开关磁阻电机启动过程分析.pdf

ELECTRIC DRIVE 2010 Vol40 No.2
电气传动2010年第40卷第2期
开关磁阻电机启动过程分析
石磊,王勉华
(西安科技大学电气与控制学院,陕西西安710054)
摘要:如何解决开关磁阻电机的启动问题以及启动后的衔接问题是研究开关磁阻电机控制的重要组成
部分。分析了开关磁阻电机启动过程中出现的问题及其解决方案。启动实验采用两相启动方式,并利用仿真
软件 Matlab对开关磁阻电机的启动进行了仿真,分析了启动电流、转矩、转速、磁链,角位置等参数,得到了较
好的仿真实验波形。证实了SRM启动阶段稳定可靠,运行良好
关键词:开关磁阻电机;位置传感器;转子位置检测;启动
中图分类号:TM352
文献标识码:A
Analysis on Starting Process of SRM
SH Lel, WANG Mian-hua
(Institute of Electrical and Control, Xi'an University of Science and Technology, Xi'an 710054, Shaanxi, China)
Abstract: How to resolve the problem of the starting process of switched reluctance motor, as well as the
problem of the link-up after starting process is an important part of the research of the contol in switched reluc
tance motor. The problem of the starting process of switched reluctance motor was analyzed, and a proposal to
solve the problem was put forward Using two phase start-up method to experiment, and simulate the start-up
process of SRM by matlab, analyzed the starting current, torque, speed and other parameters, gained better ex-
periment waveform. Confirmed that the SRM running stable and reliable during the start-up process.
Key words: switched reluctance motor; position sensor; rotor position detection starting
以8/6开关磁阻电机为例,其转子步进角可
根据下式求得
当前,在开关磁阻电机驱动( switch reluc-
tance drive,SRD)调速系统的研究中,开关磁阻
电机的启动是需要首先解决的问题。开关磁阻电式中:N、为定子极数;N:为转子极数;0n=15°。
机( switch reluctance motor,SRM)启动时转子初
转子极距角で,计算公式为
始位置的检测以及初始导通相的判别是需要解决
(2
的关键问题门。转子位置的检测信号正是各相主式中:m为电机相数。
开关器件正确进行逻辑切换的依据,若因为初始由式(2)可得-=60°
位置检测不正确或者初始导通相不正确,启动时
开关磁阻电机转子每转过一个步进角,位置
将会出现转子拒动或反转现象,造成电机运行紊检测器的输出信号发生对应变化,逻辑控制器电
乱,从而无法进入正常的运转状态。
路发出对应相绕组的开通关断的命令。当转子转
2SRM位置检测原理
过一个极距角后,回复到起始状态,如此往复循
环2
SRM转子位置检测的目的是确定定、转子的
相对位置,即要用绝对位置传感器检测定转子3电机的启动过程
对位置,然后将位置信号反馈至逻辑控制电路,以
电机启动时,不断地检测定子电流的变化,采
确定相绕组的通断。
用电流斩波方式。为了避免过大的电流和磁链峰
基金项目:陕西省教育厅专项科研计划项目(09JK586)
作者简介:石磊(1984-),男,硕士研究生,Email:stoneshilei2008@163.com
电气传动2010年第40卷第2期
石,等:开关磁阻电机启动过程分析
值,取得恒转矩的特性,在开关磁阻电机低于基速时的对应关系。各相产生电动转矩的导通区为其
运行时,采用电流斩波控制(CCC)方式对电机启绕组电感的增大区。由图3可知,电机两相启
动进行控制。通过主开关器件的多次导通和关断动,反转时位置传感器输出信号S1S2=11对应
将电流限制在给定的上限、下限之间,并藉此控制的导通相为A,B;S1S2=01对应的导通相为D,
转矩
A;SlS2=00对应的导通相为C,D;S1S2=10对
电流斩波控制时,保持电机每相的开通角。应的导通相为B,C。
和关断角a不变,当转子角0位于[0an,0a]内时,
0°1530°45°60°
如果电流>r,则关断主开关器件;如果电流i<
r,则再次导通主开关器件。这样通过主开关
器件的多次导通和关断将电流限定在给定电流附
L
近,以此控制导通相的电流,进而控制转矩。通过
L
L
改变限流輻值的大小,即可控制输出转矩的变
A
化,改变电机转速。其相电流对转子位置角的波
B
形如图1所示。
D
图3相绕组电感与位置信号的关系
Fig 3 Relationship between winding inductance and position
按照上述对应关系可以得到采用两相启动方
式时电机的启动转矩曲线。图4为本系统所用
SRM启动转矩曲线。分析启动特性时,应考虑
到电动机转子处于任何角位置都能顺利启动,应
图1电流斩波控制
保证最小启动转矩(T)m。大于负载转矩T,
Fig 1 Current chopping contre
般取(T)mn≥1.1T,为使电动机有良好的加速
性能,一般取平均启动转矩(T)Aw≥1.5TL.。
4位置传感器在启动过程中的问题
分析
DA AB BC
合成启动
理想情况下的电机启动
对于四相8/6极SRM来说,在电机的转子
轴上同轴安装等分角度为60°“的6个齿槽的转盘
作为遮光盘,将2个光电元件S1置于D相定子
B
C
正对处,S2与S1相差75?。当电机转动时,S1
图4两相启动方式时的转矩波形
和S2产生两正交的方波信号,它们的周期均为
FigM Torque waveforms of two-phase starting
60°(机械角)。如图2所示。
电机转动时,可以确定位置传感器输出信号
的上升沿、下降沿的产生时刻,并以此为基准
计算得出转子具体的位置角及开通角0。和关断
角0f对应的时刻,控制器便可在相应时刻发出
开通或关断控制信号
4.2实际遇到的问题
然而电机由静止启动时,位置传感器的输出<