开关磁阻电机的电流斩波控制_王俊利
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。
u < u , 即 i < i 时，将会打开相应的功率主
L
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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，
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。
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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。
开关磁阻电机的电流斩波控制
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
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 （ ＡＰ Ｃ）、电流斩波控制方式 （ Ｃ Ｃ Ｃ）和 电压斩波控制方式 （ Ｃ ＶＣ）。 电机 的中高速运行时 ，一般 采用 角度位置 控 制方 式，即 ＡＰ Ｃ。而在 电机低速 （ 一般系指 在额定转速的 ４ ０ ％ 以下 ） 、制动运行或是启动 时 ，一般 采用 电流 斩波控 制方 式 ，即 Ｃ ＣＣ， 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 限值 “ 和“ 进行
比较 ，如果 “ ，即 ｉ 则相 应导 通相
的功率主开 关器件 Ｉ ＧＢ Ｔ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 “ ， 即 时 ，将 会打开相应 的功率 主
绕 组 电流 的 控 制 。
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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 用 固定开通 角 与关 断角 ％ ，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。
果实 际测量得到的电流值大于给定上限值 ，功 率开 关器件 Ｉ Ｇ ＢＴ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 ， Ｉ ＧＢ Ｔ又会重新导 通 ，电流值迅速 上升 。如此
这 种 电流 斩波 的软件 编程 控制 简单 、直 观、快捷和有效 。
开关磁阻电机的电流斩波控制
开关磁阻电机的电流斩波控制作者：王俊利来源：《电子技术与软件工程》2013年第18期摘要；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。
【关键词】开关磁阻电机电流斩波相电流开关磁阻电机（SRM）是一种必须工作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。
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 实现原理当开关磁阻电机SRM运行于低速状态特别是启动时，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，我们采用固定开通角与关断角，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、下限值分别为和与对应的电压值和，实际通过霍尔电流传感器所获得电流实际值为，当转子位置角处于区间，由霍尔传感器实际检测得到的相电流值为，把该电流转换成电压，再把经反馈电路送给电压比较器，把和电压上、下限值和进行比较，如果>，即>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2 电流斩波子程序本文设置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的转速值已知的情况下，求得开通角与关断角，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。
基于分段斩波控制的开关磁阻电机新型电流梯度法
D O I :10.3969/j.i s s n .1001-5337.2024.1.077收稿日期:2022-07-07基金项目:山东省自然科学基金(Z R 2022M E 136).第一作者:朱礼峰,男,1996-,硕士研究生;研究方向:开关磁阻电机控制;E -m a i l :630821657@q q.c o m.通信作者:邵杰,女,1980-,博士,讲师;研究方向:开关磁阻电机控制;E -m a i l :s h a o j1018@q f n u .e d u .c n .基于分段斩波控制的开关磁阻电机新型电流梯度法朱礼峰, 邵 杰, 王 琦(曲阜师范大学工学院,276826,山东省日照市) 摘要:针对开关磁阻电机传统电流梯度无位置传感器方法不适用中低速运行以及输出转矩低等问题,提出了一种电压斩波与电流斩波分段控制下的新型相电流梯度法.在检测到相电流峰值之前采用电压斩波控制方式,通过比较前后时刻相电流的大小确定相电流峰值,获得位置脉冲信号;检测到相电流峰值之后将控制方式切换为电流斩波控制,充分利用直流母线电压,进而获得更高的输出转矩.该无位置传感器方法适用的转速范围宽,不需要增加额外的硬件电路,并且能够提升电机在中低速度范围内的输出转矩.该文对所提方法进行了理论分析,并在此基础上进行了仿真和实验,结果验证了方法的可行性和有效性.关键词:开关磁阻电机;分段斩波控制;相电流梯度法;转矩提升中图分类号:TM 352 文献标识码:A 文章编号:1001-5337(2024)01-0077-060 引 言开关磁阻电机(S w i t c h e d R e l u c t a n c e M o t o r,S R M )具有双凸极结构,定子上有集中绕组,转子无永磁材料,结构简单㊁坚固,适用于恶劣的工作环境,使其在航空航天㊁新能源汽车㊁纺织机械等众多场合得到广泛应用.但S R M 工作时需要转子位置信息,然而位置传感器的安装不仅会增加了电机设计成本和复杂程度,而且会使整个系统的可靠性降低,进而缩小了S R M 的应用范围.因此不依赖位置传感器,直接通过电机相电流和相电压等信息间接地获取转子位置,实现无位置传感器控制,成为国内外学者研究热点[1-3].为了减小电机设计的成本和复杂度,提高系统的可靠性,目前已经提出了多种无位置传感器控制方法.对于开关磁阻电机无位置传感器起动及低速运行的研究,文献[4]首次提出了一种基于脉冲注入的初始起动相估计方法,根据响应电流与相电感的关系确定初始导通相.该方法实现简单,但必须结合低速算法才能实现电机的起动连续运行.文献[5,6]对传统的脉冲注入法做了改进,提出了一种两相注入比较相电流斜率的方法.文献[7]在高频脉冲注入的基础上,对响应电流峰值进行了校准,提高了转子初始位置的估计精度.对于中速无位置传感器控制的研究,电流-磁链法等一直是国内外学者最为关注的方法.电流-磁链是由L y o n s 等在文献[8]中首次提出的,该方法需要预先存储i -Ψ-θ三维数据表,通过估计的绕组磁链与相电流共同查表获取转子位置信息,且需要存储复杂的三维数据表,占用大量的存储空间,计算时间长.文献[9]通过磁链㊁电流信息来判断转子是否到达换相位置点,该方法虽然节省了控制器的存储空间,但是只适用于S R M 轮流导通的工况,并且要求开通角和关断角固定不变.文献[10]在文献[9]的基础上通过计算相邻两绕组的关断角之差和相邻两个关断位置的时间差来计算电机的转速及转子位置角度,改善了简化磁链法中关断角不可调的缺点.文献[11]通过傅里叶多项式函数来回归磁链㊁位置和电流之间的非线性关系,建立了精确S R M 数学模型.该方法可以准确地获取磁链信息,在一定程度上提高了转子位置检测的精度.为实现电机高速下的无位置传感器运行,G a l -第50卷 第1期2024年1月 曲阜师范大学学报J o u r n a l o f Q u f u N o r m a l U n i v e r s i t yV o l .50 N o .1J a n .2024l e g o s -L o pe z 等提出了一种基于相电流梯度法的开关磁阻电机无位置传感器控制方法[12].该方法通过检测相电流梯度过零点,来确定电机定㊁转子开始对齐的位置点.文献[13]提出了一种采用分步续流的无位置传感器控制方法,对零电压续流阶段的电流特征进行了分析,从而获取单相最小电感首端位置信号,实现无位置传感器控制.文献[14]提出了一种基于电流波形检测的无位置传感器控制策略.该方法在电机低速运行时也能够得到正确的转子位置信息,并且具有较强的容错能力.文献[15]提出了一种基于改进型相电流梯度法的S R M 间接位置检测方法.该方法在S R M 运行到定㊁转子开始对齐位置附近区域时采用电压斩波控制,获取定㊁转子开始对齐位置的脉冲信号,其它转子位置采用传统的电流斩波控制.以上这些方法与传统电流梯度法一样,仍然需要对相电流梯度进行过零检测,限制了其适用的转速范围,而且降低了电机转矩的输出,难以实现电机效率的优化控制.对此,本文在文献[12]的基础上提出了一种分段控制下的新型相电流梯度法的S R M 转子位置间接检测方案.该方案基于不对称半桥型功率变换器调整控制模式:首先,在检测到相电流峰值之前采用电压斩波控制,通过比较前后时刻相电流的大小获取电流峰值,不需要对相电流进行微分,低转速下也能获得转子位置信息;然后,在检测相电流峰值之后采用电流斩波控制,从而充分利用直流母线电压,可以实现电流调节,并且能够提升电机的输出转矩.所提方案不需要电机的任何先验知识,不需要增加任何硬件,无需对相电流进行微分,使得在中低速范围具有较高的检测精度,并且能够提升电机的输出转矩.通过仿真和实验,验证了所提方案的可行性和有效性.1 理论依据1.1 传统电流梯度法原理S R M 相绕组电压方程U =R i +Ld i d t +ωi ∂L∂θ,式中,U 为相电压;i 为相电流;L 为相电感;R 为相电阻;ω为转子机械角速度.由相电压方程可得相电流梯度为d i d t =U -R i -ωi ∂L∂θL.在电感的最小区域内,电感大小不变,∂L /∂θ近似为零,所以式(2)中的反电势ωi (∂L /∂θ)为零.由于激励电压U 大于绕组压降R i ,因此相电流梯度d i /d t>0,相电流迅速上升.当电机运行到定㊁转子开始对齐位置θ1处时,相电感开始增加,即∂L /∂θ>0.由于此时的反电势还包含电机的转速和相电流信息,因此不能忽略反电势.通过调节激励电压U ,相电流梯度会出现不同的值.如果U -R i -ωi (∂L /∂θ)>0,则相电流会继续增加;如果U -R i -ωi (∂L /∂θ)=0,则相电流保持不变;如果U -R i -ωi (∂L /∂θ)<0,则相电流减小.如图1所示,传统电流梯度法一般采用电压斩波控制,通过选择合适的占空比,减小激励电压的平均值,使相电流梯度由正变为负,通过检测相电流梯度过零点就能够确定定子和转子开始对齐位置这个特殊位置点.图1 传统电流梯度法原理示意图由传统电流梯度法的原理可知,该方法以相电流在θ1位置出现最大值为前提,开通角θo n 应满足θo n <θ0,θ0=θ1-L m i n /k ,k 为相电感在线性增加区对位置角度的变化率[16],这些条件限制了传统电流梯度法的应用范围.(1)由于当施加的激励电压的平均值低于反电势时,才能使得电流梯度由正变为负,因此,相电流在最大值点之后会被抑制,会导致电机的输出转矩降低,尤其是在中低速范围内.(2)不能进行电流斩波控制.(3)采用变角度控制时,开通角θo n 只能在(-θ1,θ0)内调节,限制了调速的范围,不能对电机87 曲阜师范大学学报(自然科学版) 2024年进行效率优化控制.针对以上问题,本文提出了一种电压斩波控制与电流斩波控制相结合的相电流梯度法下的S R M 间接位置检测方案.1.2 分段控制电流梯度法原理为了提高直流母线电压的利用率,增加电机的输出转矩,将电压斩波控制模式与电流斩波控制模式结合.图2为采用2种控制模式分段控制的原理示意图.在励磁周期开始时,以恒定占空比施加电压脉冲.必须调整占空比,以使其在该工作速度下提供的平均相电压低于反电势.随着转子的转动,当定㊁转子齿极开始对齐时,电感斜率发生变化,因此反电势变得大于施加的平均电压.结果相电流开始下降,并且能够检测到电流峰值点.图2 分段控制电流梯度法原理示意图忽略相电阻的条件下,转子到达θ0之前,由于d L /d θ=0,因此相电流的微分方程为L m i nd id t=D U d c >0,(3)式中L m i n 为定㊁转子齿极处于不对齐位置时的电感值,即理想电感最小值;D 为电压斩波控制的占空比;U d c 为直流母线电压.根据式(3)可知,转子到达θ0之前,相电流将持续增加,到达θ0位置时的相电流值为i |θ=θ0=D U d c (θ0-θo n )L m i nω,(4)式中θo n 为开通角.转子转过θ0的后一时刻,相电流的微分方程为d i d t =D U d c -k ωi L m i n θ=θ0,(5)式中k 为经过θ0后一时刻电感L 对转子位置角度θ的微分,在理想的电感模型中k 为定值.将式(4)代入到式(5),可得d i d t =D U d cL m i n -k (θ0-θo n )L 2m i n .(6)由式(6)可以看出,转子旋转到θ0后,电流变化率的正负由θo n 决定,因此,通过选择合适的开通角θo n 就能够达到转子经过θ0位置后电流减小的目的,进而在θ0位置检测相电流峰值.当检测到电流峰值后,控制器不再需要相电流的更多信息,可以将控制模式切换到电流斩波控制,只要可以利用的直流母线电压大于产生的反电势,就可以将电流调节到所需的电流指令I r e f ,进而提升电机的输出转矩.2 仿真分析为了验证本文所提方法的可行性,在M a t l a b/S i m u l i n k 环境下搭建了12/8结构S R M 的仿真模型,分别对传统电流梯度法和本文所提方法进行了仿真分析.图3为开通角θo n =0ʎ,关断角θo f f =22ʎ,转速为1500r /m i n 时传统电流梯度法的仿真结果.通过检测相电流梯度过零点,发出位置脉冲检索信号,即可检测定㊁转子开始对齐位置点的信息.从仿真结果可以看出,传统电流梯度法在电机转速较高的情况下对转子位置的检测精度较高,满足无位置传感器控制的要求.θo n =0ʎ,θo f f =22ʎ,n =1500r /m i n 图3 传统电流梯度法仿真波形97第1期 朱礼峰,等:基于分段斩波控制的开关磁阻电机新型电流梯度法图4为开通角θo n =0ʎ,关断角θo f f =22ʎ,转速为500r /m i n,轻载时传统电流梯度法的仿真结果.可以看出,由于电机低速运行时,相电流在单位时间内的变化很小,使得对电流的微分产生误差,进而使转子位置的估计产生较大的误差,不能满足无位置传感器控制的要求.并且不管是高速还是低速运行,传统的电流梯度法下,电机的输出转矩都较低.θo n =0ʎ,θo f f =22ʎ,n =500r /m i n 图4 传统电流梯度法仿真波形图5为开通角θo n =0ʎ,关断角θo f f =22ʎ,转速为500r /m i n,轻载时本文所提方法的仿真结果.如图5所示,由于所提方法不需要对相电流进行微分,而是通过比较相电流前后时刻值的大小来获取电流峰值,因此该方法在低速范围也能够较为准确的估计转子位置,并且能够提升电机的输出转矩.θo n =0ʎ,θo f f =22ʎ,n =500r /m i n 图5 分段控制电流梯度法仿真波形3 实验验证为了进一步验证本文所提方法的可行性,在以一台12/8结构的S R M 为控制对象的调速系统上进行了实验.电机额定参数如表1所示.表1 电机额定参数额定功率1500W 额定电压60V 额定电流33A额定转速3100r /m i n 额定转矩2.8N ㊃m 空载电流15A空载转速5000r /m i n图6为实验平台,由以TM S 320F 2812D S P 为主控芯片的控制器㊁不对称半桥功率变换器以及电流㊁电压传感器及其调理电路等构成.图6 实验平台为了验证传统电流梯度法不适用于中低速的缺点,如下页图7(a )㊁(b )分别给出了传统电流梯度法在500r /m i n 时的位置估计和误差实验波形.从图7中可以看出,传统电流梯度法在转速为500r /m i n 时,对转子位置的估计误差较大,不能满足无位置传感器间接检测的精度要求.为了验证本文所提方案的可行性和有效性,图8(a )㊁(b)分别给出了电机工作在500r /m i n 时的位置估计和误差实验波形.由图8可以看出,本文所提改进的电流梯度法在转速较低时对转子的检测误差较小,满足无位置传感器间接检测的要求;同样由图10可以看出,本文所提方案在高速时也具有较高的检测精度.对比下页图8(b )和图9,由于当转速为400r /m i n 时,对转子位置的估计误差较大,不满足无位置传感器转子位置估计的精度要求,而当转速为500r /m i n 时,对转子位置的估计误差在允许的范围08 曲阜师范大学学报(自然科学版) 2024年之内,所以本文所提改进的电流梯度法适用的最低转速范围在不能低于400r /m i n.(a )500r /m i n 位置估计实验波形(b )500r /m i n 位置估计及误差实验波形图7传统电流梯度法中低速实验波形(a )500r /m i n 位置估计实验波形(b )500r /m i n 位置估计及误差实验波形图8改进电流梯度法中低速实验波形图9 400r /m i n位置估计及误差实验波形(a )1500r /m i n 位置估计实验波形(b )1500r /m i n 位置估计及误差实验波形图10 改进电流梯度法高速实验波形4 结 语本文提出了一种分段斩波控制电流梯度法S R M 转子位置间接位置检测方案,并进行了仿真分析和实验验证.对该方案的理论分析㊁仿真及实验结果表明:(1)在得到相电流峰值后,将控制模式切换到电流斩波控制,可以实现电流的调节,从而能够提高电机的输出转矩.(2)通过比较前后时刻电流大小获取相电流峰值,不需要对相电流进行微分和过零检测,在低速范围内也能得到较为准确的转子位置信息.(3)所提方法不需要增加额外的硬件,无需电机的磁链等数据,控制器所占用的存储空间小,运算简单.18第1期 朱礼峰,等:基于分段斩波控制的开关磁阻电机新型电流梯度法参考文献:[1]X I A O D,F I L HO SR,F A N G G,e t a l.P o s i t i o n-s e n s o r-l e s s c o n t r o lo fs w i t c h e dr e l u c t a n c e m o t o rd r i v e s:Ar e-v i e w[J].I E E E T r a n s a c t i o n so nT r a n s p o r t a t i o n,2022,8(1):1209-1227.[2]L A N Y,B E N OMA RY,D E E P A K K,e t a l.S w i t c h e d r e-l u c t a n c e m o t o r sa n dd r i v es y s t e m sf o re l e c t r i cv e h i c l e p o w e r t r a i n s:S t a t eo f t h ea r ta n a l y s i sa n df u t u r et r e n d s [J].E n e r g i e 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[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
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
【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。
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
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#
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（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。
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
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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
[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
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
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
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130 • 电子技术与软件工程
【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。
电力电子・ PowerFra bibliotekElectronics
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。
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
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
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，
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