[实用新型]单电流传感器的开关磁阻电机控制装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及开关磁阻电机(Switched Reluctance Motor，简称SRM)双相导通时的相电流检测方法及控制，特别是一种单电流传感器的四相(8/6极)开关磁阻电机控制装置。

背景技术

众所周知，单向、脉动以及波形随着运行方式、运行条件不同而变化很大是开关磁阻电机相电流的基本特点。绕组中相电流的控制是整个开关磁阻电机(SRM)调速系统的核心内容，电流控制的好坏直接影响到系统的调速性能，电流脉动太大还可能导致转矩脉动加大，电机噪声也将会变大。传统的电流滞环控制虽然能快速地增加或者减小电流，但是带来的负面效应是开关频率、开关损耗加大，尤其是大功率的开关磁阻电机调速系统，开关损耗将限制其在大功率场合的应用。由此可知，开关磁阻电机电流控制器应具备如下性能特点：快速性能好，从电流检测到控制主开关器件动作的延时应尽量小；被测主电路与控制电路之间应该有良好隔离，且有一定的抗干扰能力；灵敏度高，检测频带范围宽，可检测多次谐波成分的直流电流；单向电流检测，在一定工作范围内具有良好的线性度。应该指出，开关磁阻电机电流斩波控制(CCC)工作方式的一般方法是每相串入一个电流传感器，对四相(8/6极)开关磁阻电机，这就需要用四个电流传感器，这无疑增加了成本，使系统复杂，调节麻烦。事实上，开关磁阻电机正常运行时，即使存在两相导通重叠，亦并非是所有的相绕组同时导通的，这就为减少电流传感器数量提供了可能性。之前对四相开关磁阻电机电流的控制，由于其相邻相的导通区间可能发生重叠，但交叉相(即A相、C相和B相、D相)的导通区间一般不会重叠，而且电流斩波控制方式的放电时间短，因此当C相(或D相)开始斩波时，A相(或B相)的电流已经衰减至零，故可以采用A相和C相、B相和D相共用一套电流传感器，即可对四相电流按顺序进行斩波控制。目前通用的开关磁阻电机均采用上述方式进行电流检测，但是，本着减少电流检测器件数目、简化A/D转换及DSP控制器处理的目的，并且为了使电流控制速度加快，同时提高系统整体响应速度，本实用新型解决了用一个电流传感器控制四相(8/6极)开关磁阻电机的相电流。

鉴于开关磁阻电机功率变换器中，输出的相电流是单向脉动的，可用如下几种检测电流的方法：电阻采样检测电流法、直流电流互感器检测电流法、霍尔元件采样检测电流法、磁敏电阻采样检测电流法。其中电阻采样检测电流法简单易行，但有附加损耗，且易引入主电路的强电干扰。而后几种方式都要进行电流的磁通密度变换，霍尔元件采样检测电流法由于其实用性，得到越来越广泛的应用。霍尔电流传感器是国际上电子线路中普遍采用的电流检测及过电流保护元件，其最大优点是测量精度高、线性度好、响应快速，可以做到电隔离检测。利用霍尔效应检测电流目前有直接检测式和磁场平衡式两种方法。直接检测式霍尔电流传感器的主要不足是当被测电流过大时，为不使磁路饱和，保证测量的线性度，必须相应增大铁心的截面积，这就造成检测装置的体积过大。而磁场平衡式霍尔电流传感器(简称LEM)把互感器、磁放大器、霍尔元件和电子线路集成在一起，具有测量、反馈、保护三重功能。LEM模块通过磁场的补偿，铁心内的磁通保持为零，使其尺寸、重量显著减小，使用方便，电流过载能力强，因此成为开关磁阻电机中一种理想的电流检测方法。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种电流传感器的开关磁阻电机控制装置。它属于单电流传感器四相(8/6极)开关磁阻电机控制器，解决了开关磁阻电机由于相电流单向、脉动等难以精确控制的问题，以及穿孔式霍尔电流传感器检测双相导通时电流的实现方法。

本实用新型提供的一种单电流传感器(四相，8/6极)的开关磁阻电机控制装置主要包括：电流检测电路、功率变换器电路、A/D转换电路、数字信号处理(DSP)控制器电路和开关磁阻电机(SRM)；其连接方式是：功率变换器电路分别连接电流检测电路与开关磁阻电机，电流检测电路再与A/D转换电路相连，A/D转换电路与数字信号处理(DSP)控制电路连接。

所述的功率变换器电路包括：整流电路、裂相电容分压电路、半桥式逆变电路及开关电源；其连接方式是：交流电源接至整流电路，整流电路分别与裂相电容分压电路、开关电源相连接，裂相电容分压电路连接至半桥式逆变电路。

所述的功率变换器电路的A相和C相的一端通过霍尔电流检测器(LEM)分别与功率器件VT1和VT2相连，另一端与开关磁阻电机(SRM)的相应相连接；B相和D相的一端分别与VD3、VD4相连，另一端直接与开关磁阻电机(SRM)的相应相连接。

所述的单电流传感器的开关磁阻电机控制装置的实现方法包括的步骤：