CN1412929A - 开关磁阻电机驱动器 - Google Patents
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Abstract
一种开关磁阻电机驱动器，包括将输入交流电源滤波、整流为直流电源的直流耦合电容器、与该直流耦合电容器并联的电机线圈、与该电机线圈串联的上、下部开关元件、在该上部开关元件的一端和下部开关元件的一端之间连接的第1二极管、在该上部开关元件的另一端与下部开关元件的另一端之间连接的第2二极管、上部开关元件串联在电感器、与上、下部开关元件、电机线圈和电感器并联，使励磁电压和去磁电压不相同的附加电源存储电容器。本发明不使用有源元件，使励磁电压和去磁电压不相同，可快速地消除相电流，因而能高速、高效率的运转。
Description
一、技术领域：
本发明涉及一种电机驱动器，尤其涉及一种不使用有源元件，使励磁电压和去磁电压不相同，以快速地消除电流，因而能高速、高效率的运转的开关磁阻电机驱动器。
二、背景技术：
开关磁组电机SRM(Switched Reluctance Motor)是现在国内重点进行研究的电机的一种，它属于同开关控制装置相结合的特殊形态的一种电机。
而且开关磁阻电机的定子和转子均设有凸极形构造，并各自有不同个数的磁极。尤其是，仅在定子部分上缠绕有线圈，而在转子部分上却不设有任何形态的线圈或永久磁铁，可以认为，这样简单的构造形态就是开关磁阻电机的最大特征。
由于开关磁阻电机采用如上所述的构造特征，它在制作生产方面具有相当多的优点，就如同直流电机，其启动特性好、转矩大的同时，不存在定期更换电刷之类的维修，与用变换器驱动的感应电机相比较时，具有驱动装置构造简单，单位体积的转矩、效率和变换器的额定值大等优点。
并且在要求广泛的可变速范围内超低速运转的领域显示出非常优良的特点，所以，以先进国家为主的许多国家，其使用领域正处于增加的趋势。但是开关磁阻电机需使用驱动器。
参阅图1，习用的开关磁阻电机驱动器由下列部分构成：将输入的交流电源加以整流、滤波后，并供给其稳定的直流电压的直流耦合电容器(101)、(102)；上述的直流耦合电容器(101)、(102)相并联，根据开关磁阻电机的转子位置信号输出使电机向正方向或反方向转动的选通驱动信号，且按照开关驱动部分(图中示出)的驱动信号而接通、断开，并相互串联的上、下部开关元件(103)、(104)；按照上述上、下部开关元件(103)、(104)的接通、断开动作而产生转矩的电机线圈(105)；以及，在上述上部开关元件(103)的一端和上述下部开关元件(104)的一端之间连接的第1二极管(106)；在上述上部开关的另一端和上述下部开关的另一端之间连接的第2二极管(107)。
上述习用开关磁阻电机驱动器的工作原理如下所述：
首先，从外部供给交流电压，在直流耦合电容器(101)、(102)上将其转换成稳定直流电压，再将该稳定的直流电压供给电机线圈(105)。
依据开关磁阻电机的转子(图中未示)，定子(图中未示)的位置，上部和下部开关(103)、(104)接通一定时间，在第1和第2直流耦合电容器(101)、(102)，上部开关元件(103)，线圈(105)及下部开关元件(104)间形成电流通路，在电机线圈(105)上激励电压，定子(图中未出)上产生磁力，拉动转子(图中未出)，开关磁阻电机转动。
开关磁阻电机转动时，若同时断开上部和下部开关(103)、(104)，则在线圈中所加的相电流，将通过第1二极管(106)、线圈(105)、第2二极管(107)和直流耦合电容器(101)而消除掉。
下面详细说明电压被激励和去磁的情况。
首先，当从外部加入交流220V电压时，直流耦合电容器(101)、(102)上的电压约为直流310V，当上部和下部开关元件(103)、(104)接通时，将励磁电压加到线圈(105)上。因此，在电机线圈(105)上通过的相电流也逐渐增加。
若上部和下部开关元件(103)、(104)断开时，如上所述，由于与所激励的电压约为直流310V相同大小的去磁电压存在，相电流将减小。
但是，在上述的习用开关磁阻电机驱动器中，由于在线圈中加入电流的励磁电压和消除所激励的电压的去磁电压相同，消除电流的时间(t)较长，在这么长的时间相电流留在电机线圈上，则会产生使定子反向拉动转子的反抗转矩，这在高速动作的开关磁阻电机中就成为问题。
三、发明内容：
本发明的目的在于，为解决上述习用技术所存在的问题，而提供一种不使用有源元件，使励磁电压和去磁电压不相同，以快速地消除相电流，因而能高速、高效率地运转的开关磁阻电机驱动器。
本发明的目的是由以下技术方案实现的。
一种开关磁阻电机驱动器，包括将输入交流电源滤波、整流为直流电源的直流耦合电容器、与该直流耦合电容器并联的电机线圈、与该电机线圈串联的上、下部开关元件、在该上部开关元件的一端和下部开关元件的一端之间连接的第1二极管、在该上部开关元件的另一端与下部开关元件的另一端之间连接的第2二极管；其特征在于在所述上部开关元件串联在电感器；与所述上、下部开关元件、电机线圈和电感器并联有使励磁电压和去磁电压不相同的附加电源存储电容器。
本发明不使用有源元件，使励磁电压和去磁电压不相同，以快速地消除电流，因而能高速、高效率的运转。
四、附图说明：
图1是习用开关磁阻电机驱动器构造的详细电路图。
图2是本发明的开关磁阻电机驱动器的详细电路图。
图3则概要的显示，当励磁电压和去磁电压相同的过去的状态同去磁电压比励磁电压大的情况下，消除相电流的速度之差的示意图。
五、具体实施方式：
参阅图2，本发明的开关磁阻电机驱动器是由下列各部分构成：将输入的交流电源加以滤波、整流后，供给稳定的直流电压的直流耦合电容器(201)；同上述直流耦合器(201)并联，用以输出依照开关磁阻电机的转子位置信号使电机向正向或反向转动的选通驱动信号，按照开关驱动部分(图中未示)的驱动信号接通、断开，且串联上、下部开关元件(203)、(204)；随后，上述上、下部开关元件(203)、(204)的接通、断开动作而产生转矩的电机线圈(205)；同上述电机线圈(205)、电容器(201)、(202)相连接的二极管(206)、(207)、电感器(208)；以及同上述上、下部开关元件(203)、(204)、电机线圈(205)和电感器(208)并联的附加电源存储电容器(202)。
下面参照图3，详细说明本发明开关磁阻电机驱动器的工作原理：
首先，当由外部供给交流电压时，在直流耦合电容器(201)中将其滤波、整流成直流电压，将此滤波、整流的直流电压供给缠绕在设有定子(图中未示)上的电机线圈(205)中。
按照开关磁阻电机的转子(图中未示)和定子(图中未示)的位置，上部和下部开关元件(203)、(204)接通一定时间，直流耦合电容器(201)、上部开关元件(203)、电机线圈(205)和下部开关元件(204)形成电流通路，在电机线圈(205)上激励电压，在电机线圈(205)中通过相电流。
然后，按照开关磁阻电机的转子和定子的位置，若上部和下部开关元件(203)、(204)断开，则和接通时相反，直流耦合电容器(201)、第1二极管(206)、电机线圈(205)、第2二极管(207)和电感器(208)形成电流通路，以消除相电流，由于电感器的特性使电流暂时闭塞，因而在附加电流存储电容器(202)上充上一定的电压。
附加电源存储电容器的电压(V2)是由下述数学公式表示：
V2＝V1+a
在上述数学公式1中，V1是励磁电压，a是由于电感器(208)的电流闭塞而充电的电压。
若上述附加电源存储电容器(202)上的电压大于一定值，则附加电源存储电容器(202)通过电感器(208)，向直流耦合电容器(201)一侧形成电流通路，消除其电流。
正如以上所述，去磁电压比励磁电压大，所以能更快地消除其电流。
这里，去磁电压比励磁电压越大，就能够越快地消除电流，若去磁电压太大，则元件的额定值也要大，所以要调节电感器(208)的大小，以使去磁电压最佳化。
在本发明中，调节电感器的大小，以使去磁电压比励磁电压大30～50V。
如图3所示，可以看到同励磁电压和去磁电压相同的情况相比，在去磁电压比励磁电压大的情况下，其相电流被消除的时间(t’)将会快。
本发明不使用有源元件，而使励磁电压和去磁电压不相同，以快速消除相电流，因而可防止可能产生的反抗转矩，能使电机高速，高效率地运转，而且，因为不使用有源元件，可降低费用。
Claims (1)
1、一种开关磁阻电机驱动器，包括将输入交流电源滤波、整流为直流电源的直流耦合电容器、与该直流耦合电容器并联的电机线圈、与该电机线圈串联的上、下部开关元件、在该上部开关元件的一端和下部开关元件的一端之间连接的第1二极管、在该上部开关元件的另一端与下部开关元件的另一端之间连接的第2二极管；其特征在于在所述上部开关元件串联在电感器；与所述上、下部开关元件、电机线圈和电感器并联有使励磁电压和去磁电压不相同的附加电源存储电容器。
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| CNB011363207A CN1242544C (zh) | 2001-10-10 | 2001-10-10 | 开关磁阻电机驱动器 |
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| CN (1) | CN1242544C (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100464495C (zh) * | 2006-04-06 | 2009-02-25 | 南京航空航天大学 | 三开关式功率变换器 |
| CN110476350A (zh) * | 2017-04-10 | 2019-11-19 | Arm有限公司 | 电机驱动器及其操作方法 |
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2001
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| CN110476350A (zh) * | 2017-04-10 | 2019-11-19 | Arm有限公司 | 电机驱动器及其操作方法 |
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| CN1242544C (zh) | 2006-02-15 |
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