一种开关磁阻电机驱动方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种开关磁阻电机驱动方法及装置，包括：在开关磁阻电机的转速低于或等于9000rpm时采用电压斩波控制方式，以控制开关磁阻电机起动和维持相应的转速；在开关磁阻电机转速高于9000rpm时采用角度位置控制方式，通过移角度控制，以使导通相提前关断，避免出现负转矩，平稳调节开关磁阻电机转速。本发明专利技术提供的开关磁阻电机驱动方法及装置，电机可以在任意位置起动，且起动转矩比较大，起动电流较小；根据电机运行转速的不同阶段采用不同的开通和关断角，最大范围地发挥电机的出力，提高电机整个系统的效率；在不同的电机转速阶段，电流调节器采用不同的比例增益，使电机能在不同的转速下都能稳定运行。

A driving method and device for switched reluctance motor

The invention discloses a switched reluctance motor driving device and method, including: the control of voltage chopper in switched reluctance motor speed is less than or equal to 9000rpm, the control of switched reluctance motor start and maintain the corresponding speed; in the switched reluctance motor speed is higher than 9000rpm by using the angle position control mode, the shift angle control in order to make the conduction phase, shut off in advance, to avoid the negative torque, stable speed regulating switch reluctance motor. Switched reluctance motor of the invention provides a method and a device for driving, the motor can start at any position, and the starting torque is large, the starting current is small; according to different stages of motor speed with different turn-on and turn off angle, the maximum range of the output of the motor, motor to improve the efficiency of the whole system; when the rotation speed of the motor stage the current regulator with different proportional gain, which can make motor at different speed can be stable operation.

【技术实现步骤摘要】
一种开关磁阻电机驱动方法及装置
本专利技术属于开关磁阻电机控制
，更具体地，涉及一种开关磁阻电机驱动系统及其控制方法。
技术介绍
电动工具是一种量大面广的产品，目前较多使用单相串励电动机、异步电动机以及永磁无刷直流电动机作为驱动系统。对于台式电动工具，单相串励电动机由于电刷和换向器的存在，则寿命偏短；工频异步电动机功率密度低，而变频异步电机成本高；永磁无刷直流电动机则是因为磁钢成本高，经济性价比较低。综上，现有电动工具中的驱动电机具有寿命短、成本高、性价比较低等缺点。
技术实现思路
针对现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于解决现有电动工具中的驱动电机具有寿命短、成本高、性价比较低等缺点的技术问题。为实现上述目的，一方面，本专利技术提供一种开关磁阻电机驱动方法，包括：在开关磁阻电机的转速低于或等于9000rpm时采用电压斩波控制方式，以控制电机起动和维持相应的转速；在开关磁阻电机转速高于9000rpm时采用角度位置控制方式，通过移角度控制，以使导通相提前关断，避免出现负转矩，平稳调节电机转速。可选地，该方法还包括：对所述开关磁阻电机的电流调节器采用分段式比例增益控制：开关磁阻电机转速每升高1000rpm，逐步增加电流调节器的比例增益，最终开关磁阻电机转速到达25000rpm时，电流调节器的比例增益固定，所述电流调节器用于调节所述开关磁阻电机的电流。可选地，通过光电开关编码器解码来确定开关磁阻电机的开通相序和开通角度，并以开通相序和开通角度为参考来确定开关磁阻电机的转速。可选地，对开关磁阻电机的转速调节器采用带积分限幅的比例积分控制，在确定转速调节器的比例积分(ProportionalIntegral，PI)参数之后加上积分限幅，以防止开关磁阻电机转速超调过大，影响开关磁阻电机的动态性能，所述转速调节器用于调节所述开关磁阻电机的转速。可选地，采用定转子结构为6/4或12/8结构的开关磁阻电机，在开关磁阻电机转速低于或等于9000rpm时，采用电压斩波控制方式，此时开关磁阻电机的开通角和关断角为固定值，通电方式为单拍方式；转速计算以位置信号产生跳变为准，采用比例积分方式来控制转速，而电流控制方式为标量方式；在开关磁阻电机转速高于9000rpm时，采用角度位置控制方式，通电方式依然为单拍方式，此时开关磁阻电机的开通角和关断角进行相应的提前，开关磁阻电机的控制电压采用正常的PWM方式，电流控制为转速控制环的内环，由于开关磁阻电机在控制转速超过18000rpm时，控制电压正常运行PWM的频率已超过12KHz，在开关磁阻电机转速超过18000rpm运行时，将主控芯片的PWM频率提高到14.4KHz，而且提高主开关管的开通和关断速度，以保证开关磁阻电机的高速运行。另一方面，本专利技术提供一种开关磁阻电机驱动装置，包括：转速调节器；所述转速调节器用于在开关磁阻电机的转速低于或等于9000rpm时采用电压斩波控制方式，以控制电机起动和维持相应的转速；在开关磁阻电机转速高于9000rpm时采用角度位置控制方式，通过移角度控制，以使导通相提前关断，避免出现负转矩，平稳调节电机转速。可选地，该装置还包括：电流调节器；所述电流调节器用于调节所述开关磁阻电机的电流，其采用分段式比例增益控制方式，开关磁阻电机转速每升高1000rpm，逐步增加比例增益，最终开关磁阻电机转速到达25000rpm时，其比例增益固定。可选地，该装置还包括：光电开关编码器；所述光电开关编码器用于确定开关磁阻电机的开通相序和开通角度，所述开通相序和开通角度作为确定开关磁阻电机转速的参考。可选地，所述转速调节器采用带积分限幅的比例积分控制方式，在确定转速调节器的比例积分参数之后加上积分限幅，以防止开关磁阻电机转速超调过大，影响开关磁阻电机的动态性能。可选地，该装置还包括：定转子结构为6/4或12/8结构的开关磁阻电机；所述转速调节器在开关磁阻电机转速低于或等于9000rpm时，采用电压斩波控制方式，此时开关磁阻电机的开通角和关断角为固定值，通电方式为单拍方式；所述光电开关编码器计算转速以位置信号产生跳变为准，所述转速调节器采用比例积分方式来控制转速，而电流调节器的电流控制方式为标量方式；所述转速调节器在开关磁阻电机转速高于9000rpm时，采用角度位置控制方式，通电方式依然为单拍方式，此时开关磁阻电机的开通角和关断角进行相应的提前，开关磁阻电机的控制电压采用正常的PWM方式，电流调节器的电流控制为转速控制环的内环，由于开关磁阻电机在控制转速超过18000rpm时，控制电压正常运行PWM的频率已超过12KHz，在开关磁阻电机转速超过18000rpm运行时，将主控芯片的PWM频率提高到14.4KHz，而且提高主开关管的开通和关断速度，以保证开关磁阻电机的高速运行。可选地，在高速开关磁阻电机停机制动阶段，采用了给定转速阶跃减小和电流实时控制的方式。具体为：一旦高速开关磁阻电机停车制动开始，则以转速为1000rpm的速率减小给定转速，并且电流调节器的比例增益也相应的减小，实时采集电机绕组中的电流，在保证制动电流不超过12A、电流变化率不超过2倍、转子位置不发生反向运行变化的前提下，尽量提高制动力，保证快速制动，从25000rpm下降到零速，最快可达2秒。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：1、本专利技术提供的开关磁阻电机采用6/4或12/8式定转子结构，电机可以在任意位置起动，且起动转矩比较大，起动电流较小。2、本专利技术根据高精度光电开关编码器解码来确定高速开关磁阻电机的开通相序和开通角度，并以此为参考来计算电机转速。3、本专利技术根据电机运行转速的不同阶段采用不同的开通和关断角，最大范围地发挥电机的出力，提高电机整个系统的效率。4、本专利技术在不同的电机转速阶段，电流调节器采用不同的比例增益，使电机能在不同的转速下都能稳定运行。5、本专利技术将高速开关磁阻电机应用在电动工具上，体现了开关磁阻电机的独特优势，也提升了电动工具的质量。附图说明图1为本专利技术提供的开关磁阻电机驱动方法流程示意图；图2为本专利技术提供的开关磁阻电机驱动装置整体框图；图3为本专利技术提供的开关磁阻电机驱动装置整体软件控制框图；图4为本专利技术提供的开关磁阻电机驱动装置程序示意流程图；图5为本专利技术提供的开关磁阻电机驱动装置传统控制方式框图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。开关磁阻电动机驱动系统(SwitchReluctanceMotorDriver，简称SRD)是继变频调速系统、无刷直流电动机调速系统之后发展起来的最新一代无级调速系统，是集现代微电子技术、数字技术、电力电子技术、红外光电技术及现代电磁理论、设计和制作技术为一体的光、机、电一体化高新技术。SRD由开关磁阻电机(SRM或SR电机)、功率变换器、控制器和检测器四个部分组成，是20世纪80年代初随着电力电子、计算机和控制技术的迅猛发展而发展起来的一种新型调速驱动系统。开关磁阻电动机驱动系统在电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种开关磁阻电机驱动方法，其特征在于，包括：在开关磁阻电机的转速低于或等于9000rpm时采用电压斩波控制方式，以控制开关磁阻电机起动和维持相应的转速；在开关磁阻电机转速高于9000rpm时采用角度位置控制方式，通过移角度控制，以使导通相提前关断，避免出现负转矩，平稳调节开关磁阻电机转速。

【技术特征摘要】
1.一种开关磁阻电机驱动方法，其特征在于，包括：在开关磁阻电机的转速低于或等于9000rpm时采用电压斩波控制方式，以控制开关磁阻电机起动和维持相应的转速；在开关磁阻电机转速高于9000rpm时采用角度位置控制方式，通过移角度控制，以使导通相提前关断，避免出现负转矩，平稳调节开关磁阻电机转速。2.如权利要求1所述的开关磁阻电机驱动方法，其特征在于，还包括：对所述开关磁阻电机的电流调节器采用分段式比例增益控制：开关磁阻电机转速每升高1000rpm，逐步增加电流调节器的比例增益，最终开关磁阻电机转速到达25000rpm时，电流调节器的比例增益固定，所述电流调节器用于调节所述开关磁阻电机的电流。3.如权利要求1所述的开关磁阻电机驱动方法，其特征在于，通过光电开关编码器解码来确定开关磁阻电机的开通相序和开通角度，并以开通相序和开通角度为参考来确定开关磁阻电机的转速。4.如权利要求1所述的开关磁阻电机驱动方法，其特征在于，对开关磁阻电机的转速调节器采用带积分限幅的比例积分控制，在确定转速调节器的比例积分参数之后加上积分限幅，以防止开关磁阻电机转速超调过大，影响开关磁阻电机的动态性能，所述转速调节器用于调节所述开关磁阻电机的转速。5.如权利要求1所述的开关磁阻电机驱动方法，其特征在于，采用定转子结构为6/4或12/8结构的开关磁阻电机，在开关磁阻电机转速低于或等于9000rpm时，采用电压斩波控制方式，此时开关磁阻电机的开通角和关断角为固定值，通电方式为单拍方式；转速计算以位置信号产生跳变为准，采用比例积分方式来控制转速，而电流控制方式为标量方式；在开关磁阻电机转速高于9000rpm时，采用角度位置控制方式，通电方式依然为单拍方式，此时开关磁阻电机的开通角和关断角进行相应的提前，开关磁阻电机的控制电压采用正常的PWM方式，电流控制为转速控制环的内环，由于开关磁阻电机在控制转速超过18000rpm时，控制电压正常运行PWM的频率已超过12KHz，在开关磁阻电机转速超过18000rpm运行时，将主控芯片的PWM频率提高到14.4KHz，而且提高主开关管的开通和关断速度，以保证开关磁阻电机的高速运行。6.一种开关磁阻电机驱动装...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐伟，刘丽坤，叶才勇，杨江涛，高建平，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42