一种开关磁阻电机调速系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种开关磁阻电机调速系统，包括上级DCS、开关磁阻电机和控制器，所述控制器包括主控板、接口板、配电单元、电源驱动板和功率板，所述主控板包括DSP芯片；所述电源驱动板包括电源供电单元、IGBT驱动模块和绕组电流检测模块；所述功率板包括IGBT模块和绕组电流传感器；配电单元为功率板供电，绕组电流检测模块用于采集定子绕组中各相的电流信息，所述IGBT驱动模块和绕组电流检测模块分别与IGBT模块和绕组电流传感器联接，绕组电流检测模块的信号输出端与DSP芯片的数据采集端口相连接，IGBT驱动模块的信号输入端与DSP芯片的PWM信号输出端相连接；本系统无需安装位置传感器即可实现开关磁阻电机的调速控制，且控制精度和可靠性高。

A switched reluctance motor speed control system

The utility model discloses a switched reluctance motor speed regulating system, which includes a superior DCS, a switched reluctance motor and a controller. The controller includes a main control board, an interface board, a power distribution unit, a power drive board and a power board. The main control board includes a DSP chip, and the power supply board includes a power supply unit and a IGBT driving mode. The power board includes the IGBT module and the winding current sensor, the power distribution unit is powered by the power board and the winding current detection module is used to collect the current information of each phase in the stator winding. The IGBT drive module and the winding current detection module are connected with the IGBT module and the winding current sensor respectively. The signal output end of the winding current detection module is connected with the data acquisition port of the DSP chip. The signal input of the IGBT driver module is connected with the PWM signal output of the DSP chip. The system can realize the speed control of the switched reluctance motor without the installation of the position sensor, and the control precision and reliability are high.

【技术实现步骤摘要】
一种开关磁阻电机调速系统
本技术涉及一种开关磁阻电机调速系统，尤其涉及需步进运行的电流控开关磁阻电机调速系统，属于电机控制

技术介绍
开关磁阻电机是一种同步电机，电源的换相取决于转轴的位置，其正常运行需要位置传感器（如增量式编码器、绝对位置编码器、旋转变压器、磁性霍尔效应传感器等）提供实时的转子位置信息，控制器根据当前位置信息确定激励的定子相，使定子磁场与转子位置保持同步；而在工程实践中，由于环境条件或限制，这些安装在开关磁阻电机中的机械式位置传感器会导致系统可靠性低、成本高、体积大等问题；如果不安装位置传感器，调速系统容易出现失步现象导致调速能力失效，且定位能力差，无法精确的步进运行。因此如何设计一种开关磁阻电机调速系统，在不使用位置传感器的条件下实现开关磁阻电机的调速控制变得越来越重要。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种开关磁阻电机调速系统，无需安装位置传感器即可实现开关磁阻电机的调速控制，且控制精度和可靠性高。本技术采用的技术方案为：一种开关磁阻电机调速系统，包括上级DCS、开关磁阻电机和控制器，所述开关磁阻电机包含轴承外盖、端盖、接线端子、定子、转子、吊环和轴承；所述控制器包括主控板、接口板、配电单元、电源驱动板和功率板，配电单元用于与市政交流电源连接并进行变压，所述主控板包括DSP芯片以及分别与DSP芯片相连接的时钟模块和通讯模块，DSP芯片通过接口板与上级DCS通讯；所述电源驱动板包括电源供电单元、IGBT驱动模块和绕组电流检测模块；所述功率板包括IGBT模块和绕组电流传感器；所述配电单元通过母线与功率板相连接，IGBT模块用于对母线输出到开关磁阻电机的定子绕组中的各相电流进行调节，所述绕组电流检测模块用于采集开关磁阻电机的定子绕组中各相的电流大小及流向，所述IGBT驱动模块和绕组电流检测模块分别与IGBT模块和绕组电流传感器联接，所述绕组电流检测模块的信号输出端与DSP芯片的数据采集端口相连接，所述IGBT驱动模块的信号输入端与DSP芯片的PWM信号输出端相连接，用于对DSP芯片输出的PWM脉宽调制信号进行放大。进一步地所述功率板还包括整流滤波模块，用于对母线上传输的电流进行整流和滤波。进一步地所述电源驱动板还包括母线电流检测模块，所述功率板还包括母线电流传感器，母线电流传感器用于采集母线上传输的电流大小信息，母线电流传感器的信号输出端与母线电流检测模块的信号输入端相连接，母线电流检测模块的信号输出端与DSP芯片的数据采集端口相连接。进一步地所述电源供电单元包括主电源、副电源和电源检测模块，配电单元和主电源之间设置有控制电源模块，配电单元通过控制电源模块与主电源连接，控制电源模块包括整流器和稳压器，用于将配电单元输出的交流电整流为直流电输出给主电源；整流滤波模块还与副电源相连接，用于将整流滤波后的直流电输出给副电源；电源检测模块的信号输出端与DSP芯片的数据采集端口相连接，用于检测主电源和副电源的运行信息，然后将主电源和副电源的运行信息传输给DSP芯片。进一步地所述配电单元包括依次连接的空气开关、变压器和接触器，空气开关与市政交流电源相连接。进一步地所述开关磁阻电机为低速直流四相同步电机。进一步地所述开关磁阻电机的转子包括转子铁心和转轴，转子铁心采用整根圆钢一体加工而成。进一步地所述转子铁心上径向加工有两个光孔，转子铁心和转轴为过渡配合。本技术通过DSP芯片对IGBT模块注入固定脉宽的PWM脉宽调节波，然后通过绕组电流传感器检测定子绕组中各相电流大小，根据开关磁阻电机定子绕组在转子不同位置时电感大小不同的原理判断转子位置，得到转子的初始角度位置；通过转子的初始角度位置再结合DSP芯片、IGBT驱动模块、IGBT模块、绕组电流传感器和绕组电流检测模块构成PID闭环控制系统对定子绕组中各相的电流大小及流向进行控制，使定子绕组中各相的电流与DSP芯片计算的给定电流一致，实现控制开关磁阻电机的正转、反转、保持、调速和步进功能，且对开关磁阻电机的控制精度高，系统可靠性高、成本较低，并能有效缩小开关磁阻电机的体积。进一步地通过母线电流检测模块采集母线上传输的电流信息并反馈给DSP芯片进行处理，DSP芯片将处理后的信息反馈给上级DCS，实现对母线电流的实时监控，保证系统的稳定性。进一步地通过设计电源供电单元中主电源和副电源双电源供电模式，能够有效避免因一路电源故障导致系统无法运行的情况发生。进一步地通过设计开关磁阻电机的转子铁心采用整根圆钢一体加工而成，保证了转子铁心的刚性，且制造简单，价格便宜。更进一步地通过设计转子铁心上径向加工两个光孔，转子铁心和转轴为过渡配合，可用两个光孔做支点进行转子铁心和转轴的拆卸，并可以通过光孔目视转子铁心和转轴之间的键是否漏装。附图说明图1为本技术的控制原理框图；图2为本技术所述的调速方法的流程图；图3为本技术所述的开关磁阻电机的结构示意图；图4为图3的D-D向剖视图；图5为本技术所述的转子铁心的剖视图。具体实施方式如图1、图3、图4和图5所示，一种开关磁阻电机调速系统，包括上级DCS（分布式控制系统）、开关磁阻电机和控制器，本实施例所述开关磁阻电机为低速直流四相同步电机，开关磁阻电机包含轴承外盖1、端盖2、接线端子3、定子4、转子5、吊环6和轴承7；开关磁阻电机的定子4包括机座11、定子铁心10和定子绕组9，开关磁阻电机的转子5包括转子铁心8和转轴，转子铁心8采用整根圆钢一体加工而成，而不采用硅钢片叠压形式，虽然在电机转速上会受到限制，但刚性好，制造简单，且价格便宜；转子铁心8上径向加工两个光孔12，转子铁心8和转轴为过渡配合，可用两个光孔12做支点进行转子铁心8和转轴的拆卸，并可以通过光孔12目视转子铁心8和转轴之间的键是否漏装；所述控制器包括主控板、接口板、配电单元、电源驱动板和功率板，配电单元用于与380V市政交流电源连接并进行变压，配电单元包括依次连接的空气开关、变压器和接触器，空气开关与市政380V交流电源相连接，能够对开关磁阻电机的供电电路提供短路、严重过载及欠电压等保护；所述主控板包括DSP芯片以及分别与DSP芯片相连接的时钟模块和通讯模块，并预留有编码器接口，便于扩展；接口板包括信号处理模块和与信号处理模块通讯连接的隔离接口，DSP芯片与信号处理模块通讯连接，上级DCS通过通讯线缆与隔离接口连接，进而实现DSP芯片与上级DCS互相通讯。所述电源驱动板包括电源供电单元、母线电压检测模块、母线电流检测模块、IGBT驱动模块和绕组电流检测模块，电源供电单元包括主电源、副电源和电源检测模块；所述功率板包括整流滤波模块、母线电流传感器、IGBT模块和绕组电流传感器；所述配电单元通过母线与功率板相连接，整流滤波模块对母线上传输的电流进行整流和滤波，配电单元还通过控制电源模块与主电源连接，控制电源模块包括整流器和稳压器，用于将配电单元输出的220V交流电整流为24V直流电输出给主电源；整流滤波模块将整流滤波后的直流电分别输出给副电源和IGBT模块，副电源通过电压转换将110V直流电转换为24V直流电；通过主电源和副电源双电源供电结构，能够有效避免因一路电源故障导致系统无法运行的情况发生，增强系统的稳定性。所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种开关磁阻电机调速系统，其特征在于：包括上级DCS、开关磁阻电机和控制器，所述开关磁阻电机包含轴承外盖、端盖、接线端子、定子、转子、吊环和轴承；所述控制器包括主控板、接口板、配电单元、电源驱动板和功率板，配电单元用于与市政交流电源连接并进行变压，所述主控板包括DSP芯片以及分别与DSP芯片相连接的时钟模块和通讯模块，DSP芯片通过接口板与上级DCS通讯；所述电源驱动板包括电源供电单元、IGBT驱动模块和绕组电流检测模块；所述功率板包括IGBT模块和绕组电流传感器；所述配电单元通过母线与功率板相连接，IGBT模块用于对母线输出到开关磁阻电机的定子绕组中的各相电流进行调节，所述绕组电流检测模块用于采集开关磁阻电机的定子绕组中各相的电流大小及流向，所述IGBT驱动模块和绕组电流检测模块分别与IGBT模块和绕组电流传感器联接，所述绕组电流检测模块的信号输出端与DSP芯片的数据采集端口相连接，所述IGBT驱动模块的信号输入端与DSP芯片的PWM信号输出端相连接，用于对DSP芯片输出的PWM脉宽调制信号进行放大。

【技术特征摘要】
1.一种开关磁阻电机调速系统，其特征在于：包括上级DCS、开关磁阻电机和控制器，所述开关磁阻电机包含轴承外盖、端盖、接线端子、定子、转子、吊环和轴承；所述控制器包括主控板、接口板、配电单元、电源驱动板和功率板，配电单元用于与市政交流电源连接并进行变压，所述主控板包括DSP芯片以及分别与DSP芯片相连接的时钟模块和通讯模块，DSP芯片通过接口板与上级DCS通讯；所述电源驱动板包括电源供电单元、IGBT驱动模块和绕组电流检测模块；所述功率板包括IGBT模块和绕组电流传感器；所述配电单元通过母线与功率板相连接，IGBT模块用于对母线输出到开关磁阻电机的定子绕组中的各相电流进行调节，所述绕组电流检测模块用于采集开关磁阻电机的定子绕组中各相的电流大小及流向，所述IGBT驱动模块和绕组电流检测模块分别与IGBT模块和绕组电流传感器联接，所述绕组电流检测模块的信号输出端与DSP芯片的数据采集端口相连接，所述IGBT驱动模块的信号输入端与DSP芯片的PWM信号输出端相连接，用于对DSP芯片输出的PWM脉宽调制信号进行放大。2.如权利要求1所述的开关磁阻电机调速系统，其特征在于：所述功率板还包括整流滤波模块，用于对母线上传输的电流进行整流和滤波。3.如权利要求2所述的开关磁阻电机调速系统，其特征在于：所述电源驱动板还包括母线电流检测模块，所述功率板还包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴宣东，胡述静，来海丰，张道洋，张浩，王天锋，刘平顺，周良，范红伟，刘建波，任宁宁，苑旭东，羊娟，
申请(专利权)人：卧龙电气集团股份有限公司，卧龙电气南阳防爆集团股份有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江,33