开关磁阻电动机电流双幅值斩波控制纺丝机

开关磁阻电动机电流双幅值斩波控制

开关磁阻电动机电流双幅值斩波控制 2011年12月09日 来源： 中图分类号：TM352　　　文献标识码：A文章编号：0258-8013 (2000) 04-0083-04DOUBLE AMPLITUDE CHOPPING CONTROL OF SWITCHED RELUCTANCE MOTORWANG Xu-dong　WANG Yan(Harbin Institute of Technology, Harbin 150001,China）WANG Xi-lian　LI Zhe-sheng（Harbin University of Science & Technology, Harbin 150040,China)ABSTRACT：The torque-ripple of switched reluctance motor is inevitable for switch power source. The method of double amplitude chopping control is presented on the basis of limiting current vibration amplitude to minimizing the torque-ripple under the low speeds operating. The control circuit is designed. The total torque is simulated under two kinds of control methods to demonstrate the validity of decreasing the torque-ripple. The measured results show the validity of decreasing the noise. KEY WORDS：switched reluctance motor； double amplitude chopping； torque-ripple1　引言　　开关磁阻电动机(SRM)因结构简单、坚固，制造成本低，调速范围宽及其较高的系统效率，使其成为可变速驱动系统中极具潜力的新成员。然而SRM由于双凸极结构和开关形式供电电源，导致了其不可避免的转矩波动缺点，由此引起的噪声问题对其应用领域的进一步扩大产生了阻碍作用。降低SRM转矩波动是当前电力传动和电机控制界的突出问题和研究难点。转矩波动现象在高速运行时因脉冲频率较高，对一般生产机械并无影响，也难以觉察，但在低速运行时，转矩波动频率降低，其波动幅值大，影响也可能随之加大，严重时甚至电机有一种“步进”感觉。SRM低速运行时，旋转电动势引起的压降小，电感上升期的时间长，而电流随时间的变化率相当大，为避免过大的电流脉冲峰值，多采用简单的单幅值斩波限流工作方式，但此方式下转矩波动较大及由此带来的噪声问题仍很严重。本文提出电流限波动双幅值斩波方式，以降低转矩波动。2　双幅值斩波控制2.1　单幅值斩波控制转矩分析　　SRM低速运行时，为避免过大的电流脉冲峰值，多采用斩波限流工作方式。常见的斩波方式有多种，但无论采用哪种斩波方式，在SRM一相导通周期内，电流的有效值被限制在唯一的幅值，即单幅值斩波控制，斩波后的电流波形为带有锯齿的平顶波。SRM的相电流所产生的电磁转矩可表示为　　　　　　　　　　　　　　　　　　(1)　　转矩正比于电感L对角度θ的变化率和电流i的平方。电流斩波方式下产生的合成转矩［1］如图1所示。可见斩波方式下转矩波动仍较为严重。图1中产生波动的主要原因是在电感上升开始区和上升结束区电感变化率较小，而恰是在这两个区间电流是上升和下降的过程，故电流值也偏小，从而造成一相绕组在开始导通和续流期间输出瞬时转矩值小。而该相续流期间，后一相绕组已开始导通，因此设法让后一相绕组导通开始时输出较大的瞬时转矩，或者在该相续流期间提高瞬时转矩。由式(1)知,通过增加电流或电感对角度的变化率可提高瞬时转矩。在忽略饱和情况下，恒定转速下电感对角度的变化率是由电机结构决定的，认为其不变。因而只有通过改变相电流的波形来提高瞬时转矩。如果让电感上升开始区和上升结束区的电流值大于电感变化率较大的中间区，无疑有利于减小转矩波动。但若在电流关断前即电感上升结束区提高其幅值，虽然可提高转矩，却增加了电流的放电时间，在同样关断角下将产生或增加负转矩。因而只能通过提高电感上升开始区的电流去减小转矩波动。图1　转矩输出波形Fig.1　Output torque waveform.2.2　电流限波动双幅值斩波控制　　常见的电流斩波控制有调整脉宽斩波控制，电流上下限斩波控制，电流上限、关断时间恒定控制等。为减小斩波过程中电流波动并实现双幅值斩波控制,本文设计了电流限波动双幅值斩波控制电路，如图2所示。图2　电流限波动双幅值斩波控制Fig.2　Double amplitude chopping control oflimiting current vibration amplitude　　图中，A1、A2为放大器；A3为电压比较器；取R4＝R1,R8＝R6＝R5，R3、R7分别为A1和A2的平衡电阻，R9为A3的上

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