CN113271051A - 一种开关磁阻电机及其控制电路 - Google Patents
一种开关磁阻电机及其控制电路 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113271051A CN113271051A CN202110536013.0A CN202110536013A CN113271051A CN 113271051 A CN113271051 A CN 113271051A CN 202110536013 A CN202110536013 A CN 202110536013A CN 113271051 A CN113271051 A CN 113271051A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- switch
- diode
- control
- switched reluctance
- power switch
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 claims abstract description 22
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 15
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 3
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
- H02P25/02—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the kind of motor
- H02P25/08—Reluctance motors
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P23/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
- H02P23/0004—Control strategies in general, e.g. linear type, e.g. P, PI, PID, using robust control
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
- H02P29/02—Providing protection against overload without automatic interruption of supply
- H02P29/024—Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load
- H02P29/0243—Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load the fault being a broken phase
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
- H02P29/02—Providing protection against overload without automatic interruption of supply
- H02P29/024—Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load
- H02P29/028—Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load the motor continuing operation despite the fault condition, e.g. eliminating, compensating for or remedying the fault
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
- H02P29/50—Reduction of harmonics
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Electric Motors In General (AREA)
Abstract
本发明涉及一种开关磁阻电机及其控制电路,包括:第一拓扑电路和控制单元;控制单元在开关磁阻电机运行在高速模式时输出第一PWM控制信号,在开关磁阻电机运行在低速模式时输出第二PWM控制信号;第一PWM控制信号控制第一拓扑电路中的非受控相在高电平区间电流上升、在低电平区间电流下降,且非受控相在低电平区间电流的下降速率大于在高电平区间电流的上升速率;第二PWM控制信号根据开关磁阻电机的转速调整自身的占空比,控制受控相在第二PWM控制信号的每个周期内的电流的平均上升速率降低。本发明在开关磁阻电机高速运行时消除非受控相的电流尖峰,在低速运行时降低电流平均上升速率,降低电流谐波,减小噪声。
Description
技术领域
本发明涉及开关磁阻电机的技术领域,更具体地说,涉及一种开关磁阻电机及其控制电路。
背景技术
在不对称拓扑下,开关磁阻电机在缺相或者在高速动迁时,有时会出现过电流,轻则导致电机和控制器发热,重则致使电机和控制器烧毁。通过对控制器拓扑结构的分析,发现该过流是由于上管连续导通引起的,即,在不对称拓扑下,开关磁阻电机高速运行和断相运行时,都会引脚开关器件全导通,会导致非受控相出现大电流情况,导致电机或者控制器烧毁。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于,针对现有技术的上述缺陷,提供一种开关磁阻电机及其控制电路。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:构造一种开关磁阻电机控制电路,包括:包括:第一拓扑电路、与所述第一拓扑电路连接的控制单元;
所述控制单元用于在开关磁阻电机运行在高速模式时输出第一PWM控制信号至所述第一拓扑电路的功率开关;
和/或,所述控制单元在所述开关磁阻电机运行在低速模式时输出第二PWM控制信号至所述第一拓扑电路的功率开关;
所述第一PWM控制信号用于控制所述第一拓扑电路中的非受控相在所述第一PWM控制信号的高电平区间电流上升、在所述第一PWM控制信号的低电平区间电流下降,且所述第一拓扑电路中的非受控相在低电平区间电流的下降速率大于在高电平区间电流的上升速率;
所述第二PWM控制信号用于根据所述开关磁阻电机的转速调整自身的空比,以控制所述第一拓扑电路中的受控相在所述第二PWM控制信号的每个周期内的电流的平均上升速率降低。
在本发明所述的开关磁阻电机控制电路中,还包括:与所述控制单元连接、且与所述第一拓扑电路并行设置的第二拓扑电路;
所述控制单元用于在开关磁阻电机运行在高速模式时输出第一PWM控制信号至所述第二拓扑电路的功率开关;
和/或,所述控制单元在所述开关磁阻电机运行在低速模式时输出第二PWM控制信号至所述第二拓扑电路的功率开关;
所述第一PWM控制信号用于控制所述第二拓扑电路中的非受控相在所述第一PWM控制信号的高电平区间电流上升、在所述第一PWM控制信号的低电平区间电流下降,且所述第二拓扑电路中的非受控相在低电平区间电流的下降速率大于在高电平区间电流的上升速率;
所述第二PWM控制信号用于根据所述开关磁阻电机的转速调整自身的空比,以控制所述第二拓扑电路中的受控相在所述第二PWM控制信号的每个周期内的电流的平均上升速率降低。
在本发明所述的开关磁阻电机控制电路中,所述第一拓扑电路和所述第二拓扑电路为不对称拓扑电路。
在本发明所述的开关磁阻电机控制电路中,所述第一拓扑电路包括:第一功率开关、第一二极管、第二二极管、第二开关、第三二极管、第三开关、第一电感以及第二电感;
所述第一二极管的阴极与所述第一功率开关的第一端连接并连接至正输入端,所述第一二极管的阳极与所述第二开关的第一端和所述第一电感的第一端连接,所述第一功率开关的第二端与所述第一电感的第二端和所述第三二极管的阴极连接,所述第二开关的第二端和所述第三二极管的阳极连接并连接至负输入端,所述第一功率开关的控制端和所述第二开关的控制端分别连接至所述控制单元;
所述第二二极管的阴极连接所述正输入端,所述第二二极管的阳极与所述第二电感的第二端和所述第三开关的第一端连接,所述第二电感的第一端与所述第一功率开关的第二端连接,所述第三开关的第二端连接所述负输入端,所述第三开关的控制端连接至所述控制单元。
在本发明所述的开关磁阻电机控制电路中,在所述开关磁阻电机运行在高速模式时,所述第一功率开关的控制端接收所述控制单元输出的第一PWM控制信号;在所述开关磁阻电机运行在低速模式时,所述第一功率开关的控制端接收所述控制单元输出的第二PWM控制信号;所述第二开关的控制端和所述第三开关的控制端接收所述控制单元输出的电平信号。
在本发明所述的开关磁阻电机控制电路中,所述第一功率开关、所述第二开关和所述第三开关为MOS管或者IGBT管。
在本发明所述的开关磁阻电机控制电路中,所述第二拓扑电路包括:第四功率开关、第四二极管、第五二极管、第五开关、第六二极管、第六开关、第三电感以及第四电感;
所述第四二极管的阴极与所述第四功率开关的第一端连接并连接至正输入端,所述第四二极管的阳极与所述第五开关的第一端和所述第三电感的第一端连接,所述第四功率开关的第二端连接所述第三电感的第二端和所述第六二极管的阴极,所述第五开关的第二端和所述第六二极管的阳极连接并连接至负输入端,所述第四功率开关的控制端和所述第五开关的控制端分别连接至所述控制单元;
所述第五二极管的阴极连接所述正输入端,所述第五二极管的阳极连接所述第四电感的第二端和所述第六开关的第一端,所述第四电感的第一端连接所述第四功率开关的第二端,所述第六开关的第二端连接所述负输入端,所述第六开关的控制端连接所述控制单元。
在本发明所述的开关磁阻电机控制电路中,在所述开关磁阻电机运行在高速模式时,所述第四功率开关的控制端接收所述控制单元输出的第一PWM控制信号;在所述开关磁阻电机运行在低速模式时,所述第四功率开关的控制端接收所述控制单元输出的第二PWM控制信号;所述第五开关的控制端和所述第六开关的控制端接收所述控制单元输出的电平信号。
在本发明所述的开关磁阻电机控制电路中,所述第四功率开关、所述第五开关和所述第六开关为MOS管或者IGBT管。
在本发明所述的开关磁阻电机控制电路中,所述第一拓扑电路包括:第一功率开关、第一二极管、第二二极管、第二开关、第三二极管、第四二极管、第三功率开关、第四开关、第一电感以及第二电感;
所述第一二极管的阴极与所述第一功率开关的第一端连接并连接至正输入端,所述第一二极管的阳极与所述第二开关的第一端和所述第一电感的第一端连接,所述第一功率开关的第二端与所述第一电感的第二端和所述第二二极管的阴极连接,所述第二开关的第二端和所述第二二极管的阳极连接并连接至负输入端,所述第一功率开关的控制端和所述第二开关的控制端分别连接至所述控制单元;
所述第三二极管的阴极和所述第三功率开关的第一端连接并连接至所述正输入端,所述第三二极管的阳极与所述第二电感的第一端和所述第四开关的第一端连接,所述第四开关的第二端和所述第四二极管的阳极连接并连接至所述负输入端,所述第三功率开关的第二端与所述第二电感的第二端和所述第四二极管的阴极连接,所述第三功率开关的控制端和所述第四开关的控制端分别连接至所述控制单元。
在本发明所述的开关磁阻电机控制电路中,在所述开关磁阻电机运行在低速模式时:
所述控制单元输出第二PWM控制信号至所述第一功率开关的控制端,以及输出电平信号至所述第二开关的控制端;
和/或所述控制单元输出第二PWM控制信号至所述第三功率开关的控制端,以及输出电平信号至所述第四开关的控制端。
在本发明所述的开关磁阻电机控制电路中,所述第二拓扑电路包括:第五二极管、第五功率开关、第六开关、第六二极管、第七二极管、第七功率开关、第八开关、第八二极管、第三电感以及第四电感;
所述第五二极管的阴极与所述第五功率开关的第一端连接并连接至所述正输入端,所述第五二极管的阳极与所述第六开关的第一端和所述第三电感的第一端连接,所述第五功率开关的第二端与所述第三电感的第二端和所述第六二极管的阴极连接,所述第六二极管的阴极和所述第六开关的第二端连接至所述负输入端,所述第五功率开关的控制端和所述第六开关的控制端分别连接至所述控制单元;
所述第七二极管的阴极和所述第七功率开关的第一端连接并连接至所述正输入端,所述第七二极管的阳极与所述第四电感的第一端和所述第八开关的第一端连接,所述第八开关的第二端和所述第八二极管的阳极连接并连接至所述负输入端,所述第七功率开关的第二端与所述第四电感的第二端和所述第八二极管的阴极连接,所述第七功率开关的控制端和所述第八开关的控制端分别连接至所述控制单元。
在本发明所述的开关磁阻电机控制电路中,在所述开关磁阻电机运行在低速模式时:
所述控制单元输出第二PWM控制信号至所述第七功率开关的控制端,以及输出电平信号至所述第八开关的控制端;
和/或所述控制单元输出第二PWM控制信号至所述第七功率开关的控制端,以及输出电平信号至所述第八开关的控制端。
在本发明所述的开关磁阻电机控制电路中,在所述开关磁阻电机运行在高速模式时,所述第一PWM控制信号的占空比大于或者等于0.8。
在本发明所述的开关磁阻电机控制电路中,在所述开关磁阻电机运行在低速模式时,所述第二PWM控制信号的占空比随所述开关磁阻电机的转速变化而变化。
本发明还提供一种开关磁阻电机,包括以上所述的开关磁阻电机控制电路。
实施本发明的开关磁阻电机控制电路、开关磁阻电机,具有以下有益效果:第一拓扑电路和控制单元;控制单元在开关磁阻电机运行在高速模式时输出第一PWM控制信号,在开关磁阻电机运行在低速模式时输出第二PWM控制信号;第一PWM控制信号控制第一拓扑电路中的非受控相在高电平区间电流上升、在低电平区间电流下降,且非受控相在低电平区间电流的下降速率大于在高电平区间电流的上升速率;第二PWM控制信号根据开关磁阻电机的转速调整自身的空比,控制受控相在第二PWM控制信号的每个周期内的电流的平均上升速率降低。本发明在开关磁阻电机高速运行时消除非受控相的电流尖峰,在低速运行时降低电流平均上升速率,降低电流谐波,减小噪声。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明,附图中:
图1是本发明实施例提供的开关磁阻电机控制电路的原理框图;
图2是本发明提供的开关磁阻电机控制电路实施例一的电路图;
图3是现有开关磁阻电机在高速运行下的电流变化示意图;
图4是本发明实施例提供的开关磁阻电机在高速运行下的电流变化示意图;
图5是现有开关磁阻电机在低速运行下的电流变化示意图;
图6是本发明施例提供的开关磁阻电机控制电路在低速运行下的电流变化示意图;
图7是第一拓扑电路中的非受控相在第一PWM控制信号的低电平区间的电流示意图;
图8是本发明提供的开关磁阻电机控制电路实施例二的电路图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解,现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
参考图1,图1为本发明提供的开关磁阻电机控制电路实施例一的原理框图,该开关磁阻电机控制电路包括:控制单元104第一拓扑电路102、第二拓扑电路103、以及储能电路101。
其中,本发明实施例的第一拓扑电路102和第二拓扑电路103为不对称拓扑电路。
具体的,控制单元104与第一拓扑电路102连接,控制单元104用于在开关磁阻电机运行在高速模式时输出第一PWM控制信号至第一拓扑电路102的功率开关。和/或,控制单元104在开关磁阻电机运行在低速模式时输出第二PWM控制信号至第一拓扑电路102的功率开关。
其中,第一PWM控制信号用于控制第一拓扑电路102中的非受控相在第一PWM控制信号的高电平区间电流上升、在第一PWM控制信号的低电平区间电流下降,且第一拓扑电路102中的非受控相在低电平区间电流的下降速率大于在高电平区间电流的上升速率;第二PWM控制信号用于根据开关磁阻电机的转速调整自身的空比,以控制第一拓扑电路102中的受控相在第二PWM控制信号的每个周期内的电流的平均上升速率降低。
同样地,控制单元104与第二拓扑电路103连接,控制单元104用于在开关磁阻电机运行在高速模式时输出第一PWM控制信号至第二拓扑电路103的功率开关。和/或,控制单元104在开关磁阻电机运行在低速模式时输出第二PWM控制信号至第二拓扑电路103的功率开关。
其中,第一PWM控制信号用于控制第二拓扑电路103中的非受控相在第一PWM控制信号的高电平区间电流上升、在第一PWM控制信号的低电平区间电流下降,且第二拓扑电路103中的非受控相在低电平区间电流的下降速率大于在高电平区间电流的上升速率;第二PWM控制信号用于根据开关磁阻电机的转速调整自身的空比,以控制第二拓扑电路103中的受控相在第二PWM控制信号的每个周期内的电流的平均上升速率降低。
通过加入第一PWM控制信号,可以使得开关磁阻电机在高速运行时,有效降低电机的非受控相的电流,可起到保护电机和控制器的作用。在低速运行时,在电流斩波控制中加入适当比例占空比的第二PWM控制信号(第二PWM控制信号随开关磁阻电机的转速而变化,开关磁阻电机的转速降低,第二PWM控制信号的占空比随着减小,开关磁阻电机的转速升高,第二PWM控制信号的占空比随着增大),可以有效降低电流的斩波阈值,从而降低电流谐波,减小电机低速运行噪声。
参考图2,图2为本发明提供的开关磁阻电机控制电路实施例一的电路图。
其中,本发明实施例提供的高速控制方案和低速控制方案均可应用于该实施例中。即当开关磁阻电机运行在高速模式时,可以通过第一PWM控制信号控制第一拓扑电路102或者第二拓扑电路103中的非受控相的电流,第一拓扑电路102中或者第二拓扑电路103中的非受控相在低电平区间电流的下降速率大于在高电平区间电流的上升速率。当开关磁阻电机运行在低速模式时,可以通过第二PWM控制信号控制第一拓扑电路102或者第二拓扑电路103中的受控相在第二PWM控制信号的每个周期内的电流的平均上升速率降低。
具体的,如图2所示,该实施例中,该第一拓扑电路102包括:第一功率开关Q1、第一二极管D1、第二二极管D2、第二开关Q2、第三二极管D3、第三开关Q3、第一电感A以及第二电感C。
第一二极管D1的阴极与第一功率开关Q1的第一端连接并连接至正输入端,第一二极管D1的阳极与第二开关Q2的第一端和第一电感A的第一端连接,第一功率开关Q1的第二端与第一电感A的第二端和第三二极管D3的阴极连接,第二开关Q2的第二端和第三二极管D3的阳极连接并连接至负输入端,第一功率开关Q1的控制端和第二开关Q2的控制端分别连接至控制单元104;第二二极管D2的阴极连接正输入端,第二二极管D2的阳极与第二电感C的第二端和第三开关Q3的第一端连接,第二电感C的第一端与第一功率开关Q1的第二端连接,第三开关Q3的第二端连接负输入端,第三开关Q3的控制端连接至控制单元104。
其中,在开关磁阻电机运行在高速模式时,第一功率开关Q1的控制端接收控制单元104输出的第一PWM控制信号;在开关磁阻电机运行在低速模式时,第一功率开关Q1的控制端接收控制单元104输出的第二PWM控制信号;第二开关Q2的控制端和第三开关Q3的控制端接收控制单元104输出的电平信号。
可选的,第一功率开关Q1、第二开关Q2和第三开关Q3为MOS管、IGBT管或者其他开关器件。
如图2所示,第一拓扑电路102中包括A相和C相,其中,当控制A相运行时,C相为非受控相;当控制C相运行时,A相则为非受控相。进一步地,如图2所示,A相和C相共用一个上桥功率开关,即第一功率开关Q1。
该实施例中,如图2所示,第二拓扑电路103包括:第四功率开关Q4、第四二极管D4、第五二极管D5、第五开关Q5、第六二极管D2、第六开关Q6、第三电感B以及第四电感D。
第四二极管D4的阴极与第四功率开关Q4的第一端连接并连接至正输入端,第四二极管D4的阳极与第五开关Q5的第一端和第三电感B的第一端连接,第四功率开关Q4的第二端连接第三电感B的第二端和第六二极管D2的阴极,第五开关Q5的第二端和第六二极管D2的阳极连接并连接至负输入端,第四功率开关Q4的控制端和第五开关Q5的控制端分别连接至控制单元104;第五二极管D5的阴极连接正输入端,第五二极管D5的阳极连接第四电感D的第二端和第六开关Q6的第一端,第四电感D的第一端连接第四功率开关Q4的第二端,第六开关Q6的第二端连接负输入端,第六开关Q6的控制端连接控制单元104。
其中,在开关磁阻电机运行在高速模式或时,第四功率开关Q4的控制端接收控制单元104输出的第一PWM控制信号;在开关磁阻电机运行在低速模式时,第四功率开关Q4的控制端接收控制单元104输出的第二PWM控制信号;第五开关Q5的控制端和第六开关Q6的控制端接收控制单元104输出的电平信号。
可选的,第四功率开关Q4、第五开关Q5和第六开关Q6为MOS管。
如图2所示,第二拓扑电路103中包括B相和D相,其中,当控制B相运行时,D相为非受控相;当控制D相运行时,B相则为非受控相。进一步地,如图2所示,B相和D相共用一个上桥功率开关,即第四功率开关Q4。
储能电路101包括:储能电容CE。其中,储能电容CE的第一端连接正输入端,储能电容CE的第二端连接负输入端。
一些实施例中,控制单元104包括单片机,例如,可以为STM32。
进一步地,控制单元104提供给第二开关Q2、第三开关Q3、第五开关Q5以及第六开关Q6为单一的电平信号,即高电平或者低电平。即控制单元104控制第二开关Q2、第三开关Q3、第五开关Q5以及第六开关Q6开或者关。
进一步地,一些实施例中,在不对称拓扑控制(如8/6)开关磁阻电机中,当处于电流斩波控制(低速状态)和角度位置控制(高速和断相状态)时,通过加入PWM控制信号,当共用的上桥功率器件关断时,非受控相会产生一个很大的电流下降率,可以预防非受控相出现电流累加的正反馈作用,从而保证非受控相电流不产生过流,有效保护器件和电机。
具体的,在高速运行时,考虑到电机的转矩问题,因此,加入的第一PWM控制信号占空比不宜太小,从而避免电流上升率不足。一般地,在开关磁阻电机运行在高速模式时,第一PWM控制信号的占空比大于或者等于0.8。
在低速运行时,为了提高电流的上升能力,减小对精确角度的依赖,因此,一般地,在开关磁阻电机运行在低速模式时,第二PWM控制信号的占空比随开关磁阻电机的转速变化而变化。可选的,第二PWM控制信号的占空比为最小占空比的15倍,或者,PWM控制信号的占空比大于最小占空比的15倍。
以下以A相为例进行说明:
设第一PWM控制信号的占空比为95%。第二PWM控制信号随开关磁阻电机的转速变化而变化(可设置为1%~100%)。C相工作(即C相为受控相)。
如图3所示,为没有加入第一PWM控制信号时,电机在高速控制下的电流示意图。由图3可以明显看出,非受控相(A相)在高速运行时,明显出现过电流。而图4为本发明加入第一PWM控制信号的电流示意图。由图4可以看出,当加入第一PWM控制信号后,当第一功率开关Q1处于高电平(占比95%)时,A相的电流会上升;当第一功率开关Q1处于低电平时(占比5%),A相的电流流向如图7所示,此时,A相的电流变化率为:电流下降,且其下降的速度明显大于上升的速率,电流波形如图4所示,由此可以看出可有效避免A相出现电流尖峰,可以保护电机和控制器。
如图5所示,为没有加入第二PWM控制信号时,电机在低速控制下的电流示意图。由图5可以明显看出,受控相(C相)在低速运行时,电流纹波较大,谐波幅值大,会产生电磁噪声。而图6为本发明加入第二PWM控制信号的电流示意图。由图6可以看出,当加入第二PWM控制信号后,C相的电流在每个第二PWM控制信号的PWM周期内的平均上升速率降低,因此,可以降低目标电流,降低电流谐波,从而有效降低电机低速运行噪声。
参考图8,为本发明提供的开关磁阻电机控制电路实施例二的电路图。
其中,本发明实施例提供的低速控制方法可应用于该实施例中。即当开关磁阻电机运行在高速模式时,可以通过第二PWM控制信号控制第一拓扑电路102或者第二拓扑电路103中的受控相在第二PWM控制信号的每个周期内的电流的平均上升速率降低。
具体的,如图8所示,该实施例中,该第一拓扑电路102包括:第一功率开关Q1、第一二极管D1、第二二极管D2、第二开关D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第三功率开关Q3、第四开关Q4、第一电感A以及第二电感C。
第一二极管D1的阴极与第一功率开关Q1的第一端连接并连接至正输入端,第一二极管D1的阳极与第二开关D2的第一端和第一电感A的第一端连接,第一功率开关Q1的第二端与第一电感A的第二端和第二二极管D2的阴极连接,第二开关D2的第二端和第二二极管D2的阳极连接并连接至负输入端,第一功率开关Q1的控制端和第二开关D2的控制端分别连接至控制单元104;第三二极管D3的阴极和第三功率开关Q3的第一端连接并连接至正输入端,第三二极管D3的阳极与第二电感C的第一端和第四开关Q4的第一端连接,第四开关Q4的第二端和第四二极管D4的阳极连接并连接至负输入端,第三功率开关Q3的第二端与第二电感C的第二端和第四二极管D4的阴极连接,第三功率开关Q3的控制端和第四开关Q4的控制端分别连接至控制单元104。
在开关磁阻电机运行在低速模式时:控制单元104输出第二PWM控制信号至第一功率开关Q1的控制端,以及输出电平信号至第二开关D2的控制端;和/或控制单元104输出第二PWM控制信号至第三功率开关Q3的控制端,以及输出电平信号至第四开关Q4的控制端。
该实施例中,该第二拓扑电路103包括:第五二极管D5、第五功率开关Q5、第六开关Q6、第六二极管、第七二极管D7、第七功率开关Q7、第八开关Q8、第八二极管D8、第三电感B以及第四电感D。
第五二极管D5的阴极与第五功率开关Q5的第一端连接并连接至正输入端,第五二极管D5的阳极与第六开关Q6的第一端和第三电感B的第一端连接,第五功率开关Q5的第二端与第三电感B的第二端和第六二极管的阴极连接,第六二极管的阴极和第六开关Q6的第二端连接至负输入端,第五功率开关Q5的控制端和第六开关Q6的控制端分别连接至控制单元104;第七二极管D7的阴极和第七功率开关Q7的第一端连接并连接至正输入端,第七二极管D7的阳极与第四电感D的第一端和第八开关Q8的第一端连接,第八开关Q8的第二端和第八二极管D8的阳极连接并连接至负输入端,第七功率开关Q7的第二端与第四电感D的第二端和第八二极管D8的阴极连接,第七功率开关Q7的控制端和第八开关Q8的控制端分别连接至控制单元104。
在开关磁阻电机运行在低速模式时:控制单元104输出第二PWM控制信号至第七功率开关Q7的控制端,以及输出电平信号至第八开关Q8的控制端;和/或控制单元104输出第二PWM控制信号至第七功率开关Q7的控制端,以及输出电平信号至第八开关Q8的控制端。
本发明实施例提供的功率开关、开关若为MOS管,则功率开关和开关的第一端为MOS管的漏极,第二端为MOS管的源极,控制端为MOS管的栅极。
本发明还公开一种开关磁阻电机,该开关磁阻电机包括本发明实施例公开的开关磁阻电机控制电路。
以上实施例只为说明本发明的技术构思及特点,其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据此实施,并不能限制本发明的保护范围。凡跟本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰,均应属于本发明权利要求的涵盖范围。
Claims (16)
1.一种开关磁阻电机控制电路,其特征在于,包括:第一拓扑电路、与所述第一拓扑电路连接的控制单元;
所述控制单元用于在开关磁阻电机运行在高速模式时输出第一PWM控制信号至所述第一拓扑电路的功率开关;
和/或,所述控制单元在所述开关磁阻电机运行在低速模式时输出第二PWM控制信号至所述第一拓扑电路的功率开关;
所述第一PWM控制信号用于控制所述第一拓扑电路中的非受控相在所述第一PWM控制信号的高电平区间电流上升、在所述第一PWM控制信号的低电平区间电流下降,且所述第一拓扑电路中的非受控相在低电平区间电流的下降速率大于在高电平区间电流的上升速率;
所述第二PWM控制信号用于根据所述开关磁阻电机的转速调整自身的空比,以控制所述第一拓扑电路中的受控相在所述第二PWM控制信号的每个周期内的电流的平均上升速率降低。
2.根据权利要求1所述的开关磁阻电机控制电路,其特征在于,还包括:与所述控制单元连接、且与所述第一拓扑电路并行设置的第二拓扑电路;
所述控制单元用于在开关磁阻电机运行在高速模式时输出第一PWM控制信号至所述第二拓扑电路的功率开关;
和/或,所述控制单元在所述开关磁阻电机运行在低速模式时输出第二PWM控制信号至所述第二拓扑电路的功率开关;
所述第一PWM控制信号用于控制所述第二拓扑电路中的非受控相在所述第一PWM控制信号的高电平区间电流上升、在所述第一PWM控制信号的低电平区间电流下降,且所述第二拓扑电路中的非受控相在低电平区间电流的下降速率大于在高电平区间电流的上升速率;
所述第二PWM控制信号用于根据所述开关磁阻电机的转速调整自身的空比,以控制所述第二拓扑电路中的受控相在所述第二PWM控制信号的每个周期内的电流的平均上升速率降低。
3.根据权利要求2所述的开关磁阻电机控制电路,其特征在于,所述第一拓扑电路和所述第二拓扑电路为不对称拓扑电路。
4.根据权利要求2所述的开关磁阻电机控制电路,其特征在于,所述第一拓扑电路包括:第一功率开关、第一二极管、第二二极管、第二开关、第三二极管、第三开关、第一电感以及第二电感;
所述第一二极管的阴极与所述第一功率开关的第一端连接并连接至正输入端,所述第一二极管的阳极与所述第二开关的第一端和所述第一电感的第一端连接,所述第一功率开关的第二端与所述第一电感的第二端和所述第三二极管的阴极连接,所述第二开关的第二端和所述第三二极管的阳极连接并连接至负输入端,所述第一功率开关的控制端和所述第二开关的控制端分别连接至所述控制单元;
所述第二二极管的阴极连接所述正输入端,所述第二二极管的阳极与所述第二电感的第二端和所述第三开关的第一端连接,所述第二电感的第一端与所述第一功率开关的第二端连接,所述第三开关的第二端连接所述负输入端,所述第三开关的控制端连接至所述控制单元。
5.根据权利要求4所述的开关磁阻电机控制电路,其特征在于,在所述开关磁阻电机运行在高速模式时,所述第一功率开关的控制端接收所述控制单元输出的第一PWM控制信号;在所述开关磁阻电机运行在低速模式时,所述第一功率开关的控制端接收所述控制单元输出的第二PWM控制信号;所述第二开关的控制端和所述第三开关的控制端接收所述控制单元输出的电平信号。
6.根据权利要求4所述的开关磁阻电机控制电路,其特征在于,所述第一功率开关、所述第二开关和所述第三开关为MOS管或者IGBT管。
7.根据权利要求4所述的开关磁阻电机控制电路,其特征在于,所述第二拓扑电路包括:第四功率开关、第四二极管、第五二极管、第五开关、第六二极管、第六开关、第三电感以及第四电感;
所述第四二极管的阴极与所述第四功率开关的第一端连接并连接至正输入端,所述第四二极管的阳极与所述第五开关的第一端和所述第三电感的第一端连接,所述第四功率开关的第二端连接所述第三电感的第二端和所述第六二极管的阴极,所述第五开关的第二端和所述第六二极管的阳极连接并连接至负输入端,所述第四功率开关的控制端和所述第五开关的控制端分别连接至所述控制单元;
所述第五二极管的阴极连接所述正输入端,所述第五二极管的阳极连接所述第四电感的第二端和所述第六开关的第一端,所述第四电感的第一端连接所述第四功率开关的第二端,所述第六开关的第二端连接所述负输入端,所述第六开关的控制端连接所述控制单元。
8.根据权利要求7所述的开关磁阻电机控制电路,其特征在于,在所述开关磁阻电机运行在高速模式时,所述第四功率开关的控制端接收所述控制单元输出的第一PWM控制信号;在所述开关磁阻电机运行在低速模式时,所述第四功率开关的控制端接收所述控制单元输出的第二PWM控制信号;所述第五开关的控制端和所述第六开关的控制端接收所述控制单元输出的电平信号。
9.根据权利要求7所述的开关磁阻电机控制电路,其特征在于,所述第四功率开关、所述第五开关和所述第六开关为MOS管或者IGBT管。
10.根据权利要求2所述的开关磁阻电机控制电路,其特征在于,所述第一拓扑电路包括:第一功率开关、第一二极管、第二二极管、第二开关、第三二极管、第四二极管、第三功率开关、第四开关、第一电感以及第二电感;
所述第一二极管的阴极与所述第一功率开关的第一端连接并连接至正输入端,所述第一二极管的阳极与所述第二开关的第一端和所述第一电感的第一端连接,所述第一功率开关的第二端与所述第一电感的第二端和所述第二二极管的阴极连接,所述第二开关的第二端和所述第二二极管的阳极连接并连接至负输入端,所述第一功率开关的控制端和所述第二开关的控制端分别连接至所述控制单元;
所述第三二极管的阴极和所述第三功率开关的第一端连接并连接至所述正输入端,所述第三二极管的阳极与所述第二电感的第一端和所述第四开关的第一端连接,所述第四开关的第二端和所述第四二极管的阳极连接并连接至所述负输入端,所述第三功率开关的第二端与所述第二电感的第二端和所述第四二极管的阴极连接,所述第三功率开关的控制端和所述第四开关的控制端分别连接至所述控制单元。
11.根据权利要求10所述的开关磁阻电机控制电路,其特征在于,在所述开关磁阻电机运行在低速模式时:
所述控制单元输出第二PWM控制信号至所述第一功率开关的控制端,以及输出电平信号至所述第二开关的控制端;
和/或所述控制单元输出第二PWM控制信号至所述第三功率开关的控制端,以及输出电平信号至所述第四开关的控制端。
12.根据权利要求10所述的开关磁阻电机控制电路,其特征在于,所述第二拓扑电路包括:第五二极管、第五功率开关、第六开关、第六二极管、第七二极管、第七功率开关、第八开关、第八二极管、第三电感以及第四电感;
所述第五二极管的阴极与所述第五功率开关的第一端连接并连接至所述正输入端,所述第五二极管的阳极与所述第六开关的第一端和所述第三电感的第一端连接,所述第五功率开关的第二端与所述第三电感的第二端和所述第六二极管的阴极连接,所述第六二极管的阴极和所述第六开关的第二端连接至所述负输入端,所述第五功率开关的控制端和所述第六开关的控制端分别连接至所述控制单元;
所述第七二极管的阴极和所述第七功率开关的第一端连接并连接至所述正输入端,所述第七二极管的阳极与所述第四电感的第一端和所述第八开关的第一端连接,所述第八开关的第二端和所述第八二极管的阳极连接并连接至所述负输入端,所述第七功率开关的第二端与所述第四电感的第二端和所述第八二极管的阴极连接,所述第七功率开关的控制端和所述第八开关的控制端分别连接至所述控制单元。
13.根据权利要求12所述的开关磁阻电机控制电路,其特征在于,在所述开关磁阻电机运行在低速模式时:
所述控制单元输出第二PWM控制信号至所述第七功率开关的控制端,以及输出电平信号至所述第八开关的控制端;
和/或所述控制单元输出第二PWM控制信号至所述第七功率开关的控制端,以及输出电平信号至所述第八开关的控制端。
14.根据权利要求1-9任一项所述的开关磁阻电机控制电路,其特征在于,在所述开关磁阻电机运行在高速模式时,所述第一PWM控制信号的占空比大于或者等于0.8。
15.根据权利要求1-13任一项所述的开关磁阻电机控制电路,其特征在于,在所述开关磁阻电机运行在低速模式时,所述第二PWM控制信号的占空比随所述开关磁阻电机的转速变化而变化。
16.一种开关磁阻电机,其特征在于,包括权利要求1-15任一项所述的开关磁阻电机控制电路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202110536013.0A CN113271051A (zh) | 2021-05-17 | 2021-05-17 | 一种开关磁阻电机及其控制电路 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202110536013.0A CN113271051A (zh) | 2021-05-17 | 2021-05-17 | 一种开关磁阻电机及其控制电路 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN113271051A true CN113271051A (zh) | 2021-08-17 |
Family
ID=77231393
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202110536013.0A Pending CN113271051A (zh) | 2021-05-17 | 2021-05-17 | 一种开关磁阻电机及其控制电路 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN113271051A (zh) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108512465A (zh) * | 2018-04-27 | 2018-09-07 | 南京航空航天大学 | 一种开关磁阻电机共上管功率变换器快速换相的控制方法 |
CN112436763A (zh) * | 2020-11-27 | 2021-03-02 | 江苏雷利电机股份有限公司 | 一种开关磁阻电机制动控制***及控制方法 |
CN214900707U (zh) * | 2021-05-17 | 2021-11-26 | 深圳拓邦股份有限公司 | 一种开关磁阻电机及其控制电路 |
-
2021
- 2021-05-17 CN CN202110536013.0A patent/CN113271051A/zh active Pending
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108512465A (zh) * | 2018-04-27 | 2018-09-07 | 南京航空航天大学 | 一种开关磁阻电机共上管功率变换器快速换相的控制方法 |
CN112436763A (zh) * | 2020-11-27 | 2021-03-02 | 江苏雷利电机股份有限公司 | 一种开关磁阻电机制动控制***及控制方法 |
CN214900707U (zh) * | 2021-05-17 | 2021-11-26 | 深圳拓邦股份有限公司 | 一种开关磁阻电机及其控制电路 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
张旸明: "基于四相2(N+1)共上管...率拓扑的SRM控制技术研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库(电子期刊)·工程科技Ⅱ辑》, 15 February 2020 (2020-02-15), pages 8 - 33 * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11368109B2 (en) | Power conversion system with PWM carrier transition smoothing and autotuning | |
JP6185860B2 (ja) | 双方向コンバータ | |
CN103904670B (zh) | 飞轮储能***双向变换器及其控制方法 | |
CN113659914B (zh) | 一种用于高速开关磁阻电机的驱动电路及其控制方法 | |
CN102097989A (zh) | 直流电机驱动器 | |
CN214900707U (zh) | 一种开关磁阻电机及其控制电路 | |
JP6141697B2 (ja) | インバータ装置 | |
CN113271051A (zh) | 一种开关磁阻电机及其控制电路 | |
CN108494311B (zh) | 一种电流源逆变器控制的电机相电流尖峰消除方法 | |
Zhang et al. | Research on dead-time compensation of inverter based on fuzzy adaptive PI control | |
CN112542978B (zh) | 基于双向交错并联dc-dc逆变器的电机驱动*** | |
CN210889417U (zh) | 一种风机调速电路和多路并联风机调速电路 | |
EP3079245B1 (en) | Control system and control method for controlling a switching device integrated in an electronic converter and switching cell comprising said system | |
Musarrat et al. | Minimization of the thermal stress on the rotor side converter of DFIG while operating around synchronous speed | |
CN104929967A (zh) | 一种用于冰箱的pwm风机控制电路及控制方法 | |
CN216390786U (zh) | 一种rcd馈能式自供电功率开关管驱动电路 | |
US20140028232A1 (en) | Motor Driving Circuit and Method | |
Wang et al. | Commutation Torque Ripple Suppression of BLDCM Based on Quasi-Y-Source Net | |
CN219227460U (zh) | 一种电机调速器 | |
CN117938026B (zh) | 一种电机控制器窄脉冲的优化控制方法 | |
JP6865910B1 (ja) | 電力用半導体素子の駆動調整回路、パワーモジュール、および電力変換装置 | |
CN216751538U (zh) | 一种软开关升压斩波电路 | |
CN210724614U (zh) | 一种矿山轨道电机车直流电机稳速*** | |
Dinakar et al. | SPV Based Landsman Converter with Fuzzy Logic Based BLDC Motor Drive for Water Pumping Applications | |
Wang et al. | New method to suppress torque ripple of BLDCM based on Tapped-Inductor Quasi-Z-Source net |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination |