一种三相三线制开关磁阻电机驱动系统、控制方法及应用技术方案

本发明专利技术属于电力电子与微机控制技术为基础的磁机电一体化技术领域，公开了一种三相三线制开关磁阻电机驱动系统、控制方法及应用，设置开关磁阻电机定子，开关磁阻电机定子有n个定子凸极，每个凸极上绕有独立的凸极线圈；6个开关管组成的三相全桥功率转换电路，三相全桥功率转换电路与直流电源相连；控制器，控制三相全桥功率转换电路中的6个开关管开通或关闭。本发明专利技术采用6个开关管组成的三相全桥式功率转换电路拓扑结构，电机绕组按一定磁极顺序以星形型或者三角接法相连接并引出三根接线。与采用12个开关管的结构相比，结构功率元件少了一倍，降低了生产成本；与目前工业通用三相三线的接线方法兼容，极大提高了通用性和易用性。

【技术实现步骤摘要】
一种三相三线制开关磁阻电机驱动系统、控制方法及应用
本专利技术属于电力电子与微机控制技术为基础的磁机电一体化
，尤其涉及一种三相三线制开关磁阻电机驱动系统、控制方法及应用。
技术介绍
目前，开关磁阻电机由于其可靠性高、节能效果好、电机成本相对较低，得到行业的广泛认可。对于开关磁阻电机驱动器功率转换电路的拓扑结构而言，目前所采用的是非对称桥式功率转换电路进行电流变换。控制器需要用12个开关管独立控制电机的三相绕组。此种控制方式需要使用更多的功率原件，增加了制造成本。这种控制方式，每相绕组的两个端头需要同时与驱动器连接，这样就需要使用六根电缆。与目前工业普遍采用的3相3线制接线方法不兼容，通用性不好。由于相绕组独立控制工作，在励磁关断瞬间会产生很大的径向力，使电机噪声增大。通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：（1）现有的开关磁阻电机驱动器功率转换电路需要使用更多的功率原件，增加了制造成本（2）现有的开关磁阻电机驱动器功率转换电路与目前工业普遍采用的3相3线制接线方法不兼容，通用性不好。（3）由于相绕组独立控制工作，在励磁关断瞬间会产生很大的径向力，使电机噪声增大。解决以上问题及缺陷的难度为：由于开关磁阻电机的磁链具有高度非线性的特征，不同的励磁方式，磁链特性会发生较大改变，采用上述三线绕组励磁方式工作，由于是两相绕组同时励磁产生转矩，要对两相绕组合成磁链进行分析，其磁链特性较6线控制的单相励磁控制方式发生较大改变，控制器软件需对磁链特征进行匹配，以达到较优的工作状态。<br>解决以上问题及缺陷的意义为：降低控制器制造成本，提高易用性，改善电机的噪音与振动。
技术实现思路
为了解决现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种三相三线制开关磁阻电机驱动系统、控制方法及应用。本专利技术是这样实现的，一种三相三线制开关磁阻电机驱动系统，设置开关磁阻电机定子，开关磁阻电机定子有n个定子凸极，每个凸极上绕有独立的凸极线圈；6个开关管组成的三相全桥功率转换电路，所述三相全桥功率转换电路与直流电源相连；控制器，控制所述三相全桥功率转换电路中的6个开关管开通或关闭。进一步，把在定子圆周平均分布的4个凸极线圈A1、A2、A3、A4，4个凸极线圈的端部连接在一起，组成电机的A相绕组。进一步，当有电流从A1线圈的正极端流进从A4线圈的负极端流出时，电流在线圈中产生的磁场使得所对应的4个凸极线圈A1、A2、A3、A4的磁极应按N、S、N、S排列。进一步，与所述A相绕组中的各个凸极线圈相邻的4个凸极线圈B1、B2、B3、B4的端部连接在一起，组成电机的B相绕组。进一步，当有电流从B1线圈的正极端流进从B4线圈的负极端流出时，电流在线圈中产生的磁场使得所对应的4个凸极B1、B2、B3、B4的磁极应按N、S、N、S排列。进一步，与所述B相绕组中的各个凸极线圈相邻的4个凸极线圈C1、C2、C3、C4连接在一起，组成电机的C相绕组。进一步，当有电流从C1线圈的正极端流进从C4线圈的负极端流出时，电流在线圈中产生的磁场使得所对应的4个凸极C1、C2、C3、C4的磁极应按N、S、N、S排列。进一步，所述开关磁阻电机定子对应的转子的初始角度设定为θ=0°；当0°≤θ≤15°，控制开关管Q1和开关管Q4导通；当15°≤θ≤30°，控制开关管Q5和开关管Q4导通；当30°≤θ≤45°，控制开关管Q5和开关管Q2导通；当45°≤θ≤60°，控制开关管Q3和开关管Q2导通；当60°≤θ≤75°，控制开关管Q3和开关管Q6导通；当75°≤θ≤90°，控制开关管Q1和开关管Q6导通。本专利技术的另一目的在于提供一种所述三相三线制开关磁阻电机驱动系统的控制方法，所述三相三线制开关磁阻电机驱动系统的控制方法的控制程序依照所述导通控制顺序以机械角度90°为一个电周期，输出控制波形，高电平为导通，低电平为关断，控制相应开关管的开通与关断。形成连续的旋转磁阻转矩使电机运转。控制程序通过PWM调制信号控制相电流的大小，起到控制电机转速的目的。本专利技术的另一目的在于提供一种开关磁阻电机，所述开关磁阻电机安装有所述的三相三线制开关磁阻电机驱动系统。结合上述的所有技术方案，本专利技术所具备的优点及积极效果为：第一、本专利技术采用6个开关管组成的三相全桥式功率转换电路拓扑结构，电机绕组按一定磁极顺序以星形型或者三角接法相连接并引出三根接线。与采用12个开关管的结构相比，此种结构功率元件少了一倍，降低了生产成本。第二、电机接线与目前工业通用三相三线的接线方法兼容，极大提高了开关磁阻电机的通用性和易用性。第三、本专利技术绕组励磁方式为三相中的两相交替同时励磁，这种励磁方式在换相时只关断其中一相绕组，产生的瞬时反电动势为负的1/2电源电压，而传统6线制励磁模式下，关断绕组励磁时产生的瞬时反电动势为负的电源电压，这样缓解了开关管关断时径向力的瞬间突然变化，降低了电机的振动与噪音。本专利技术励磁方式在换相时被关断的绕组产生的反电动势为二分之一电源电压。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例提供的三相三线制开关磁阻电机驱动系统的原理图。图2是本专利技术实施例提供的三相三线制开关磁阻电机驱动系统的电路结构连接示意图。图3是本专利技术实施例提供的开关管控制时序逻辑波形示意图。图4是本专利技术实施例提供的转子机械角度与通电状态示意图。图5是本专利技术实施例提供的转子机械角度与通电状态示意图。图6是本专利技术实施例提供的转子机械角度与通电状态示意图。图7是本专利技术实施例提供的转子机械角度与通电状态示意图。图8是本专利技术实施例提供的转子机械角度与通电状态示意图。图9是本专利技术实施例提供的转子机械角度与通电状态示意图。图1和图2中：1、A相绕组；2、B相绕组；3、C相绕组；4、开关管；5、定子凸极线圈；6、定子凸极；7、开关管。图10是本专利技术实施例提供的仿真结果示意图。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。针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种三相三线制开关磁阻电机驱动系统、控制方法及应用，下面结合附图对本专利技术作详细的描述。该三相三线制开关磁阻电机驱动系统设置开关磁阻电机定子共有n个定子凸极，每个凸极上绕有独立的凸极线圈，本专利技术以n=12为例。把在定子圆周平均分布的4个凸极线圈A1、A2、A3、A4的端部连接在一起，组成电机的A相绕组。上述4个凸极本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三相三线制开关磁阻电机驱动系统，其特征在于，所述三相三线制开关磁阻电机驱动系统设置开关磁阻电机定子，开关磁阻电机定子有n个定子凸极，每个凸极上绕有独立的凸极线圈；/n6个开关管组成的三相全桥功率转换电路，所述三相全桥功率转换电路与直流电源相连；/n控制器，控制所述三相全桥功率转换电路中的6个开关管开通或关闭。/n

【技术特征摘要】
1.一种三相三线制开关磁阻电机驱动系统，其特征在于，所述三相三线制开关磁阻电机驱动系统设置开关磁阻电机定子，开关磁阻电机定子有n个定子凸极，每个凸极上绕有独立的凸极线圈；
6个开关管组成的三相全桥功率转换电路，所述三相全桥功率转换电路与直流电源相连；
控制器，控制所述三相全桥功率转换电路中的6个开关管开通或关闭。


2.如权利要求1所述的三相三线制开关磁阻电机驱动系统，其特征在于，把在定子圆周平均分布的4个凸极线圈A1、A2、A3、A4，4个凸极线圈的端部连接在一起，组成电机的A相绕组。


3.如权利要求2所述的三相三线制开关磁阻电机驱动系统，其特征在于，当有电流从A1线圈的正极端流进从A4线圈的负极端流出时，电流在线圈中产生的磁场使得所对应的4个凸极线圈A1、A2、A3、A4的磁极应按N、S、N、S排列。


4.如权利要求2所述的三相三线制开关磁阻电机驱动系统，其特征在于，与所述A相绕组中的各个凸极线圈相邻的4个凸极线圈B1、B2、B3、B4的端部连接在一起，组成电机的B相绕组。


5.如权利要求4所述的三相三线制开关磁阻电机驱动系统，其特征在于，当有电流从B1线圈的正极端流进从B4线圈的负极端流出时，电流在线圈中产生的磁场使得所对应的4个凸极B1、B2、B3、B4的磁极应按N、S、N、S排列。


6.如权利要求4所述的三相三线制开关磁阻电机驱动系统，其特征在于，与所述B相绕组中的各个凸极线圈相邻的4个...

【专利技术属性】
技术研发人员：李惊，
申请(专利权)人：西安晶云腾机电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61