三相開關磁阻電機的控制器及合成總電流反饋信號的電路的製作方法
2024-03-08 00:24:15
專利名稱：三相開關磁阻電機的控制器及合成總電流反饋信號的電路的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及三相開關磁阻電機調速技術領域，具體地說是一種三相開關磁阻電機的控制器及合成總電流反饋信號的電路。
背景技術：
三相開關磁阻電動機調速裝置已得到廣泛的應用，在三相開關磁阻電動機調速裝置中，驅動繞組的功率逆變電路是三個獨立的半橋，相繞組中電流由獨立的相電流傳感器測得信號，任意兩相間有一定電角度的導通重疊區間。三個相繞組順序導通，電動機轉子連續旋轉。圖I為現有的開關磁阻電動機調速運行控制器的方框原理圖。如圖I所示，其以轉速和轉矩控制分別作外環和內環，轉速調節器的輸出作為轉矩給定，經過絕對值轉換而得到總電流給定輸入到電流調節器，與電流反饋信號合成單元生成的電流反饋信號比較後，電流調節器的輸出變為脈寬控制，再經過門電路分相切換，通過驅動模塊和功率逆變電路，改變電動機相繞組中的電流。由於相繞組電流不大時磁路已經趨於飽和，電動機轉子中的轉矩近似的正比於相電流的平均值。因此電流反饋信號合成單元採用兩個運放做成的加法電路來生成電流反饋信號。圖2為作為電流反饋信號合成單元的兩個運放做成的加法電路。但由於兩相間導通角重疊處轉矩較小，使得電動機的轉矩脈動和噪聲稍大。試驗表明各相電流改用分相控制，就能克服這一缺點。但此時，各相電流分別給定，是相位一定，導通角為n電角度的方波，其幅值正比於轉速調節器輸出電壓的絕對值。分相控制以後需要用模擬開關產生各相電流給定，並且電流控制組成也較複雜，除了電流傳感器、驅動模塊和功率逆變電路外，各相還要有獨立的電流調節器和脈寬控制器。鑑於上述現有的開關磁阻電機控制技術均存在一些問題，本設計人積極加以研究和創新，研發了一種三相開關磁阻電機的控制器及合成總電流反饋信號的電路，以解決現有技術中存在的問題。
實用新型內容為了解決現有技術中存在的上述問題，本實用新型提供了一種三相開關磁阻電機的合成總電流反饋信號的電路，以解決現有技術中存在的問題。具有電路構成簡單，有效減小電動機轉矩的脈動和噪聲的特點。為了解決上述技術問題，本實用新型採用了如下技術方案三相開關磁阻電機的合成總電流反饋信號的電路，為由運算放大器和二極體構成的極大值選擇單元。進一步，所述極大值選擇單元包括三個運算放大器、三個二極體和一個電阻，其中三個運算放大器的同相輸入端分別為三相電流信號的輸入端，每一運算放大器的輸出端連接一個二極體的陽極，三個二極體的陰極並聯後形成公共輸出端，公共輸出端還通過所述電阻分別與三個運算放大器的反相輸入端連接。進一步，所述三個運算放大器的同相輸入端分別設有毛刺濾除電路。進一步，所述三個二極體的陰極並聯後的公共輸出端通過兩個串聯電阻分別連接三個運算放大器的反相輸入端，並在串聯點與三個運算放大器的反相輸入端的公共端之間跨接有濾波電容。進一步，所述極大值選擇單元包括三路分別與三相電流信號連接的極小值選擇電路和與三路極小值選擇電路並聯後的公共輸出端連接的公共反相器，其中，極小值選擇電路由一個運算放大器的輸出端連接一個二極體的陰極構成，公共反相器的輸出端通過一個電阻分別連接三個運算放大器的同相輸入端。進一步，所述每個運算放大器的輸出端與反向輸入端之間接有濾波電路。本實用新型的另一目的為提供一種三相開關磁阻電機的控制器，該控制器有效減小電動機轉矩的脈動和噪聲。實現該目的的技術方案如下三相開關磁阻電機的控制器，包括信號反饋電路合成單元，所述信號反饋電路合成單元為上述任一所述的三相開關磁阻電機的合成總電流反饋信號的電路。與現有技術相比，本實用新型的有益效果在於本實用新型的三相開關磁阻電機的合成總電流反饋信號的電路有效解決了在電機定轉子接近重合時，由於繞組電流小、轉矩較小，使得電動機的轉矩脈動和噪聲稍大的問題。並且本實用新型的電路產生的相電流的波形良好，兩相間導通角重疊處的電流變大，效果上接近於分相控制方案，但電路比分相控制要簡單很多。
圖I為現有的開關磁阻電動機調速運行控制器的方框原理圖；圖2為作為電流反饋信號合成單元的兩個運放做成的加法電路；圖3為本實用新型的三相開關磁阻電機的合成總電流反饋信號的電路的一種實施例的結構示意圖；圖4為本實用新型的三相開關磁阻電機的合成總電流反饋信號的電路的另一種實施例的結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步詳細描述，但不作為對本實用新型的限定。圖3為本實用新型的三相開關磁阻電機的合成總電流反饋信號的電路的一種實施例的結構示意圖；圖4為為本實用新型的三相開關磁阻電機的合成總電流反饋信號的電路的另一種實施例的結構示意圖。參見圖3和圖4，三相開關磁阻電機的合成總電流反饋信號的電路，為由運算放大器和二極體構成的極大值選擇單元。在任意兩相繞組間導通電角度重疊處，通過極大值選擇單元的作用，參與總電流閉環控制的反饋信號自動的選擇相電流的最大值。本實用新型中的極大值選擇單元主要用運放和二極體構成，電路簡單可靠，具體接法不限。下面給出兩種具體連接的實施例，以進行說明。實施例I[0025]如圖I所示，極大值選擇單元包括三個運算放大器、三個二極體和一個電阻，其中三個運算放大器的同相輸入端分別為三相電流信號的輸入端，每一運算放大器的輸出端連接一個二極體的陽極，三個二極體的陰極並聯後形成公共輸出端，公共輸出端還通過所述電阻分別與三個運算放大器的反相輸入端連接。三個運算放大器的同相輸入端分別設有毛刺濾除電路，三相電流信號分別通過毛刺濾除電路後輸入至相應運算放大器的同相輸入端。圖3中的電路未畫出接於極大值選擇單元輸出端與電流調節器虛零端間的負載電阻。虛零端亦即電流調節器運放的反相輸入端，電位等於零。作為本實施例的一個優選，三個二極體的陰極並聯後的公共輸出端通過兩個串聯電阻分別連接三個運算放大器的反相輸入端，並在串聯點與三個運算放大器的反相輸入端的公共端之間跨接有濾波電容。這樣可以滿足總的電流反饋信號需要低通濾波的需要。實施例2如圖4所示，與圖3電路比較起來，極小值選擇電路中運算放大器的兩個輸入端互 換，同時與運算放大器的輸出端串聯的二極體的極性互換。極小值選擇電路選擇絕對值最大的負電壓輸出，最後靠公共反相器變成正信號。具體如下極大值選擇單元包括三路分別與三相電流信號連接的極小值選擇電路和與三路極小值選擇電路並聯後的公共輸出端連接的公共反相器，其中，極小值選擇電路由一個運算放大器的輸出端連接一個二極體的陰極構成，公共反相器的輸出端通過一個電阻分別連接三個運算放大器的同相輸入端。每個運算放大器的輸出端與反向輸入端之間接有濾波電路，用於濾除各相電流信號存在的毛刺，同時消除二極體不通的運放輸出上產生的寄生振蕩。在需要對總反饋電流信號進行低通濾波時，則可在接成反相器的運放上加接負反饋電容。參考圖1，三相開關磁阻電機的控制器，包括轉速調節器、絕對值變換器、電流調節器、脈寬控制電路、功率逆變電路、相電流傳感器、電流反饋信號合成單元、角位移傳感器和轉速反饋信號合成單元。外部轉速給定信號輸入轉速調節器，轉速調節器將其將與轉速反饋信號合成單元輸送的轉速反饋信號綜合計算後生成轉速給定信號，並傳輸給絕對值變換電路。絕對值變換電路將雙極性的轉速給定信號變成單極性的轉速給定信號並傳輸給電流調節器，電流調節器將其與電流反饋信號合成單元輸送的電流反饋信號綜合計算後生成的電流給定信號傳輸給脈寬控制電路。脈寬控制電路將電流給定信號轉換成一定佔空比的PWM控制信號傳輸給功率逆變電路。功率逆變電路將弱電的PWM控制信號變換為功率信號傳輸給開關磁阻電機的繞組，驅動電機運行。相電流傳感器通過對開關磁阻電機的繞組電流的採集將電流信號傳輸給電流反饋信號合成單元，電流反饋信號合成單元生成電流反饋信號輸送至電流調節器參與電流反饋。角位移傳感器將電機轉速信號傳輸給轉速反饋信號合成單元，轉速反饋信號合成單元生成轉速反饋信號輸送至轉速調節器參與轉速反饋。其中電流反饋信號合成單元為上述任一種三相開關磁阻電機的合成總電流反饋信號的電路。本使用新型的重點在於由運算放大器和二極體構成的極大值選擇單元作為電流反饋信號合成單元。以上實施例僅為本實用新型的示例性實施例，不用於限制本實用新型，本實用新型的保護範圍由權利要求書限定。本領域技術人員可以在本實用新型的實質和保護範圍內，對本實用新型做出各種修改或等同替換，這種修改或等同替換也應視為落在本實用新型的 保護範圍內。
權利要求1.三相開關磁阻電機的合成總電流反饋信號的電路，其特徵在於，其為由運算放大器和二極體構成的極大值選擇單元。
2.根據權利要求I所述的三相開關磁阻電機的合成總電流反饋信號的電路，其特徵在於，所述極大值選擇單元包括三個運算放大器、三個二極體和一個電阻，其中三個運算放大器的同相輸入端分別為三相電流信號的輸入端，每一運算放大器的輸出端連接一個二極體的陽極，三個二極體的陰極並聯後形成公共輸出端，公共輸出端還通過所述電阻分別與三個運算放大器的反相輸入端連接。
3.根據權利要求2所述的三相開關磁阻電機的合成總電流反饋信號的電路，其特徵在於，所述三個運算放大器的同相輸入端分別設有毛刺濾除電路。
4.根據權利要求2所述的三相開關磁阻電機的合成總電流反饋信號的電路，其特徵在於，所述三個二極體的陰極並聯後的公共輸出端通過兩個串聯電阻分別連接三個運算放大器的反相輸入端，並在串聯點與三個運算放大器的反相輸入端的公共端之間跨接有濾波電容。
5.根據權利要求I所述的三相開關磁阻電機的合成總電流反饋信號的電路，其特徵在於，所述極大值選擇單元包括三路分別與三相電流信號連接的極小值選擇電路和與三路極小值選擇電路並聯後的公共輸出端連接的公共反相器，其中，極小值選擇電路由一個運算放大器的輸出端連接一個二極體的陰極構成，公共反相器的輸出端通過一個電阻分別連接三個運算放大器的同相輸入端。
6.根據權利要求5所述的三相開關磁阻電機的合成總電流反饋信號的電路，其特徵在於，所述每個運算放大器的輸出端與反向輸入端之間接有濾波電路。
7.三相開關磁阻電機的控制器，包括信號反饋電路合成單元，其特徵在於，所述信號反饋電路合成單元為權利要求1-6任一所述的三相開關磁阻電機的合成總電流反饋信號的電路。
專利摘要本實用新型公開了一種三相開關磁阻電機的控制器及合成總電流反饋信號的電路，其中三相開關磁阻電機的合成總電流反饋信號的電路為由運算放大器和二極體構成的極大值選擇單元。本實用新型的電路構成簡單，可有效減小電動機轉矩的脈動和噪聲。
文檔編號H02P6/10GK202364174SQ20112052441
公開日2012年8月1日 申請日期2011年12月15日 優先權日2011年12月15日
發明者周海亮 申請人:北京中紡銳力機電有限公司