[發明專利]一種基于同步整流技術的開關磁阻電機控制器

有效

• 申請號: 201210346211.1
• 申請日: 2012-09-18
• 公開（公告）號: CN102843077A
• 公開（公告）日: 2012-12-26
• 發明（設計）人: 鐘銳;趙榮渟;陳磊;錢欽松;孫偉鋒;陸生禮;時龍興
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H02P6/00
• 分類號: H02P6/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發明涉及一種基于同步整流技術的開關磁阻電機控制器，屬于電動機控制領域。

背景技術

開關磁阻電機結構簡單堅固，工作可靠，效率高，由其構成的開關磁阻電動機驅動系統與傳統交直流調速系統相比，具有許多優點，如：起動轉矩大，調速范圍寬，控制靈活，可方便實現四象限運行，具有較強的再生制動能力，在寬廣的轉速和功率范圍內都具有高效率，有利于節能降耗；可工作于極高轉速；可缺相運行，容錯能力強等。

相比于其它直流電機，開關磁阻電機的工作電流大，傳統的利用二極管進行續流的方案由于二極管的正向導通電壓大，故在續流階段續流損耗要大的多，特別是在在大電流連續工作階段，從而造成晶體管的工作溫度高，長時間的溫度積累或者由于斬波失效造成的電流瞬間增高都會造成續流二極管的溫度擊穿，從而對系統的可靠性及安全性都存在有較大的隱患。且傳統的二極管方案對系統的布局散熱也有很高的要求，故從降低損耗來源降低溫度源的角度提出利用MOS管進行續流的方案，該方案利用MOS管溝道電阻較小的特性，在續流開始階段開啟MOS管，從而利用MOS管溝道進行續流，以達到降低續流損耗及工作溫度的目的，提高系統可靠性及安全性。在直流無刷電機上，該種方案已經廣泛運用，技術成熟，其原因為其特有的電機結構。該種電機的各相之間相互關聯，在其中一相開啟工作階段，通過對其他相的開關管進行合理控制以此來作為該相的續流管工作。但在開關磁阻電機上尚未有如此的應用，這主要是由于開關磁阻電機的特殊架構原因造成的。本發明提出將整流技術運用到開關磁阻電機功率變換器中。可以降低開關磁阻電機在正常運行及大電流斬波運行下的工作損耗，降低系統溫度積累，降低由于溫度造成系統失效的情況。本方案電路較為簡單，容易實現。?

發明內容

發明目的：本發明提出一種基于同步整流技術的開關磁阻電機控制器,能夠降低功率變換器在續流階段的功耗，降低溫度以及熱擊穿的風險，提高系統的穩定性和可靠性。

技術方案：為實現上述發明目的，本發明采用的技術方案為一種基于同步整流技術的開關磁阻電機控制器，包括微處理器、第一與門、第一與非門、電流采樣電路、采樣放大電路、磁阻電機位置傳感器和功率變換器。電流采樣電路采集電機繞組的電流的瞬時值，并通過采樣放大電路放大后輸入到微處理器的模數轉換模塊。磁阻電機位置傳感器向微處理器的輸入輸出模塊提供定、轉子極間相對位置信號。微處理器根據電流的瞬時值和磁阻電機位置傳感器的位置信號，控制兩個與門的控制信號，繼而控制功率變換器的工作狀態，從而實現同步整流模式降低功耗。

功率變換器包括上開關MOS管、下開關MOS管、下續流MOS管和上續流MOS管。上開關MOS管的源極與電機繞組的一端相連，漏極與直流電源連接，下開關MOS管的漏極與電機繞組的另一端相連，源極與第一電阻連接。上續流管MOS管的源極與下開關MOS管的漏極相連，其漏極與上開關MOS管相連，下續流MOS管的源極接地，其漏極接上開關MOS管的源極。所有MOS管均為n型MOS管。

微處理器包括脈寬調制模塊、輸入輸出模塊和模數轉換模塊。脈寬調制模塊分別向第一與門和第一與非門輸出上開關管PWM驅動信號和下續流管驅動信號。輸入輸出模塊向功率變換器輸出下開關MOS管驅動信號和上續流MOS管驅動信號，分別接到下開關MOS管的柵極和上續流MOS管的柵極。輸入輸出模塊還接收來自位置傳感器的位置信號。模數轉換模塊接受來自采樣放大電路的采樣放大信號。第一與門接受來自微處理器的上開關管PWM驅動信號和換相斬波信號，并向上開關MOS管柵極輸出驅動信號，第一與非門接收來自微處理器的下續流管驅動信號和下續流管控制信號，并向下續流MOS管輸出驅動信號。

電流采樣電路包括第一電阻，其一端與下開關MOS管的源極相連，另一端接地。

采樣放大電路將第一電阻上的電壓放大，并向微處理器的模數轉換模塊輸出采樣放大信號。

作為本發明的一種改進，電流采樣電路中的第一電阻，采用高精度低溫度系數的康銅絲制成，可以減少溫度的影響，使采樣的繞組電流更加精確。

作為本發明的另一種改進，采樣放大電路采用現有的基于運算放大器的電壓放大電路，包括運算放大器、第二電阻和第三電阻。

作為本發明的一種改進，微處理器采用32位單片機。