開關磁阻電動機驅動裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于電機驅動【技術領域】，具體涉及一種開關磁阻電動機驅動裝置。一種開關磁阻電動機驅動裝置，它用于對單相6/6結構開關磁阻電動機（1）進行驅動，其技術方案是，它包括：單相不對稱橋式功率變換器（2）以及MC9S12DG128單片機組成的數(shù)字控制器（3）；數(shù)字控制器（3）根據(jù)轉子位置檢測器輸入的信號，判斷定子、轉子的相對位置，并依據(jù)最小磁阻原理，通過其PT4口輸出繞組邏輯信號，通過導通、關斷功率變換器（2）上管，并結合功率變換器（2）下管的狀態(tài)，使得其相繞組通電、斷電，從而吸引轉子向最小磁阻位置方向旋轉；本發(fā)明可直接傳動空間制冷機，具有較高的運行可靠性和容錯能力。
【專利說明】開關磁阻電動機驅動裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于電機驅動【技術領域】，具體涉及一種開關磁阻電動機驅動裝置。
【背景技術】
[0002]當前，空間制冷機的傳動電動機系統(tǒng)正朝著無級變速、高可靠性、數(shù)字化的方向發(fā)展。研發(fā)新型的實現(xiàn)可直接傳動空間制冷機或發(fā)電機的無級變速運行的、高可靠性、數(shù)字化的調(diào)速電動機系統(tǒng)，已成為電氣傳動領域前沿性創(chuàng)新研究工作的最新發(fā)展趨勢和重要方向。
[0003]目前國內(nèi)外廣泛應用的電動機傳動系統(tǒng)為感應電動機，不能無級變速?？臻g制冷機或發(fā)電機可由直流調(diào)速電動機實現(xiàn)無級變速傳動，但直流電動機結構復雜，造價偏高，維護困難，壽命短?？臻g制冷機或發(fā)電機可由感應電動機變頻調(diào)速系統(tǒng)實現(xiàn)無級變速傳動，但系統(tǒng)控制方案采用矢量變換控制或直接轉矩控制，但實現(xiàn)矢量變換或直接轉矩控制計算復雜，且其低速力矩小、低速特性不佳。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明的目的是:針對已有技術中存在的問題，提供一種可直接傳動空間制冷機的開關磁阻調(diào)速電動機裝置；
[0005]本發(fā)明的技術方案是:一種開關磁阻電動機驅動裝置，它用于對單相6/6結構開關磁阻電動機進行驅動，它包括:單相不對稱橋式功率變換器、MC9S12DG128單片機組成的數(shù)字控制器、轉子位置檢測器與電流檢測器；
[0006]功率變換器的上管與下管分別與開關磁阻電動機的相繞組連接，當上管與下管其中之一關斷時，開關磁阻電動機的相繞組斷電；
[0007]轉子位置檢測器與電流檢測器設置于開關磁阻電動機上；轉子位置檢測器檢測開關磁阻電動機上轉子的位置，并將位置信號經(jīng)電氣隔離后，輸送至數(shù)字控制器的PT0/PT1口 ；電流檢測器檢測開關磁阻電動機的電流大小，并將電流信號經(jīng)電氣隔離后，輸送至數(shù)字控制器的PAD 口 ；
[0008]數(shù)字控制器根據(jù)轉子位置檢測器輸入的信號，判斷定子、轉子的相對位置，并依據(jù)最小磁阻原理，通過其PT4 口輸出繞組邏輯信號，通過導通、關斷功率變換器上管，使得開關磁阻電動機的相繞組通電、斷電，從而吸引轉子向最小磁阻位置方向旋轉:若轉子與定子處于最小磁阻位值時，PT4 口對功率變換器上管輸出高低電平信號，經(jīng)電氣隔離后，控制功率變換器上管關斷；若轉子與定子非處于最小磁阻位值時，PT4 口輸出對功率變換器上管的電平信號，經(jīng)電氣隔離后，控制功率變換器上管導通；
[0009]數(shù)字控制器根據(jù)電流檢測器輸入的信號，通過其PPl 口向外輸出PWM信號，當電流超過閾值時，向外輸出的PWM信號為0，否則向外輸出的PWM信號為1，PWM信號與PT4 口輸出對功率變換器上管的控制信號做邏輯相與，即當輸出的PWM信號為非O，且PT4 口輸出導通功率變換器上管的電平信號時，經(jīng)電氣隔離，才會使功率變換器的下管導通。[0010]本發(fā)明的有益效果是:(1)本發(fā)明采用由單相6/6結構開關磁阻電動機、單相不對稱橋式功率變換器及MC9S12DG128單片機為核心的數(shù)字控制器組成的機電一體化電動機傳動裝置，可直接傳動空間制冷機，其結構簡單，轉子結構無刷、無繞組、無永久磁體，由單極性功率變換器供單方向電流激勵，具有較高的運行可靠性和容錯能力，具有廣闊的應用前景；
[0011](2)本發(fā)明通過檢測轉子位置，判斷定、轉子間的相對位置；接著由數(shù)字控制器輸出控制信號，用來控制單相不對稱橋式功率變換器的上管和下管的導通和關斷，使電源對單相6/6結構開關磁阻電動機的相繞組通電和斷電，吸引轉子向定、轉子間最小磁阻位置方向旋轉；
[0012](3)本發(fā)明將繞組邏輯信號和PWM信號邏輯相與后控制向功率變換器的下管，形成了過流保護，若電流過大，則下管關斷，開關磁阻電動機相繞組斷電。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明原理框圖；
[0014]其中，1-開關磁阻電動機、2-功率變換器、3-數(shù)字控制器、4-鍵盤、5-上位機?！揪唧w實施方式】
[0015]參見附圖1，一種開關磁阻電動機驅動裝置，它用于對單相6/6結構開關磁阻電動機I進行驅動，它包括:單相不對稱橋式功率變換器2、MC9S12DG128單片機組成的數(shù)字控制器3、轉子位置檢測器與電流檢測器；
[0016]功率變換器2的上管與下管分別與開關磁阻電動機I的相繞組連接，當上管與下管(M0SFET或IGBT)其中之一關斷時，開關磁阻電動機I的相繞組斷電；
[0017]轉子位置檢測器與電流檢測器設置于開關磁阻電動機I上；轉子位置檢測器檢測開關磁阻電動機I上轉子的位置，并將位置信號經(jīng)電氣隔離15V到5V后，輸送至數(shù)字控制器3的PT0/PT1 口 ；電流檢測器檢測開關磁阻電動機I的電流大小，并將電流信號經(jīng)電氣隔離15V到5V后，輸送至數(shù)字控制器3的PAD 口 ；
[0018]數(shù)字控制器3根據(jù)轉子位置檢測器輸入的信號，判斷定子、轉子的相對位置，并依據(jù)最小磁阻原理，通過其PT4 口輸出繞組邏輯信號，通過導通、關斷功率變換器2上管，使得開關磁阻電動機I的相繞組通電、斷電，從而吸引轉子向最小磁阻位置方向旋轉:若轉子與定子處于最小磁阻位值時，PT4 口對功率變換器2上管輸出高低電平信號，經(jīng)電氣隔離5V到15V后，控制功率變換器2上管關斷；若轉子與定子非處于最小磁阻位值時，PT4 口輸出對功率變換器2上管的電平信號，經(jīng)電氣隔離后5V到15V，控制功率變換器2上管導通；
[0019]數(shù)字控制器3根據(jù)電流檢測器輸入的信號，通過其PPl 口向外輸出PWM信號，當電流超過閾值時，向外輸出的PWM信號為0，否則向外輸出的PWM信號為1，？麗信號與？14 口輸出對功率變換器2上管的控制信號做邏輯相與，即當輸出的PWM信號為非0，且PT4 口輸出導通功率變換器2上管的電平信號時，經(jīng)電氣隔離5V到15V，才會使功率變換器2的下管導通；
[0020]使用時，功率變換器2的上管與下管處于關斷狀態(tài)，開關磁阻電動機I的轉子首先在慣性下運動，轉子位置檢測器檢測到轉子的位置，并將位置信號傳送至數(shù)字控制器3根據(jù)轉子位置檢測器輸入的信號，判斷定子、轉子的相對位置，判斷其是否符合最小磁阻原理；若符合，則數(shù)字控制器3輸出一個電平信號，使得功率變換器2的上管繼續(xù)保持關斷狀態(tài)，轉子在慣性作用下繼續(xù)旋轉，直至偏離最小磁阻位；若不符合，則數(shù)字控制器3輸出一個電平信號，使得功率變換器2的上管繼續(xù)保持導通狀態(tài)，此時由于電流檢測器檢測的電流正常，數(shù)字控制器3同時輸出非O的PWM信號，經(jīng)邏輯相與，導通功率變換器2的下管；導通功率變換器2的上管、下管同時導通，開關磁阻電動機I的相繞組得電，吸引轉子向最小磁阻位旋轉；
[0021]上述過程中，若電流出現(xiàn)過大的異常情況，則輸出的PWM信號為0，經(jīng)邏輯相與無法導通功率變換器2的下管，開關磁阻電動機I的相繞組始終無法得電；
[0022]進一步的，數(shù)字控制器3的PA0-PA5 口可接入用于輸入指令的鍵盤4 ;數(shù)字控制器3的PSO-PSl 口可接入用于顯控的上位機5。
【權利要求】
1.一種開關磁阻電動機驅動裝置，它用于對單相6/6結構開關磁阻電動機(I)進行驅動，其特征是，它包括:單相不對稱橋式功率變換器(2)、MC9S12DG128單片機組成的數(shù)字控制器(3)、轉子位置檢測器與電流檢測器； 所述功率變換器(2)的上管與下管分別與所述開關磁阻電動機(I)的相繞組連接，當上管與下管其中之一關斷時，所述開關磁阻電動機(I)的相繞組斷電； 所述轉子位置檢測器與所述電流檢測器設置于所述開關磁阻電動機(I)上；所述轉子位置檢測器檢測所述開關磁阻電動機(I)上轉子的位置，并將位置信號經(jīng)電氣隔離后，輸送至數(shù)字控制器(3)的PT0/PT1 口 ；所述電流檢測器檢測所述開關磁阻電動機(I)的電流大小，并將電流信號經(jīng)電氣隔離后，輸送至數(shù)字控制器(3)的PAD 口 ； 所述數(shù)字控制器(3)根據(jù)轉子位置檢測器輸入的信號，判斷定子、轉子的相對位置，并依據(jù)最小磁阻原理，通過其PT4 口輸出繞組邏輯信號，通過導通、關斷所述功率變換器(2)上管，使得所述開關磁阻電動機(I)的相繞組通電、斷電，從而吸引轉子向最小磁阻位置方向旋轉:若轉子與定子處于最小磁阻位值時，PT4 口對所述功率變換器(2)上管輸出高低電平信號，經(jīng)電氣隔離后，控制所述功率變換器(2)上管關斷；若轉子與定子非處于最小磁阻位值時，PT4 口輸出對所述功率變換器(2)上管的電平信號，經(jīng)電氣隔離后，控制所述功率變換器(2)上管導通； 所述數(shù)字控制器(3)根據(jù)電流檢測器輸入的信號，通過其PPl 口向外輸出PWM信號，當電流超過閾值時，向外輸出的PWM信號為O，否則向外輸出的PWM信號為I，PWM信號與PT4 口輸出對所述功率變換器(2)上管的控制信號做邏輯相與，即當輸出的PWM信號為非O，且PT4口輸出導通功率變換器(2)上管的電平信號時，經(jīng)電氣隔離，才會使所述功率變換器(2)的下管導通。
2.如權利要求1所述的一種開關磁阻電動機驅動裝置，其特征是，所述數(shù)字控制器(3)的PA0-PA5 口接入用于輸入指令的鍵盤(4)。
3.如權利要求1或2所述的一種開關磁阻電動機驅動裝置，其特征是，所述數(shù)字控制器(3)的PSO-PSl 口接入用于顯控的上位機(5)。
4.如權利要求1或2所述的一種開關磁阻電動機驅動裝置，其特征是，所述功率變換器(2)的上管或下管選用MOSFET或IGBT。
【文檔編號】H02P6/08GK103715950SQ201310671643
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年12月11日 優(yōu)先權日:2013年12月11日
【發(fā)明者】霍英杰, 余國軍, 徐彤, 王星, 陳昊 申請人:蘭州空間技術物理研究所, 中國礦業(yè)大學