开关磁阻电机驱动调速系统

 

      开关磁阻电机驱动调速系统   云浮出租路灯车, 云浮路灯车租赁, 云浮路灯车多少钱  主要控制方式相电压uk、相电流ik、开通角θon、关断角θoff等都是可以作为开关磁阻电机直接的控制变量。针对这三类控制变量，目前主流的相对应的控制方式有三种，电压斩波方式、电流斩波方式、角度位置方式。1、电流斩波控制方式.电磁转矩的大小同绕组电流i的平方成正比，即使考虑磁路饱和因素，转矩还是随着电流增大而增大。因此可以通过改变电流来控制转矩。但当电流逐渐增大时，铁心会出现饱和，转矩与电流平方不再是正比关系，但转矩还是随着电流的增大而增大。在电动状态下，应尽量将电流波形至于电感上升段。而电流的上升和下降需要一定的时间，所以需要合理选择合适的开通角、关断角。一般开通角应在电感较小时，以便电流上升速度快。考虑电流下降耗费一定时间，且在电感下降区，会产生负转矩，所以一般关断角会在电感上升区。电流斩波控制需要给定参考电流Iref，参考电流越大，相对应的转矩也就越大。另外也需要给定电流滞环宽度∆i。由给定参考电流Iref与滞环宽度∆i得到斩波上限Iref+∆i和斩波下限Iref-∆i。将实际电流i和给定的参考电流上下限做对比，从而得到控制信号。角度由旋转编码器采样输送给DSP控制板，DSP控制板处理旋转编码器信号，得到角度θ。三相通过各自的电流传感器得到三相电流的模拟信号，然后再通过模数转换得到数字信号，以便控制板能够处理得到实际电流。假设采用传统非对称桥式逆变器来驱动开关磁阻电机。先只考虑单相的工作状态，以A相为例。当开通角θon开通，电路工作在励磁状态，此时两个开关管S1、S2都闭合，电流流经S1、S2、La，此时A相绕组上的相电压是电源电压，即Vdc，因为是电机线圈绕组两端有电压，磁场建立，电流上升区间。此时相电压的平衡公式为, 随着电流的继续上升，当实际电流达到电流上限Iref+∆i时，需要降低电流，对应于电流波形的2区间，这里有两种降流方式。一种是将S1、S2关断，相电流流经D1、D2、La。因为相绕组两端电压是反向的，从而电流快速降低，这种方式S1、S2保持一直变化，即同时开通同时关断的斩波方式称为硬斩波。其相电压平衡方程式为：另一种是保持S1、S2开通时同时开通，关断时只关断其中一相，另一相保持闭合，这样闭合的一相与另一侧的二极管构成零电压回路，如当电流超过上限Iref+∆i，关断S2，S1保持闭合。从而S1与二极管D1构成零电压续流回路，电路工作状态，此时电流会缓慢下降，这种同时开通，关断只关断其中一相的斩波方式称之为软斩波。其相电压平衡方程为：电流波形中3区域对应的是励磁状态，让电流上升阶段。这里一般保持两个管子S1、S2同时开通。从而构成斩波控制，直到角度到关断角θoff。当角度到关断角θoff之后，因为考虑到如果在电感下降区还有电流的话就会产生负转矩，所以一般会直接关断开关管S1、S2，让电流快速降低，直到为0，对应与图2.6电流波形中的区域4。电流斩波是开关磁阻电机最传统的控制方式，也是比较简单的控制方式。主要突出优点是很好的控制了电流波形，不会造成电流过大，损坏开关管等器件，应用最为广泛，但是随着开关磁阻电机应用越来越广，技术要求也越来越高，电流斩波控制方式已经不能完全满足需求。非对称桥拓扑三种工作模式(a)励磁回路，(b)退磁回路，(c)零电压回路.

       2、角度位置控制方式角度位置控制即相电压恒定时，只改变开通角θon、关断角θoff的状态，以此来调节相电流波形。这种方法显著优点就是控制简单，调节范围很宽，很适合高速运行。但是仅通过改变开通角θon、关断角θoff的状态不能很好的控制电流的波形，特别是在低速下，假设固定开通角，调制关断角。那么过早的关断开关管，电机无法安全励磁运行，且容易造成转矩过零；而过晚的关断开关管，一方面可能导致产生负转矩，但是最主要的是因为在开通角之后、关断角之前，一相两个开关管一直是出于闭合状态，很容易造成过流，失控，造成功率器件击穿。显然这种方法不适合用于低速下。而高速下由于反向电动势很大，从而运行一次周期很短，角度位置控制较适合。

      3、电压PWM控制方式在导通区间（θon、θoff）内，由脉冲宽度调制（PWM）得到功率开关管的开关信号。其中固定脉冲周期T。在T1时间内，使相绕组两端电压为正，在T-T1时间内，使相绕组两端电压为负或者是零。即通过调节占空比T1/T，来控制加载相绕组两端的电压，从而间接的改变相电流，最终控制转矩输出大小，改变电机驱动性能。电压PWM控制实际就是通过改变占空比，从而进一步调节相电压的平均值，来调节相电流。这种方法灵活性较强，可以避免绕组电流过大。可以适用在高速下，也可以适用在低速下。但是缺点是开关器件的开关频率增大，且控制的精度与控制系统采样精度密切相关。

      云浮出租路灯车, 云浮路灯车租赁, 云浮路灯车多少钱

     4、直接转矩控制方式,  电流斩波控制、角度位置控制、电压PWM控制这三种方法都是以电流、开通角关断角，还有相电压平均值为直接控制目标，进而控制输出转矩。但是缺点是由于系统模型复杂，信号的传输延时，从而实际的转矩输出与期望的很难及时跟踪。如果以输出的瞬时转矩为直接控制变量，使每一时刻的瞬时转矩都能够跟踪参考转矩，并依据瞬时转矩与参考转矩的差值大小，为功率变换器提供开关信号，这就构成了转矩调节，这种控制方式称为直接转矩控制DITC。直接转矩控制首先需要给出参考转矩，然后用这一参考转矩与电机的实际反馈转矩进行比较，得到其差值。再经过转矩滞环比较器，得到逆变器的驱动信号，从而控制电机转矩输出。另外，电机实际输出转矩是依据电流、角度、转矩的三维表，查表得到。故而直接转矩控制就需要利用事先进行电机参数辨识，获得相应的数据表。且其需要精确的参数辨识结果，才能在运行中得到精确的实际转矩。直接转矩控制需要不断的查表计算实际瞬时转矩，进而才能实时与参考转矩做比较，实现转矩的精准控制。但是由于需要不断的计算转矩，离不开大量且不断的计算，从而在很高速下，由于工作周期大大减小，使得实时瞬时转矩无法很好的跟踪。且直接转矩控制离不开精准的参数辨识模型。但是在一定速度范围内，直接转矩控制可以有效降低转矩纹波。另外还有一些控制方案如转矩分配函数、电流谐波注入等，随着研究的越来越深入，也渐渐备受关注。

       回顾开关磁阻电机的工作基本结构，并给出了模型的相关推导公式。对一些公式进行了详细的介绍说明，特别是关于转矩、相电压、相电流，以便理解，并为后面进一步介绍做铺垫。介绍了开关磁阻电机调速系统的各部分结构、功能。最后介绍了磁阻电机的几种控制方式，并就这几种控制方式对其各自的特点、注意事项、适用范围逐一进行了详细的分析讨论。

       云浮出租路灯车, 云浮路灯车租赁, 云浮路灯车多少钱