开关磁阻电机的电流斩波控制_王俊利

【关键词】原因排查 对策实施 实施效果
零。观察车站值班员的操作过程，操作手续符 合 DS6-11 计算机联锁办理进路的方式，排除 了设备使用方面的问题。 （2）室外设备方面：在设备使用方面不 存在问题后，将隐患查找的可疑点放在设备本 身。经向信号工区值班人员了解，室外 14# 道 岔已转换到规定位置，14# 道岔可以锁闭，室 内道岔分表示器定位或反位表示灯点亮，说明 14# 道岔转换良好，排除了 14# 道岔的问题。
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 PWM 控制，是 常用的传统控制方式。 1.1 实现原理
i( )
摘 要
用固定开通角 on 与关断角 off ，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
开关磁阻电机（SRM）是一种必须工作
[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].
作者单位
山东科技大学 山东省泰安市 271000
Electronic Technology & Software Engineering 电子技术与软件工程 •
131
Байду номын сангаас
iideal
L( )
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
0
on
off
Nr

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
图 1：电流斩波控制相电流波形
<< 下转 131 页
130 • 电子技术与软件工程
u < u , 即 i < i 时，将会打开相应的功率主
L
L
图 2：电流斩波控制程序流程图 这种电流斩波的软件编程控制简单、直 观、快捷和有效。
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 u H 和 u L 之间，此时相电流将维 持在设定的上、下限值 i H 和 i L 之间。不断重复 这一过程，则形成电流斩波波形，如图 1 所示，
【关键词】开关磁阻电机 电流斩波 相电流
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）。 电机的中高速运行时，一般采用角度位置 控制方式，即 APC。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。
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：
iH iL
i
T1
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
电力电子
・ Power Electronics
开关磁阻电机的电流斩波控制
文/王俊利
当开关磁阻电机 SRM 运行于低速状态特 的转速值已知的情况下，求得开通角 on 与关断 角 off ，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。
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。
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 在线最优开关角算法实现 [J]. 北京 : 机 械与电子 ,2013.
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.
[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。
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
Electronic Technology & Software Engineering
Power Electronics
・ 电力电子
谈对 E/J 道岔启动电路存在问题的分析及解决办法
文/刘文天
道岔的表示电路要检查 14# 道岔与 16# 道岔表 2012 年 4 月份至 6 月间，酒 泉站 14/16# 道岔多次发生道岔由 定位向反位或反位向定位不能可 靠转换而无表示的问题，经常影 响车站排列接发车进路作业效率， 威 胁 着 行 车 安 全。6 月 14 日 因 16# 道岔不转换影响发车作业，上 级安全管理部门定酒泉工区的责 任故障 1 件，使得职工当月经济 收入受到损失，影响了工区年终 评比，造成的后果危害是多方面 的。 示的一致性。该道岔处于上下行线正线咽喉， 控制上下行线接发车和调车进路， 影响范围大。 摘 要 而 16# 道岔转辙机内直流电机一启动就停止转 动，转动时间不超过 1 秒钟，16# 道岔尖轨处 于四开状态，说明 14/16# 道岔不能可靠转换 到位、无表示的问题在 16# 道岔上。 （3）16# 道岔启动电路方面：安排专人 对 16# 道岔启动电路各环节进行了检查。检查 室内部分：分线盘配线端子、组合架侧面配线 端子、断路器容量及底座配线、继电器底座配 线、1DQJ、2DQJ 和 2DQJF 继 电 器 插 接 和 接 点接触、配线焊接情况。检查室外部分：室外 电缆盒端子、16# 道岔转辙机 E、J 机内部遮 断器接点 05-06、 自动开闭器 11-12、 41-42 接点、 直流电机碳刷接触情况、定子线圈和转子线圈 有无断线、插接器是否插接牢固、配线有无假 焊情况。其结果是各器材插接良好，接点接触 良好符合技术标准。室内外配线无假焊问题。 断路器容量大小符合电路设计规定。 分段测试了 16# 道岔启动电路中组合架侧 面到分线盘、分线盘到室外电缆盒、E 机到 J 机间电缆芯线对地、线间绝缘阻值，测试了电 缆盒到转辙机内部插接器软线对地、线间绝缘 阻值，绝缘阻值均大于 1 兆欧姆，符合绝缘阻 值标准，说明电缆芯线和软线无接地现象。测
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。
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
2 原因排查
为彻底解决 16# 道岔不能可靠转换的隐 患，决定从设备使用和设备本身进行了分析和 查找。 （1）车站使用方面：经了解车站值班员 和观察车站值班员在排列经 16# 道岔进路的办 理方式。车站值班员反映在排列进路时，14# 道岔交流电流表指针在道岔转换过程中能够保 持 2 秒的时间。16# 道岔直流电流表在道岔转 换过程中保持不到 1 秒钟，指针摆一下就回
1 设备基本情况
酒泉站信号联锁设备采用 DS6-11 计算机 联锁。16# 道岔与 14# 道岔组成双动道岔，其 中 16# 道岔为六线制 E/J 型直流道岔，14# 为 S700K 双机牵引五线制交流道岔，14# 道岔与 16# 道岔同时进行启动实现道岔转换。14/16#
<< 上接 130 页
（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。
区间，由霍尔
传感器实际检测得到的相电流值为 i ，把该电 流转换成电压 u ，再把 u 经反馈电路送给电压 比较器，把 u 和电压上、下限值 u H 和 u L 进行 比较，如果 u > u H ，即 i >
i
H
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
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 i H 和 i L 与对应的电压值 u H 和 u L ， 实际通过霍尔电流传感器所获得电流实际值为
i ，当转子位置角处于
on
off