專利名稱：一種開關(guān)磁阻電機(jī)控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種開關(guān)磁阻電機(jī)控制裝置，尤其是涉及當(dāng)開關(guān)磁阻電機(jī)處于額定轉(zhuǎn)速的50% 75%特定轉(zhuǎn)速范圍時(shí)，能夠抑制和消除基于開關(guān)磁阻電機(jī)的機(jī)電稱合裝置抖動(dòng)的開關(guān)磁阻電機(jī)控制裝置。
背景技術(shù)：
開關(guān)磁電機(jī)控制方式主要是電流斬波控制、電壓斬波控制、單脈沖控制。電流斬波控制是當(dāng)轉(zhuǎn)子位置處于電流導(dǎo)通區(qū)間時(shí)，比較相電流I與電流斬波限值Imax，若I < 1_則功率開關(guān)元件開通，電流上升達(dá)斬波限值；如I彡Imax,則功率開關(guān)器件關(guān)斷，電流下降。電流斬波控制時(shí)直接控制相電流維持于斬波限值附近波動(dòng)，適用于低速段。電壓斬波控制是當(dāng)轉(zhuǎn)子位置處于電流導(dǎo)通區(qū)間時(shí)，使功率開關(guān)器件工作于PWM狀態(tài)。電壓斬波控制通過(guò)調(diào)節(jié)PWM占空比和頻率分別控制相繞組上電壓有效值和電流變化率，即適合低速段也適合高速段。單脈沖控制是通過(guò)調(diào)整開通角和關(guān)斷角控制相電流。單脈沖控制在轉(zhuǎn)速和母線電壓確定時(shí)，通過(guò)固定開通角，增加和減小關(guān)斷角的方式分別增加和減小相電流；還可以通過(guò)將開通角固定，調(diào)整關(guān)斷角的方式找到最優(yōu)相電流波形，達(dá)到最優(yōu)效率。單脈沖轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)范圍大，開關(guān)磁阻電機(jī)效率較高，用于高速運(yùn)行。為達(dá)到較大轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)范圍和較高效率，在額定轉(zhuǎn)速的50% 75%特定轉(zhuǎn)速范圍，開關(guān)磁阻電機(jī)通常采用單脈沖控制方式，如圖1所示，給定功率到給定電流計(jì)算模塊，計(jì)算得到給定電流I。。此時(shí)，開關(guān)磁阻電機(jī)輸出大功率和大扭矩時(shí)，電流上升快，尖峰高，電流脈動(dòng)大，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)大，瞬時(shí)輸出力矩和轉(zhuǎn)速變化大，采用圖1所示控制裝置電動(dòng)時(shí)相電流波形，如圖3中的(a)所示；采用圖1所示控制裝置電動(dòng)時(shí)相電流波形，如圖4中的(C)所示。但與此同時(shí)，在基于開關(guān)磁電機(jī)的機(jī)電耦合裝置中，開關(guān)磁阻電機(jī)和變速箱及發(fā)動(dòng)機(jī)之間非理想剛性機(jī)械連接，機(jī)械裝置在此頻率段存在固有諧振頻率，引發(fā)共振，產(chǎn)生抖動(dòng)，從而影響機(jī)電耦合裝置的穩(wěn)定 性能，以至于影響整機(jī)的運(yùn)行平穩(wěn)性。抖動(dòng)頻率和電機(jī)極對(duì)數(shù)有關(guān)，簡(jiǎn)單可以根據(jù)開關(guān)磁阻電機(jī)在一周內(nèi)產(chǎn)生的脈動(dòng)次數(shù)a計(jì)算，抖動(dòng)頻率f=轉(zhuǎn)速ηX a/60。對(duì)于12/8極三相，額定轉(zhuǎn)速為2000r/min的電機(jī)，抖動(dòng)頻率約為133 200Hz。在額定轉(zhuǎn)速的50% 75%特定轉(zhuǎn)速范圍，開關(guān)磁阻電機(jī)如果采用電壓斬波控制方式，同樣會(huì)產(chǎn)生大的電流尖峰和轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，也會(huì)弓I發(fā)抖動(dòng)。在額定轉(zhuǎn)速的50% 75%特定轉(zhuǎn)速范圍,轉(zhuǎn)速已經(jīng)較高,如果采用電流斬波控制方式會(huì)較大降低開關(guān)磁阻電機(jī)效率，難以適用。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是抑制和消除基于開關(guān)磁阻電機(jī)的機(jī)電耦合裝置，在電機(jī)處于額定轉(zhuǎn)速的50% 75%特定轉(zhuǎn)速范圍，大功率和大扭矩輸出時(shí)產(chǎn)生的抖動(dòng)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了一種開關(guān)磁阻電機(jī)控制裝置，當(dāng)開關(guān)磁阻電機(jī)處于額定轉(zhuǎn)速的50% 75%特定轉(zhuǎn)速范圍時(shí)，包括:單脈沖控制單元，其中，當(dāng)開關(guān)磁阻電機(jī)處于額定轉(zhuǎn)速的50% 75%特定轉(zhuǎn)速范圍時(shí)，該控制裝置還包括:電流斬波控制單元、Imx計(jì)算模塊、檢測(cè)模塊以及開關(guān)裝置Kl ；Imax計(jì)算模塊，計(jì)算當(dāng)前電機(jī)單相繞組相電流的最大限制電流IMX，Imax是以開關(guān)磁阻電機(jī)當(dāng)前給定輸出功率P。和設(shè)定的低限電流值Ip為參數(shù)的函數(shù)，iMX=f (P。，Ip) ;1 計(jì)算模塊由電機(jī)當(dāng)前給定輸出功率匕作為輸入項(xiàng)的同相比例運(yùn)算電路實(shí)現(xiàn)，放大倍數(shù)為設(shè)定的低限電流值Ip和當(dāng)前開關(guān)磁阻電機(jī)峰值功率的比值。檢測(cè)模塊，輸入為當(dāng)前電機(jī)單相繞組相電流的最大限制電流Imax和當(dāng)前該相繞組相電流I，輸出開關(guān)信號(hào)用于控制開關(guān)裝置Kl的閉合和斷開，當(dāng)當(dāng)前單相繞組相電流I大于或等于當(dāng)前該相繞組相電流的最大限制電流Imax時(shí)，閉合開關(guān)裝置K1，啟用電流斬波控制單元，對(duì)當(dāng)前該相繞組相電流同時(shí)進(jìn)行單脈沖控制和電流斬波控制；否則斷開開關(guān)裝置Kl，對(duì)當(dāng)前該相繞組相電流僅進(jìn)行單脈沖控制；檢測(cè)模塊由當(dāng)前電機(jī)單相繞組相電流的最大限制電流Imax和當(dāng)前該相繞組電流I作為輸入項(xiàng)的電壓比較器電路實(shí)現(xiàn)。上述iMX=f (P。，Ip)為比例函數(shù)、線性函數(shù)、分段函數(shù)、或通過(guò)查表方式計(jì)算。在額定轉(zhuǎn)速的50% 75%特定轉(zhuǎn)速范圍，本實(shí)用新型提供的控制裝置通過(guò)單脈沖控制方式結(jié)合電流斬波控制方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，能夠有效抑制繞組相電流上升速度和尖峰，從而抑制開關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，抑制和消除機(jī)電耦合裝置抖動(dòng)。

圖1為開關(guān)磁阻電機(jī)處于額定轉(zhuǎn)速的50% 75%特定轉(zhuǎn)速范圍時(shí)，一種現(xiàn)有開關(guān)磁阻電機(jī)控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為開關(guān)磁阻電機(jī)處于額定轉(zhuǎn)速的50% 75%特定轉(zhuǎn)速范圍時(shí)，本實(shí)用新型開關(guān)磁阻電機(jī)控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為開關(guān)磁阻電機(jī)處于額定轉(zhuǎn)速的50 % 75 %特定轉(zhuǎn)速范圍時(shí)，采用現(xiàn)有的圖1所示控制裝置及采用本實(shí)用新型的圖2所示控制裝置電動(dòng)時(shí)電流波形示意圖；圖4為開關(guān)磁阻電機(jī)處于額定轉(zhuǎn)速的50 % 75 %特定轉(zhuǎn)速范圍時(shí)，采用現(xiàn)有的圖1所示控制裝置及采用本實(shí)用新型的圖2所示控制裝置發(fā)電時(shí)電流波形示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。本實(shí)用新型提供了一種開關(guān)磁阻電機(jī)控制裝置，當(dāng)開關(guān)磁阻電機(jī)處于額定轉(zhuǎn)速的50% 75%特定轉(zhuǎn)速范圍時(shí)，包括:單脈沖控制單元，其中，當(dāng)開關(guān)磁阻電機(jī)處于額定轉(zhuǎn)速的50% 75%特定轉(zhuǎn)速范圍時(shí)，該控制裝置還包括:電流斬波控制單元、Imax計(jì)算模塊、檢測(cè)模塊以及開關(guān)裝置Kl ；Imax計(jì)算模塊，計(jì)算當(dāng)前電機(jī)單相繞組相電流的最大限制電流IMX，Imax是以開關(guān)磁阻電機(jī)當(dāng)前給定輸出功率P。和設(shè)定的低限電流值Ip為參數(shù)的函數(shù)，iMX=f (P。，Ip) ;1 計(jì)算模塊由電機(jī)當(dāng)前給定輸出功率匕作為輸入項(xiàng)的同相比例運(yùn)算電路實(shí)現(xiàn)，放大倍數(shù)為設(shè)定的低限電流值Ip和當(dāng)前開關(guān)磁阻電機(jī)峰值功率的比值。
檢測(cè)模塊，輸入為當(dāng)前電機(jī)單相繞組相電流的最大限制電流Imax和當(dāng)前該相繞組相電流I，輸出開關(guān)信號(hào)用于控制開關(guān)裝置Kl的閉合和斷開，當(dāng)當(dāng)前單相繞組相電流I大于或等于當(dāng)前該相繞組相電流的最大限制電流Imax時(shí)，閉合開關(guān)裝置K1，啟用電流斬波控制單元，對(duì)當(dāng)前該相繞組相電流同時(shí)進(jìn)行單脈沖控制和電流斬波控制；否則斷開開關(guān)裝置K1，對(duì)當(dāng)前該相繞組相電流僅進(jìn)行單脈沖控制；檢測(cè)模塊由當(dāng)前電機(jī)單相繞組相電流的最大限制電流Imax和當(dāng)前該相繞組電流I作為輸入項(xiàng)的電壓比較器電路實(shí)現(xiàn)。上述IMX=f (P。Ip)為比例函數(shù)、線性函數(shù)、分段函數(shù)、或通過(guò)查表方式計(jì)算。在開關(guān)磁阻電機(jī)處于電動(dòng)和發(fā)電狀態(tài)時(shí)均可以采用上述控制裝置。如圖3中的(b)所示；采用本實(shí)用新型控制裝置電動(dòng)時(shí)相電流波形，如圖4中的(d)所示。在額定轉(zhuǎn)速的50% 75%特定轉(zhuǎn)速范圍，本實(shí)用新型提供的控制裝置通過(guò)單脈沖控制方式結(jié)合電流斬波控制方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，能夠有效抑制繞組相電流上升速度和尖峰，從而抑制開關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，抑制和消除機(jī)電耦合裝置抖動(dòng)。在某混合動(dòng)力公交車機(jī)電耦合裝置中，開關(guān)磁阻電機(jī)系統(tǒng)通過(guò)動(dòng)力合成裝置與變速箱和發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)相連，整車控制器通過(guò)網(wǎng)絡(luò)控制開關(guān)磁阻電機(jī)在發(fā)電和電動(dòng)不同功率模式下運(yùn)行，以充分發(fā)揮混合動(dòng)力平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)，使得整車動(dòng)力性能、經(jīng)濟(jì)性能和駕駛性能達(dá)到最優(yōu)。在此裝置中，開關(guān)磁阻電機(jī)峰值功率Pmax為80Kw，額定轉(zhuǎn)速為3500r/min，在開關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)速處于1900r/min附近，輸出功率在50Kw以上時(shí)，開關(guān)磁阻電機(jī)繞組電流上升較快，機(jī)電耦合裝置出現(xiàn)抖動(dòng)。采用本實(shí)用新型，在1750 2625r/min轉(zhuǎn)速段，將開關(guān)磁阻電機(jī)單相繞組相電流的限制電流Imax設(shè)為當(dāng)前給定輸出功率匕和低限電流值Ip的函數(shù)f，放大倍數(shù)為設(shè)定的低限電流值Ip和當(dāng)前開關(guān)磁阻電機(jī)峰值功率的比值，
權(quán)利要求1.一種開關(guān)磁阻電機(jī)控制裝置，當(dāng)開關(guān)磁阻電機(jī)處于額定轉(zhuǎn)速的50% 75%特定轉(zhuǎn)速范圍時(shí)，包括:單脈沖控制單元，其特征在于，當(dāng)開關(guān)磁阻電機(jī)處于額定轉(zhuǎn)速的50% 75%特定轉(zhuǎn)速范圍時(shí)，該控制裝置還包括:電流斬波控制單元、Imax計(jì)算模塊、檢測(cè)模塊以及開關(guān)裝置Kl ； Imx計(jì)算模塊，計(jì)算當(dāng)前電機(jī)單相繞組相電流的最大限制電流Imax, Imax是以開關(guān)磁阻電機(jī)當(dāng)前給定輸出功率P。和設(shè)定的低限電流值Ip為參數(shù)的函數(shù)，iMX=f (P。，Ip) ;1_計(jì)算模塊由電機(jī)當(dāng)前給定輸出功率Pc作為輸入項(xiàng)的同相比例運(yùn)算電路實(shí)現(xiàn)； 檢測(cè)模塊，輸入為當(dāng)前電機(jī)單相繞組相電流的最大限制電流Imax和當(dāng)前該相繞組相電流I，輸出開關(guān)信號(hào)用于控制開關(guān)裝置Kl的閉合和斷開，當(dāng)當(dāng)前單相繞組相電流I大于或等于當(dāng)前該相繞組相電流的最大限制電流Imax時(shí)，閉合開關(guān)裝置K1，啟用電流斬波控制單元，對(duì)當(dāng)前該相繞組相電流同時(shí)進(jìn)行單脈沖控制和電流斬波控制；否則斷開開關(guān)裝置K1，對(duì)當(dāng)前該相繞組相電流僅進(jìn)行單脈沖控制；檢測(cè)模塊由當(dāng)前電機(jī)單相繞組相電流的最大限制電流Imax和當(dāng)前該相繞組電流I 作為輸入項(xiàng)的電壓比較器電路實(shí)現(xiàn)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種開關(guān)磁阻電機(jī)控制裝置，當(dāng)開關(guān)磁阻電機(jī)處于額定轉(zhuǎn)速的50％～75％特定轉(zhuǎn)速范圍時(shí)，該控制裝置包括單脈沖控制單元，電流斬波控制單元、IMAX計(jì)算模塊、檢測(cè)模塊以及開關(guān)裝置K1；IMAX計(jì)算模塊，計(jì)算當(dāng)前電機(jī)單相繞組相電流的最大限制電流IMAX；檢測(cè)模塊，當(dāng)當(dāng)前單相繞組相電流I大于或等于當(dāng)前該相繞組相電流的最大限制電流IMAX時(shí)，閉合開關(guān)裝置K1，啟用電流斬波控制單元，對(duì)當(dāng)前該相繞組相電流同時(shí)進(jìn)行單脈沖控制和電流斬波控制；否則斷開開關(guān)裝置K1，對(duì)當(dāng)前該相繞組相電流僅進(jìn)行單脈沖控制。本實(shí)用新型提供的控制裝置通過(guò)單脈沖控制方式結(jié)合電流斬波控制方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，能夠有效抑制繞組相電流上升速度和尖峰，抑制和消除機(jī)電耦合裝置抖動(dòng)。
文檔編號(hào)H02P6/10GK203104348SQ20122070307
公開日2013年7月31日 申請(qǐng)日期2012年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月18日
發(fā)明者郭曉穎, 馬志國(guó), 劉德超 申請(qǐng)人:北京中紡銳力機(jī)電有限公司