一種開關磁阻電機寬調速範圍交叉控制方法
2024-03-06 19:00:15 1
一種開關磁阻電機寬調速範圍交叉控制方法
【專利摘要】一種開關磁阻電機寬調速範圍交叉控制方法，開關磁阻電機寬調速範圍控制系統由轉速調節器、電流斬波控制器、角度位置控制器、斬波計數器、比較選擇器和兩個可設定的常數寄存器組成；斬波計數器對每個電氣周期電流斬波次數值進行計數，根據斬波計數器的計數值與兩個常數寄存器設定的常數值比較結果，由比較選擇器選擇電流斬波控制器或選擇角度位置控制器，實現了低轉速、中轉速、高轉速三個階段和加速、減速、勻速運行時電流斬波控制與角度位置控制自動切換、無縫銜接，不受負載變化的影響，不會由開通角和關斷角切換引起開關磁阻電機轉矩或轉速的波動，開關磁阻電機系統運行穩定，具有良好的工程應用價值。
【專利說明】—種開關磁阻電機寬調速範圍交叉控制方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種開關磁阻電機寬調速範圍交叉控制方法，尤其是一種適用於多種相數、多種拓撲結構的開關磁阻電機系統調速方法。
【背景技術】
[0002]開關磁阻電機結構簡單、牢固，具有高的可靠性和魯棒性，啟動轉矩大，調速範圍寬，在較寬的轉速和轉矩工作區內保持較高的效率。但開關磁阻電機在低速段與高速段通常採用不同的控制方式，在低速段，採用電流斬波控制，在高速段，採用角度位置控制，當負載恆定時，為了保證兩種控制方式的平滑切換，可以採用實驗試湊的方法來確定切換時刻的開關磁阻電機開通角和關斷角；然而，負載變化時，兩種控制方式切換時刻的開關磁阻電機開通角和關斷角會不同，不當的開通角和關斷角切換，會引起開關磁阻電機轉矩或轉速的波動，造成開關磁阻電機調速系統不能穩定運行，如何實現兩種控制方式的自動切換、無縫銜接，消除切換抖動，是當前開關磁阻電機系統技術攻關的重要方向之一。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是針對已有技術中存在問題，提供一種電流斬波控制與角度位置控制自動切換、無縫銜接的開關磁阻電機低、中、高轉速寬調速範圍交叉控制方法。
[0004]本發明的開關磁阻電機寬調速範圍交叉控制方法，包括由轉速調節器、電流斬波控制器、角度位置控制器、斬波計數器、比較選擇器和兩個可設定的常數寄存器Up_COnst、Down_const組成的控制系統；通過轉速調節器調節電流斬波限值iMf和功率變換器主開關開通角值Gm與關斷角值θ。^，斬波計數器對每個電氣周期電流斬波次數值進行計數，匕匕較選擇器選擇電流斬波控制器或選擇角度位置控制器，兩個可設定的常數寄存器中，常數寄存器Up_COnst設定的常數值大於常數寄存器DOWn_COnst設定的常數值；將斬波計數器的計數值與常數寄存器Up_COnst設定的常數值、常數寄存器DOWn_COnst設定的常數值進行比較，
[0005]開關磁阻電機加速階段，當斬波計數器的計數值大於常數寄存器DOWn_COnst設定的常數值時，比較選擇器選擇電流斬波控制器，轉速調節器提升電流斬波限值提高開關磁阻電機轉速，當斬波計數器的計數值小於常數寄存器DOWn_COnst設定的常數值時，比較選擇器選擇角度位置控制器，轉速調節器前移開通角值提高開關磁阻電機轉速；
[0006]開關磁阻電機減速階段，當斬波計數器的計數值大於常數寄存器DOWn_COnst設定的常數值、且小於常數寄存器Up_COnst設定的常數值時，比較選擇器選擇電流斬波控制器，轉速調節器降低電流斬波限值降低開關磁阻電機轉速，當斬波計數器的計數值小於常數寄存器Down_const設定的常數值、或當斬波計數器的計數值大於常數寄存器Up_const設定的常數值時，比較選擇器選擇角度位置控制器，轉速調節器後移開通角值降低開關磁阻電機轉速；
[0007]開關磁阻電機進入勻速運行階段時，比較選擇器選擇的控制器為進入勻速運行階段前一時刻的控制器類型保持不變。
[0008]有益效果:本發明對多種相數、多種拓撲結構的開關磁阻電機系統實現了低、中、高速的寬轉速範圍調速運行，低轉速、中轉速、高轉速三個階段和加速、減速、勻速運行時確保電流斬波控制與角度位置控制自動切換、無縫銜接，不受負載變化的影響，不會由開通角和關斷角切換引起開關磁阻電機轉矩或轉速的波動，開關磁阻電機系統運行穩定，具有良好的工程應用價值。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]圖1是本發明的控制系統結構示意圖；
[0010]圖2是本發明將調速範圍自動劃分為低速、中速、高轉速三個階段的示意圖。
【具體實施方式】
[0011]下面結合附圖對本發明的實施例作進一步的描述:
[0012]如圖1所示，本發明的開關磁阻電機寬調速範圍交叉控制方法，利用由轉速調節器、電流斬波控制器、角度位置控制器、斬波計數器、比較選擇器和兩個可設定的常數寄存器Up_const、Down_const組成的開關磁阻電機寬調速範圍交叉控制系統；通過轉速調節器調節電流斬波限值iMf和功率變換器主開關開通角值θ on與關斷角值Θ，斬波計數器對每個電氣周期電流斬波次數值進行計數，比較選擇器選擇電流斬波控制器或選擇角度位置控制器，兩個可設定的常數寄存器中，常數寄存器Up_COnst設定的常數值大於常數寄存器Down_const設定的常數值；將斬波計數器的計數值與常數寄存器Up_COnst設定的常數值、常數寄存器Down_const設定的常數值進行比較；調節給定轉速riref:
[0013]a)加速階段:開關磁阻電機從低轉速向高轉速加速。開關磁阻電機在基速以下，反電動勢小，採用電流斬波控制時，斬波次數多；當斬波計數器的計數值大於常數寄存器Down_const設定的常數值時，比較選擇器選擇電流斬波控制器，轉速調節器提升電流斬波限值提高開關磁阻電機轉速，當斬波計數器的計數值小於常數寄存器DOWn_COnst設定的常數值時，比較選擇器選擇角度位置控制器，轉速調節器前移開通角值提高開關磁阻電機轉速；若前移開通角值後，斬波計數器的計數值又大於常數寄存器DOWn_COnst設定的常數值時，比較選擇器重新切換到電流斬波控制器，轉速調節器提升電流斬波限值提高開關磁阻電機轉速；若斬波計數器的計數值又小於常數寄存器DOWn_COnst設定的常數值時，比較選擇器再次切換到角度位置控制器，轉速調節器前移開通角值提高開關磁阻電機轉速；開關磁阻電機高速運行時，反電動勢較大，電流達不到斬波限值，斬波計數器的計數值始終小於常數寄存器DOWn_COnst設定的常數值，比較選擇器始終選擇角度位置控制器，轉速調節器前移開通角值提高開關磁阻電機轉速。
[0014]b)減速階段，開關磁阻電機從高轉速向低轉速減速。開關磁阻電機高速運行時，反電動勢較大，電流達不到斬波限值，斬波計數器的計數值始終小於常數寄存器DOWn_COnst設定的常數值，比較選擇器選擇角度位置控制器，轉速調節器後移開通角值降低開關磁阻電機轉速；隨著開關磁阻電機轉速降低，反電動勢減小，斬波計數器計數值逐漸增大；當斬波計數器的計數值大於常數寄存器DOWn_COnst設定的常數值、且小於常數寄存器Up_const設定的常數值時，比較選擇器選擇電流斬波控制器，轉速調節器降低電流斬波限值降低開關磁阻電機轉速，此後斬波次數逐漸增大，斬波計數器的計數值逐漸增大，當斬波計數器的計數值大於常數寄存器Up_COnst設定的常數值時，比較選擇器選擇角度位置控制器，轉速調節器後移開通角值降低開關磁阻電機轉速；隨著開通角值的後移，斬波計數器的計數值又小於常數寄存器Up_COnst設定的常數值，但斬波計數器的計數值大於常數寄存器Down_const設定的常數值，比較選擇器選擇電流斬波控制器，轉速調節器降低電流斬波限值降低開關磁阻電機轉速；若斬波計數器的計數值小於常數寄存器DOWn_COnst設定的常數值，比較選擇器選擇角度位置控制器，轉速調節器後移開通角值降低開關磁阻電機轉速，若斬波計數器的計數值大於常數寄存器Up_COnst設定的常數值時，比較選擇器也選擇角度位置控制器，轉速調節器後移開通角值降低開關磁阻電機轉速；開關磁阻電機轉速降到基速以下後，比較選擇器始終選擇電流斬波控制器，轉速調節器降低電流斬波限值降低開關磁阻電機轉速。
[0015]c)勻速運行階段，比較選擇器選擇的控制器為進入勻速運行階段前一時刻的控制器類型保持不變，轉速調節器調節電流斬波限值或調節開通角值，保持開關磁阻電機轉速不變。
[0016]如圖2所示，該開關磁阻電機寬調速範圍交叉控制方法自動將開關磁阻電機系統調速範圍分為低轉速、中轉速、高轉速三個階段，在基速以下的低轉速段採用電流斬波控制器，在中轉速段採用電流斬波控制器和角度位置控制器交叉控制，在高速段採用角度位置控制器，低轉速、中轉速、高轉速三個階段和加速、減速、勻速運行時確保電流斬波控制與角度位置控制自動切換、無縫銜接，不受負載變化的影響，不會由開通角和關斷角切換引起開關磁阻電機轉矩或轉速的波動，開關磁阻電機系統運行穩定。
【權利要求】
1.一種開關磁阻電機寬調速範圍交叉控制方法，包括採用由轉速調節器、電流斬波控制器、角度位置控制器、斬波計數器、比較選擇器和兩個可設定的常數寄存器Up_COnst、Down_const組成的控制系統；其特徵在於:通過轉速調節器調節電流斬波限值Lef和功率變換器主開關開通角值與關斷角值斬波計數器對每個電氣周期電流斬波次數值進行計數，比較選擇器選擇電流斬波控制器或選擇角度位置控制器，兩個可設定的常數寄存器中，常數寄存器Up_COnst設定的常數值大於常數寄存器DOWn_COnst設定的常數值；將斬波計數器的計數值與常數寄存器Up_COnst設定的常數值、常數寄存器DOWn_COnst設定的常數值進行比較: 開關磁阻電機加速階段，當斬波計數器的計數值大於常數寄存器DOWn_COnst設定的常數值時，比較選擇器選擇電流斬波控制器，轉速調節器提升電流斬波限值提高開關磁阻電機轉速，當斬波計數器的計數值小於常數寄存器DOWn_COnst設定的常數值時，比較選擇器選擇角度位置控制器，轉速調節器前移開通角值提高開關磁阻電機轉速； 開關磁阻電機減速階段，當斬波計數器的計數值大於常數寄存器DOWn_COnst設定的常數值、且小於常數寄存器Up_COnst設定的常數值時，比較選擇器選擇電流斬波控制器，轉速調節器降低電流斬波限值降低開關磁阻電機轉速，當斬波計數器的計數值小於常數寄存器Down_const設定的常數值、或當斬波計數器的計數值大於常數寄存器Up_const設定的常數值時，比較選擇器選擇角度位置控制器，轉速調節器後移開通角值降低開關磁阻電機轉速； 開關磁阻電機進入勻速運行階段時，比較選擇器選擇的控制器為進入勻速運行階段前一時刻的控制器類型保持不變。
【文檔編號】H02P6/08GK104333275SQ201410605005
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年10月30日 優先權日:2014年10月30日
【發明者】陳昊, 程鶴, 楊洲, 王青, 王千龍, 黃為龍 申請人:中國礦業大學