[发明专利]一种开关磁阻电机高速单双相励磁控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种单双相励磁控制方法，尤其是一种用于开关磁阻电机高速运行时的单双相励磁控制方法。

背景技术

现有开关磁阻电机采用单相励磁方法，即每一时刻只给一相绕组通电，在需要较大驱动转矩的场合，单相励磁方法输出的电磁转矩不能够驱动大负载，这时通常采用增加驱动电机数量的方式实现重载运行，但这使得工业运行成本增加，而且单相励磁方法在换相瞬间的电流突变带来的电磁噪声和转矩脉动也进一步限制了开关磁阻电机在驱动领域的推广和应用。

为解决上述问题，引入了现有单双相励磁控制方法。现有单双相励磁控制方法，以12/8极开关磁阻电机为例，每相绕组于转子位置0°导通，在转子转过一个步进角15°后，下一相绕组导通，当前相绕组开始零压续流，续流角度为7.5°，从而实现了单双相励磁控制，增加了电机的带载能力，在一定程度上解决了上述问题。但现有单双相励磁控制方法改变了电机换相逻辑表，这使得每相绕组只能于转子位置0°开通，且零压续流区间只能固定为7.5°，随着电机转速的升高，每相绕组仍然固定续流7.5°会使电流延续到电感下降区，从而产生制动转矩，反而减小了电机带载能力，因此该控制方法不够灵活，只能适用于低转速范围。

发明内容

本发明的目的是针对现有单双相励磁控制方法的不足，在现有控制方法的基础上提供一种开关磁阻电机高速单双相励磁控制方法，以期电机在高速运行时具有一定的带载能力和转矩平滑度。

为了实现上述技术目的，本发明的技术方案如下。

一种开关磁阻电机高速单双相励磁控制方法，该开关磁阻电机为3相12/8极电机，电机步进角是15°，转子极距角是45°，每相绕组通过两个主开关器件控制，分别串联在绕组上下两侧。将定子凸极中心与转子凹槽中心轴线对齐的位置设定为0°，电机运行在高速时，每相绕组在提前于0°的位置θ_on处导通，导通期间绕组两端施加正压，在转子转过一个步进角15°后，下一相绕组导通，当前相绕组开始零压续流，续流角度为θ_z，θ_z区间采用双相励磁方法，当前相绕组由零压续流转为反压关断后，下一相绕组继续导通，此时采用单相励磁方法，直到下一相绕组由正压导通转为零压续流，单相励磁方法又变为双相励磁方法，如此反复，实现开关磁阻电机高速单双相励磁控制方法。

在上述技术方案中，进一步的附加技术特征如下。

所述两个主开关器件均为全控型IGBT。

所述电机运行在高速时，高速是现有单双相励磁控制方法所允许的最高转速以上的转速区间。

所述现有单双相励磁控制方法所允许的最高转速是保证相绕组电流在电感下降前降为零，超过这一转速后相绕组电流会延伸到电感下降区，现有单双相励磁控制方法不再适用。

所述每相绕组在提前于0°的位置θ_on处导通是电机运行在不同转速时θ_on的值不同，θ_on设置值要保证相绕组电流在电感开始上升时达到最大值。

所述正压、零压、反压是通过控制与绕组串联的两个全控型器件导通与关断配合实现。

所述当前相绕组开始零压续流，续流角度为θ_z，电机运行在不同转速时θ_z的值不同，θ_z设置值要保证相绕组电流在电感下降前降为零。

与现有技术相比，本发明实现了开关磁阻电机高速运行时的单双相励磁控制，保证了相绕组开通角θ_on和零压续流角θ_z根据电机转速的自适应调节，解决了当电机转速较高时，绕组电流延续到电感下降区产生制动转矩的问题，提高了开关磁阻电机高速运行时带载能力，改善了换相时刻的电流波形，减小了转矩脉动。

附图说明

图1是本发明12/8极开关磁阻电机定转子结构图。

图2是本发明采用的功率变换电路。

图3是本发明一相绕组电流与电感、转子位置关系示意图。

图4是本发明三相绕组电流与转子位置关系示意图。

图5是单相励磁控制方法在给定转速为900r/min时的实测三相电流波形。