專利名稱：開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的快速斬波裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的快速斬波裝置，能夠在開關(guān)磁阻電機(jī)控制器工作在脈寬調(diào)制(PWM)加電流斬波(CCC)組合控制模式時(shí)，快速關(guān)斷功率變換器的上開關(guān)管控制信號(hào)，從而達(dá)到快速斬波效果，且不需要關(guān)閉微處理器CPU的PWM模塊。該發(fā)明解決了因微處理器CPU的PWM模塊輸出信號(hào)的開、關(guān)存在較大的延時(shí)，從而導(dǎo)致軟件斬波動(dòng)作響應(yīng)不及時(shí)，而可能使功率變換器的開關(guān)管燒毀的問(wèn)題。屬于電機(jī)控制領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
開關(guān)磁阻電機(jī)是一種新型調(diào)速電機(jī)，兼具直流，交流兩類調(diào)速系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，是繼變頻調(diào)速系統(tǒng)、無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的最新一代無(wú)極調(diào)速系統(tǒng)。它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單堅(jiān)固，調(diào)速范圍寬，調(diào)速性能優(yōu)異，且在整個(gè)調(diào)速范圍內(nèi)都具有較高效率，系統(tǒng)可靠性高。開關(guān)磁阻電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能優(yōu)越，可靠性高，覆蓋功率范圍廣。開關(guān)磁阻電機(jī)有三種控制模式，即電流斬波控制(CCC)、角度位置控制(APC)和電壓控制(VC)。其中，電流斬波控制一般應(yīng)用于低速運(yùn)行區(qū)，因?yàn)榇藭r(shí)旋轉(zhuǎn)電動(dòng)勢(shì)較小，必須限制系統(tǒng)的最大工作電流。傳統(tǒng)的電流斬波控制主要采用的是硬件斬波方法，其電路結(jié)構(gòu)主要包括微處理器、邏輯門電路、電流采樣電路、放大電路、遲滯比較電路和功率變換器等，其缺點(diǎn)在于電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高；而若采用軟件斬波方法，則電路結(jié)構(gòu)會(huì)簡(jiǎn)單，但由于實(shí)現(xiàn)斬波動(dòng)作時(shí)需要通過(guò)關(guān)閉微處理器CPU中的PWM模塊完成，而微處理器CPU在關(guān)閉PWM模塊通常會(huì)存在較大的延時(shí)，從而延緩電流斬波動(dòng)作實(shí)施的時(shí)間，導(dǎo)致本該減小的相電流反而繼續(xù)快速上升，從而可能會(huì)燒毀MOS管。有技術(shù)采用專用集成電路(ASIC)進(jìn)行電流斬波控制，但該技術(shù)需要微處理器CPU與ASIC之間通過(guò)同步串行總線(SPI)進(jìn)行通訊實(shí)施，而通訊過(guò)程同樣會(huì)存在較大延時(shí)，且微處理器加ASIC的系統(tǒng)方案成本較高。還有報(bào)道使用了邏輯處理芯片和D觸發(fā)器相結(jié)合的技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)上、下開關(guān)管的交替斬波。其各相開關(guān)信號(hào)分兩路分別送給邏輯處理芯片，一路直接連接邏輯處理芯片，另一路先接三個(gè)D觸發(fā)器，經(jīng)D觸發(fā)器輸出的脈沖信號(hào)送給邏輯處理芯片，邏輯處理芯片輸出各相的上、下開關(guān)管控制信號(hào)，其中一路為換相信號(hào)，另一路為斬波信號(hào)，實(shí)現(xiàn)了上、下開關(guān)管的交替斬波控制。該方法電路比較復(fù)雜，由邏輯芯片加D觸發(fā)器的系統(tǒng)成本也相對(duì)較高。本實(shí)用新型采用了微處理器CPU加二輸入與門的快速控制方法和電路，在開關(guān)磁阻電機(jī)控制器工作在PWM加CCC (加電流斬波)組合控制模式時(shí)，將CPU中的PWM模塊產(chǎn)生的PWM信號(hào)和IO (輸入輸出)模塊產(chǎn)生的斬波信號(hào)分開輸出給與門，使得CPU在需要電流斬波的時(shí)候不必關(guān)閉PWM模塊，而利用IO模塊的快速中斷響應(yīng)特性和二輸入與門的快速信號(hào)翻轉(zhuǎn)特性來(lái)縮短軟件斬波反應(yīng)時(shí)間，從而使得MOS管不會(huì)因?yàn)殛P(guān)閉PWM模塊的延時(shí)而燒毀，適用于3相或者3相以上結(jié)構(gòu)的功率變換器。本實(shí)用新型的關(guān)鍵點(diǎn)在于利用高速32位微處理器CPU中IO模塊的快速中斷響應(yīng)特性和二輸入與門的快速信號(hào)翻轉(zhuǎn)特性來(lái)提高軟件斬波的實(shí)時(shí)性，在接近傳統(tǒng)硬件斬波的
4響應(yīng)時(shí)間的同時(shí)，極大的降低了硬件成本，而且軟件斬波具有可以精確控制斬波的閾值的優(yōu)點(diǎn)，可結(jié)合后續(xù)處理算法提高系統(tǒng)性能，如降低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)等。
發(fā)明內(nèi)容技術(shù)問(wèn)題本實(shí)用新型提出一種開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的快速斬波裝置，能夠在開關(guān)磁阻電機(jī)控制器工作在脈寬調(diào)制(PWM)加電流斬波(CCC)組合控制模式時(shí)，快速關(guān)斷功率變換器的上開關(guān)管控制信號(hào)，從而達(dá)到快速斬波效果，且不需要關(guān)閉微處理器CPU的 PWM模塊。該發(fā)明解決了因微處理器CPU的PWM模塊輸出信號(hào)的開、關(guān)存在較大的延時(shí)，從而導(dǎo)致軟件斬波動(dòng)作響應(yīng)不及時(shí)，而可能使功率變換器的開關(guān)管燒毀的問(wèn)題。本實(shí)用新型的關(guān)鍵點(diǎn)在于利用高速32位微處理器CPU中IO模塊的快速中斷響應(yīng)特性和二輸入與門的快速信號(hào)翻轉(zhuǎn)特性來(lái)提高軟件斬波的實(shí)時(shí)性，在接近傳統(tǒng)硬件斬波的響應(yīng)時(shí)間的同時(shí)，極大的降低了硬件成本。技術(shù)方案為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提出一種開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的快速斬波裝置，該電路包括微處理器、二輸入與門、功率變換器、電流采樣電路、濾波放大電路；其中電流采樣電路的輸入端接電機(jī)繞組的信號(hào)輸出端，采集電機(jī)相繞組電流的瞬時(shí)值；電流采樣電路的輸出端通過(guò)濾波放大電路接微處理器中的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，將電機(jī)相繞組電流的瞬時(shí)值實(shí)時(shí)傳送給微處理器；微處理器判斷該電機(jī)相繞組電流的瞬時(shí)值是否需要斬波，并根據(jù)判斷結(jié)果通過(guò)脈寬調(diào)制模塊輸出脈寬調(diào)制信號(hào)，通過(guò)輸入輸出模塊輸出斬波信號(hào)；脈寬調(diào)制模塊的輸出端和輸入輸出模塊的輸出端分別接二輸入與門的兩個(gè)輸入端， 將上述兩個(gè)信號(hào)傳送給二輸入與門；二輸入與門的輸出端接功率變換器的一個(gè)輸入端，向功率變換器輸出上管控制信號(hào)以控制其上開關(guān)管，輸入輸出模塊的第二個(gè)輸出端接功率變換器的另一個(gè)輸入端，向功率變換器輸出下管換相信號(hào)以控制其下開關(guān)管；輸出功率變換器輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)接電機(jī)繞組，以驅(qū)動(dòng)電機(jī)。優(yōu)選的，微處理器包括脈寬調(diào)制模塊、輸入輸出模塊和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊；微處理器用于根據(jù)內(nèi)部脈寬調(diào)制模塊產(chǎn)生用于調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速的脈寬調(diào)制信號(hào)，利用輸入輸出模塊產(chǎn)生斬波信號(hào)和下管換相信號(hào)，并向后級(jí)電路輸出；脈寬調(diào)制模塊向二輸入與門輸出脈寬調(diào)制信號(hào)，輸入輸出模塊分別向二輸入與門輸出斬波信號(hào)和向功率變換器輸出下管換相信號(hào)，模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊接受來(lái)自濾波放大電路的采樣放大信號(hào)；二輸入與門接受來(lái)自微處理器的脈寬調(diào)制信號(hào)和斬波信號(hào)，向功率變換器輸出上管控制信號(hào)；功率變換器的每一相包括上開關(guān)管和下開關(guān)管；功率變換器的上開關(guān)管的柵極接入由二輸入與門輸出的上管控制信號(hào)，下開關(guān)管的柵極接入由微處理器輸出的下管換相信號(hào)，上開關(guān)管的漏極接電源，電機(jī)繞組串接在上開關(guān)管的源極和下開關(guān)管的漏極之間，下開關(guān)管的源極接地；電流采樣電路包括第一電阻，電流采樣電路與由功率變換器中的下開關(guān)管的源極和地分別連接；濾波放大電路包括第二電阻、第三電阻、第四電阻、第五電阻、第一電容、第二電容、第三電容以及運(yùn)算放大器；第二電阻的一端與電流采樣電路中的第一電阻的一端及下開關(guān)管的源端相連，第一電阻的另一端和第三電阻及第一電容的一端相連，第三電阻的另一端與第二電容的一端及運(yùn)算放大器的正端相連，第一電容和第二電容的另一端均接地；運(yùn)算放大器的負(fù)端與第四電阻、第五電阻和第三電容相連，運(yùn)算放大器的輸出端與第五電阻和第三電容的另一端相連，并形成采樣放大信號(hào)，向微處理器輸出，第四電阻的另一端接地；下管換相信號(hào)用于控制功率變換器中的下開關(guān)管，以實(shí)現(xiàn)電機(jī)繞組通電順序切換。優(yōu)選的，微處理器為高速32位單片機(jī)。優(yōu)選的，功率變換器中的上、下開關(guān)管均為金屬-氧化物-半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管。優(yōu)選的，電流采樣電路的第一電阻采用高精度低溫度系數(shù)康銅絲。有益效果本實(shí)用新型提出了一種開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的快速斬波裝置。利用采樣電阻采集電流，通過(guò)濾波放大電路后產(chǎn)生放大信號(hào)傳送給微處理器的ADC模塊，微處理器經(jīng)過(guò)判別后輸出PWM信號(hào)和斬波信號(hào)，兩者經(jīng)過(guò)二輸入與門后產(chǎn)生上管控制信號(hào)，控制功率變換器對(duì)電機(jī)繞組進(jìn)行斬波控制。本實(shí)用新型斬波動(dòng)作響應(yīng)較快，接近傳統(tǒng)硬件斬波的響應(yīng)時(shí)間，可有效保護(hù)MOS管；電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，易于實(shí)現(xiàn)，極大的降低了電路復(fù)雜性和成本；另外，軟件斬波具有可以精確控制斬波的閾值的優(yōu)點(diǎn)，可結(jié)合后續(xù)處理算法提高系統(tǒng)性能，如降低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)等。

圖1是開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)快速斬波控制方法的結(jié)構(gòu)框圖。圖2是開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和本實(shí)用新型的控制電路。圖3是開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在使用與門前后的波形示意圖。微處理器1，二輸入與門2，功率變換器3，電流采樣電路4，濾波放大電路5 ；PWM 11 (脈寬調(diào)制模塊)、IO模塊12 (輸入輸出模塊)、ADC13 (模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊)；上開關(guān)管Tl、下開關(guān)管T2 ；第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5、第一電容Cl、 第二電容C2、第三電容C3以及運(yùn)算放大器51。
具體實(shí)施方式
下面將參照附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行說(shuō)明。本實(shí)用新型公開了一種開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的快速斬波裝置，能夠在開關(guān)磁阻電機(jī)控制器工作在脈寬調(diào)制(PWM)加電流斬波(CCC)組合控制模式時(shí)，快速關(guān)斷功率變換器的上開關(guān)管控制信號(hào)，從而達(dá)到快速斬波效果，且不需要關(guān)閉微處理器CPU的PWM模塊。 該方法及電路解決了因微處理器CPU的PWM模塊輸出信號(hào)的開、關(guān)存在較大的延時(shí)，從而導(dǎo)致軟件斬波動(dòng)作響應(yīng)不及時(shí)，而可能使功率變換器的開關(guān)管燒毀的問(wèn)題。本方法和電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，易于實(shí)現(xiàn)。以三相開關(guān)磁阻電機(jī)其中功率變換器的一相及其相關(guān)控制電路為例，箭頭所示為信號(hào)的流通方向。如圖1所示為整個(gè)開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。采樣電阻采得電機(jī)相繞組電流的瞬時(shí)值，經(jīng)過(guò)濾波放大電路后實(shí)時(shí)傳送給微處理器CPU，微處理器CPU判斷此時(shí)是否需要斬波，并根據(jù)判斷結(jié)果輸出斬波信號(hào)，同時(shí)輸出PWM信號(hào)，上述兩個(gè)信號(hào)傳送給二輸入與門后，向功率變換器輸出上管控制信號(hào)以控制上開關(guān)管，從而實(shí)現(xiàn)快速斬波過(guò)程，同時(shí)微處理器CPU根據(jù)當(dāng)前的位置信息輸出下管換相信號(hào)給功率變換器的下開關(guān)管，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的PWM加CCC的組合控制。本實(shí)用新型裝置包括下列組成部分微處理器1，二輸入與門2，功率變換器3，電流采樣電路4，濾波放大電路5。如圖2所示，微處理器CPUl內(nèi)部包含脈寬調(diào)制模塊(PWM) 11、輸入輸出模塊(IO) 12和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊(ADC) 13，PWM模塊11向二輸入與門2輸出PWM信號(hào)，IO模塊12分別向二輸入與門2輸出斬波信號(hào)和向功率變換器3輸出下管換相信號(hào)，ADC模塊13接受來(lái)自濾波放大電路5的采樣放大信號(hào)。二輸入與門2接受來(lái)自微處理器1的PWM信號(hào)和斬波信號(hào)，向功率變換器3輸出上管控制信號(hào)。功率變換器3的每一相由上開關(guān)管Tl和下開關(guān)管 T2構(gòu)成，上開關(guān)管Tl的柵極接入由二輸入與門2輸出的上管控制信號(hào)，下開關(guān)管T2的柵極接入由微處理器1輸出的下管換相信號(hào)，上開關(guān)管的漏極接電源Udc，電機(jī)繞組串接在上開關(guān)管的源極和下開關(guān)管的漏極之間，下開關(guān)管的源極接地GND。電流采樣電路4主要由高精度低溫度系數(shù)康銅絲第一電阻Rl構(gòu)成(或其它材料的低溫度系數(shù)功率電阻)，并與由功率變換器3中的下開關(guān)管T2的源極和地GND分別連接。濾波放大電路5由第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5、第一電容Cl、第二電容C2、第三電容C3以及運(yùn)算放大器51組成。第二電阻R2的一端與電流采樣電路4中的第一電阻Rl的一端及下開關(guān)管T2 的源端相連，第一電阻Rl的另一端和第三電阻R3及第一電容Cl的一端相連，第三電阻R3 的另一端與第二電容C2的一端及運(yùn)算放大器51的正端+相連，第一電容Cl和第二電容C2 的另一端均接地GND。運(yùn)算放大器51的負(fù)端-與第四電阻R4、第五電阻R5和第三電容C3 相連，運(yùn)算放大器51的輸出端與第五電阻R5和第三電容C3的另一端相連，并形成采樣放大信號(hào)，向微處理器1輸出，第四電阻R4的另一端接地GND。微處理器1為高速32位單片機(jī)，其功能是利用內(nèi)部PWM模塊產(chǎn)生用于調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速的PWM信號(hào)，利用內(nèi)部IO模塊產(chǎn)生斬波信號(hào)和下管換相信號(hào)，并向后級(jí)電路輸出。下管換相信號(hào)用于控制功率變換器3中的下開關(guān)管T2，以實(shí)現(xiàn)電機(jī)繞組通電順序切換。功率變換器中的上、下開關(guān)管均為金屬-氧化物-半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(M0S管)。圖3所示為本實(shí)用新型中所述電路的關(guān)鍵波形示意圖，并給出未使用二輸入與門的電路的軟斬波電流波形。圖中電流波形中虛線所示為未使用二輸入與門的軟斬波電流波形，實(shí)線為本實(shí)用新型中使用二輸入與門之后電路的軟斬波電流波形。如圖中所示，PWM信號(hào)和斬波信號(hào)經(jīng)過(guò)二輸入與門后得到上管控制信號(hào)，當(dāng)相電流達(dá)到斬波上限I1時(shí)，斬波信號(hào)為低電平，經(jīng)與門輸出的上管控制信號(hào)為低電平，此時(shí)上開關(guān)管關(guān)閉，電流開始斬波，當(dāng)電流減小到斬波下限I2時(shí)，斬波信號(hào)為高電平，上管控制信號(hào)同PWM信號(hào)相同。由圖所示， 在使用與門前后，在微處理器檢測(cè)到電流大于斬波上限I1后到開始斬波，兩者之間存在一個(gè)時(shí)間差A(yù)t，這段時(shí)間內(nèi)傳統(tǒng)的方法電流會(huì)繼續(xù)上升，而這將增加MOS管的熱量積累，從而增加了 MOS管因熱擊穿導(dǎo)致?lián)p壞的可能性。本例中的開關(guān)磁阻電機(jī)為三相12/8極雙凸極結(jié)構(gòu)，當(dāng)電機(jī)低速運(yùn)行時(shí)，調(diào)速系統(tǒng)采用PWM加CCC的組合控制模式，此時(shí)微處理器CPU根據(jù)內(nèi)置程序開始輸出PWM信號(hào)和下管換相信號(hào)以使功率變換器的上、下開關(guān)管導(dǎo)通，從而電機(jī)繞組電流上升，開始勵(lì)磁以啟動(dòng)電機(jī)。電流采樣電路中的采樣電阻Rl開始采集相電流信號(hào)，經(jīng)濾波放大電路后將采樣放大信號(hào)實(shí)時(shí)傳送給微處理器CPU中的ADC模塊，再由微處理器CPU內(nèi)置程序?qū)Σ蓸臃糯笮盘?hào)進(jìn)行判別，若電流高于斬波上限I1則將微處理器CPU的IO模塊輸出的斬波信號(hào)置低，從而使二輸入與門輸出給功率變換器的上管控制信號(hào)置低，關(guān)斷上開關(guān)管；若電流低于斬波下限I2則將微處理器CPU的IO模塊輸出的斬波信號(hào)置高，從而使二輸入與門輸出給功率變換器的上管控制信號(hào)置高，導(dǎo)通上開關(guān)管。微處理器還會(huì)定期輸出換相信號(hào)給功率變換器的下開關(guān)管，以此進(jìn)行開關(guān)磁阻電機(jī)換相控制。開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的快速斬波方法，該方法包括如下步驟開關(guān)磁阻電機(jī)在低速運(yùn)行時(shí)，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用脈寬調(diào)制加電流斬波的組合控制模式，微處理器1內(nèi)部的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊13模塊通過(guò)由電流采樣電路4對(duì)電機(jī)相電流的瞬時(shí)值進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，微處理器1 進(jìn)行內(nèi)部判斷后，通過(guò)脈寬調(diào)制模塊11和輸入輸出模塊12向二輸入與門2輸出脈寬調(diào)制信號(hào)和斬波信號(hào)若電流高于斬波上限則將斬波信號(hào)置低，從而關(guān)斷功率變換器3的上管控制信號(hào)；若電流低于斬波下限則將斬波信號(hào)置高，從而開啟功率變換器3的上管控制信號(hào)；利用輸入輸出模塊12輸出信號(hào)快速響應(yīng)的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)功率變換器的快速斬波控制。以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施方式，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不以上述實(shí)施方式為限，但凡本領(lǐng)域普通技術(shù)人員根據(jù)本實(shí)用新型所揭示內(nèi)容所作的等效修飾或變化，皆應(yīng)納入權(quán)利要求書中記載的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的快速斬波裝置，其特征在于該電路包括微處理器 (1)、二輸入與門(2)、功率變換器(3)、電流采樣電路(4)、濾波放大電路(5)；其中，電流采樣電路(4)的輸入端接電機(jī)繞組的信號(hào)輸出端，采集電機(jī)相繞組電流的瞬時(shí)值； 電流采樣電路(4 )的輸出端通過(guò)濾波放大電路(5 )接微處理器(1)中的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊(13)， 將電機(jī)相繞組電流的瞬時(shí)值實(shí)時(shí)傳送給微處理器(1);微處理器(1)判斷該電機(jī)相繞組電流的瞬時(shí)值是否需要斬波，并根據(jù)判斷結(jié)果通過(guò)脈寬調(diào)制模塊(11)輸出脈寬調(diào)制信號(hào)，通過(guò)輸入輸出模塊(12)輸出斬波信號(hào)；脈寬調(diào)制模塊(11)的輸出端和輸入輸出模塊(12)的輸出端分別接二輸入與門(2)的兩個(gè)輸入端，將上述兩個(gè)信號(hào)傳送給二輸入與門(2) ；二輸入與門(2)的輸出端接功率變換器(3)的一個(gè)輸入端，向功率變換器(3)輸出上管控制信號(hào)以控制其上開關(guān)管，輸入輸出模塊(12)的第二個(gè)輸出端接功率變換器(3)的另一個(gè)輸入端， 向功率變換器(3)輸出下管換相信號(hào)以控制其下開關(guān)管；輸出功率變換器(3)輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)接電機(jī)繞組，以驅(qū)動(dòng)電機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的快速斬波裝置，其特征在于微處理器(1)包括脈寬調(diào)制模塊(11)、輸入輸出模塊(12)和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊(13)；微處理器(1) 用于根據(jù)內(nèi)部脈寬調(diào)制模塊(11)產(chǎn)生用于調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速的脈寬調(diào)制信號(hào)，利用輸入輸出模塊(12)產(chǎn)生斬波信號(hào)和下管換相信號(hào)，并向后級(jí)電路輸出；脈寬調(diào)制模塊(11)向二輸入與門(2)輸出脈寬調(diào)制信號(hào)，輸入輸出模塊(12)分別向二輸入與門(2)輸出斬波信號(hào)和向功率變換器(3)輸出下管換相信號(hào)，模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊(13)接受來(lái)自濾波放大電路(5)的采樣放大信號(hào)；二輸入與門(2 )接受來(lái)自微處理器(1)的脈寬調(diào)制信號(hào)和斬波信號(hào)，向功率變換器(3 ) 輸出上管控制信號(hào)；功率變換器(3)的每一相包括上開關(guān)管(Tl)和下開關(guān)管(T2);功率變換器(3)的上開關(guān)管(Tl)的柵極接入由二輸入與門(2)輸出的上管控制信號(hào)，下開關(guān)管(T2)的柵極接入由微處理器(1)輸出的下管換相信號(hào)，上開關(guān)管(Tl)的漏極接電源(Udc)，電機(jī)繞組串接在上開關(guān)管(Tl)的源極和下開關(guān)管(T2)的漏極之間，下開關(guān)管(T2)的源極接地；電流采樣電路(4)包括第一電阻(R1)，電流采樣電路(4)與由功率變換器(3)中的下開關(guān)管(T2)的源極和地分別連接；濾波放大電路(5)包括第二電阻(R2)、第三電阻(R3)、第四電阻(R4)、第五電阻(R5)、 第一電容(Cl)、第二電容(C2)、第三電容(C3)以及運(yùn)算放大器(51)；第二電阻(R2)的一端與電流采樣電路(4)中的第一電阻(Rl)的一端及下開關(guān)管(T2) 的源端相連，第一電阻(Rl)的另一端和第三電阻(R3)及第一電容(Cl)的一端相連，第三電阻0 )的另一端與第二電容(以)的一端及運(yùn)算放大器(51)的正端(+ )相連，第一電容 (Cl)和第二電容(C2)的另一端均接地；運(yùn)算放大器(51)的負(fù)端(_)與第四電阻(R4)、第五電阻(R5)和第三電容(C3)相連，運(yùn)算放大器(51)的輸出端與第五電阻(R5)和第三電容 (C3)的另一端相連，并形成采樣放大信號(hào)，向微處理器(1)輸出，第四電阻(R4)的另一端接地；下管換相信號(hào)用于控制功率變換器(3)中的下開關(guān)管(T2)，以實(shí)現(xiàn)電機(jī)繞組通電順序切換。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的快速斬波裝置，其特征在于微處理器(1)為高速32位單片機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的快速斬波裝置，其特征在于功率變換器(3)中的上、下開關(guān)管均為金屬-氧化物-半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的快速斬波裝置，其特征在于電流采樣電路(4 )的第一電阻(Rl)采用高精度低溫度系數(shù)康銅絲。
專利摘要開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的快速斬波裝置中，電流采樣電路(4)采集電機(jī)相繞組電流的瞬時(shí)值，并實(shí)時(shí)傳送給微處理器(1)，微處理器(1)判斷該電機(jī)相繞組電流的瞬時(shí)值是否需要斬波，并根據(jù)判斷結(jié)果輸出脈寬調(diào)制信號(hào)和斬波信號(hào)，上述兩個(gè)信號(hào)傳送給二輸入與門(2)后，向功率變換器(3)輸出上管控制信號(hào)以控制其上開關(guān)管。微處理器(1)進(jìn)行內(nèi)部判斷后，通過(guò)脈寬調(diào)制模塊(11)和輸入輸出模塊(12)向二輸入與門(2)輸出脈寬調(diào)制信號(hào)和斬波信號(hào)若電流高于斬波上限則將斬波信號(hào)置低，從而關(guān)斷功率變換器(3)的上管控制信號(hào)；若電流低于斬波下限則將斬波信號(hào)置高，從而開啟功率變換器(3)的上管控制信號(hào)；實(shí)現(xiàn)對(duì)功率變換器的快速斬波控制。
文檔編號(hào)H02P6/08GK202261130SQ20112032249
公開日2012年5月30日 申請(qǐng)日期2011年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月31日
發(fā)明者刁龍, 孫偉鋒, 時(shí)龍興, 秦明亮, 鐘銳, 陸生禮, 陳磊 申請(qǐng)人:東南大學(xué)