一种电梯用开关磁阻电机的功率变换器及其容错控制方法技术

本发明专利技术公开了一种电梯用开关磁阻电机的功率变换器，包括直流电源，直流母线电容，电流传感器和同向并联连接的三个H桥驱动电路，三个所述H桥驱动电路与开关磁阻电机的三相绕组一一对应连接，且每个所述H桥驱动电路和所述直流母线电容共连后连接至外部直流电源；一种电梯用开关磁阻电机的功率变换器的容错控制方法，步骤1）检测出故障相及具体故障原因；步骤2）根据故障原因切换对应的容错控制方法，使电梯以正常转矩输出，抑制转矩脉动。本发明专利技术可使电梯在功率变换器发生故障的情况下维持平稳运行，提高了开关磁阻在各种环境下运行的可靠性。靠性。靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种电梯用开关磁阻电机的功率变换器及其容错控制方法


[0001]本专利技术涉及电机驱动与控制
，特别涉及一种电梯用开关磁阻电机的功率变换器及其容错控制方法。

技术介绍

[0002]开关磁阻电机(简称SRM，Switched Reluctance Motor)是一种基于可变磁阻原理设计的电机，与其他类型的电机相比，开关磁阻电机具有许多独特的优点。具有定转子双凸极结构，并且只在定子齿极上有绕组，而转子上不存在绕组，也无永磁体，这种结构使得开关磁阻电机能够适用于各种诸如高温、强振动等恶劣环境。
[0003]而开关磁阻电机的功率变换器包括驱动电路作为系统控制的中枢执行机构，是开关磁阻电机系统中最容易出现故障的一环。功率变换器故障将破坏驱动系统运行的平衡状态，产生无法抑制的转矩缺口甚至制动转矩，长期故障运行将导致整个开关磁阻电机系统的损坏。在电梯运行中，转矩脉动直接影响到SRM的输出特性，会造成电机振颤以及引起很大的振动和噪声。因此，开关磁阻电机功率变换器故障时可以实施容错控制是非常必要的。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是克服现有技术缺陷，提供一种电梯用开关磁阻电机的功率变换器及其容错控制方法，来实现在功率变换器发生故障时，系统可以进行容错控制，降低转矩脉动。
[0005]本专利技术的目的一方面是这样实现的：一种电梯用开关磁阻电机的功率变换器，包括直流电源，直流母线电容，电流传感器和同向并联连接的三个H桥驱动电路，三个所述H桥驱动电路与开关磁阻电机的三相绕组一一对应连接，且每个所述H桥驱动电路和所述直流母线电容共连后连接至外部直流电源。
[0006]作为本专利技术的进一步限定，每一个所述H桥驱动电路包括四个桥臂，上下两个桥臂串联形成两个串联桥臂，所述两个串联桥臂并联，两个串联桥臂放的中点之间跨接有励磁绕组。
[0007]作为本专利技术的进一步限定，三个所述H桥驱动电路包括十二个桥臂，每个桥臂都设置有一个开关管、一个二极管和一个快速熔断器，分别为开关管G1、二极管D1、快速熔断器FU1；开关管G2、二极管D2、快速熔断器FU2；开关管G3、二极管D3、快速熔断器FU3；开关管G4、二极管D4、快速熔断器FU4；开关管G5、二极管D5、快速熔断器FU5；开关管G6、二极管D6、快速熔断器FU6；开关管G7、二极管D7、快速熔断器FU7；开关管G8、二极管D8、快速熔断器FU8；开关管G9、二极管D9、快速熔断器FU9；开关管G10、二极管D10、快速熔断器FU10；开关管G11、二极管D11、快速熔断器FU11；开关管G12、二极管D12、快速熔断器FU12；所述二极管与开关管反向并联后与快速熔断器串联。
[0008]作为本专利技术的进一步限定，所述两个串联桥臂的上端和直流母线电容的正极连接至所述外部直流电源的正极，所述两个串联桥臂的下端和直流母线电容的负极连接至所述
外部直流电源的负极。
[0009]本专利技术的目的另一方面是这样实现的：一种电梯用开关磁阻电机的功率变换器的容错控制方法，包括以下步骤：
[0010]步骤1)检测出故障相及具体故障原因；步骤2)根据故障原因切换对应的容错控制方法，使电梯以正常转矩输出，抑制转矩脉动；
[0011]步骤2)中所述容错控制方法具体步骤为：
[0012]正常运行下，绕组上施加的电压为正向母线电压，此时绕组处于励磁阶段；当绕组上施加电压为零，此时绕组处于续流阶段；当两个二极管导通，绕组两端上施加的是反向母线电压，此时绕组处于消磁阶段；具体不同阶段功率变换器导通信号如下表1所示：
[0013]表1电机正常运行时绕组导通逻辑
[0014][0015]当发生二极管或者开关管短路时，快速熔断器快速切断，防止烧毁电机，将短路故障转换成开路故障，同时当其故障辨识功能检测到相电流超过限值时认为发生短路故障，当检测到相电流一段时间为0时认为发生开路故障；此时发送相应故障信号给电梯，电梯显示器显示哪一相发生故障，提醒维修人员更换；
[0016]发生故障后，在发送故障信号同时，电梯控制器切换控制策略，故障相容错运行，非故障相可继续保持正常运行状态运行，从而使电梯以正常转矩输出，抑制转矩脉动，具体发生故障相，功率变换器导通信号不同阶段如下表2所示：
[0017]表2电机容错控制时绕组导通逻辑
[0018][0019][0020]本专利技术采用以上技术方案，与现有技术相比，有益效果为：本专利技术的开关磁阻电机的功率变换器使用了改进的H桥驱动电路，实现了在其发生短路故障或开路故障时，能够切换另一路继续容错控制，降低转矩脉动，有效的减少了产生无法抑制的转矩缺口甚至制动
转矩的可能性，增加了安全系数。
[0021]本专利技术的功率变换器的容错控制方法稳定性强，可靠性高，同时还能传送相应故障信号给电梯，由电梯显示器显示哪一路发生故障，提醒维修人员更换。
附图说明
[0022]图1为本专利技术的开关磁阻电机的功率变换器的电路连接示意图。
[0023]图2为本专利技术的开关磁阻电机容错运行控制方法系统硬件框图。
[0024]图3为本专利技术开关磁阻电机容错运行控制系统组成示意图。
[0025]其中，1STM32F4最小系统电路，2电源，3驱动电源，4功率变换器主电路，5位置检测电路，6电流检测电路，7电压检测电路，8过流保护电路，9数码管显示电路，10RS232通讯单元，11调速电路。
具体实施方式
[0026]如图1所示的一种电梯用开关磁阻电机的功率变换器，包括直流电源，直流母线电容，电流传感器和同向并联连接的三个H桥驱动电路，三个所述H桥驱动电路与开关磁阻电机的三相绕组一一对应连接，且每个所述H桥驱动电路和所述直流母线电容共连后连接至外部直流电源；每一个所述H桥驱动电路包括四个桥臂，上下两个桥臂串联形成两个串联桥臂，两个串联桥臂并联，输入端连在串联桥臂的两端，输出端是两串联桥臂的中点，两个串联桥臂放的中点之间跨接有励磁绕组；两个串联桥臂的上端和直流母线电容的正极连接至所述外部直流电源的正极，两个串联桥臂的下端和直流母线电容的负极连接至所述外部直流电源的负极。
[0027]三个H桥驱动电路包括十二个桥臂，每个桥臂都设置有一个开关管、一个二极管和一个快速熔断器，分别为开关管G1、二极管D1、快速熔断器FU1；开关管G2、二极管D2、快速熔断器FU2；开关管G3、二极管D3、快速熔断器FU3；开关管G4、二极管D4、快速熔断器FU4；开关管G5、二极管D5、快速熔断器FU5；开关管G6、二极管D6、快速熔断器FU6；开关管G7、二极管D7、快速熔断器FU7；开关管G8、二极管D8、快速熔断器FU8；开关管G9、二极管D9、快速熔断器FU9；开关管G10、二极管D10、快速熔断器FU10；开关管G11、二极管D11、快速熔断器FU11；开关管G12、二极管D12、快速熔断器FU12；所述二极管与开关管反向并联后与快速熔断器串联。
[0028]如图2所示，开关磁阻电机的运行容本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电梯用开关磁阻电机的功率变换器，其特征在于，包括直流电源，直流母线电容，电流传感器和同向并联连接的三个H桥驱动电路，三个所述H桥驱动电路与开关磁阻电机的三相绕组一一对应连接，且每个所述H桥驱动电路和所述直流母线电容共连后连接至外部直流电源。2.根据权利要求1所述的一种电梯用开关磁阻电机的功率变换器，其特征在于，每一个所述H桥驱动电路包括四个桥臂，上下两个桥臂串联形成两个串联桥臂，所述两个串联桥臂并联，两个串联桥臂放的中点之间跨接有励磁绕组。3.根据权利要求1所述的一种电梯用开关磁阻电机的功率变换器，其特征在于，三个所述H桥驱动电路包括十二个桥臂，每个桥臂都设置有一个开关管、一个二极管和一个快速熔断器，分别为开关管G1、二极管D1、快速熔断器FU1；开关管G2、二极管D2、快速熔断器FU2；开关管G3、二极管D3、快速熔断器FU3；开关管G4、二极管D4、快速熔断器FU4；开关管G5、二极管D5、快速熔断器FU5；开关管G6、二极管D6、快速熔断器FU6；开关管G7、二极管D7、快速熔断器FU7；开关管G8、二极管D8、快速熔断器FU8；开关管G9、二极管D9、快速熔断器FU9；开关管G10、二极管D10、快速熔断器FU10；开关管G11、二极管D11、快速熔断器FU11；开关管G12、二极管D12、快速熔断器FU12；所述二极管与开关管反向并联后与快速熔断器串联。4.根据权利要求2所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：莫岳平，盛叶帆，何志涛，
申请(专利权)人：扬州大学，
类型：发明
国别省市：