开关磁阻电机课件整理

T法测速
m2 T f
总线
总线
定时器
计数器 位置脉冲信号
记数器 时钟脉冲
接口 位置脉冲信号
M法测速原理图
T法测速原理图
M/T法测速
60m1 f n pN m2
m1 Tc Td
M/T法测速原理
m2
Tc HSO.0 SP D CP
D 触发器 Td Q HSI.0 HSI.1
M/T法测速方案之一
控制策略
1'
4 转子上无绕组
S2
A'
5 最常见的组合为6/4 极，8/6极或12/8极。
2.1.2 运行原理：磁阻最小原理
磁通总要沿着磁阻最小路径闭合，一定形状的铁心 在移动到最小磁阻位置时，必定使自己的轴线与主 磁场的轴线重合
A-A’ 通电 ⃗ 1-1‘ 与A-A’重合
B-B’ 通电 ⃗ 2-2‘ 与B-B’重合



一、开关磁阻电机（Switched Reluctance Motor)
1. 结构特点
S1 B 1 C 2 3' 2' C' A D'
1 定子和转子均为凸极 结构； 2 定子上空间相对的两 个极上的线圈串联或 并联构成一相绕组 3 定子集中绕阻、绕组 为单方向通电
B'
VD 1
Es VD 2
3 D
+15V LM2907 R1 11 R2 1 S C1 2 3 C2 4 R3 + 10 充电泵
UCC 8
+ Uout 5 R4
M法测速 与 T法测速 M法测速
60m1 n p N Tc
M法适用于高速运行时的测速，低速时测 量精度较低。因为在pN和Tc相同的条件下，
高转速时m1较大，量化误差较小。
8253
OUT1 CLK1
CS
13
15
软件角度细分电路(I)
8 8 ALE 测 S、 P 跳变 INT1 P2.4 P2.5 P2.6 P2.7 RD WR 373 D0D7 A0 8253 CLK0
MCU
P0
A1
f0 P1.0
154
CS GATE0 RD WR
软件角度细分电路(II)
CPU 80C196KC S P HSI.0 HSI.1
开关磁阻电机发展历史
开关磁阻电机的最早文献却可追溯到1838年，英格兰学者Davidson 制造了一台用以推动蓄电池机车的驱动系统。
70年代左右，英国Leeds大学步进电机和磁阻电机研究小组首创了 一台现代开关磁阻电机的雏形。
1980年，Lawrenson及其同事在ICEM会议上，发表著名论文“开 关磁阻调速电动机”，系统地介绍了他们的工作成果，阐述了SR 电机的原理及设计特点，在国际上奠定了现代SR电机的地位，这 也标志着SRD正式得到国际认证。 从此，世界上大批学者投入到SR电机的研究领域。
控制策略框图
为简化起见，采用PID算法进行速度闭环调节， 由于SR电机具有较好的动态性能，实际只需PI 调节。
控制策略：
1）、双闭环：转速外环、电流内环
速度反馈信号取自位置传感器的转子信号，被给定转 速相减后作为电流指令值; 电流指令值与检测到的实际电流值比较，形成电流偏 差，控制PWM信号的脉宽。 闭环调节：PID或模糊控制、ANN控制等
+5V
S C3 R6 14 16 3 6 4 7 CD4046 13 9 11 12 5 8 + R4 R5 VIN Q 12 16
10 CD4040 11 8
R7 C4
角度细分电路(II)
10k
1M 47k
0.22F
A0 A1 D0D7 WR RD
300pF S 信号
6 7 14 4046 4 3
C-C’ 通电 ⃗ 3-3‘ 与C-C’重合 D-D’ 通电 ⃗ 1-1‘ 与D-D’重合
依次给A-B-C-D绕组通电，转 子逆励磁顺序方向连续旋转 电机原理演示
向线圈供电的开关是用开关晶体管进行的，下面就是三相线圈与开关晶体管 的连接示意图，BG1、BG2、BG3是三个开关晶体管，分别控制三相线圈A、 B、C的电流通断，三极管旁边并联的二极管是用来续流的。
电 源 功率变换器 SR 电动机 负 载
电流检测
位置检测
控制信号
控制器
2.1.1 SRD传动系统的组成
SR电动机定、转子实际结构
SR电动机定、转子实际结构
工作机理

开关磁阻电机的工作机理基于磁通总是沿磁导最大的路 径闭合的原理。 当定、转子齿中心线不重合、磁导不为最大时，磁场就 会产生磁拉力，形成磁阻转矩，使转子转到磁导最大的 位置。 当向定子各相绕组中依次通入电流时，电机转子将一步 一步地沿着通电相序相反的方向转动。 如果改变定子各相的通电次序，电机将改变转向。但相 电流通流方向的改变是不会影响转子的转向的。
2.5.2 速度检测
N rn 一路转子位置信号的频率为 f p 60
转子位置检测信号的频率与电机的转速成 正比，将测出的转子位置信号的频率经过 转换即可得到转速。由于SRD系统位置检 测输出信号为数字信号，故其转速检测不 需要附加器件，十分简单易行，且便于与
计算机接口。
用LM2907构成的F/V转换电路
开关磁阻电机运行原理
动画演示
例：12/8 极三相开关磁阻电动机
光耦输出信号Байду номын сангаас转子位置关系
锁相环原理
误差电压 Ue
输入信号
低通滤波器
控制电压 Ud
Ui (fi)
相位比较器
(fo)
压控振荡器
输出信号 U0 (fo)
fi
相位比较器
低通滤波器
分频器(N) fo =Nfi
压控振荡器
角度细分电路 (I)
由于电机靠磁阻工作，跟磁通方向无关，即跟电流方向无关，故在上面运行图中没有 标明磁力线的方向。 A、B、C各相线圈轮流通电视乎简单，实际情况要复杂些，线圈切断电源后产生的自 感电流不会立即消失，要提前关断电源进行续流；为加大力矩相邻相线圈有电流的时 间会有部分重合；调节电动机的转速、转矩也要调整开关时间，各相线圈开通与关断 时间与转子定子间的相对位置直接相关，故电机还装有转子位置检测装置为准时开关 各相线圈电流提供依据，何相线圈何时通断必须根据转子转到的位置与控制参数决定。
到日前为止，在SRD系统的开发研制方面，英国一直处于国际领先 地位。除英国外，美国、中国、加拿大、印度、韩国等国家也都开 展了SRD系统的研究工作。
通过20多年的研究和改进，SRD的性能不断提高，目前已能在数百 瓦到数百千瓦的功率范围内使其性能不低于其他形式的电机。
2.1 SRD传动系统
2.1.1 SRD传动系统的组成