一种开关磁阻电机制动控制系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种开关磁阻电机制动控制系统，它包括：功率主电路、控制单元和整流单元。功率主电路适于对不同相绕组轮流进行励磁和能耗制动控制，对开关磁阻电机进行快速电磁制动；控制单元包括控制器模块、位置信号模块和电流采样模块，位置信号模块和电流采样模块适于采集电机的位置信号和电流信号，控制器模块根据采样到的位置信号和电流信号向功率主电路发送驱动信号；整流单元适于将外部交流电源转换为整个控制系统工作所需的直流电源。本实用新型专利技术提供一种开关磁阻电机制动控制系统，解决了能量回馈制动方法对母线储能元件或蓄电池等电路元器件的损坏问题。

【技术实现步骤摘要】
一种开关磁阻电机制动控制系统
本技术涉及一种开关磁阻电机制动控制系统，属于开关磁阻电机速度控制领域。
技术介绍
目前，开关磁阻电机定转子均为硅钢片叠压而成，定子上绕有绕组，转子上无绕组、永磁体等结构，具有效率高、可靠性好、结构简单而坚固和成本低等优点。此外，SRM还具有起动性能好，调速范围广，容易实现四象限运行等优点，因此在电动汽车驱动系统、家用电器、矿山机械等领域得到了广泛应用。开关磁阻电机常用的制动策略主要可分为能量回馈制动和能耗制动。能耗制动是一种将动能转化为电能再通过制动电阻转化为热能的制动方式，通常会在功率电路中加入制动电能释放回路，在制动时通过制动电阻将能量消耗掉，实现电机的快速制动，如专利CN110829906A公开的。能量回馈制动是在电机运行过程中，将动能转化为电能回馈到母线上的一种制动方式，制动产生的能量会对母线电压产生严重的影响，尤其对于采用整流桥供电的开关磁阻电机调速系统来说，严重时会毁坏电路。因此，对于开关磁阻电机驱动系统制动策略来说，能耗制动有着极其重要而意义，但是目前的能耗制动控制系统需要独立的制动单元及制动电阻，电路复杂，零部件多，产品成本高。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种开关磁阻电机制动控制系统，解决了能量回馈制动方法对母线储能元件或蓄电池等电路元器件的损坏问题及能耗制动电路复杂、零部件多、产品成本高的问题。为了解决上述技术问题，本技术的技术方案是：一种开关磁阻电机制动控制系统，它包括：功率主电路，所述功率主电路适于对不同相绕组轮流进行励磁和能耗制动控制，对开关磁阻电机进行快速电磁制动；控制单元，所述控制单元包括控制器模块、位置信号模块和电流采样模块，所述位置信号模块和电流采样模块适于采集电机的位置信号和电流信号，所述控制器模块根据采样到的位置信号和电流信号向功率主电路发送驱动信号；整流单元，所述整流单元适于将外部交流电源转换为整个控制系统工作所需的直流电源。进一步，所述功率主电路包括N个不对称半桥，N个所述不对称半桥分别对应开关磁阻电机的N相，每个所述不对称半桥包括驱动电路、两个二极管和两个开关管，所述二极管和开关管分别串联在绕组的上下两侧，所述驱动电路的两个输出端分别与两个开关管相连，所述驱动电路的输入端与控制器模块相连。进一步，所述控制器模块输出的驱动信号经过驱动电路后输送给两个开关管，所述驱动电路为隔离放大电路。进一步，两个所述开关管的集电极和发射极之间均反并联续流二极管。进一步，所述开关管为功率场效应晶体管或绝缘栅双极型晶体管。进一步，所述位置信号模块设置有N个，N为开关磁阻电机的相数，N个所述位置信号模块将得到的N相开关磁阻电机的位置信号依次输入控制器模块。进一步，每相邻两个所述位置信号模块之间的夹角为1/N电周期。进一步，所述整流单元为桥式整流电路，所述桥式整流电路由四个整流二极管和稳压电容组成。进一步，所述电流采样模块为电流采样电阻，所述电流采样电阻串联在电机的每一相上。进一步，所述电流采样模块为霍尔电流传感器和调制板，所述霍尔电流传感器将采集到的每一相的电流信号，通过调制板转换为模拟量传输到控制器模块。采用了上述技术方案，本技术将制动产生的电能通过电机绕组转化为热能消耗掉。与现有的制动控制相比，解决了能量回馈制动方法对母线储能元件或蓄电池等电路元器件的损坏问题，同时以电机绕组替代制动电阻，在满足制动效果的基础上，简化了电路结构，降低了生产成本。附图说明图1为本技术的一种开关磁阻电机制动控制系统的原理框图；图2为本技术的功率主电路的电路原理图；图3为本技术的四相八线的开关磁阻电机的控制系统的原理图；图4为本技术的一种开关磁阻电机制动控制系统的控制流程图；图5为本技术的一种开关磁阻电机制动控制系统的励磁回路的电路图；图6为本技术的一种开关磁阻电机制动控制系统的续流回路的电路图；图7为本技术的一种开关磁阻电机制动控制系统的A相理想相电感与驱动信号关系图；图8为本技术的电机转速、A相电流、制动转矩及母线电压仿真波形。具体实施方式为了使本技术的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本技术作进一步详细的说明。如图1所示，一种开关磁阻电机制动控制系统，它包括：功率主电路、控制单元和整流单元。功率主电路适于对不同相绕组轮流进行励磁和能耗制动控制，对开关磁阻电机进行快速电磁制动；控制单元包括控制器模块(可以是DSP模块、STM32模块、FPGA等)、位置信号模块和电流采样模块，位置信号模块和电流采样模块适于采集电机的位置信号和电流信号，控制器模块根据采样到的位置信号和电流信号向功率主电路发送驱动信号；整流单元适于将外部交流电源转换为整个控制系统工作所需的直流电源。如图2所示，功率主电路包括N个不对称半桥，N个不对称半桥分别对应开关磁阻电机的N相，每个不对称半桥包括驱动电路、两个二极管和两个开关管，二极管和开关管分别串联在绕组的上下两侧，驱动电路的两个输出端分别与两个开关管相连，驱动电路的输入端与控制器模块相连。LN+和LN-分别与绕组正负极相连，N为开关磁阻电机的相数，DC+、DC-与直流电源的正负极相接。如图1所示，控制器模块输出的驱动信号经过驱动电路后输送给两个开关管，驱动电路为隔离放大电路，两个开关管的集电极和发射极之间均反并联续流二极管，开关管为功率场效应晶体管或绝缘栅双极型晶体管。如图1所示，位置信号模块设置有N个，位置信号模块采用光电开关或者霍尔传感器，N为开关磁阻电机的相数，N个位置信号模块将得到的N相开关磁阻电机的位置信号依次输入控制器模块。每相邻两个位置信号模块之间的夹角为1/N电周期，其夹角可以调整为1/N电周期与整数倍的电周期之和。如图1所示，整流单元为桥式整流电路，桥式整流电路由四个整流二极管和稳压电容组成。如图1所示，电流采样模块可采用电流采样电阻，电流采样电阻串联在电机的每一相上，实现对电相流的监控。如图1所示，电流采样模块也可以采用霍尔电流传感器和调制板，霍尔电流传感器将采集到的每一相的电流信号，通过调制板转换为模拟量传输到控制器模块，实现对相电流的监控。如图3所示，本实施例中以四相八线8/6的开关磁阻电机为例，四相八线8/6开关磁阻电机包括8个沿圆周等距分布的定子齿和6个沿圆周等距分布的转子凸极。该电机8个定子齿上分别绕有8个线包，将其命名为A1、A2、B1、B2、C1、C2、D1、D2，其中字母代表相，属于同一相的两个线包并联组成电机的一相绕组，其出线端分别定义为A+、A-、B+、B-、C+、C-、D+、D-，其中字母代表相位，符号“+”代表进线，符号“-”代表出线。电机额定功率为1000W，额定电压DC310V，额定转速8000RPM，高低速兼容，高速1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种开关磁阻电机制动控制系统，其特征在于，它包括：/n功率主电路，所述功率主电路适于对不同相绕组轮流进行励磁和能耗制动控制，对开关磁阻电机进行快速电磁制动；/n控制单元，所述控制单元包括控制器模块、位置信号模块和电流采样模块，所述位置信号模块和电流采样模块适于采集电机的位置信号和电流信号，所述控制器模块根据采样到的位置信号和电流信号向功率主电路发送驱动信号；/n整流单元，所述整流单元适于将外部交流电源转换为整个控制系统工作所需的直流电源；/n所述功率主电路包括N个不对称半桥，N个所述不对称半桥分别对应开关磁阻电机的N相，每个所述不对称半桥包括驱动电路、两个二极管和两个开关管，所述二极管和开关管分别串联在绕组的上下两侧，所述驱动电路的两个输出端分别与两个开关管相连，所述驱动电路的输入端与控制器模块相连。/n

【技术特征摘要】
1.一种开关磁阻电机制动控制系统，其特征在于，它包括：
功率主电路，所述功率主电路适于对不同相绕组轮流进行励磁和能耗制动控制，对开关磁阻电机进行快速电磁制动；
控制单元，所述控制单元包括控制器模块、位置信号模块和电流采样模块，所述位置信号模块和电流采样模块适于采集电机的位置信号和电流信号，所述控制器模块根据采样到的位置信号和电流信号向功率主电路发送驱动信号；
整流单元，所述整流单元适于将外部交流电源转换为整个控制系统工作所需的直流电源；
所述功率主电路包括N个不对称半桥，N个所述不对称半桥分别对应开关磁阻电机的N相，每个所述不对称半桥包括驱动电路、两个二极管和两个开关管，所述二极管和开关管分别串联在绕组的上下两侧，所述驱动电路的两个输出端分别与两个开关管相连，所述驱动电路的输入端与控制器模块相连。


2.根据权利要求1所述的一种开关磁阻电机制动控制系统，其特征在于：所述控制器模块输出的驱动信号经过驱动电路后输送给两个开关管，所述驱动电路为隔离放大电路。


3.根据权利要求1所述的一种开关磁阻电机制动控制系统，其特征在于：两个所述开关管的集电极和发射极之间均反并联续流二...

【专利技术属性】
技术研发人员：颜士伟，毛雨泰，刘闯，
申请(专利权)人：江苏雷利电机股份有限公司，南京航空航天大学，
类型：新型
国别省市：江苏;32