[發(fā)明專利]一種新的開關(guān)磁阻電動機伺服系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910080139.0
• 申請日: 2009-03-24
• 公開（公告）號: CN101847960A
• 公開（公告）日: 2010-09-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 裘錦灼
• 申請（專利權(quán)）人: 北京中紡銳力機電有限公司
• 主分類號: H02P6/08
• 分類號: H02P6/08;H02P25/08;H02P23/00
• 代理公司: 北京市德權(quán)律師事務(wù)所 11302
• 代理人: 王建國

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及開關(guān)磁阻電動機中的伺服系統(tǒng)，具體地說，涉及雙N拍運行方式的N相開關(guān)磁阻電動機伺服系統(tǒng)。

背景技術(shù)

通常，伺服系統(tǒng)是以電動機轉(zhuǎn)角或工作臺位移為控制量的自動控制系統(tǒng)，在各種行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用，尤其是機械制造行業(yè)，伺服系統(tǒng)的響應(yīng)要快，調(diào)節(jié)過程要短，并且要具有良好的控制精度。

開關(guān)磁阻電動機有其獨特的優(yōu)點，已在調(diào)速領(lǐng)域確立了重要的地位，但其輸出轉(zhuǎn)矩的形式比較復(fù)雜，脈動比較大，在運行轉(zhuǎn)速很低時，存在著顯著的轉(zhuǎn)速波動，所以至今沒有開關(guān)磁阻電動機伺服系統(tǒng)的產(chǎn)品。

在開關(guān)磁阻電動機定位系統(tǒng)和寬范圍調(diào)速裝置專利的基礎(chǔ)上，不久前本公司又申請了“一種開關(guān)磁阻電動機伺服系統(tǒng)”的專利。反饋量可以是電動機轉(zhuǎn)角或工作臺位移，需要時還可引進轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)作內(nèi)環(huán)。

這一系統(tǒng)所用的開關(guān)磁阻電動機是特殊的，其轉(zhuǎn)子凸極的齒形經(jīng)過特殊設(shè)計在一個相繞組中通以電流時，轉(zhuǎn)子復(fù)位轉(zhuǎn)矩的特性近似地符合正弦波規(guī)律，同時利用測得的相電流，對各相的轉(zhuǎn)矩幅值實行直接或間接的閉環(huán)分相控制。

這一系統(tǒng)各相間采用兩相鄰相同時通電的運行方式，當(dāng)失調(diào)角等于通電相共磁能增加最快時，同時通電的相鄰相換相，亦即兩相鄰相同時通電的組合改變，而轉(zhuǎn)子得到通電相所產(chǎn)生的最大轉(zhuǎn)矩，也就是復(fù)位轉(zhuǎn)矩的幅值。

當(dāng)失調(diào)角為別的值時，由于兩相鄰相產(chǎn)生的復(fù)位轉(zhuǎn)矩的幅值適當(dāng)，轉(zhuǎn)子總復(fù)位轉(zhuǎn)矩的矩角特性仍近似地符合正弦波規(guī)律，且幅值基本不變。而這一幅值也就是這時輸出的電磁轉(zhuǎn)矩。

兩相鄰相同時通電的運行方式，確實可做成寬范圍的調(diào)速裝置和伺服系統(tǒng)，但仔細觀察，其每一相的總導(dǎo)通角為這樣大的角度，會使功率電路中功率元件及電動機繞組的功耗較大，有待進一步改進。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明正是為了解決上述技術(shù)問題而設(shè)計的一種新的開關(guān)磁阻電動機伺服系統(tǒng)。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種新的開關(guān)磁阻電動機伺服系統(tǒng)，包括開關(guān)磁阻電動機、控制器和編碼器；電動機是轉(zhuǎn)子可以定位在任意設(shè)定轉(zhuǎn)角的N相開關(guān)磁阻電動機，N＞2；電動機電磁轉(zhuǎn)矩的脈動很小，能輸出極低的轉(zhuǎn)速；在啟動信號作用下，開關(guān)把轉(zhuǎn)角給定值接通；經(jīng)過調(diào)節(jié)器一路輸出給比較電路，另一路輸出給絕對值變換器；比較電路獲得的正/反向運行信號和控制電路輸出同時送到轉(zhuǎn)矩給定器上，轉(zhuǎn)矩給定器產(chǎn)生相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩量，并輸出給電動機的相繞組，從而控制開關(guān)磁阻電動機轉(zhuǎn)速；電動機上裝有編碼器做的角位移傳感器，將角位移量編碼后分別送給轉(zhuǎn)矩給定器、D觸發(fā)器和可逆計數(shù)器，可逆計數(shù)器在置零信號和D觸發(fā)器共同控制下，輸出反饋信號經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換后作為調(diào)節(jié)器的另一路控制輸入；各相繞組采用雙N拍運行方式，對電動機轉(zhuǎn)角或工作臺位移進行閉環(huán)控制。

所述一種新的開關(guān)磁阻電動機伺服系統(tǒng)，電動機各相磁路獨立，可分相控制繞組中電流；在一個繞組中通以電流時，轉(zhuǎn)子復(fù)位轉(zhuǎn)矩的矩角特性近似地符合正弦波規(guī)律。

所述一種新的開關(guān)磁阻電動機伺服系統(tǒng)，送給轉(zhuǎn)矩給定器傳遞轉(zhuǎn)角間隔的脈沖列來自電動機上的編碼器，電氣上每相的總導(dǎo)通角為兩相鄰相間有導(dǎo)通角重疊，亦即單相導(dǎo)電和兩相鄰相同時導(dǎo)電進行，導(dǎo)通角都是每相導(dǎo)通的相位角位于正中處，其時電氣失調(diào)角等于轉(zhuǎn)子上獲得大小為復(fù)位轉(zhuǎn)矩幅值的最大轉(zhuǎn)矩。

所述一種新的開關(guān)磁阻電動機伺服系統(tǒng)，先假定單相導(dǎo)電時相轉(zhuǎn)矩的幅值給定為M_K，而兩相鄰相同時導(dǎo)電時，相轉(zhuǎn)矩的幅值給定都為則N相電動機轉(zhuǎn)子總轉(zhuǎn)矩是脈動的，幅值一直為M_K，波形是2N個正弦波正波頂?shù)陌j(luò)線；設(shè)K為總轉(zhuǎn)矩與M_K之比，顯然K在范圍內(nèi)變化；然后把上述相轉(zhuǎn)矩幅值給定除以K，使相轉(zhuǎn)矩幅值給定隨著失調(diào)角周期性地變化，就可消掉轉(zhuǎn)子總轉(zhuǎn)矩的脈動。

所述一種新的開關(guān)磁阻電動機伺服系統(tǒng)，反饋信號是用電流傳感器測得的相電流，各相的電磁轉(zhuǎn)矩幅值由轉(zhuǎn)矩給定器給出后，經(jīng)過M/I轉(zhuǎn)換，構(gòu)成電流閉環(huán)。

所述一種開關(guān)磁阻電動機伺服系統(tǒng)，反饋信號是用電流傳感器測得的相電流，各相的電磁轉(zhuǎn)矩幅值由轉(zhuǎn)矩給定器給出后，把相電流信號進行I/M轉(zhuǎn)換，直接構(gòu)成轉(zhuǎn)矩閉環(huán)。

所述一種新的開關(guān)磁阻電動機伺服系統(tǒng)，工作臺連動檢測與另一個編碼器A相連，輸出位移量給D觸發(fā)器經(jīng)可逆計數(shù)器和數(shù)模轉(zhuǎn)換后作為調(diào)節(jié)器的輸入，由比較電路制定轉(zhuǎn)向和絕對值變換器獲得大小，送到轉(zhuǎn)矩給定器后，決定了輸出的M_K大小和繞組的通電順序；給定和反饋量為位移，調(diào)節(jié)器也是位移調(diào)節(jié)器。