12/8极三相开关磁阻电动机混合励磁电流控制方法技术

12/8极三相开关磁阻电动机混合励磁电流控制方法是将每相绕组的导通周期由1/3转子角周期的15º延长1/6转子角周期的7.5º，达到1/2转子角周期的22.5º；在每相绕组延长导通的1/6转子角周期内，使绕组通电方式由原来的正压斩波变为零压续流，实现单双相混合励磁控制。本发明专利技术通过对每相绕组延长导通的1/6转子角周期采用零压续流的控制方法，使处于电感上升区的绕组电流缓慢下降，产生的电磁转矩补偿了下一相绕组电流建立过程中电磁转矩不足，避免了绕组换相过程中，转矩突变引起的转矩脉动，并且增加了电机的总电磁转矩，提高了电机的带载能力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及12/8极三相开关磁阻电动机的混合励磁控制方法，尤其是一种混合 励磁方式下绕组续流的电流控制方法。
技术介绍
现有开关磁阻电机（switched reluctance motor，SRM)与传统交直流电机比较， 其结构简单、牢固，定转子均为凸极结构。转子凸极上既无绕组也无永磁体，定子凸极上绕 有集中励磁绕组。开关磁阻电机在低速运行时，绕组通过较小的电流便可产生较大的电磁 转矩，这一特征使其适用于频繁起停、正反转的场合。 现有开关磁阻电机的励磁方式常为单相励磁，以12/8极三相开关磁阻电机为例， 一个转子极矩角周期为45°，每相绕组在单相励磁模式下导通周期为15°。开关磁阻电机 起动或低速运行时，在单相励磁模式下，相同的起动电流便可产生比交直流电机大的起动 转矩。但是，在一些工业应用场合，有时需要驱动系统在更大的负载情况下起动，开关磁阻 电机运行在单相励磁模式时，输出的电磁转矩仍不足以使电机正常起动。在这种情况下， 很多工业场合往往采用增加驱动系统的装机容量来满足起动性能要求，当电机起动完成之 后，系统正常运行并不需要那么大的容量，存在大马拉小车现象，使系统效率下降；另一方 面，由于开关磁阻电机特殊的换相方式，使得电机在换相瞬间，存在转矩突变的情况，造成 了转矩脉动严重的问题，影响了开关磁阻电机在工业场合的推广应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种12/8极三相开关磁阻电机的单双相混合励磁模式控制 方法，尤其是混合励磁过程中的电流控制方法，以期使电机在负载能力和转矩脉动方面的 性能得以改善，实现开关磁阻电机在煤矿行业、纺织工业、石油开采等一些需要重载起动， 频繁起停、正反转领域的应用。 本专利技术的上述目的是通过以下技术方案实现的。 -种，其所述方法是将每相 绕组的导通周期由1/3转子角周期的15°延长至1/2转子角周期的22.5°，所述22.5°为 三个阶段：每相绕组在导通的前7. 5°，前一相绕组处于零压续流状态，两相绕组同时导通 是双相励磁阶段；每相绕组导通的中间7. 5°只有该相绕组导通，是单相励磁阶段；每相绕 组导通的后7. 5°，开始零压续流，下一相绕组开始通电，两相绕组同时导通是双相励磁阶 段，实现单双相混合励磁控制。 上述专利技术的开关磁阻电机功率变换电路为不对称半桥型电路。每相绕组由上下 两个开关器件控制，每个开关器件反并联一个二极管。通过控制与各相绕组相连的两个 主开关器件的开通与关断，每相绕组有：正压、零压、反压三种状态，根据转矩的计算公式： T = +/: #，可得以下结论：当电机运行在电动状态时，为增大电机输出的电磁转矩，应使 2dt 电机各相绕组电流在其电感上升之前达到较大值，在电感开始下降之前降为零。传统的开 关磁阻电机绕组导通方式为：当电机转子凹槽中心轴线与定子凸极中心轴线对齐时（定义 为0° )，相绕组电感最小，开通与相绕组连接的主开关器件，绕组电流上升很快，在电感上 升之前达到给定值，当电机转子转过一个步进角（15° )后，关断与相绕组连接的主开关器 件，此时绕组相电感仍处于上升区，绕组电流下降很快。在绕组导通阶段，对绕组电流进行 斩波控制。本专利提出的电流控制方法在主开关器件开通时与传统控制方法一样，当电机 转子转过一个步进角之后，由于相绕组电感仍处于上升区，所以本专利在电机转子转过一 个步进角之后，采用零压续流的方法对绕组电流进行控制，使绕组电流下降速度变慢，在此 阶段继续产生正向电磁转矩。当电机转子再转过7. 5°时，相绕组电感基本达到最大值，关 断与绕组相连的主开关器件，使绕组电流迅速下降，在电感下降前降为零，避免产生负向电 磁转矩。 -方面，通过每相绕组多导通1/6转子角周期，使处于电感上升区的绕组电流缓 慢下降，产生的电磁转矩可补偿下一相绕组电流建立过程中电磁转矩的不足，避免了绕组 换相过程中，转矩突变引起的转矩脉动；另一方面，忽略绕组间互感的影响，认为总电磁转 矩为各相电磁转矩的代数和，采用零压续流使绕组电流缓慢下降期间产生的电磁转矩在一 定程度上增加了电机的总电磁转矩，提高了电机的带载能力。【附图说明】 图1是本专利技术12/8极开关磁阻电机定转子结构示意图。 图2是本专利技术不对称半桥型功率变换电路。 图3是本专利技术SRM的正压工作状态。 图4是本专利技术SRM的零压工作状态。 图5是本专利技术SRM的反压工作状态。 图6是本专利技术准线性模型下的开关磁阻电机相电感与定转子相对位置的对应关 系。 图7是本专利技术单双相混合励磁方式下电流与相电感相对位置关系。【具体实施方式】 下面对本专利技术的【具体实施方式】做出进一步的说明。 以12/8极开关磁阻电机为例，定子上径向相对的四个凸极绕组通过两串两并的 连接形式构成一相，如图1所示，共有三相。 如附图2所示，采用不对称半桥型主电路作为开关磁阻电机调速系统的功率变换 电路，每相绕组由上下两个IGBT控制，IGBT上反并联有快速恢复二极管，通过控制与绕组 串联的两个IGBT，每相绕组有三种不同的工作状态。当上下两个IGBT均开通时，绕组工作 在正压状态，流过绕组的电流方向如附图3所示；当上下两个IGBT只有一个开通时，绕组工 作在零压状态，流过绕组的电流如附图4所示；当上下两个IGBT均关断时，绕组工作在反压 状态，流过绕组的电流如附图5所示。 为了方便，定义如附图4所示的定子凸极中心轴线与转子凹槽中心轴线对齐位置 为0°，根据步进角与转子极矩角计算公式可知，12/8极开关磁阻电机的步进角与转子极 矩角分别是15° (03)和45° (09)。当电机转子转到0°位置时，给绕组通电，使绕组电流 在相电感开始上升前（02)达到给定值，当电流达到给定值之后，开始对绕组电流进行斩波 控制，使绕组电流稳定在给定值附近，当转子转过一个步进角之后（0 3)，一方面由于此时 相电感仍处于上升区，为了增大电机输出电磁转矩，仍需要保持一定的电流值；另一方面， 为了使绕组电流在电感开始下降前降为零，电流值不可太大。因此，当转子位于0 3位置时， 将与通电相绕组相连的两个IGBT关断一个，采用零压续流的方式对绕组电流进行控制，使 绕组电流缓慢下降，当转子再转过7. 5° ( 0 4)，相电感达到最大值，产生的电磁转矩基本为 零，通过反压续流方式对绕组进行控制，使绕组电流很快下降为零。 由上述分析可知，每相绕组的导通区间为0° - 22.5° (04)，在该区间内，既有单 相绕组励磁阶段，也有双相绕组励磁阶段。因此，该种控制方法为单双相混合励磁控制方 法D【主权项】1. ，其所述方法是将每相绕组的 导通周期由1/3转子角周期的15°延长1/6转子角周期的7.5°，达到1/2转子角周期的 22.5° ;在每相绕组延长导通的1/6转子角周期内，使绕组通电方式由原来的正压斩波变为 零压续流，实现单双相混合励磁控制。2. 如权利要求1所述的方法，其所述方法是每相绕组的导通区间为0°-22. 5°，所述 22. 5°为三个阶段：每相绕组在导通的前7. 5°，前一相绕组处于零压续流状态，两相绕组同 时导通是双相励磁阶段；每相绕组导通的中间7. 5°，只有一相绕组导通是单相励磁阶段； 每相绕组导通的后7. 5°，开始零压续流，下一相绕组开本文档来自技高网...

【技术保护点】
12/8极三相开关磁阻电动机混合励磁电流控制方法，其所述方法是将每相绕组的导通周期由1/3转子角周期的15º延长1/6转子角周期的7.5º，达到1/2转子角周期的22.5º；在每相绕组延长导通的1/6转子角周期内，使绕组通电方式由原来的正压斩波变为零压续流，实现单双相混合励磁控制。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：宋建成，曲兵妮，田慕琴，张中华，宋世潮，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：山西;14