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CN104333275B - 一种开关磁阻电机宽调速范围交叉控制方法 - Google Patents

一种开关磁阻电机宽调速范围交叉控制方法 Download PDF

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Abstract

一种开关磁阻电机宽调速范围交叉控制方法，开关磁阻电机宽调速范围控制系统由转速调节器、电流斩波控制器、角度位置控制器、斩波计数器、比较选择器和两个可设定的常数寄存器组成；斩波计数器对每个电气周期电流斩波次数值进行计数，根据斩波计数器的计数值与两个常数寄存器设定的常数值比较结果，由比较选择器选择电流斩波控制器或选择角度位置控制器，实现了低转速、中转速、高转速三个阶段和加速、减速、匀速运行时电流斩波控制与角度位置控制自动切换、无缝衔接，不受负载变化的影响，不会由开通角和关断角切换引起开关磁阻电机转矩或转速的波动，开关磁阻电机系统运行稳定，具有良好的工程应用价值。

Description

一种开关磁阻电机宽调速范围交叉控制方法
技术领域
本发明涉及一种开关磁阻电机宽调速范围交叉控制方法，尤其是一种适用于多种相数、多种拓扑结构的开关磁阻电机系统调速方法。
背景技术
开关磁阻电机结构简单、牢固，具有高的可靠性和鲁棒性，启动转矩大，调速范围宽，在较宽的转速和转矩工作区内保持较高的效率。但开关磁阻电机在低速段与高速段通常采用不同的控制方式，在低速段，采用电流斩波控制，在高速段，采用角度位置控制，当负载恒定时，为了保证两种控制方式的平滑切换，可以采用实验试凑的方法来确定切换时刻的开关磁阻电机开通角和关断角；然而，负载变化时，两种控制方式切换时刻的开关磁阻电机开通角和关断角会不同，不当的开通角和关断角切换，会引起开关磁阻电机转矩或转速的波动，造成开关磁阻电机调速系统不能稳定运行，如何实现两种控制方式的自动切换、无缝衔接，消除切换抖动，是当前开关磁阻电机系统技术攻关的重要方向之一。
发明内容
本发明的目的是针对已有技术中存在问题，提供一种电流斩波控制与角度位置控制自动切换、无缝衔接的开关磁阻电机低、中、高转速宽调速范围交叉控制方法。
本发明的开关磁阻电机宽调速范围交叉控制方法，包括由转速调节器、电流斩波控制器、角度位置控制器、斩波计数器、比较选择器和两个可设定的常数寄存器Up_const、Down_const组成的控制系统；通过转速调节器调节电流斩波限值iref和功率变换器主开关开通角值θon与关断角值θoff，斩波计数器对每个电气周期电流斩波次数值进行计数，比较选择器选择电流斩波控制器或选择角度位置控制器，两个可设定的常数寄存器中，常数寄存器Up_const设定的常数值大于常数寄存器Down_const设定的常数值；将斩波计数器的计数值与常数寄存器Up_const设定的常数值、常数寄存器Down_const设定的常数值进行比较，
开关磁阻电机加速阶段，当斩波计数器的计数值大于常数寄存器Down_const设定的常数值时，比较选择器选择电流斩波控制器，转速调节器提升电流斩波限值提高开关磁阻电机转速，当斩波计数器的计数值小于常数寄存器Down_const设定的常数值时，比较选择器选择角度位置控制器，转速调节器前移开通角值提高开关磁阻电机转速；
开关磁阻电机减速阶段，当斩波计数器的计数值大于常数寄存器Down_const设定的常数值、且小于常数寄存器Up_const设定的常数值时，比较选择器选择电流斩波控制器，转速调节器降低电流斩波限值降低开关磁阻电机转速，当斩波计数器的计数值小于常数寄存器Down_const设定的常数值、或当斩波计数器的计数值大于常数寄存器Up_const设定的常数值时，比较选择器选择角度位置控制器，转速调节器后移开通角值降低开关磁阻电机转速；
开关磁阻电机进入匀速运行阶段时，比较选择器选择的控制器为进入匀速运行阶段前一时刻的控制器类型保持不变。
有益效果：本发明对多种相数、多种拓扑结构的开关磁阻电机系统实现了低、中、高速的宽转速范围调速运行，低转速、中转速、高转速三个阶段和加速、减速、匀速运行时确保电流斩波控制与角度位置控制自动切换、无缝衔接，不受负载变化的影响，不会由开通角和关断角切换引起开关磁阻电机转矩或转速的波动，开关磁阻电机系统运行稳定，具有良好的工程应用价值。
附图说明
图1是本发明的控制系统结构示意图；
图2是本发明将调速范围自动划分为低速、中速、高转速三个阶段的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作进一步的描述：
如图1所示，本发明的开关磁阻电机宽调速范围交叉控制方法，利用由转速调节器、电流斩波控制器、角度位置控制器、斩波计数器、比较选择器和两个可设定的常数寄存器Up_const、Down_const组成的开关磁阻电机宽调速范围交叉控制系统；通过转速调节器调节电流斩波限值iref和功率变换器主开关开通角值θon与关断角值θoff，斩波计数器对每个电气周期电流斩波次数值进行计数，比较选择器选择电流斩波控制器或选择角度位置控制器，两个可设定的常数寄存器中，常数寄存器Up_const设定的常数值大于常数寄存器Down_const设定的常数值；将斩波计数器的计数值与常数寄存器Up_const设定的常数值、常数寄存器Down_const设定的常数值进行比较；调节给定转速nref：
a)加速阶段：开关磁阻电机从低转速向高转速加速。开关磁阻电机在基速以下，反电动势小，采用电流斩波控制时，斩波次数多；当斩波计数器的计数值大于常数寄存器Down_const设定的常数值时，比较选择器选择电流斩波控制器，转速调节器提升电流斩波限值提高开关磁阻电机转速，当斩波计数器的计数值小于常数寄存器Down_const设定的常数值时，比较选择器选择角度位置控制器，转速调节器前移开通角值提高开关磁阻电机转速；若前移开通角值后，斩波计数器的计数值又大于常数寄存器Down_const设定的常数值时，比较选择器重新切换到电流斩波控制器，转速调节器提升电流斩波限值提高开关磁阻电机转速；若斩波计数器的计数值又小于常数寄存器Down_const设定的常数值时，比较选择器再次切换到角度位置控制器，转速调节器前移开通角值提高开关磁阻电机转速；开关磁阻电机高速运行时，反电动势较大，电流达不到斩波限值，斩波计数器的计数值始终小于常数寄存器Down_const设定的常数值，比较选择器始终选择角度位置控制器，转速调节器前移开通角值提高开关磁阻电机转速。
b)减速阶段，开关磁阻电机从高转速向低转速减速。开关磁阻电机高速运行时，反电动势较大，电流达不到斩波限值，斩波计数器的计数值始终小于常数寄存器Down_const设定的常数值，比较选择器选择角度位置控制器，转速调节器后移开通角值降低开关磁阻电机转速；随着开关磁阻电机转速降低，反电动势减小，斩波计数器计数值逐渐增大；当斩波计数器的计数值大于常数寄存器Down_const设定的常数值、且小于常数寄存器Up_const设定的常数值时，比较选择器选择电流斩波控制器，转速调节器降低电流斩波限值降低开关磁阻电机转速，此后斩波次数逐渐增大，斩波计数器的计数值逐渐增大，当斩波计数器的计数值大于常数寄存器Up_const设定的常数值时，比较选择器选择角度位置控制器，转速调节器后移开通角值降低开关磁阻电机转速；随着开通角值的后移，斩波计数器的计数值又小于常数寄存器Up_const设定的常数值，但斩波计数器的计数值大于常数寄存器Down_const设定的常数值，比较选择器选择电流斩波控制器，转速调节器降低电流斩波限值降低开关磁阻电机转速；若斩波计数器的计数值小于常数寄存器Down_const设定的常数值，比较选择器选择角度位置控制器，转速调节器后移开通角值降低开关磁阻电机转速，若斩波计数器的计数值大于常数寄存器Up_const设定的常数值时，比较选择器也选择角度位置控制器，转速调节器后移开通角值降低开关磁阻电机转速；开关磁阻电机转速降到基速以下后，比较选择器始终选择电流斩波控制器，转速调节器降低电流斩波限值降低开关磁阻电机转速。
c)匀速运行阶段，比较选择器选择的控制器为进入匀速运行阶段前一时刻的控制器类型保持不变，转速调节器调节电流斩波限值或调节开通角值，保持开关磁阻电机转速不变。
如图2所示，该开关磁阻电机宽调速范围交叉控制方法自动将开关磁阻电机系统调速范围分为低转速、中转速、高转速三个阶段，在基速以下的低转速段采用电流斩波控制器，在中转速段采用电流斩波控制器和角度位置控制器交叉控制，在高速段采用角度位置控制器，低转速、中转速、高转速三个阶段和加速、减速、匀速运行时确保电流斩波控制与角度位置控制自动切换、无缝衔接，不受负载变化的影响，不会由开通角和关断角切换引起开关磁阻电机转矩或转速的波动，开关磁阻电机系统运行稳定。

Claims (1)

1.一种开关磁阻电机宽调速范围交叉控制方法，包括采用由转速调节器、电流斩波控制器、角度位置控制器、斩波计数器、比较选择器和两个可设定的常数寄存器Up_const、Down_const组成的控制系统；其特征在于：通过转速调节器调节电流斩波限值iref和功率变换器主开关开通角值θ on 与关断角值θ off ，斩波计数器对每个电气周期电流斩波次数值进行计数，比较选择器选择电流斩波控制器或选择角度位置控制器，两个可设定的常数寄存器中，常数寄存器Up_const设定的常数值大于常数寄存器Down_const设定的常数值；将斩波计数器的计数值与常数寄存器Up_const设定的常数值、常数寄存器Down_const设定的常数值进行比较：
开关磁阻电机加速阶段，当斩波计数器的计数值大于常数寄存器Down_const设定的常数值时，比较选择器选择电流斩波控制器，转速调节器提升电流斩波限值iref提高开关磁阻电机转速，当斩波计数器的计数值小于常数寄存器Down_const设定的常数值时，比较选择器选择角度位置控制器，转速调节器前移开通角值θ on 提高开关磁阻电机转速；
开关磁阻电机减速阶段，当斩波计数器的计数值大于常数寄存器Down_const设定的常数值、且小于常数寄存器Up_const设定的常数值时，比较选择器选择电流斩波控制器，转速调节器降低电流斩波限值iref降低开关磁阻电机转速，当斩波计数器的计数值小于常数寄存器Down_const设定的常数值、或当斩波计数器的计数值大于常数寄存器Up_const设定的常数值时，比较选择器选择角度位置控制器，转速调节器后移开通角值θ on 降低开关磁阻电机转速；
开关磁阻电机进入匀速运行阶段时，比较选择器选择的控制器为进入匀速运行阶段前一时刻的控制器类型保持不变。
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