首页 理论教育 开关磁阻电动机控制技术

开关磁阻电动机控制技术

时间:2023-10-10 理论教育 版权反馈
【摘要】:而关断角一般不影响电流的峰值,但可改变电流波形的宽度及其与电感曲线的相对位置,进而改变电流的有效值。可以用控制开通角、关断角的方式使电动机运行在不同的状态。电流斩波控制一般不会对开通角、关断角进行控制,它将直接选择在每相的特定导通位置对电流进行斩波控制。

开关磁阻电动机控制技术

(一)角度位置控制方式(APC)

角度位置控制是指在加在绕组上的电压一定的情况下,通过改变绕组上主开关的开通角和关断角,改变绕组的通、断电时刻,调节电流的波形,实现转速闭环控制

根据电动势平衡方程式可知,当电动机转速较高时,旋转电动势较大,此时电流上升率下降,各相的主开关器件的导通时间较短,电动机绕组的相电流不易上升,电流相对较小,便于使用角度位置控制方式。

开通角和关断角都可调节,角度位置控制可分为变开通角、变关断角和同时改变开通角及关断角3种方式。改变开通角,可改变电流波形的宽度、峰值和有效值的大小,还可改变电流波形与电感波形的相对位置,从而改变电动机的转矩和转速。而关断角一般不影响电流的峰值,但可改变电流波形的宽度及其与电感曲线的相对位置,进而改变电流的有效值。一般采用固定关断角、改变开通角的控制方式。

根据SRM的转矩特性分析可知,当电流波形主要位于电感的上升区时,产生的平均电磁转矩为正,电动机运行在电动状态;当电流波形主要位于电感的下降段时,产生的平均电磁转矩为负,电动机工作在制动状态。通过对开通角、关断角的控制,可以使电流的波形处在绕组电感波形的不同位置。可以用控制开通角、关断角的方式使电动机运行在不同的状态。

角度位置控制的优点:转矩调节的范围宽;可同时多相通电,以增加电动机的输出转矩,同时减小了转矩波动;通过角度的优化,能实现效率最优控制或转矩最优控制。

根据上面的分析可知,此法不适于低速场合。因为在低速时,旋转电动势较小,使电流峰值增大,必须采取相应措施进行限流,所以一般用于转速较高的场合。

(二)电流斩波控制

根据电动势平衡方程式可知,由于电动机低速运行特别是启动时,旋转电动势引起的压降很小,相电流上升快,为避免过大的电流脉冲对功率开关器件及电动机造成损坏,需要对电流峰值进行限定,因此,可采用电流的斩波控制,获取恒转矩的机械特性。电流斩波控制一般不会对开通角、关断角进行控制,它将直接选择在每相的特定导通位置对电流进行斩波控制。

目前常用的有两种方案:一种是对电流上、下限进行限制的控制;另一种是限制电流上限值和恒定关断时间的控制。

该控制的优点:适用于电动机的低速调速系统,可以控制电流峰值的增长,并有很好的电流调节作用;每相电流波形会呈现出较宽的平顶状,使得产生的转矩比较平稳,转矩的波动相应地比其他控制方式要小。

由于电流的峰值受到了限制,当电动机转速在负载的扰动作用下发生变化时,电流的峰值无法作出相应的改变,使得系统的特性比较软,因此,系统在负载扰动下的动态响应很缓慢。

(三)电压控制(VC)(www.xing528.com)

VC方式是指保持开通角、关断角不变的前提下,使功率开关器件工作在脉冲宽度调制(PWM)方式。通过调节PWM波的占空比,来调整加在绕组两端电压的平均值,进而改变绕组电流的大小,实现对转速的调节。增大调制脉冲的频率,会使电流的波形比较平滑,电动机出力增大,噪声减小,但对功率开关器件的工作频率的要求就会增大。

按照续流方式的不同,分为单管斩波和双管斩波方式。在单管方式中,连接在每相绕组中的上、下桥臂的两个开关管只有一个处于斩波状态,另一个一直导通;在双管斩波方式中,两个开关管同时导通和关断,对电压进行斩波控制。考虑系统效率等因素,实际应用中一般常用单管方式。

电压控制的优点:通过调节绕组电压的平均值进而调节电流,可用在低速和高速系统中,且控制简单,但调速范围有限。

在实际的SRD运用中,可以采用多种控制方式相组合的方法。如高速角度控制和低速电流斩波控制组合,变角度电压斩波控制和定角度电压斩波控制等。这些组合方式各有优势及不足,必须针对不同的应用场合和不同的性能要求,合理地选择控制方式,才能使电动机运行于最佳状态。

根据系统性能要求的不同,控制电路的具体结构形式会有很大差异,但一般均应包含以下功能:

①用于接收外部指令信号,如启动、转速、转向信号的操作电路。

②用于给定量与控制量相比较,并按规定算法计算出控制参数的调节量的调节器电路。

③用于决定控制电路的工作逻辑,如正反转相序逻辑、高低速控制方式的工作逻辑电路。

④用于检测系统中的有关物理量,如转速、角位移、电流和电压的传感器电路。

⑤用于当系统中某些物理量超过允许值时,采取相应保护措施的保护电路,如过压保护和过流保护。

⑥用于控制各被控量信号的输出电路,如控制功率开关器件的导通与关断。

⑦用于指示系统的工作状况和参数状态显示电路,如指示电动机转速、指示故障保护情况的显示。

免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。

我要反馈