《開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)》PPT課件

1、2.3 SR電機(jī)的控制原電機(jī)的控制原理理F為以電機(jī)構(gòu)造參數(shù)為以電機(jī)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(duì)一定電機(jī)，構(gòu)造參數(shù)一定。如對(duì)一定電機(jī)，構(gòu)造參數(shù)一定。如Us、 on 、off一定，那么電機(jī)的固有機(jī)械特性為：一定，那么電機(jī)的固有機(jī)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(lì)特性區(qū)串勵(lì)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(jī)的基速電機(jī)的基速 SR電機(jī)的固有機(jī)械特性類似與直流電機(jī)電機(jī)的固有機(jī)械特性類似與直流電機(jī)的串

2、勵(lì)特性。的串勵(lì)特性。 對(duì)給定對(duì)給定SR電機(jī)，在最高電壓電機(jī)，在最高電壓Us和最大允和最大允許電流條件下，存在一個(gè)臨界角速度。即許電流條件下，存在一個(gè)臨界角速度。即SR電機(jī)得到最大轉(zhuǎn)矩的最高角速度，稱電機(jī)得到最大轉(zhuǎn)矩的最高角速度，稱為基速。為基速。SR電機(jī)控制戰(zhàn)略：電機(jī)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(guò)電流斬波，經(jīng)過(guò)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(shí)踐值之差調(diào)制實(shí)踐值之差調(diào)制Us，進(jìn)而改動(dòng)轉(zhuǎn)矩，進(jìn)而改動(dòng)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?cái)夭ú煽煽乜貐^(qū)區(qū) 起起動(dòng)動(dòng)斬?cái)夭ú?定定角角度度斬?cái)夭ú?變變角角度度斬?cái)夭ú?APC控控制制 可可變變角角度度運(yùn)運(yùn)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(shí)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?gòu)碾娫唇邮茈娔?，又能迅速向電源回饋能量?較少數(shù)量的主開(kāi)關(guān)元件；較少數(shù)量的主開(kāi)關(guān)元件；2可將全部電源電壓加給電動(dòng)機(jī)相繞可將全部電源電壓加給電動(dòng)機(jī)相繞組；組；3主開(kāi)關(guān)器件的電壓額定值與電動(dòng)機(jī)主開(kāi)關(guān)器件的電壓額定值與電動(dòng)機(jī)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(guò)主開(kāi)關(guān)器件調(diào)制，有效地控可經(jīng)過(guò)主開(kāi)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(kāi)關(guān)型、雙開(kāi)關(guān)型每相有兩只主開(kāi)關(guān)每相有兩只主開(kāi)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(kāi)關(guān)當(dāng)兩只主開(kāi)關(guān)VT1VT1和和VT2VT2同時(shí)導(dǎo)通時(shí)，同時(shí)導(dǎo)通時(shí)，電源電源US US 向電機(jī)相向電機(jī)相繞組供電繞組供電 ；當(dāng)；當(dāng)VT1VT1和和VT2VT2同時(shí)關(guān)斷時(shí)，同時(shí)關(guān)斷時(shí)，將電機(jī)的磁場(chǎng)儲(chǔ)能將電機(jī)的磁場(chǎng)儲(chǔ)能以電能方式迅速回以電能方式迅速回饋電源，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)迫饋電源，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)迫換相。換相。 。 + US - - V

6、D1 VD2 VT1 VT2 雙開(kāi)關(guān)型電路特點(diǎn)：雙開(kāi)關(guān)型電路特點(diǎn)：1適用于恣意相數(shù)適用于恣意相數(shù)SR電機(jī)電機(jī)2相控獨(dú)立性：獨(dú)立相控獨(dú)立性：獨(dú)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(diǎn)雙繞組型電路特點(diǎn)主開(kāi)關(guān)主開(kāi)關(guān)S1S1導(dǎo)通時(shí)，導(dǎo)通時(shí)，電源對(duì)主繞組電源對(duì)主繞組A A供供電；當(dāng)其關(guān)斷時(shí)，電；當(dāng)其關(guān)斷時(shí)，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(guò)二副繞組，經(jīng)過(guò)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(shí)現(xiàn)強(qiáng)迫換相。實(shí)現(xiàn)強(qiáng)迫換相。早期運(yùn)用的雙繞組構(gòu)造，每相有主、副兩個(gè)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(huì)構(gòu)成較高的尖峰上會(huì)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(gè)繞組，因此電機(jī)槽個(gè)繞組，因此電機(jī)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(diǎn)：適用于任何相數(shù)的優(yōu)點(diǎn)：

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(chǎng)所電場(chǎng)所兩個(gè)相串聯(lián)的電容兩個(gè)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(diǎn)電位。每相只需一個(gè)主開(kāi)關(guān)點(diǎn)電位。每相只需一個(gè)主開(kāi)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(shí)，上導(dǎo)通時(shí)，上側(cè)電容側(cè)電容C1C1對(duì)對(duì)A A相繞相繞組放電，電源對(duì)組放電，電源對(duì)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(shí)，關(guān)斷時(shí)，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(jī)電機(jī)2主開(kāi)關(guān)數(shù)較少主開(kāi)關(guān)數(shù)較少3相控獨(dú)立性：相控獨(dú)立性：不獨(dú)立不獨(dú)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(diǎn)電需限制中點(diǎn)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(gè)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(diǎn)電位的較大浮動(dòng)。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(jī)電機(jī)2主開(kāi)關(guān)數(shù)較少主開(kāi)關(guān)數(shù)較少3相控獨(dú)立性：不獨(dú)立相控獨(dú)立性：不獨(dú)立4相繞組電壓浮動(dòng)相繞組電壓浮動(dòng)5本電路特有的優(yōu)點(diǎn)本電路特有的優(yōu)點(diǎn):可以實(shí)現(xiàn)零壓續(xù)流，可以實(shí)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(jī)最常電機(jī)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(shí)任務(wù)情況兩相導(dǎo)通時(shí)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(cè)電壓檢測(cè) 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(guò)流保護(hù)電路過(guò)流保護(hù)電路 15 6

11、 2 3 1 9 4 5 14 10mEXB841 驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)信號(hào) 4.7k 1/2W 過(guò)流保護(hù)輸出過(guò)流保護(hù)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(cè)與換相邏輯位置檢測(cè)與換相邏輯靜止部分靜止部分運(yùn)動(dòng)部分運(yùn)動(dòng)部分定子上安裝兩個(gè)相距定子上安裝兩個(gè)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(hào)輸出信號(hào) 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(hào)輸入信號(hào) 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(hào)信號(hào) 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(cè)測(cè) 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(shí)器定時(shí)器 計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器 總線總線 位置脈沖信號(hào)位置脈沖信號(hào) 記數(shù)器記數(shù)器 接口接口 總線總線 時(shí)鐘脈沖時(shí)鐘脈沖 位置脈沖信號(hào)位置脈沖信號(hào) 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(dòng)機(jī)電阻采樣電流檢測(cè)電路電動(dòng)機(jī)電阻采樣電流檢測(cè)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(jì)計(jì)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(dòng)動(dòng) * - - + + T* i* - - i on , off 鍵盤(pán)電路鍵盤(pán)電路 顯示電路顯示電路 故障檢測(cè)電路故障檢測(cè)電路 位置、速度信位置、速度信號(hào)檢

16、測(cè)電路號(hào)檢測(cè)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(guò)電流斬波與過(guò)流保護(hù)電路流保護(hù)電路 電流檢測(cè)電路電流檢測(cè)電路 過(guò)電流保護(hù)過(guò)電流保護(hù) 電路電路 相控信號(hào)相控信號(hào) 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(dòng)動(dòng)電電路路 HSI HSO PWM P0 ACH4 5) 鍵盤(pán)、顯示電路鍵盤(pán)、顯示電路:F240 有獨(dú)立的有獨(dú)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(pán)口組成矩陣式鍵盤(pán),經(jīng)過(guò)串行外設(shè)經(jīng)過(guò)串行外設(shè)接口接口(SPI)顯示運(yùn)轉(zhuǎn)形狀。顯示運(yùn)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(kāi)始后臺(tái)程序運(yùn)行開(kāi)始后臺(tái)程序運(yùn)行 開(kāi)始開(kāi)始 執(zhí)行程序執(zhí)行程序 后臺(tái)程序后臺(tái)程序