开关磁阻电机的电流斩波控制.doc

开关磁阻电机的电流斩波控制摘要；本文主要介绍了开关磁阻电机的电流斩波控制方 式（CCC）的原理和实现方法，可控性好电流斩波控制方 式主要用于开关磁阻电机低速运行或启动时对每相绕组电 流的控制关键词】开关磁阻电机电流斩波相电流 开关磁阻电机（SRM）是一种必须工作在连续的开关模式下，具有双凸极结构的，定、转子具有可变磁阻回路的新 型电机它是一个多变量、强耦合的非线性控制对象，其控 制方式根据可控变量的不同一般可分为3种，即角度位置控 制方式（APC）、电流斩波控制方式（CCC）和电压斩波控制 方式（CVC）o电机的中高速运行时，一般采用角度位置控制方式，即 APCo而在电机低速（一般系指在额定转速的40%以下）、制 动运行或是启动时，一般采用电流斩波控制方式，即CCC, 获取恒转矩的机械特性电流斩波控制一般不会对开通、关 断角进行控制，它将直接在每相的特定导通位置对电流进行 斩波控制1电流斩波控制的实现原理与控制方法电流斩波控制又称为电流P丽控制，是常用的传统控制方式1.1实现原理当开关磁阻电机SRM运行于低速状态特别是启动时，由于此时电机旋转电动势较小，使得相电流上升速度很快，可 能会出现过电流或较大电流尖峰，为有效控制相电流脉动对 功率开关器件及电机的冲击，保护电机自身机械结构及其开 关器件的使用寿命，通常，我们采用固定开通角与关断角， 调节相电流的方式来进行控制，这就是所谓的电流斩波控 制。

在电流斩波电路中，使用的功率开关器件为IGBT、电压 比较器和测量电流的霍尔传感器以及电流电压信号的反馈 模块和转换模块1.2控制方法其控制方法如图1所示，设定相电流的上、下限值分别 为和与对应的电压值和，实际通过霍尔电流传感器所获得电 流实际值为，当转子位置角处于区间，由霍尔传感器实际检 测得到的相电流值为，把该电流转换成电压，再把经反馈电 路送给电压比较器，把和电压上、下限值和进行比较，如果〉， 即〉则相应导通相的功率主开关器件IGBT关断，此刻电流将 随之减小，相应的电压值也随之减小；在这其间电路一直反 馈电压信号，当反馈电压值减小到〈，即〈时，将会打开相 应的功率主开关器件IGBT，电流此时就会上升，相应的电压 值也会随之上升如此循环，电压值将会维持在设定的和之间，此时相电流将维持在设定的上、下限值和之间不断重 复这一过程，则形成电流斩波波形，如图1所示，直至关断 角位置功率开关器件关断，电流衰减至0,开关磁阻电机进 行换向，对换向后的绕组仍然采用电流斩波控制方式进行控 制因为当固定开通和关断角时，对斩波限进行调节就相当 于对关断角进行调节，也就是可以知道电流开通区间的长 度2电流斩波子程序本文设置200r/min和600r/min分别作为低速运行的斩 波限值，当通过位置传感器获取的转速值已知的情况下，求 得开通角与关断角，以及相应的电压上下限值，就可以对电 机的运行状态做出判断，即进行转换和反馈，然后通过软件 编程设定电流上下限的参数。

如果实际测量得到的电流值大 于给定上限值，功率开关器件IGBT就会断开，使得电流值 迅速下降反之，当电流值下降到小于下限值时，IGBT又会 重新导通，电流值迅速上升如此往复循环下去，使得电流 值一直保持在电流斩波限值附近其流程图如图2所示3电流斩波控制的特点电流斩波控制方式具有简单直接、可控性好的特点，避 免了角度位置控制方式中的电流不可控的问题，电流斩波控 制是直接对电流实施控制，通过适当的与电压斩波控制方式 相比，也具有较小的开关损耗，是一种比较常用控制方式除此之外，电流斩波控制方式还具有如下特点：(1) 适用于低速和制动运行的电机在低速和制动运 行时，电流增长都很快，采用电流斩波控制方式可以限制电 流的峰值超过允许值，起到有效的保护和调节作用2) 运行时的转矩平稳在电流斩波时，其电流波形 为较宽的平顶状，产生的转矩也较平稳，它的合成转矩脉动 比其他几种控制方式的合成脉动小很多3) 用于转矩调节系统，此时，抗负载扰动性的动态 响应慢4结束语近些年，随着开关磁阻电机的快速发展，其控制方法多 种多样但是在低速运行、启动或是制动运行时，电流斩波 控制方式是最好的一种控制方法它简单直接、可控性好且 开关元件工作效率高，因此在各个领域都应用广泛。

参考文献[1] 吴红星.开关磁阻电机系统理论与控制技术[M].北 京：中国电力出版社，2010.[2] 王宏华.开关磁阻电机调速控制技术[M].北京：机 械工业出版社，1999.[3] 曹家勇，陈幼平，詹琼华.开关磁阻电机控制技术的 研究现状和发展趋势[J].电机与控制学报，2002.[4] 刘闯，刘迪吉，朱学忠.一种无位置传感器的开关磁阻发电机控制策略的研究[J].中国电机工程学报，2002-[5] 张庆学，王进野，孙华杰.开关磁阻电机最优 开关角算法实现[J]•北京：机械与电子，2013.[6] 陈伯时.电力拖动自动控制系统[M].机械工业出版 社，2003.作者简介王俊利（1987-），男，山东临沂人，硕士研究生，单位: 山东科技大学电气工程专业，主要从事电力传动及其控制方面的研究作者单位山东科技大学山东省泰安市271000。