[發明專利]一種寬范圍的開關磁阻電動機調速裝置

無效

• 申請號: 200910076128.5
• 申請日: 2009-01-07
• 公開（公告）號: CN101771375A
• 公開（公告）日: 2010-07-07
• 發明（設計）人: 高超;裘錦灼
• 申請（專利權）人: 北京中紡銳力機電有限公司
• 主分類號: H02P6/06
• 分類號: H02P6/06;H02P6/16
• 代理公司: 北京市德權律師事務所 11302
• 代理人: 王建國

技術領域

本發明涉及一種開關磁阻電動機中電磁轉矩的產生和控制原理和系統，具體地說，涉及一種開關磁阻電動機中定位和轉速控制的裝置。

背景技術

目前，開關磁阻電動機調速裝置已得到廣泛的應用，其中3相開關磁阻電動機類型更為成熟，至今國內已有各種功率的產品。電動機的調速范圍寬達期1∶200以上，在定/轉子凸極數為12/8時，最低轉速約為10轉/分。如果轉速太低，電磁轉矩的脈動會引起明顯的轉速波動，產生懦動現象。

為了消除電磁轉矩的脈動，進而能定位于任意設定的轉角，本公司從改進電動機轉子凸極的結構著手，確立了以兩相鄰相同時通電的定位方式和分相閉環控制定子繞組電流來使每相轉矩符合要求。在推出開關磁阻電動機定位控制系統的基礎上，后來又申請了發明專利“一種全新的開關磁阻電動機調速裝置”。

在這種全新的調速裝置中，電動機相數大于2，在一個相繞組中通以電流時，復位轉矩的矩角特性近似地符合正弦波規律?，F在兩個兩相鄰相被同時適當地通電，對于任意設定的方位角，總復位轉矩仍是如此，而且幅值基本不變。兩相通電的臨界點是一相通電，其時空載時定/轉子凸極的中心線重合；如果帶了負載，則定位角和換向角偏移一個負載角。

同時，各相復位轉矩幅值由轉矩給定器給出后，利用測得的相電流反饋信號和變換，對各相進行分別的閉環控制；而轉矩給定器的輸入則是可調頻脈沖源送來的脈沖列和比較電路送來的正/反轉向信號。

調速裝置有開環和閉環兩種型式。圖1示為開環時轉速控制部份方框圖，包括模擬開關、給定積分電路、比較電路、轉矩給定器、絕對值變換電路、偏差放大器、可調頻脈沖源和f/v轉換器。其中偏差放大器、可調頻脈沖源和f/v轉換器三個單元歸并起來，就是v/f轉換器。

如果圖1中f/v轉換器的輸入脈沖改由電動機上角位移傳感器中的編碼器提供，則調速裝置變為閉環型式。

除了所用電動機和通電方式不同外，上述調速裝置很像變頻器供電的反應式同步電動機，能夠在開環情況下平穩運行，輸出很低的轉速。缺點方面，則在于輸出高速尚有疑問，需要進一步研究改進。

發明內容

本發明正是為了解決上述技術問題而設計的一種寬范圍的開關磁阻電動機調速裝置。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種寬范圍的開關磁阻電動機調速裝置，包括開關磁阻電動機和控制器；開關磁阻電動機是轉子可以定位在任意設定轉角的電動機；電動機上裝有編碼器做的角位移傳感器，利用轉速環的輸出控制帶動負載的電磁轉矩，電動機的轉矩脈動很小，能在寬范圍內調速；啟動信號使模擬開關接通和轉速調節器打開，轉速給定經給定積分電路變換后加到轉速調節器的輸入上；轉速調節器的輸出為轉矩給定，其正/負轉向靠比較電路控制，絕對值則從絕對值變換電路輸出端獲得；兩者均作為轉矩給定器輸入，轉矩給定器的另一路輸入是由電動機上編碼器提供的脈沖列；脈沖列的頻率正比于電動機轉速，由f/v轉換器轉變為電壓，然后與編碼器同時提供的轉動方向信號一起，在轉向控制電路上形成轉速反饋信號，加到轉速調節器上構成轉速閉環。

所述一種寬范圍的開關磁阻電動機調速裝置，通過功率逆變電路對定子繞組實行分相控制，各相的電磁轉矩由轉矩給定器給出后，經過適當的轉換，構成電流閉環或者轉矩閉環，其中反饋信號是由電流傳感器測得的相電流。

所述一種寬范圍的開關磁阻電動機調速裝置，其電動機相數大于2，各相的磁路獨立，可分相控制繞組中電流；電動機轉子凸極的結構特殊，在一個相繞組中通以電流時，轉子復位轉矩與失調角間關系近似地符合正弦波規律，各次諧波近似為零。

所述一種寬范圍的開關磁阻電動機調速裝置，其兩相鄰相定子繞組同時通電時，兩相鄰相產生的復位轉矩的幅值適當，對于任意設定的方位角，總復位轉矩的矩角特性仍近似地符合正弦波規律，且幅值基本不變；兩相鄰相同時通電的臨界點是一相通電，接著換到新的兩相鄰相通電。

所述一種寬范圍的開關磁阻電動機調速裝置，換相所需的轉角間隔脈沖列來自電動機上安裝的角位移傳感器；當使得共磁能增大的轉子凸極的邊對齊通電相定子凸極中心線時，兩相鄰相同時通電換相，轉子上獲得大小為總復位轉矩幅值的電磁轉矩；在轉子轉到其它方位角時，也獲得這樣大小的電磁轉矩。

本發明中轉速給定器4是控制器的關鍵，它的輸出與輸入間關系復雜，并且要多相輸出，必須采用計算機技術才能實現。其它單元不受限制，但為了簡化電路和連線，提高可靠性和控制靈活性，有些單元最好也采用計算機技術。