA34-10 RG IGBT ICC 20V 0V 隔離電源隔離電源 絞線絞線 2.5.1 位置檢測與換相邏輯位置檢測與換相邏輯靜止部分靜止部分運動部分運動部分定子上安裝兩個相距定子上安裝兩個相距75o的光敏器件的光敏器件S、P,分別與定子極中心線分別與定子極中心線成成37.5o夾角。夾角。將其組合為將其組合為4種不同種不同形狀，代表定子繞組形狀，代表定子繞組4種不同參考位置種不同參考位置S P導(dǎo)通相導(dǎo)通相1 0 AB0 0 B

12、C 0 1 CD1 1 DA1 0 ABS P導(dǎo)通相導(dǎo)通相0 0AD1 0DC1 1CB0 1 BA0 0AD Ui (fi) (fo) Ue U0 Ud (fo) 輸出信號輸出信號 壓控振蕩器壓控振蕩器 相位比較器相位比較器 控制電壓控制電壓 低通濾波器低通濾波器 誤差電壓誤差電壓 輸入信號輸入信號 fi 相位比較器相位比較器 低通濾波器低通濾波器 壓控振蕩器壓控振蕩器 分頻器分頻器( N) fo =Nfi R5 R4 C4 + R7 R6 C3 S +5V Q VIN 16 3 4 14 6 7 13 9 11 12 5 8 CD4046 CD4040 8 11 10 12 16 14 4

13、 3 13 15 S 信號信號 6 7 300pF 4046 10k 47k 1M 0.22 F OUT1 CLK1 8253 CS A0 A1 D0 D7 WR RD 8 8 P0 P2.4 P2.5 P2.6 P2.7 ALE RD WR MCU A1 A0 D0 D7 8253 CLK0 GATE0 P1.0 CS RD WR 373 154 INT1 測測 S、 P跳跳變變 f0 CPU 80C196KC HSI.0 HSI.1 S P 60nNfrp + - - R2 R1 +15V R3 R4 UCC C2 C1 + - Uout 充電泵充電泵 2 3 4 1 5 8 10 11

14、S LM2907 160Ncmnp T=2mTf= 定時器定時器 計數(shù)器計數(shù)器 總線總線 位置脈沖信號位置脈沖信號 記數(shù)器記數(shù)器 接口接口 總線總線 時鐘脈沖時鐘脈沖 位置脈沖信號位置脈沖信號 1260Nm fnp m= D 觸觸發(fā)發(fā)器器 D CP Q Tc HSO.0 HSI.0 HSI.1 SP Td Tc Td m1 m2 SRSR電動機電阻采樣電流檢測電路電動機電阻采樣電流檢測電路 R R1 R2 Uo IL +UCC V _ _ Uo Ui Uoffset is Re R1 R2 R3 Rf IL +15V -15V LEM VT1 VT3 VD3 VD1 VD2 VD4 VT2 V

15、T4 + + US - - + U0 A B C D C2 C1 LEM1 LEM2 + US - - VD1 VD4 VT1 VT4 VD2 VD5 VT2 VT5 VD3 VD6 VT3 VT6 A B C LEM SRM 功功率率 變變換換器器 - - US + 位位置置 傳傳感感器器 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速速計計算算 邏邏輯輯控控制制 ASR 控控制制模模式式選選擇擇 正正反反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)指指令令 ACR PW M 邏邏輯輯 “與與” 放放 大大 驅(qū)驅(qū) 動動 * - - + + T* i* - - i on , off 鍵盤電路鍵盤電路 顯示電路顯示電路 故障檢測電路故障檢測電路 位置、速度信位置、速度信號檢

16、測電路號檢測電路 EPROM 和和 E2PROM 電路電路 晶振和復(fù)位晶振和復(fù)位 電路電路 電流斬波與過電流斬波與過流保護電路流保護電路 電流檢測電路電流檢測電路 過電流保護過電流保護 電路電路 相控信號相控信號 輸出電路輸出電路 邏邏輯輯綜綜合合電電路路 CPU (80C196KC) 功功率率變變換換器器隔隔離離驅(qū)驅(qū)動動電電路路 HSI HSO PWM P0 ACH4 5) 鍵盤、顯示電路鍵盤、顯示電路:F240 有獨立的有獨立的I/O 空間和空間和總線。用總線。用I/O 口組成矩陣式鍵盤口組成矩陣式鍵盤,經(jīng)過串行外設(shè)經(jīng)過串行外設(shè)接口接口(SPI)顯示運轉(zhuǎn)形狀。顯示運轉(zhuǎn)形狀。 初始化初始化 _DSP 設(shè)置設(shè)置 _事件管理器初始化事件管理器初始化 _SRM 控制參數(shù)初始化控制參數(shù)初始化 _使能中斷使能中斷 _開始后臺程序運行開始后臺程序運行 開始開始 執(zhí)行程序執(zhí)行程序 后臺程序后臺程序