用于转换式磁阻电机的控制回路和系统及其操作方法技术方案

用于转换式磁阻电机的控制回路包括与跨接整流的交流电源两端的电机绕组连接的开关。该开关控制在主电流通路中流过的电流。一个晶闸管整流器及电容器串联并跨接在电源两端。一个二极管从绕组和开关的中间点连到晶闸管和电容器的中间点。在静态情况下，每当开关灯打开时，电窜器便被充电，开关和晶闸管被同时启动，因此，电容器通过晶闸管和绕组放电，直到电容器放电到低于供电电压。此后，晶闸管停止导通，并且从电源吸收能量。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
用于转换式磁阻电机的控制回路和系统及其操作方法本专利技术涉及用于可做电动机运行，也可做发电机运行的转换式磁阻电机的控制回路。与转换式磁阻电机连接的控制和转换回路，以及电机本身可统称为转移式磁阻驱动器。它们在该现有技术中是众所周知的。例如，Stephenson和Blake在1993年6月21日纽伦堡PCIM学术会议，第5研计会上的文章“转换式磁阻电机和驱动器的特性、设计和应用”中对比进行了讨论。用于转换式磁阻电机的典型转换回路包括跨接在与电源相连的输入端之间的一个称之为直流连接电容器。该直流连接电容器的作用是平滑整流的交流输入电压，例如全波整流的欧洲230伏交流电网供电电压或美国120伏交流电网供电电压。本批量生产的产品中，希望减少元件数量和/或控制回路的尺寸，以便能降低成本及它们所占的空间。还发现直流连接电容器的存在对转换式磁阻系统的功率因数有负作用，它引起供电电流增大，并因此降低效率。本专利技术的目的是为转换式磁阻电机提供一个控制回路，从而避免用直流连接电容器来平滑输入供电电压。根据本专利技术，为转换式磁阻电机相提供一个控制回路。该电机由定子，转子以及至少一相绕组组成。该绕组至少与该相的或-->与每相的定子极联接。控制回路包括：第一和第二供电电压输入端子，可以与该绕组的一端连接的第一输入端：一个与绕组连接的开关装置，其可操作将绕组与第二输入端连接，以建立主绕组电流通路；电容器及有触发输入的晶闸管，该电容器及晶闸管串联并跨接在绕组及开关装置两端，以形成辅助绕组电流通路；以及一个连通由绕组与开关之间至晶闸管与电容器之间的单向电流器件。晶闸管可由送到触发输入上的触发信号来导通，并在电容器两端电压超过一基准电平时维持导通状态。当开关装置闭合，本专利技术采用辅助电流通路使电容器经绕组放电。当电容器完全放电以后，晶闸管停止导通。绕组则由电源供电，在开关被相继打开时，电源重新通过单向电流器件给电容器充电。本专利技术也扩展到一个转换式磁阻驱动系统，其组成为：具有转子和定子的转换式磁阻电机，分别形成转子和定子的极，与该相或电机每一相联接的相绕组；电源；分别跨接在电源上的第一第二供电电压输入端，第一输入端与绕组的一端连接；与绕组连接的开关装置，操作开关便将绕组与第二输入端连接，以建立主绕组电流通路；电容器；具有触发输入的晶闸管，电容器和晶闸管串联跨接在绕组和开关装置上，以形成辅助绕组电流通路；从绕组和开关装置之间连通到晶闸管和电容器之间的单向电流器件，当开关装置开路时，电容器可以通过绕组及单向电流器件充电到超过由第一和第二端子间的供电电压值，当开关装置和晶闸管相继闭合时，电容器可通过电流通路放电，晶闸管可根据触发输入上的触发信号动作，并且在电容器两端电压大于第一和第二-->端子间电压时保持导通状态，当电容器两端电压降到低于基准电平时，变为不导通。此外，本专利技术还扩展到控制具有转子、定子、一个至少与电机该相的或电机每一相的定子极联接的相绕组、用于检测在相对于定子的导通角内转子位置装置的转换式磁阻电机的方法和上述定义的控制回路，该方法包括：使控制回路的开关装置动作，并且晶闸管在该相导通角的起始处导通，使开关装置在该相导通角的末尾处停止导通。使开关装置和晶闸管重复导通，并且使开关装置对该相或每相的每个导通角停止导通。本专利技术可以用不的方式实现，将基准附图的例子来说明其中的一些方式：图1是一个现有的转换式磁阻驱动器的原理图；图2是根据本专利技术的控制回路图；图3是根据本专利技术的图2所示回路的动作时序图；图4是图2所示回路交流电源的回路图；图5是本专利技术其它实施例的图。图1中示出一个转换式磁阻驱动器。它由单相电机M组成该电机具有构成一对凸极转子极的转子R及构成一对凸极定子极的定子S。控制器C根据转子按已知方式的运动，控制将与定子极联结的绕组14连接到供电电压的开关T。用转子位置编码器E测定转子的位置。熟悉本技术的人将了解影响转换式磁阻电机旋转所要求的受控转换，在上述基准过的PCIM’93的那篇文章中进行了详细讨-->论。对电动机运行而言，该绕组是当一个转子极接近一个定子极时，合上开关T来激励的。通常在转子的极与定子的极对准以前，开关打开，使绕组断电。由于所产生力矩的方向在极对准以后将反向，并且将趋向于阻止转子运动。角度延续到开关T接通，称之接通角，并通常由所需要的输出确定。对发电机运行而言，其过程是相似的。只是通常绕组是在那些极相互离开时被激励的。于是功率流向是从电机的轴到电源或一些其它换能器(未在图中示出)。现在基准图2，交流电源10表示了120伏单相电网供电，提供最大电流如12安培。这是典型的美国家用供电。交流电源10以常规方式跨接在二极管桥12的交流输入端，一个低值缓冲电容器13在以常规方式跨接在电源上。二极管桥12产生约110伏全波整流直流输出。这仍是一个整流交流电源的特性波动的课题，对本技术有普通知识的人将会熟悉。单相转换式磁阻电动机M的电动机绕组14与NPN晶体管16串联跨接在桥12的输出端。晶体管16的集电极与电动机绕组14连接，晶体管16的发射极与该桥直流输出的一侧连接。其它型式的开关装置可以用在该晶体管16的位置上。它们可能是其它基于半导体的类型，诸如大功率金属氧化硅场效应晶体管(MOSFET)、隔离整流栅双极晶体管或机械继电器。晶闸管整流器(SCR)18及电容器20串联，跨接在绕组14及晶体管16上。SCR18的阳极与电容器20连接，SCR18的阴极通常与绕组14及二极管桥12的正输出端连接。二极管22的阻极-->接在绕组14及晶体管16的集电极之间，其阳极接在SCR18及电容器20之间。根据本专利技术的控制回路安排，没有直流连接电容器跨接在整流桥12的输出上。本专利技术该实施例的该回路的作用如下：当回路第一次被启动，将桥12连接到交流电源10上，电容器20将由电流过绕组14、二极管22及电容器20的电流充电。电容器20充电电压将取决于被整流的电源的峰值、电容器20的参数及这个初始启动允许的时间长度。在理想的情况下，电容器电压可能达到两倍于经整流的电源电压的峰值。当需要启动电动机时(它可能与初始启动过程几乎同时开始)晶体管16在导通角的起始处导通，因此，电动机绕组14通电。与晶体管16起动的同时，SCR18也导通。电容器20通过由SCR18、绕组14及晶体管16形成的辅助绕组电流通道放电，并为绕通电。短时间后，电容器20放电到并尔后低于由桥12提供的整流供电电压。当SCR18两端有反向电位差时，它便不再导通。绕组14便通过由绕组14，晶体管16及电源10组成的主绕组电流通路，从桥12取得电流。在相导通角的末尾，晶体管16变为不导通，以便使绕组14断电。当晶体管16停止导通时，由于绕组的电感性特性，造成连续电流改变方向，由晶体管16经过二极管22去给电容器20充电。在由绕组电感使电流持续流过时，电容器20两端电压将平衡上升到超过供电电压，这会影响绕组断电。并当电流流动停止时，电流降到零，二极管便停止导通。-->根据一般教导的转换式磁阻电动机理论，在导通角期间电动机绕组两端电压所建立的磁链将在转子中产生相对于定子的力矩。根据使电动机旋转所要求的时序，当定子和转子的极下一次抵达对准位置时，晶体管16必须重新导通，用于下一个导通角。对于本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于转换式磁阻电机的控制回路，电机由定子及至少与该相或每一相的定子极相联接的至少一相绕组组成，控制回路包括：第一和第二供电电压输入端，第一输入端与绕组的一端连接；与绕组连接，并可动作，将绕组与第二输入端连接，建立主绕组电流通路的开关装置；电容器；有触发输入的晶闸管，电容器与晶闸管串联并跨接到绕组和开关两侧，形成辅助电流通路；单向电流器件，连通从绕组和开关装置之间到晶闸管与电容器之间；送到触发输入上的触发信号导通晶闸管，并当电容器两端电压超过某一基准电平时保持导通。

【技术特征摘要】
GB 1995-4-11 9507540.41.用于转换式磁阻电机的控制回路，电机由定子及至少与该相或每一相的定子极相联接的至少一相绕组组成，控制回路包括：第一和第二供电电压输入端，第一输入端与绕组的一端连接；与绕组连接，并可动作，将绕组与第二输入端连接，建立主绕组电流通路的开关装置；电容器；有触发输入的晶闸管，电容器与晶闸管串联并跨接到绕组和开关两侧，形成辅助电流通路；单向电流器件，连通从绕组和开关装置之间到晶闸管与电容器之间；送到触发输入上的触发信号导通晶闸管，并当电容器两端电压超过某一基准电平时保持导通。2.根据权利要求1的回路，其中，在电容器两端电压超过供电电压时，晶闸管保持导通状态。3.根据权利要求1或2的回路，其中，开关装置包括一个晶体管。4.根据权利要求1、2或3的回路，其中，单向电流器件是一个二极管。5.根据权利要求1、2、3或4的回路，其中，电源包括可从交流电源得到整流电压的整流器。6.根据权利要求5的回路，其中，整流器是一个二极管桥形全波整流器。7.一个转换式磁阻驱动系统，包括：有转子和定子的转换式磁阻电机，分别形成转子和定子的极，与该相或电机每一相联接的相绕组；电源；分别跨接在该电源上的第一和第二供电电压输入端，第一输入端与绕组的一端连接；与绕组连接的开...

【专利技术属性】
技术研发人员：PD沃伯斯特，
申请(专利权)人：开关磁阻驱动有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]