CN106533296A - 一种基于定量调磁脉冲的定子永磁型记忆电机调磁方法 - Google Patents

一种基于定量调磁脉冲的定子永磁型记忆电机调磁方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于定量调磁脉冲的定子永磁型记忆电机调磁方法。该方法利用H桥拓扑实现调磁脉冲的跟踪控制，无需极性转换开关即可实现调磁脉冲的双向控制；也无需通过耦合变压器调出与调磁绕组参数相一致的调磁电压，即可实现调磁脉冲的定量控制。与恒流源型和储能电容脉冲放电型调磁方式相比，本发明增强了调磁***的可靠性和安全性，尤其适用于驱动和在线调磁协同控制的定子永磁型记忆电机调速***中。

Description

一种基于定量调磁脉冲的定子永磁型记忆电机调磁方法
技术领域
本发明涉及一种基于定量调磁脉冲的定子永磁型记忆电机调磁方法，尤其涉及定子永磁型记忆电机驱动和在线调磁协同控制技术领域。
背景技术
定子永磁型记忆电机利用铝镍钴的高剩磁、低矫顽力的特性，通过调磁绕组施加调磁脉冲来改变铝镍钴磁化状态的方式调节气隙磁场，不仅适合应用于低速大转矩和宽调速运行场合，而且在调磁时几乎没有调磁损耗。当前应用于定子永磁型记忆电机调磁的方式主要包括恒流源型和储能电容脉冲放电型两种，前者将可调电源和调磁绕组直接相连，中间用可控开关隔开，当需要改变铝镍钴磁化状态时，只需将可控开关闭合较短的一段时间即可。该方式的调磁脉冲平滑，可使定子永磁型记忆电机获得较好的调磁效果，但反向磁化需增加极性转换开关；后者主要包括储能电容充电和放电两个过程，首先通过可调电源对储能电容充电，然后将储能电容与可调电源断开，最后利用储能电容对调磁绕组放电所产生脉冲调节铝镍钴的磁化状态，该方式具有结构简单、易于实现等优点，但这种方式的调磁脉冲不可调，并且当调磁绕组阻感参数与储能电容满足震荡条件时，电路产生的负脉冲将严重影响储能电容的使用寿命。另外，为实现反向去磁，也需增加极性转换开关。
发明内容
发明目的：针对上述现有技术，提出一种基于定量调磁脉冲的定子永磁型记忆电机调磁方法，实现调磁脉冲双向定量调磁要求。
技术方案：一种基于定量调磁脉冲的定子永磁型记忆电机调磁方法，包括如下步骤：采集调磁绕组调磁脉冲瞬时值i0，将所述i0与给定幅值、脉宽及上升沿和下降沿的目标梯形波调磁脉冲作差后分别送入第一滞环比较器和第二滞环比较器，当时，控制单相全桥逆变器输出正向电压，所述正向电压再经过LC滤波器滤除开关次高频谐波后加到定子永磁型记忆电机的调磁绕组两端，使得调磁脉冲瞬时值i0上升；当时，控制单相全桥逆变器输出反向电压，所述反向电压再经过LC滤波器滤除开关次高频谐波后加到定子永磁型记忆电机的调磁绕组两端，使得调磁脉冲瞬时值i0下降，其中HB为第一滞环比较器和第二滞环比较器的环宽；同时，在一个开关周期内，若所述控制单相全桥逆变器输出正向电压的时间大于输出反向电压的时间，则所述调磁绕组中流过正向调磁脉冲，反之所述调磁绕组中流过反向调磁脉冲。
进一步的，所述第一滞环比较器输出与所述目标梯形波调磁脉冲同时输入第一逻辑“与”，所述第二滞环比较器输出与所述目标梯形波调磁脉冲同时输入第二逻辑“与”，所述第一逻辑“与”和第二逻辑“与”的输出分别控制所述单相全桥逆变器对角线的两组开关管的通断。
有益效果：与储能电容脉冲放电型和恒流源型调磁方式相比，本发明的定量调磁脉冲调磁方式具有以下特点：
(1)无需极性转换开关即可实现调磁脉冲的双向控制，可以提高调磁脉冲的精度，增加调磁***的安全性和可靠性，也无需通过耦合变压器调出与调磁绕组参数相一致的调磁电压即可获得不同幅值的调磁脉冲；
(2)虽然调磁效果不如恒流源型调磁方式，但调磁脉冲幅值、脉宽及脉冲上升沿和下降沿均可定量控制，尤其适用于驱动和在线调磁协同控制的定子永磁型记忆电机调速***中。
附图说明
图1为定量调磁脉冲控制***框图；
图2为定量调磁脉冲双向控制原理图；
图3为正向调磁脉冲仿真波形；
图4为反向调磁脉冲仿真波形。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做更进一步的解释。
如图1所示，一种基于定量调磁脉冲的定子永磁型记忆电机调磁方法，通过以下步骤不仅实现调磁脉冲双向调磁要求，而且定量控制调磁脉冲的幅值、脉宽及脉冲上升沿和下降沿。具体为：采集调磁绕组调磁脉i0；然后将i0与给定幅值、脉宽及上升沿和下降沿的目标梯形波调磁脉冲作差后分别送入第一滞环比较器和第二滞环比较器；第一滞环比较器的输出与目标梯形波调磁脉冲同时输入第一逻辑“与”，第二滞环比较器的输出与目标梯形波调磁脉冲同时输入第二逻辑“与”，第一逻辑“与”输出的g2和g3驱动信号驱动单相全桥逆变器的V2和V3开关管，第二逻辑“与”输出的g1和g4驱动信号驱动单相全桥逆变器的V1和V4开关。
当差值达到滞环比较器的上限时，即时，控制单相全桥逆变器的开关管V1和V4导通，开关管V2和V3关断，单相全桥逆变器输出正向电压ui，正向电压ui再经过LC滤波器滤除开关次高频谐波后的电压u0加到定子永磁型记忆电机的调磁绕组两端，使得调磁脉冲瞬时值i0上升；反之，当时，控制单相全桥逆变器的开关管V2和V3导通，开关管V1和V4关断，单相全桥逆变器输出反向电压ui，反向电压ui再经过LC滤波器滤除开关次高频谐波后的电压u0加到定子永磁型记忆电机的调磁绕组两端，使得调磁脉冲瞬时值i0下降，其中HB为第一滞环比较器和第二滞环比较器的环宽。这样，通过控制单相全桥逆变器对角线开关管的交替导通使调磁脉冲i0跟踪目标梯形波调磁脉冲便可实现调磁脉冲的幅值、脉宽及脉冲上升沿和下降沿的定量控制。目标梯形波调磁脉冲与滞环比较器的输出信号输入逻辑与电路的目的是，当目标梯形波调磁脉冲为零时，强制关断所有开关管，避免电路以零为给定进行跟踪控制，当目标梯形波调磁脉冲不为零时，则按照上述步骤驱动开关管。
同时，在一个开关周期内，若控制单相全桥逆变器输出正向电压的时间大于输出反向电压的时间，即在一个开关周期内，开关管V1和V4在驱动信号g1和g4作用下导通的时间大于V2和V3在驱动信号g2和g3作用下导通的时间，调磁绕组中流过正向调磁脉冲，反之调磁绕组中流过反向调磁脉冲。
按照图1所示***控制框图，利用Matlab/Simulink仿真软件搭建了基于定量调磁脉冲的定子永磁型记忆电机调磁方法的仿真模型。为了说明该控制方法能够实现定量控制调磁脉冲的幅值、脉宽及脉冲上升沿和下降沿，图3和图4分别给出了采用本发明控制方法、储能电容脉冲放电型和恒流源型调磁脉冲波形。由图3和图4可知，本发明控制方法能实现调磁脉冲的幅值、脉宽及脉冲上升沿和下降沿的定量控制，有利于提高定子永磁型记忆电机的调磁效果。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种基于定量调磁脉冲的定子永磁型记忆电机调磁方法，其特征在于，包括如下步骤：采集调磁绕组的调磁脉冲i0，将所述i0与给定幅值、脉宽及上升沿和下降沿的目标梯形波调磁脉冲作差后分别送入第一滞环比较器和第二滞环比较器，当时，控制单相全桥逆变器输出正向电压，所述正向电压再经过LC滤波器滤除开关次高频谐波后加到定子永磁型记忆电机的调磁绕组两端，使得调磁脉冲瞬时值i0上升；当时，控制单相全桥逆变器输出反向电压，所述反向电压再经过LC滤波器滤除开关次高频谐波后加到定子永磁型记忆电机的调磁绕组两端，使得调磁脉冲瞬时值i0下降，其中HB为第一滞环比较器和第二滞环比较器的环宽；同时，在一个开关周期内，若所述控制单相全桥逆变器输出正向电压的时间大于输出反向电压的时间，则所述调磁绕组中流过正向调磁脉冲，反之所述调磁绕组中流过反向调磁脉冲。
2.根据权利要求1所述的一种基于定量调磁脉冲的定子永磁型记忆电机调磁方法，其特征在于，所述第一滞环比较器的输出与所述目标梯形波调磁脉冲同时输入第一逻辑“与”，所述第二滞环比较器的输出与所述目标梯形波调磁脉冲同时输入第二逻辑“与”，所述第一逻辑“与”与第二逻辑“与”的输出分别控制所述单相全桥逆变器对角线的两组开关管的通断。
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