一種開關(guān)磁阻電機(jī)寬調(diào)速范圍交叉控制方法
【專利摘要】一種開關(guān)磁阻電機(jī)寬調(diào)速范圍交叉控制方法，開關(guān)磁阻電機(jī)寬調(diào)速范圍控制系統(tǒng)由轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器、電流斬波控制器、角度位置控制器、斬波計(jì)數(shù)器、比較選擇器和兩個可設(shè)定的常數(shù)寄存器組成；斬波計(jì)數(shù)器對每個電氣周期電流斬波次數(shù)值進(jìn)行計(jì)數(shù)，根據(jù)斬波計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值與兩個常數(shù)寄存器設(shè)定的常數(shù)值比較結(jié)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(shí)現(xiàn)了低轉(zhuǎn)速、中轉(zhuǎn)速、高轉(zhuǎn)速三個階段和加速、減速、勻速運(yùn)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(fù)載變化的影響，不會由開通角和關(guān)斷角切換引起開關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)矩或轉(zhuǎn)速的波動，開關(guān)磁阻電機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，具有良好的工程應(yīng)用價(jià)值。
【專利說明】—種開關(guān)磁阻電機(jī)寬調(diào)速范圍交叉控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種開關(guān)磁阻電機(jī)寬調(diào)速范圍交叉控制方法，尤其是一種適用于多種相數(shù)、多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的開關(guān)磁阻電機(jī)系統(tǒng)調(diào)速方法。

【背景技術(shù)】
[0002]開關(guān)磁阻電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、牢固，具有高的可靠性和魯棒性，啟動轉(zhuǎn)矩大，調(diào)速范圍寬，在較寬的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩工作區(qū)內(nèi)保持較高的效率。但開關(guān)磁阻電機(jī)在低速段與高速段通常采用不同的控制方式，在低速段，采用電流斬波控制，在高速段，采用角度位置控制，當(dāng)負(fù)載恒定時，為了保證兩種控制方式的平滑切換，可以采用實(shí)驗(yàn)試湊的方法來確定切換時刻的開關(guān)磁阻電機(jī)開通角和關(guān)斷角；然而，負(fù)載變化時，兩種控制方式切換時刻的開關(guān)磁阻電機(jī)開通角和關(guān)斷角會不同，不當(dāng)?shù)拈_通角和關(guān)斷角切換，會引起開關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)矩或轉(zhuǎn)速的波動，造成開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)不能穩(wěn)定運(yùn)行，如何實(shí)現(xiàn)兩種控制方式的自動切換、無縫銜接，消除切換抖動，是當(dāng)前開關(guān)磁阻電機(jī)系統(tǒng)技術(shù)攻關(guān)的重要方向之一。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是針對已有技術(shù)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(guān)磁阻電機(jī)低、中、高轉(zhuǎn)速寬調(diào)速范圍交叉控制方法。
[0004]本發(fā)明的開關(guān)磁阻電機(jī)寬調(diào)速范圍交叉控制方法，包括由轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器、電流斬波控制器、角度位置控制器、斬波計(jì)數(shù)器、比較選擇器和兩個可設(shè)定的常數(shù)寄存器Up_COnst、Down_const組成的控制系統(tǒng)；通過轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)電流斬波限值iMf和功率變換器主開關(guān)開通角值Gm與關(guān)斷角值θ。^，斬波計(jì)數(shù)器對每個電氣周期電流斬波次數(shù)值進(jìn)行計(jì)數(shù)，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(shè)定的常數(shù)寄存器中，常數(shù)寄存器Up_COnst設(shè)定的常數(shù)值大于常數(shù)寄存器DOWn_COnst設(shè)定的常數(shù)值；將斬波計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值與常數(shù)寄存器Up_COnst設(shè)定的常數(shù)值、常數(shù)寄存器DOWn_COnst設(shè)定的常數(shù)值進(jìn)行比較，
[0005]開關(guān)磁阻電機(jī)加速階段，當(dāng)斬波計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值大于常數(shù)寄存器DOWn_COnst設(shè)定的常數(shù)值時，比較選擇器選擇電流斬波控制器，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器提升電流斬波限值提高開關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)速，當(dāng)斬波計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值小于常數(shù)寄存器DOWn_COnst設(shè)定的常數(shù)值時，比較選擇器選擇角度位置控制器，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器前移開通角值提高開關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)速；
[0006]開關(guān)磁阻電機(jī)減速階段，當(dāng)斬波計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值大于常數(shù)寄存器DOWn_COnst設(shè)定的常數(shù)值、且小于常數(shù)寄存器Up_COnst設(shè)定的常數(shù)值時，比較選擇器選擇電流斬波控制器，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器降低電流斬波限值降低開關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)速，當(dāng)斬波計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值小于常數(shù)寄存器Down_const設(shè)定的常數(shù)值、或當(dāng)斬波計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值大于常數(shù)寄存器Up_const設(shè)定的常數(shù)值時，比較選擇器選擇角度位置控制器，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器后移開通角值降低開關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)速；
[0007]開關(guān)磁阻電機(jī)進(jìn)入勻速運(yùn)行階段時，比較選擇器選擇的控制器為進(jìn)入勻速運(yùn)行階段前一時刻的控制器類型保持不變。
[0008]有益效果:本發(fā)明對多種相數(shù)、多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的開關(guān)磁阻電機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了低、中、高速的寬轉(zhuǎn)速范圍調(diào)速運(yùn)行，低轉(zhuǎn)速、中轉(zhuǎn)速、高轉(zhuǎn)速三個階段和加速、減速、勻速運(yùn)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(fù)載變化的影響，不會由開通角和關(guān)斷角切換引起開關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)矩或轉(zhuǎn)速的波動，開關(guān)磁阻電機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，具有良好的工程應(yīng)用價(jià)值。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是本發(fā)明的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0010]圖2是本發(fā)明將調(diào)速范圍自動劃分為低速、中速、高轉(zhuǎn)速三個階段的示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0011]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施例作進(jìn)一步的描述:
[0012]如圖1所示，本發(fā)明的開關(guān)磁阻電機(jī)寬調(diào)速范圍交叉控制方法，利用由轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器、電流斬波控制器、角度位置控制器、斬波計(jì)數(shù)器、比較選擇器和兩個可設(shè)定的常數(shù)寄存器Up_const、Down_const組成的開關(guān)磁阻電機(jī)寬調(diào)速范圍交叉控制系統(tǒng)；通過轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)電流斬波限值iMf和功率變換器主開關(guān)開通角值θ on與關(guān)斷角值Θ，斬波計(jì)數(shù)器對每個電氣周期電流斬波次數(shù)值進(jìn)行計(jì)數(shù)，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(shè)定的常數(shù)寄存器中，常數(shù)寄存器Up_COnst設(shè)定的常數(shù)值大于常數(shù)寄存器Down_const設(shè)定的常數(shù)值；將斬波計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值與常數(shù)寄存器Up_COnst設(shè)定的常數(shù)值、常數(shù)寄存器Down_const設(shè)定的常數(shù)值進(jìn)行比較；調(diào)節(jié)給定轉(zhuǎn)速riref:
[0013]a)加速階段:開關(guān)磁阻電機(jī)從低轉(zhuǎn)速向高轉(zhuǎn)速加速。開關(guān)磁阻電機(jī)在基速以下，反電動勢小，采用電流斬波控制時，斬波次數(shù)多；當(dāng)斬波計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值大于常數(shù)寄存器Down_const設(shè)定的常數(shù)值時，比較選擇器選擇電流斬波控制器，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器提升電流斬波限值提高開關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)速，當(dāng)斬波計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值小于常數(shù)寄存器DOWn_COnst設(shè)定的常數(shù)值時，比較選擇器選擇角度位置控制器，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器前移開通角值提高開關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)速；若前移開通角值后，斬波計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值又大于常數(shù)寄存器DOWn_COnst設(shè)定的常數(shù)值時，比較選擇器重新切換到電流斬波控制器，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器提升電流斬波限值提高開關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)速；若斬波計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值又小于常數(shù)寄存器DOWn_COnst設(shè)定的常數(shù)值時，比較選擇器再次切換到角度位置控制器，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器前移開通角值提高開關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)速；開關(guān)磁阻電機(jī)高速運(yùn)行時，反電動勢較大，電流達(dá)不到斬波限值，斬波計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值始終小于常數(shù)寄存器DOWn_COnst設(shè)定的常數(shù)值，比較選擇器始終選擇角度位置控制器，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器前移開通角值提高開關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)速。
[0014]b)減速階段，開關(guān)磁阻電機(jī)從高轉(zhuǎn)速向低轉(zhuǎn)速減速。開關(guān)磁阻電機(jī)高速運(yùn)行時，反電動勢較大，電流達(dá)不到斬波限值，斬波計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值始終小于常數(shù)寄存器DOWn_COnst設(shè)定的常數(shù)值，比較選擇器選擇角度位置控制器，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器后移開通角值降低開關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)速；隨著開關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)速降低，反電動勢減小，斬波計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)值逐漸增大；當(dāng)斬波計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值大于常數(shù)寄存器DOWn_COnst設(shè)定的常數(shù)值、且小于常數(shù)寄存器Up_const設(shè)定的常數(shù)值時，比較選擇器選擇電流斬波控制器，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器降低電流斬波限值降低開關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)速，此后斬波次數(shù)逐漸增大，斬波計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值逐漸增大，當(dāng)斬波計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值大于常數(shù)寄存器Up_COnst設(shè)定的常數(shù)值時，比較選擇器選擇角度位置控制器，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器后移開通角值降低開關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)速；隨著開通角值的后移，斬波計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值又小于常數(shù)寄存器Up_COnst設(shè)定的常數(shù)值，但斬波計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值大于常數(shù)寄存器Down_const設(shè)定的常數(shù)值，比較選擇器選擇電流斬波控制器，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器降低電流斬波限值降低開關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)速；若斬波計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值小于常數(shù)寄存器DOWn_COnst設(shè)定的常數(shù)值，比較選擇器選擇角度位置控制器，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器后移開通角值降低開關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)速，若斬波計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值大于常數(shù)寄存器Up_COnst設(shè)定的常數(shù)值時，比較選擇器也選擇角度位置控制器，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器后移開通角值降低開關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)速；開關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)速降到基速以下后，比較選擇器始終選擇電流斬波控制器，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器降低電流斬波限值降低開關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)速。
[0015]c)勻速運(yùn)行階段，比較選擇器選擇的控制器為進(jìn)入勻速運(yùn)行階段前一時刻的控制器類型保持不變，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)電流斬波限值或調(diào)節(jié)開通角值，保持開關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)速不變。
[0016]如圖2所示，該開關(guān)磁阻電機(jī)寬調(diào)速范圍交叉控制方法自動將開關(guān)磁阻電機(jī)系統(tǒng)調(diào)速范圍分為低轉(zhuǎn)速、中轉(zhuǎn)速、高轉(zhuǎn)速三個階段，在基速以下的低轉(zhuǎn)速段采用電流斬波控制器，在中轉(zhuǎn)速段采用電流斬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，低轉(zhuǎn)速、中轉(zhuǎn)速、高轉(zhuǎn)速三個階段和加速、減速、勻速運(yùn)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(fù)載變化的影響，不會由開通角和關(guān)斷角切換引起開關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)矩或轉(zhuǎn)速的波動，開關(guān)磁阻電機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定。
【權(quán)利要求】
1.一種開關(guān)磁阻電機(jī)寬調(diào)速范圍交叉控制方法，包括采用由轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器、電流斬波控制器、角度位置控制器、斬波計(jì)數(shù)器、比較選擇器和兩個可設(shè)定的常數(shù)寄存器Up_COnst、Down_const組成的控制系統(tǒng)；其特征在于:通過轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)電流斬波限值Lef和功率變換器主開關(guān)開通角值與關(guān)斷角值斬波計(jì)數(shù)器對每個電氣周期電流斬波次數(shù)值進(jìn)行計(jì)數(shù)，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(shè)定的常數(shù)寄存器中，常數(shù)寄存器Up_COnst設(shè)定的常數(shù)值大于常數(shù)寄存器DOWn_COnst設(shè)定的常數(shù)值；將斬波計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值與常數(shù)寄存器Up_COnst設(shè)定的常數(shù)值、常數(shù)寄存器DOWn_COnst設(shè)定的常數(shù)值進(jìn)行比較: 開關(guān)磁阻電機(jī)加速階段，當(dāng)斬波計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值大于常數(shù)寄存器DOWn_COnst設(shè)定的常數(shù)值時，比較選擇器選擇電流斬波控制器，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器提升電流斬波限值提高開關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)速，當(dāng)斬波計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值小于常數(shù)寄存器DOWn_COnst設(shè)定的常數(shù)值時，比較選擇器選擇角度位置控制器，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器前移開通角值提高開關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)速； 開關(guān)磁阻電機(jī)減速階段，當(dāng)斬波計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值大于常數(shù)寄存器DOWn_COnst設(shè)定的常數(shù)值、且小于常數(shù)寄存器Up_COnst設(shè)定的常數(shù)值時，比較選擇器選擇電流斬波控制器，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器降低電流斬波限值降低開關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)速，當(dāng)斬波計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值小于常數(shù)寄存器Down_const設(shè)定的常數(shù)值、或當(dāng)斬波計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值大于常數(shù)寄存器Up_const設(shè)定的常數(shù)值時，比較選擇器選擇角度位置控制器，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器后移開通角值降低開關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)速； 開關(guān)磁阻電機(jī)進(jìn)入勻速運(yùn)行階段時，比較選擇器選擇的控制器為進(jìn)入勻速運(yùn)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(yōu)先權(quán)日:2014年10月30日
【發(fā)明者】陳昊, 程鶴, 楊洲, 王青, 王千龍, 黃為龍 申請人:中國礦業(yè)大學(xué)