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基于多極磁阻旋變的開關(guān)磁阻電機控制系統(tǒng)及控制方法

文檔序號:9890914閱讀:879來源:國知局
基于多極磁阻旋變的開關(guān)磁阻電機控制系統(tǒng)及控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明基于多極磁阻旋變的開關(guān)磁阻電機控制系統(tǒng)及控制方法涉及開關(guān)磁阻電機數(shù)字控制系統(tǒng)領(lǐng)域,特別是涉及開關(guān)磁阻電機用軟件角度細分實現(xiàn)角度位置控制領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著多電飛機和全電飛機技術(shù)的迅速發(fā)展,對飛機電氣系統(tǒng)提出了新的、更高的要求。預(yù)計2015年前后,單臺發(fā)動機提供的電力將達到500kW。傳統(tǒng)的發(fā)動機用引氣方式為發(fā)電機提供機械能,這種方式會嚴重影響發(fā)動機的效率和穩(wěn)定性。在多電飛機中,綜合發(fā)動機系統(tǒng)和起動/發(fā)電系統(tǒng)的功能和結(jié)構(gòu),出現(xiàn)了多電發(fā)動機,多電發(fā)動機除提供飛機飛行所需的推力外,還為飛機的用電系統(tǒng)提供電力。因此,大功率起動/發(fā)電技術(shù)是實現(xiàn)多電發(fā)動機的一項關(guān)鍵技術(shù)。開關(guān)磁阻電機結(jié)構(gòu)簡單、容錯性好、適合高轉(zhuǎn)速運行、適應(yīng)惡劣工作環(huán)境,并且可以方便地實現(xiàn)起動和發(fā)電雙功能,這些特點決定了開關(guān)磁阻起動/發(fā)電機系統(tǒng)在多電發(fā)動機中的適用性,因此,它在270V航空高壓直流起動/發(fā)電機系統(tǒng)中占有重要地位。
[0003]角度位置控制(APC)是開關(guān)磁阻電機控制策略中最復(fù)雜的一種方法,但是,它的控制最靈活、效果最好,其技術(shù)關(guān)鍵在于角度細分。傳統(tǒng)采用鎖相倍頻技術(shù)實現(xiàn)硬件角度細分,一方面加大了硬件設(shè)計的復(fù)雜性、降低了電路的可靠性,另一方面由于鎖相環(huán)中低通濾波器的影響,對轉(zhuǎn)速變化的鎖定有一定的延時,細分實時性較差;此外,傳統(tǒng)的霍爾傳感器、光電碼盤等位置傳感器對環(huán)境的依賴性較強,無法適應(yīng)飛機發(fā)動機中高溫、強震動等惡劣環(huán)境。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是:提出一種能提高開關(guān)磁阻電機角度位置控制(APC)靈活性,同時保證控制實時性和準確性,并具有較高可靠性、能適應(yīng)惡劣環(huán)境運行的開關(guān)磁阻電機控制系統(tǒng)。
[0005]本發(fā)明采取的技術(shù)方案為,一種基于多極磁阻旋變的開關(guān)磁阻電機控制系統(tǒng),所述開關(guān)磁阻電機控制系統(tǒng)由開關(guān)磁阻電機1,多極磁阻旋變2,電源轉(zhuǎn)換板3,多極磁阻旋變解碼板4,數(shù)字控制器5,驅(qū)動器6組成;其中極對數(shù)相同的開關(guān)磁阻電機I與多極磁阻旋變2的轉(zhuǎn)子同軸安裝;通過電源轉(zhuǎn)換板3向多極磁阻旋變解碼板4、數(shù)字控制器5、驅(qū)動器6提供所需的各種電平;通過多極磁阻旋變解碼板4向多極磁阻旋變2提供激磁信號,同時多極磁阻旋變解碼板4接收多極磁阻旋變2輸出的正余弦信號用于數(shù)字解碼;數(shù)字控制器5將開關(guān)磁阻電機I各相開通、關(guān)斷角均量化為12位解碼數(shù)值,通過數(shù)據(jù)總線接收多極磁阻旋變解碼板4輸出的絕對位置解碼數(shù)值,并結(jié)合保護信號和占空比值向驅(qū)動器6發(fā)送各IGBT管的開關(guān)指令,控制開關(guān)磁阻電機I按預(yù)先設(shè)定的開通、關(guān)斷角運行。
[0006]一種基于多極磁阻旋變的開關(guān)磁阻電機控制方法,具體控制步驟如下:
[0007]步驟1:將開關(guān)磁阻電機I的轉(zhuǎn)子位置角調(diào)至A相為0°,根據(jù)開關(guān)磁阻電機I轉(zhuǎn)向判斷出此時其余各相的轉(zhuǎn)子位置角,手動調(diào)整多極磁阻旋變2的定子使得此時的解碼數(shù)值為O,并固定多極磁阻旋變2的定子;
[0008]步驟2:將開關(guān)磁阻電機I的各相開通、關(guān)斷角分別量化為旋變解碼數(shù)值,并結(jié)合開關(guān)磁阻電機I的轉(zhuǎn)向和切換IGBT管的開通、關(guān)斷狀態(tài)角度區(qū)間寬度得出對應(yīng)的解碼數(shù)值區(qū)間;
[0009]步驟3:讀取旋變解碼數(shù)值,并判讀當(dāng)前解碼數(shù)值是否處于步驟2中的解碼數(shù)值區(qū)間中;
[0010]步驟4:當(dāng)旋變解碼數(shù)值處于步驟2中的解碼數(shù)值區(qū)間時,則結(jié)合保護信號和占空比值數(shù)字控制器5向驅(qū)動器6發(fā)送各IGBT管的開關(guān)指令,控制開關(guān)磁阻電機I按預(yù)先設(shè)定的開通、關(guān)斷角運行,跳轉(zhuǎn)運行步驟2,直至數(shù)字控制器5發(fā)出關(guān)機指令;
[0011]步驟5:當(dāng)旋變解碼數(shù)值不處于步驟2中的解碼數(shù)值區(qū)間時,數(shù)字控制器5僅根據(jù)保護信號和占空比值向驅(qū)動器6發(fā)送各IGBT管的開關(guān)指令,旋變解碼數(shù)值不參與開關(guān)磁阻電機I換向,跳轉(zhuǎn)運行步驟2,直至數(shù)字控制器5發(fā)出關(guān)機指令。
[0012]本發(fā)明具有的優(yōu)點和有益效果:本發(fā)明是一種基于多極磁阻旋變的開關(guān)磁阻電機控制系統(tǒng)和控制方法的設(shè)計。多極磁阻旋變與開關(guān)磁阻電機結(jié)構(gòu)類似,其轉(zhuǎn)子無線圈、無永磁體,結(jié)構(gòu)簡單可靠,適應(yīng)惡劣環(huán)境運行,將極對數(shù)相同的多極磁阻旋變轉(zhuǎn)子與開關(guān)磁阻電機轉(zhuǎn)子同軸安裝,利用旋變專用解碼芯片AD2S1200實現(xiàn)旋變的絕對位置解碼,從而分辨出開關(guān)磁阻電機各相的轉(zhuǎn)子位置角,可以實現(xiàn)開關(guān)磁阻電機任意開通、關(guān)斷角,極大提高了開關(guān)磁阻電機角度位置控制(APC)的靈活性、同時保證了控制的實時性和準確性。
【附圖說明】
[0013]圖1是8/6極四相開關(guān)磁阻電機I轉(zhuǎn)子與六對極多極磁阻旋變2轉(zhuǎn)子的安裝關(guān)系不意圖;
[0014]圖2是一種基于多極磁阻旋變2的開關(guān)磁阻電機I控制系統(tǒng)框圖;
[0015]圖3是開關(guān)磁阻電機I轉(zhuǎn)子位置角數(shù)字化流程圖;
[0016]圖4是軟件角度細分示意圖;
[0017]其中;θ onA:開關(guān)磁阻電機I的A相開通角對應(yīng)旋變解碼數(shù)值;Θ offA:開關(guān)磁阻電機I的A相關(guān)斷角對應(yīng)旋變解碼數(shù)值;DK:切換IGBT管開通、關(guān)斷狀態(tài)角度區(qū)間寬度對應(yīng)旋變解碼數(shù)值變化量;CW:電機輸出軸順時針方向旋轉(zhuǎn);1:開關(guān)磁阻電機;2:多極磁阻旋變;3:電源轉(zhuǎn)換板;4:多極磁阻旋變解碼板;5:數(shù)字控制器;6:驅(qū)動器;7:開關(guān)磁阻電機轉(zhuǎn)子;8:多極磁阻旋變轉(zhuǎn)子;9 =IGBT管由關(guān)斷切換為開通區(qū)間;10 =IGBT管由開通切換為關(guān)斷區(qū)間。
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明做詳細說明,設(shè)計基于六對極多極磁阻旋變的8/6極四相開關(guān)磁阻電機控制系統(tǒng)。
[0019]本發(fā)明的工作原理為:將極對數(shù)相同的開關(guān)磁阻電機I與多極磁阻旋變2的轉(zhuǎn)子同軸安裝,通過電源轉(zhuǎn)換板3向多極磁阻旋變解碼板4、數(shù)字控制器5、驅(qū)動器6提供所需的各種電平,通過多極磁阻旋變解碼板4向多極磁阻旋變2提供激磁信號,同時多極磁阻旋變解碼板4接收多極磁阻旋變2輸出的正余弦信號用于數(shù)字解碼,數(shù)字控制器5通過數(shù)據(jù)總線接收多極磁阻旋變解碼板4輸出的絕對位置解碼信號,將開關(guān)磁阻電機I各相開通、關(guān)斷角量化為12位解碼數(shù)值,通過讀取絕對位置解碼信號、并結(jié)合保護信號和占空比值數(shù)字控制器5向驅(qū)動器6發(fā)送各IGBT管的開關(guān)指令,控制開關(guān)磁阻電機I按所需要的方式運
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