[发明专利]一种开关磁阻电机宽速度范围调速控制算法

说明书

技术领域

本发明属于电机控制技术领域，具体地说，涉及一种开关磁阻电机宽速度范围调速控制算法。

背景技术

开关磁阻电机是一种新型调速电机，调速系统兼具直流、交流两类调速系统的优点，是继变频调速系统、无刷直流电动机调速系统的最新一代无极调速系统。它的结构简单坚固，调速范围宽，调速性能优异，且在整个调速范围内都具有较高效率，系统可靠性高。

开关磁阻电机结构简单，性能优越，可靠性高，覆盖功率范围10W～5MW的各种高低速驱动调速系统。开关磁阻电机存在许多潜在的领域，在各种需要调速和高效率的场合均能得到广泛使用(电动车驱动、通用工业、家用电器、纺织机械、电力传动系统等各个领域)。具体有以下特点。

1、其结构简单，价格便宜，电机的转子没有绕组和磁铁。

2、电机转子无永磁体，允许较高的温升。由于绕组均在定子上，电机容易冷却，效率高，损耗小。

3、转矩方向与电流方向无关，只需单方相绕组电流，每相一个功率开关，功率电路和控制电路简单可靠，具有较高的经济性和可靠性。

4、转子上没有电刷结构坚固，适用于高速驱动。

5、调速范围宽，控制灵活，易于实现各种再生制动能力。

6、可频繁起动(1000次/小时)，适用于正向反向运转的特殊场合使用。

7、起动电流小，起动转矩大，低速时更为突出。

鉴于开关磁阻电机拥有以上优点，我们研发出一种开关磁阻电机宽速度范围调速控制算法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服上述缺陷，提供一种高速特性、全调速范围内的稳定调速转速特性，且要求较低的成本和高的性价比的一种开关磁阻电机宽速度范围调速控制算法。

为解决上述问题，本发明所采用的技术方案是：

一种开关磁阻电机宽速度范围调速控制算法，其特征在于：包括开关磁阻电机转速的分段控制，具体为：

电机起动和小于200RPM极低速阶段采用步进程序，从而使电机获得较大的起动转矩，使电机顺利起动和维持极低速运行；

在200RPM以上、2600RPM以下的电机低速段采用单双拍交替导通的六拍导通的闭环控制，开关磁阻电机在低速段能够平稳调速；

在2600r/min以上的电机高速段采用移角度单六拍闭环控制，由于高速段换相频率高，会有导通相电流未降到零时下一个导通相导通，从而出现负转矩，通过移角度控制，可以使导通相提前关断，避免出现负转矩，获得高速段的平稳调速。

作为一种改进，开关磁阻电机宽速度范围调速控制算法采用了分段PWM和控制角模糊控制，具体为：

设定转速低于200RPM时，转速控制上采取开环步进状态控制策略，PWM控制采取PAM调制策略，电流控制采取标量方式；

设定转速高于200RPM且转速低于1000RPM时，转速控制采取位置闭环控制策略，PWM控制采取固定有效脉宽而改变无效脉宽的变频率控制策略，电流采取滞环控制；

设定转速高于1000RPM时，转速控制采取位置闭环控制策略，PWM控制采取固定频率控制策略，电流采取滞环控制。

由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本发明控制算法简易，维护简单，并且最低速运行可在50RPM，也就是可以运行在任意低的转速，且能够在最大转矩输出，而通用控制条件下交流异步电机和永磁无刷电机不能在此转速上额定转矩运行。本发明电机最高运行速度超过10000RPM，输出恒功率，在整个运行范围内转速连续可调，速度精度高。

同时下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

附图说明

图1为本发明一种实施例的6-4定转子结构的开关磁阻电机导通示意图；

图2为本发明一种实施例的6-4定转子结构的导通方式与导通角调节的流程图；

图3为本发明一种实施例的不同转速的电压和电流控制算法的流程图；

图4为本发明一种实施例的不同转速的转速计算流程图。

具体实施方式

实施例：

如图1所示，一种开关磁阻电机宽速度范围调速控制算法，包括开关磁阻电机转速的分段控制，具体为：

电机起动和小于200RPM极低速阶段采用步进程序，从而使电机获得较大的起动转矩，使电机顺利起动和维持极低速运行。

在200RPM以上、2600RPM以下的电机低速段采用单双拍交替导通的六拍导通的闭环控制，开关磁阻电机在低速段能够平稳调速。