[实用新型]一种两相直流偏置游标电机控制器

说明书

本实用新型公开了一种两相直流偏置游标电机控制器，包括第一减法器、第二减法器、第三减法器、第四减法器、速度调节器、d轴电流调节器、q轴电流调节器、0轴电流调节器、脉宽调制器、变流器、电机位置传感器、A相及B相电流传感器和电流变换器。本实用新型在拓扑优化之后，驱动资源可以降为减少一半，同时控制芯片需要输出的控制信号也降为原来的一半。

技术领域

本实用新型属于交流电机驱动控制装置，具体涉及一种两相直流偏置游标电机控制器，可用于新型两相直流偏置游标磁阻和游标永磁电机的驱动控制。

背景技术

永磁电机具有低速大转矩的优良特性，但是永磁材料较高的价格导致永磁电机的成本居高不下，严重制约其在工业场合中的应用。传统开关磁阻电机虽然结构简单、成本低廉，但是其特有的运行方式决定了电机的噪声、振动较大，而且转矩脉动也很大。这些缺陷影响了开关磁阻电机的应用。为了结合两种电机的优点，近年来有学者提出了三相直流偏置游标磁阻电机。然而，三相直流偏置游标电机需要的功率开关器件数量过多，造成与其相配套的驱动、控制单元成本较高。两相电机的结构如图1所示，其包括01定子、02转子、03绕组，以及转轴、机壳、端盖、位置传感器等其他通用结构件。该类电机可以采用单层分数槽非重叠集中绕组，其绕组包含A、B两相，每相绕组有两个小分相组成。两个小分相的连接方式如图2所示。每相绕组电流如图3(a)、图3(b)和图3(c)所示。每相绕组电流由直流分量和交流分量组成，直流分量用于构建励磁磁场回路，交流分量用于产生电磁转矩，直流偏置正弦电流电机采用最大转矩电流比控制方法时，须保持直流励磁分量幅值等于交流分量幅值。

针对这种每相电流都包含交流、直流两种分量的直流偏置电机，现有控制器一般采用单相全桥变流器控制每相电流。采用单相全桥变流器的直流偏置型电机控制器一相绕组接线方式如图4所示，分别由四个可关断功率器件S₁₁、S₁₂、S₁₃、S₁₄构成，控制器采用的变流器存在的占用电力电子器件数量及控制器资源过多。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种两相直流偏置游标电机控制器，以解决现有控制器采用的变流器存在的占用电力电子器件数量及控制器资源过多的问题，本实用新型体积和重量较小，从原理上避免了传统结构存在的桥臂直通风险，提高了系统可靠性，在保证控制器性能的前提下，有效减少了电力电子器件的使用数量，特别是功率器件的使用数量，能够大幅度降低控制器成本，适用于新型两相直流偏置游标磁阻电机的驱动控制。

为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种两相直流偏置游标电机控制器，包括第一减法器、第二减法器、第三减法器、第四减法器、速度调节器、d轴电流调节器、q轴电流调节器、0轴电流调节器、脉宽调制器、变流器、电机、电机位置传感器、A相及B相电流传感器和电流变换器；

第一减法器用于接收电机转速给定值n_r和电机转速测量值n，并将差值n_r-n送入速度调节器，速度调节器的输出端通过第二减法器、第三减法器和第四减法器分别连接至d轴电流调节器、q轴电流调节器以及0轴电流调节器，d轴电流调节器、q轴电流调节器以及0轴电流调节器的输出端均连接至脉宽调制器，脉宽调制器的输出端连接至变流器，变流器的输出端连接至电机，电机上连接有电机位置传感器，变流器与电机之间还连接有A相及B相电流传感器，A相及B相电流传感器的输出端通过电流变换器分别连接至第二减法器、第三减法器和第四减法器，且电机位置传感器的输出端分别连接至第一减法器、脉宽调制器和电流变换器。

进一步地，所述变流器由直流电源、第一MOS场效应管S1、第二MOS场效应管S2、第三MOS场效应管S3、第四MOS场效应管S4、第一续流二极管D1、第二续流二极管D2、第三续流二极管D3、第四续流二极管D4和第五续流二极管D5构成；