[發(fā)明專利]單電流傳感器的開關(guān)磁阻電機控制裝置及其實現(xiàn)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710059958.8
• 申請日: 2007-10-19
• 公開（公告）號: CN101202526A
• 公開（公告）日: 2008-06-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫鶴旭;鄭易;董硯;雷兆明;張煒;劉漢奎
• 申請（專利權(quán)）人: 河北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: H02P6/16
• 分類號: H02P6/16;H02P6/08;H02P27/04
• 代理公司: 天津市杰盈專利代理有限公司
• 代理人: 趙敬

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及開關(guān)磁阻電機(Switched?Reluctance?Motor，簡稱SRM)雙相導(dǎo)通時的相電流檢測方法及控制，特別是一種單電流傳感器的四相(8/6極)開關(guān)磁阻電機控制裝置及其實現(xiàn)方法。

背景技術(shù)

眾所周知，單向、脈動以及波形隨著運行方式、運行條件不同而變化很大是開關(guān)磁阻電機相電流的基本特點。繞組中相電流的控制是整個開關(guān)磁阻電機(SRM)調(diào)速系統(tǒng)的核心內(nèi)容，電流控制的好壞直接影響到系統(tǒng)的調(diào)速性能，電流脈動太大還可能導(dǎo)致轉(zhuǎn)矩脈動加大，電機噪聲也將會變大。傳統(tǒng)的電流滯環(huán)控制雖然能快速地增加或者減小電流，但是帶來的負(fù)面效應(yīng)是開關(guān)頻率、開關(guān)損耗加大，尤其是大功率的開關(guān)磁阻電機調(diào)速系統(tǒng)，開關(guān)損耗將限制其在大功率場合的應(yīng)用。由此可知，開關(guān)磁阻電機電流控制器應(yīng)具備如下性能特點：快速性能好，從電流檢測到控制主開關(guān)器件動作的延時應(yīng)盡量小；被測主電路與控制電路之間應(yīng)該有良好隔離，且有一定的抗干擾能力；靈敏度高，檢測頻帶范圍寬，可檢測多次諧波成分的直流電流；單向電流檢測，在一定工作范圍內(nèi)具有良好的線性度。應(yīng)該指出，開關(guān)磁阻電機電流斬波控制(CCC)工作方式的一般方法是每相串入一個電流傳感器，對四相(8/6極)開關(guān)磁阻電機，這就需要用四個電流傳感器，這無疑增加了成本，使系統(tǒng)復(fù)雜，調(diào)節(jié)麻煩。事實上，開關(guān)磁阻電機正常運行時，即使存在兩相導(dǎo)通重疊，亦并非是所有的相繞組同時導(dǎo)通的，這就為減少電流傳感器數(shù)量提供了可能性。之前對四相開關(guān)磁阻電機電流的控制，由于其相鄰相的導(dǎo)通區(qū)間可能發(fā)生重疊，但交叉相(即A相、C相和B相、D相)的導(dǎo)通區(qū)間一般不會重疊，而且電流斬波控制方式的放電時間短，因此當(dāng)C相(或D相)開始斬波時，A相(或B相)的電流已經(jīng)衰減至零，故可以采用A相和C相、B相和D相共用一套電流傳感器，即可對四相電流按順序進(jìn)行斬波控制。目前通用的開關(guān)磁阻電機均采用上述方式進(jìn)行電流檢測，但是，本著減少電流檢測器件數(shù)目、簡化A/D轉(zhuǎn)換及DSP控制器處理的目的，并且為了使電流控制速度加快，同時提高系統(tǒng)整體響應(yīng)速度，本發(fā)明解決了用一個電流傳感器控制四相(8/6極)開關(guān)磁阻電機的相電流。

鑒于開關(guān)磁阻電機功率變換器中，輸出的相電流是單向脈動的，可用如下幾種檢測電流的方法：電阻采樣檢測電流法、直流電流互感器檢測電流法、霍爾元件采樣檢測電流法、磁敏電阻采樣檢測電流法。其中電阻采樣檢測電流法簡單易行，但有附加損耗，且易引入主電路的強電干擾。而后幾種方式都要進(jìn)行電流的磁通密度變換，霍爾元件采樣檢測電流法由于其實用性，得到越來越廣泛的應(yīng)用。霍爾電流傳感器是國際上電子線路中普遍采用的電流檢測及過電流保護(hù)元件，其最大優(yōu)點是測量精度高、線性度好、響應(yīng)快速，可以做到電隔離檢測。利用霍爾效應(yīng)檢測電流目前有直接檢測式和磁場平衡式兩種方法。直接檢測式霍爾電流傳感器的主要不足是當(dāng)被測電流過大時，為不使磁路飽和，保證測量的線性度，必須相應(yīng)增大鐵心的截面積，這就造成檢測裝置的體積過大。而磁場平衡式霍爾電流傳感器(簡稱LEM)把互感器、磁放大器、霍爾元件和電子線路集成在一起，具有測量、反饋、保護(hù)三重功能。LEM模塊通過磁場的補償，鐵心內(nèi)的磁通保持為零，使其尺寸、重量顯著減小，使用方便，電流過載能力強，因此成為開關(guān)磁阻電機中一種理想的電流檢測方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種電流傳感器的開關(guān)磁阻電機控制裝置及其實現(xiàn)方法。它屬于單電流傳感器四相(8/6極)開關(guān)磁阻電機控制器，解決了開關(guān)磁阻電機由于相電流單向、脈動等難以精確控制的問題，以及穿孔式霍爾電流傳感器檢測雙相導(dǎo)通時電流的實現(xiàn)方法。

本發(fā)明提供的一種單電流傳感器(四相，8/6極)的開關(guān)磁阻電機控制裝置主要包括：電流檢測電路、功率變換器電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、數(shù)字信號處理(DSP)控制器電路和開關(guān)磁阻電機(SRM)；其連接方式是：功率變換器電路分別連接電流檢測電路與開關(guān)磁阻電機，電流檢測電路再與A/D轉(zhuǎn)換電路相連，A/D轉(zhuǎn)換電路與數(shù)字信號處理(DSP)控制電路連接。

所述的功率變換器電路包括：整流電路、裂相電容分壓電路、半橋式逆變電路及開關(guān)電源；其連接方式是：交流電源接至整流電路，整流電路分別與裂相電容分壓電路、開關(guān)電源相連接，裂相電容分壓電路連接至半橋式逆變電路。

所述的功率變換器電路的A相和C相的一端通過霍爾電流檢測器(LEM)分別與功率器件VT1和VT2相連，另一端與開關(guān)磁阻電機(SRM)的相應(yīng)相連接；B相和D相的一端分別與VD3、VD4相連，另一端直接與開關(guān)磁阻電機(SRM)的相應(yīng)相連接。

所述的單電流傳感器的開關(guān)磁阻電機控制裝置的實現(xiàn)方法包括的步驟：