[發明專利]一種開關磁阻電機調速系統及調速方法

有效

• 申請號: 201711383733.8
• 申請日: 2017-12-20
• 公開（公告）號: CN107994837B
• 公開（公告）日: 2023-08-18
• 發明（設計）人: 王明政;靳峰雷;張媛媛;夏凡;陳樹明;鄭富磊;楊孔靂;吳宣東;胡述靜;來海豐;張道洋;張浩;王天鋒;劉平順;周良;范紅偉;劉建波;任寧寧;苑旭東;羊娟
• 申請（專利權）人: 中國原子能科學研究院
• 主分類號: H02P25/089
• 分類號: H02P25/089;H02P25/092;H02P6/28;H02P6/30;H02K11/30;H02K11/33;H02K1/22
• 代理公司: 鄭州聯科專利事務所(普通合伙) 41104
• 代理人: 劉建芳

1.一種開關磁阻電機調速系統的調速方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟A：采用高頻脈沖注入法進行初始位置檢測；首先DSP芯片對IGBT模塊注入固定脈寬的PWM脈寬調節波，IGBT模塊對輸入到定子繞組中的每相電流進行調節；然后通過繞組電流傳感器檢測定子繞組中各相電流大小，根據開關磁阻電機定子繞組在轉子不同位置時電感大小不同的原理判斷轉子位置，得到轉子的初始角度位置θ₀；

步驟B：接收控制指令；DSP芯片通過通信子程序查詢接收上級DCS發送的正轉、反轉、保持、調速或步進指令；

步驟C：DSP芯片分析上級DCS發送的正轉、反轉、保持、調速或步進指令,?根據上級DCS設定的電機轉速判斷角度微步細分需要的細分數；根據不同轉速控制需要，DSP芯片計算不同的細分數，轉速越低，需要的細分數越高；設定0rpm≤轉速≤30rpm時，細分數為64；30rpm＜轉速≤60rpm時，細分數為32；轉速＞60rpm時，細分數為16；

步驟D：通過計算開關磁阻電機運行中轉子的位置和控制定子繞組中各相的電流來實現開關磁阻電機的正轉、反轉、保持、調速和步進功能；

首先DSP芯片計算每個PWM中斷周期時間內的角度增量Δθ，然后結合轉子的初始角度位置θ₀得到轉子運行的實時角度位置θ；DSP芯片根據實時角度位置θ計算得到電機運行的電流給定I_ref=f(θ),并輸出PWM脈寬調制信號給IGBT模塊，IGBT模塊對輸入到開關磁阻電機的定子繞組中的各相電流進行調節，DSP芯片通過繞組電流傳感器對定子繞組中各相的實際電流I_real進行采樣，進而通過PID閉環控制實現各相電流和電流給定I_ref一致，包括電流大小、電流方向及輸入頻率，最終實現控制開關磁阻電機的正轉、反轉、保持、調速和步進功能。

2.如權利要求1所述的調速方法，其特征在于：步驟D中通過控制定子繞組中各相的電流來實現開關磁阻電機的正轉、反轉、保持、調速和步進功能具體為：

正轉和反轉功能的實現；當上級DCS發送正轉或反轉指令時，DSP芯片發送PWM脈寬調制信號給IGBT模塊，IGBT模塊對輸入到開關磁阻電機的定子繞組中的各相電流流向進行調節；

調速功能的實現；當上級DCS發送調速指令時，DSP芯片發送PWM脈寬調制信號給IGBT模塊，IGBT模塊對輸入到開關磁阻電機的定子繞組中的各相的電流頻率進行調節；

保持功能的實現；當上級DCS發送保持指令時，DSP芯片發送PWM脈寬調制信號給IGBT模塊，IGBT模塊對輸入到開關磁阻電機的定子繞組中的各相的電流大小進行調節；IGBT模塊給定子繞組任意一相通入一定大小的直流電，其它三相斷開，電機將進入保持狀態；

步進功能的實現；當上級DCS發送保持指令時，DSP芯片發送PWM脈寬調制信號給IGBT模塊，IGBT模塊對輸入到開關磁阻電機的定子繞組中的各相的電流方向和電流大小進行調節；IGBT模塊給定子繞組任意兩相通入給定大小的直流電，并順序交替通斷，電機進入步進模式。

3.權利要求1所述調速方法的開關磁阻電機調速系統，其特征在于：包括上級DCS、開關磁阻電機和控制器，所述開關磁阻電機包含軸承外蓋、端蓋、接線端子、定子、轉子、吊環和軸承；所述控制器包括主控板、接口板、配電單元、電源驅動板和功率板，配電單元用于與市政交流電源連接并進行變壓，所述主控板包括DSP芯片以及分別與DSP芯片相連接的時鐘模塊和通訊模塊，DSP芯片通過接口板與上級DCS通訊；所述電源驅動板包括電源供電單元、IGBT驅動模塊和繞組電流檢測模塊；所述功率板包括IGBT模塊和繞組電流傳感器；所述配電單元通過母線與功率板相連接，IGBT模塊用于對母線輸出到開關磁阻電機的定子繞組中的各相電流進行調節，所述繞組電流檢測模塊用于采集開關磁阻電機的定子繞組中各相的電流大小及流向，所述IGBT驅動模塊和繞組電流檢測模塊分別與IGBT模塊和繞組電流傳感器聯接，所述繞組電流檢測模塊的信號輸出端與DSP芯片的數據采集端口相連接，所述IGBT驅動模塊的信號輸入端與DSP芯片的PWM信號輸出端相連接，用于對DSP芯片輸出的PWM脈寬調制信號進行放大。