[發(fā)明專利]一種用于織機(jī)直接主傳動的電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210163925.9
• 申請日: 2012-05-23
• 公開（公告）號: CN102684579A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔡燕;楊慶新
• 申請（專利權(quán)）人: 天津工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: H02P6/08
• 分類號: H02P6/08;H02M7/483;D03D51/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 李麗萍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種開關(guān)磁阻電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)，尤其涉及一種用于織機(jī)直接主傳動的電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)。

背景技術(shù)

織機(jī)主傳動的作用是將電動機(jī)的功率通過傳動機(jī)構(gòu)傳遞給主軸及其相關(guān)運(yùn)動部件實(shí)現(xiàn)織機(jī)的各種動作，主傳動應(yīng)具備：起動迅速，在第一次打緯時(shí)，織機(jī)車速就應(yīng)達(dá)到或接近正常運(yùn)轉(zhuǎn)的速度；制動平穩(wěn)、快捷，停車位置準(zhǔn)確，符合工藝和操作要求。

織機(jī)主傳動系統(tǒng)分為直接式和間接式兩大類。間接式傳動方式是電動機(jī)通過摩擦離合器傳動織機(jī)主軸，離合器與制動器配對使用。通常，電動機(jī)總是在回轉(zhuǎn)，通過操縱離合器與制動器的接合和脫離來控制織機(jī)的啟動或制動。間接傳動方式，在織機(jī)啟動時(shí)，一直在轉(zhuǎn)動的電動機(jī)和離合器的轉(zhuǎn)子以及皮帶輪儲蓄著較大的動能，可以加快織機(jī)的啟動過程，因此對電動機(jī)的起動力矩沒有特殊的要求，織機(jī)通常采用此類傳動方式。但是離合器和剎車片的磨損以及皮帶打滑都會使織機(jī)起、停性能逐漸變差，而且要定期更換維修，成本較高。并且間接傳動采用的電機(jī)在織機(jī)停機(jī)時(shí)，依然保持空轉(zhuǎn)，增加了能耗。直接式傳動方式，其驅(qū)動電動機(jī)是和織機(jī)直接聯(lián)動的，電動機(jī)與主軸之間的傳動鏈上不存在離合器，機(jī)構(gòu)簡化，當(dāng)織機(jī)停機(jī)時(shí)，電動機(jī)停止轉(zhuǎn)動，避免了電動機(jī)的空轉(zhuǎn)。直接式傳動方式要求電動機(jī)有超強(qiáng)的起動力矩，以實(shí)現(xiàn)織機(jī)迅速啟動、確保第一次打緯具有充足的打緯力，避免織物出現(xiàn)開車痕。采用異步電機(jī)、伺服電機(jī)等作為主軸直接驅(qū)動電機(jī)，存在著起動電流過大，為實(shí)現(xiàn)主軸直驅(qū)，需要更高功率的電動機(jī)。

開關(guān)磁阻電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)（SRD）是繼交流電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)、無刷直流電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)之后發(fā)展起來的新一代無級調(diào)速系統(tǒng)，由開關(guān)磁阻電機(jī)（SRM）、功率變換器、控制電路和位置檢測器四部分組成，如圖1所示，開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)兼具直流、交流兩類調(diào)速系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。

SRM產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的大小與電機(jī)繞組電感變化率和相電流大小相關(guān)。當(dāng)電機(jī)處于相電感上升區(qū)域時(shí)，若相繞組中有電流，電機(jī)輸出正向轉(zhuǎn)矩；當(dāng)處于電感下降區(qū)域時(shí)，相繞組中流過電流，會產(chǎn)生負(fù)轉(zhuǎn)矩。因此，為得到較大的有效轉(zhuǎn)矩，一方面應(yīng)盡量減少制動轉(zhuǎn)矩，即在繞組電感開始隨轉(zhuǎn)子位置減少時(shí)盡快使繞組電流衰減到零；另一方面，應(yīng)盡量提高電動轉(zhuǎn)矩，即在繞組電感隨轉(zhuǎn)子位置上升區(qū)域盡量流過較大的電流。SRM功率變換器通常采用不對稱橋式功率變換電路，如圖2所示，該電路隨著各橋臂兩個開關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷，每相可有如圖3-1、圖3-2和圖3-3分別示出的1、0、-1三種運(yùn)行狀態(tài)。其中，狀態(tài)1為上下兩個開關(guān)管均處于導(dǎo)通時(shí)的情況，此時(shí)加到電機(jī)相繞組的電壓為+V_DC；狀態(tài)0為上下兩個開關(guān)管分別處于導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)的情況，此時(shí)，相電流可通過一個開關(guān)管和二極管構(gòu)成的回路續(xù)流；狀態(tài)-1為上下兩個開關(guān)管均處于關(guān)斷時(shí)的情況，當(dāng)相電流還存在時(shí)，若電路處于此狀態(tài)，可把殘留的磁能回饋給直流電源。采用不對稱橋式功率變換電路作為SRM功率變換器，隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速的升高，由于旋轉(zhuǎn)電勢也增加，電機(jī)繞組的電流難以升高，而SRM的輸出轉(zhuǎn)矩與電流成正比，輸出轉(zhuǎn)矩受限，不能滿足織機(jī)直接主軸驅(qū)動的快速啟動要求，使織物產(chǎn)生開車痕。因此，將其作為織機(jī)直接主傳動電機(jī)，仍需采取措施，以提高電機(jī)的起動力矩，才能滿足織機(jī)直接主軸驅(qū)動的快速啟動要求。

發(fā)明內(nèi)容

針對無梭織機(jī)直接主驅(qū)動，本發(fā)明提供一種用于織機(jī)直接主傳動的電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)，具有結(jié)構(gòu)簡單，起動電流小、起動轉(zhuǎn)矩大的特點(diǎn)。其中的功率變換器采用四電平功率變換電路（見圖4）。當(dāng)織機(jī)啟動時(shí)，通過給電機(jī)繞組施加比不對稱橋式功率變換器（見圖2）更高的電壓，使電機(jī)繞組中通過較大電流，達(dá)到提高電機(jī)的起動轉(zhuǎn)矩，以滿足織機(jī)直接主傳動的快速啟動要求，使織機(jī)在第一次打緯時(shí)達(dá)到額定工作轉(zhuǎn)速，避免織物出現(xiàn)開車痕。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明用于織機(jī)直接主傳動的電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)予以實(shí)現(xiàn)的技術(shù)方案是：包括開關(guān)磁阻電機(jī)、功率變換器、控制器和位置檢測器；所述開關(guān)磁阻電機(jī)為三相開關(guān)磁阻電機(jī)，所述功率變換器為四電平功率變換器，所述位置檢測器為絕對式編碼器；采用電流傳感器檢測流過功率器件和電機(jī)繞組的瞬時(shí)電流，控制器以該瞬時(shí)電流作為電流斬波控制和過流保護(hù)的依據(jù)；采用電壓傳感器檢測直流側(cè)電壓，用于電壓保護(hù)。