专利名称：开关磁阻电机的双管串联变换器脉冲封锁方法
技术领域：
本发明涉及一种开关磁阻电机的控制方法，特别是涉及一种开关磁阻电机的双管
串联变换器脉冲封锁方法。
背景技术：
开关磁阻电机双管串联变换器结构的提出，使得开关磁阻电机在高压大功率领域 得以应用，由于此功率变换器完全属于全新的技术，其控制逻辑和关断技术没有现有的技 术资料。 一般在需要封锁脉冲是直接关闭一相上所有的开关管，但是经分析，由于功率开关 的离散性和驱动信号传输的延迟，可能造成单个开关管承受母线电压导致损坏，在正常的 开关过程中也应该避免窄脉冲对开关管的冲击。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种开关磁阻电机的双管串联变换器脉冲封锁 方法。所述技术方案如下 本发明的开关磁阻电机的双管串联变换器脉冲封锁方法，所述方法具体包括下列 步骤 步骤A:上电启动； 步骤B :通过上电复位信号对P丽输出及中间变量信号进行初始化； 步骤C :由CPLD模块分别接收来自控制电路的P丽输入信号和故障信号； 步骤D :判断是否接收到故障信号，如有则转入步骤G，否则转入步骤E ; 步骤E :将每一路P丽输入信号控制生成两路中间变量信号P丽1，P丽2 ;根据P丽
输入信号和延时信号进行状态转换，在每个状态中变化中间变量信号的电平值； 步骤F :消除中间变量信号中的窄脉冲；然后转入步骤C ; 步骤G:识别当前的状态，根据当前的状态决定封锁过渡过程，输出过渡脉冲，直 到最终状态为所有P丽输出关闭； 步骤H :判断是否接收到复位信号，如有，则转入步骤B ;否则重复该步骤。 本发明的开关磁阻电机的双管串联变换器脉冲封锁方法，其特征在于，所述步骤E
具体包括下列步骤 同时对控制同一相上桥臂两个开关管的P丽信号和下臂桥两个开关管的P丽信号 进行处理 其中，对控制同一相上桥臂两个开关管的P丽信号的处理过程为 步骤E-1-1 :等待P丽输入信号上升沿，当上升沿出现，转入步骤E-l-2 ;否则保持
该状态； 步骤E-l-2 :输出P丽2中间变量信号为高电平，同时启动延时，当延时时间到达 后，转入步骤E-l-3 ; 步骤E-l-3 :输出P丽1中间变量信号为高电平，等待P丽输入信号的下降沿，当出现下降沿转入步骤E-l-4 ;否则保持该状态； 步骤E-l-4 :输出P丽l中间变量信号为低电平，同时启动延时，当延时时间到达 后，转入步骤E-l-5 ; 步骤E-l-5 :输出P丽2中间变量信号为低电平，转入步骤E-1-1 ;
对控制同一相下桥臂两个开关管的P丽信号的处理过程为 步骤E-2-l :等待P丽输入信号上升沿，当上升沿出现，转入步骤E-2-2 ;否则保持 该状态； 步骤E-2-2 :输出P丽l中间变量信号为高电平，同时启动延时，当延时时间到达 后，转入步骤E-2-3 ; 步骤E-2-3 :输出P丽2中间变量信号为高电平，等待P丽输入信号的下降沿，当出 现下降沿转入步骤E-2-4 ;否则保持该状态； 步骤E-2-4 :输出P丽2中间变量信号为低电平，同时启动延时，当延时时间到达 后，转入步骤E-2-5 ; 步骤E-2-5 :输出P丽l中间变量信号为低电平，转入步骤E-2-l。 本发明的用于开关磁阻电机的双管串联变换器安全封锁脉冲方法，其特征在于，
步骤F具体包括下列处理过程 过程F-1 :当由每一路P丽输入信号分出的P丽1中间变量信号或者P丽2中间变
量信号发生从低电平向高电平状态变化时，启动开通最小脉宽计数器计时； 过程F-2 :当由每一路P丽输入信号分出的P丽1中间变量信号或者P丽2中间变
量信号发生从高电平向低电平状态变化时，启动关断最小脉宽计数器计时； 过程F-3 :如果计数器值小于设定的时间，则输出原状态，否则输出对应的P丽1或
P丽2信号。 本发明的用于开关磁阻电机的双管串联变换器安全封锁脉冲方法，其特征在于， 所述开关磁阻电机的功率电路中每个开关的通、断状态分别设定为1和O，将每一项4个开 关的通、断状态组成数组[sl， s2， s3， s4]，设定
为最终的封锁状态；在所述步骤H 中，根据所述开关磁阻电机的功率电路中每一项4个开关的通、断状态分别进行下列处理 过程 过程H-1 :当前状态为
时，执行
至
至
的状态转换， 在状态之间插入最小延时时间； 过程H-2 :当前状态为
时，执行
至
至
的状态转换， 在状态之间插入最小延时时间； 过程H-3 :当前状态为[1111]时，执行[1111]至
至
的状态转换， 在状态之间插入最小延时时间； 过程H-4 :当前状态为[1110]时，执行[1110]至
至
的状态转换， 在状态之间插入最小延时时间； 过程H-5 :当前状态为[1100]时，执行[1100]至
至
的状态转换， 在状态之间插入最小延时时间； 过程H-6 :当前状态为
时，执行
至
的状态转换，在状态之间 插入最小延时时间；
过程H-7 :当前状态为
时，执行
至
的状态转换，在状态之间 插入最小延时时间； 过程H-8 :当前状态为其他时，直接转换为
状态； 本发明的用于开关磁阻电机的双管串联变换器安全封锁脉冲方法，其特征在于，
在所述步骤E和所述步骤F中，对每一路P丽信号的处理过程均为并行处理。 本发明提供的技术方案的有益效果是本发明的开关磁阻电机的双管串联变换器
脉冲封锁方法能够用于开关磁阻电机的双管串联变换器安全封锁脉冲控制，可以避免正常
停机或者故障停机过程中出现的单个开关管承受母线电压和动作时间过短等现象，保证关
断过程中开关管工作安全。
图1是本发明实施例中用于开关磁阻电极的双管串联功率电路结构图；
图2是本发明实施例开关磁阻电机的双管串联变换器脉冲封锁方法的流程图。
具体实施例方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方 式作进一步地详细描述。 本实施例以三相开关磁阻电动机为例进行说明。 图1为用于开关磁阻电极的双管串联功率电路结构既控制结构图，CPLD模块为可 编程逻辑控制器件，用于实现本发明脉冲封锁的主要功能。CPLD模块位于控制电路和IGBT 驱动电路中之间，接收来自控制电路的6路P丽信号和一路封锁信号。CPLD模块将接收到 的6路P丽信号最终分配形成12路P丽驱动信号，并经过最小脉宽控制输出给IGBT驱动 电路。 在正常停机或者故障停机时，控制电路输出封锁信号。封锁信号有效时，CPLD模 块执行封锁过程，按照当前的状态依次顺序关断IGBT驱动电路。 由图l可见，双管串联功率电路用于控制开关磁阻电动机A相的共有四个开关，分 别为S1、S2、S3和S4。 SI和S2控制A相上桥臂两个开关管，在控制上可以看做一个开关，S3和S4控制 A相下桥臂两个开关管，在控制上也看做一个开关，只是在导通和关断时间上有一个延迟或 者超前。 同理，控制开关磁阻电动机的B相和C相与A项相同控制B相的四个开关为S5、 S6、S7和S8 ;控制C相的四个开关为S9、S10、S11和S12。 控制电路输出PWMA1 、 PWMA2、 P丽B1 、 P丽B2、 P丽C1和P丽C2六个信号。CPLD模块 接受上述六个P丽信号和一个封锁信号，经过逻辑延时分配后分别输出P丽All、 P丽A12、 P碰21、 P碰22、 P丽ll、 P丽B12、 P丽B21、 P丽B22、 P丽Cll、 P丽C12、 P丽C21、 P丽C22共12 个中间变量信号。这12个中间变量信号经过最小脉宽处理后形成PWMA110UT，PWMA120UT， PWMA210UT， PWMA220UT ;PWMB110UT， PWMB120UT， PWMB210UT， PWMB220UT ;PWMC110UT， P丽C120UT， P丽C210UT， P丽C220UT共12个输出信号，分别对应S1-S12的控制信号。
CPLD对控制A， B， C三相的所有P丽信号的处理过程是并行的。
针对于A相，控制电路输出PWMA1， PWMA2两个信号和封锁信号。A相处理过程结 束后，CPLD模土央输出为PWMA110UT， PWMA120UT， PWMA210UT， PWMA220UT四个输出信号。对A 相的两个信号PWMA1， PWMA2的处理是并行进行的。 现着重以A相为例，对本发明的开关磁阻电机的双管串联变换器脉冲封锁方法进 行说明。 本发明的开关磁阻电机的双管串联变换器脉冲封锁方法的处理过程如下
步骤101 :连接电源，启动处理过程。 步骤102 :CPLD模块通过上电复位信号，对P丽输出和状态及中间变量进行初始 化。上电复位时，中间变量信号P丽All， P丽A12， P丽A21， PWMA22复位成逻辑O，输出信号 PWMA110UT， PWMA210UT， PWMA210UT， PWMA220UT复位为逻辑0，初始状态为等待上升沿状态。
步骤103 :接收来自控制电路的PWMA1、PWMA2、P丽B1、P丽B2、P丽C1及P丽C2共6 路P丽输入信号和故障信号；在CPLD模块内部设置用于存储六路P丽信号和封锁信号的缓 冲区，在CPLD脉冲的驱动下，记忆这些信号的状态。 步骤104 :判断是否接收到故障信号，如果有故障信号，则转入步骤107，进行封锁 过渡处理，否则转入下一步骤。 步骤105 :此步骤同时对控制A相上桥臂两个开关管的PWMA1信号和下臂桥两个 开关管的P丽A2信号进行处理。 将A相的PWMA1， PWMA2两个输入信号分别控制生成两路P丽中间变量信号 P碰11、P碰12和P碰21、P碰22。 根据P丽输入信号的上升沿和下降沿和定时器进行状态的转移，在每个状态中执 行P丽信号的分配和定时器的启动控制。根据PWMA输入信号的来驱动状态的转移，在每个 状态中变化P丽中间变量信号的电平值。
对PWMA1的处理过程具体为 步骤1 :等待P丽A1信号上升沿，如果没有上升沿，保持该状态，否则转入步骤2 ;
步骤2 :输出PWMA12为高电平，同时启动延时，延时时间没有到达，保持该状态，否 则转入步骤3 ; 步骤3 :输出PWMA11为高电平，等待PWMA1信号的下降沿，如果没有下降沿，保持 该状态，否则转入步骤4; 步骤4 :输出PWMA11为低电平，同时启动延时，延时时间没有到达，保持该状态，否 则转入步骤5 ; 过程5 :输出PWMA12为低电平，转入步骤1 ;
对PWMA2的处理过程具体为 步骤1 :等待P丽A2信号上升沿，如果没有上升沿，保持该状态，否则转入步骤2 ;
步骤2 :输出PWMA21为高电平，同时启动延时，延时时间没有到达，保持该状态，否 则转入步骤3 ; 步骤3 :输出PWMA22为高电平，等待PWMA2信号的下降沿，如果没有下降沿，保持 该状态，否则转入步骤4; 步骤4 :输出PWMA22为低电平，同时启动延时，延时时间没有到达，保持该状态，否 则转入步骤5 ;
过程5 :输出PWMA21为低电平，转入步骤1 ;
对对PWMA1与PWMA2的处理过程是同时进行的。 步骤106 :对经过分配的信号进行监控，在其电平变化时启动最小开通脉宽和最 小关断脉宽的定时器，当脉宽小于设定值时，维持原状态，否则输出当前的P丽信号；然后 转到步骤103进行下一个工作周期的处理。 PWMAll， PWMA12， PWMA21， PWMA22最小脉宽的处理过程是并行的。 过程l :当PWMA11，PWMA12，PWMA21，PWMA22发生从低电平向高电平状态变化时，启
动开通最小脉宽计数器计时； 过程2 :当PWMA11，PWMA12，PWMA21，PWMA22发生从高电平向低电平状态变化时，启 动关断最小脉宽计数器计时； 过程3 :如果计数器值小于设定的时间，对应的输出PWAMA110UT， PWMA120UT， PWMA210UT， PWMA220UT保持原状态，否则输出PWMA110UT = PWMAll ;PWMA120UT = PWMA12 ; P碰210UT = P碰21 ;P碰220UT = P碰22. 步骤107 :该步骤为封锁过程的处理，封锁过程按照当前所处的状态，输出过度脉 冲，按照顺序关断，直到IGBT全部为封锁状态，然后转入步骤108。 在所述步骤107中，根据所述开关磁阻电机的功率电路中每一相4个开关的通、断 状态分别进行下列处理过程 在封锁状态下，PWMA1和PWMA2信号对输出不再起作用，关断过程由下面的逻辑实 现。 设A相的四个开关状态组成一个数组[PWMAll， PWMA12， PWMA21， PWMA22]，在封锁 状态有效的时刻，根据上面数值的值进行状态的转换，规定
为最终的封锁状态；
1)当前状态为
时，执行[OOll]-〉
_>
的状态转换，在状态 之间插入最小延时时间； 2)当前状态为
时，执行[Olll]-〉 [OllO]-〉
的状态转换，在状态 之间插入最小延时时间； 3)当前状态为[1111]时，执行[1111]_>
_>
的状态转换，在状态 之间插入最小延时时间； 4)当前状态为[1110]时，执行[lllO]-〉 [OllO]-〉
的状态转换，在状态 之间插入最小延时时间； 5)当前状态为[1100]时，执行[IIOO]-〉
_>
的状态转换，在状态 之间插入最小延时时间； 6)当前状态为
时，执行
- >
的状态转换，在状态之间插入最 小延时时间； 7)当前状态为
时，执行
_>
的状态转换，在状态之间插入最 小延时时间； 8)当前状态为其他时，直接转换为
状态； 当故障处理到输出为
时，输出状态不再变化，如果此时有复位信号则转到 1。
步骤108 :该步骤为判断是否接收到复位信号，如果接收到复位信号，则转入步骤102进行复位；否则等待复位信号，P丽输出维持关闭状态，重复该步骤。 以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和
原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
一种开关磁阻电机的双管串联变换器脉冲封锁方法，其特征在于，所述方法具体包括下列步骤步骤A上电启动；步骤B通过上电复位信号对PWM输出及中间变量信号进行初始化；步骤C由CPLD模块分别接收来自控制电路的PWM输入信号和故障信号；步骤D判断是否接收到故障信号，如有则转入步骤G，否则转入步骤E；步骤E将每一路PWM输入信号控制生成两路中间变量信号PWM1，PWM2；根据PWM输入信号和延时信号进行状态转换，在每个状态中变化中间变量信号的电平值；步骤F消除中间变量信号中的窄脉冲；然后转入步骤C；步骤G识别当前的状态，根据当前的状态决定封锁过渡过程，输出过渡脉冲，直到最终状态为所有PWM输出关闭；步骤H判断是否接收到复位信号，如有，则转入步骤B；否则重复该步骤。
2. 根据权利要求1所述的开关磁阻电机的双管串联变换器脉冲封锁方法，其特征在 于，所述步骤E具体包括下列步骤同时对控制同一相上桥臂两个开关管的P丽信号和下臂桥两个开关管的P丽信号进行 处理其中，对控制同一相上桥臂两个开关管的P丽信号的处理过程为步骤E-1-1 :等待P丽输入信号上升沿，当上升沿出现，转入步骤E-l-2 ;否则保持该状态；步骤E-l-2 :输出P丽2中间变量信号为高电平，同时启动延时，当延时时间到达后，转 入步骤E-l-3 ;步骤E-1-3:输出P丽1中间变量信号为高电平，等待P丽输入信号的下降沿，当出现下 降沿转入步骤E-l-4 ;否则保持该状态；步骤E-l-4:输出P丽l中间变量信号为低电平，同时启动延时，当延时时间到达后，转 入步骤E-l-5 ;步骤E-l-5 :输出P丽2中间变量信号为低电平，转入步骤E-1-1 ;对控制同一相下桥臂两个开关管的p丽信号的处理过程为步骤E-2-l :等待P丽输入信号上升沿，当上升沿出现，转入步骤E-2-2 ;否则保持该状态；步骤E-2-2 :输出P丽l中间变量信号为高电平，同时启动延时，当延时时间到达后，转 入步骤E-2-3 ;步骤E-2-3 :输出P丽2中间变量信号为高电平，等待P丽输入信号的下降沿，当出现下 降沿转入步骤E-2-4 ;否则保持该状态；步骤E-2-4 :输出P丽2中间变量信号为低电平，同时启动延时，当延时时间到达后，转 入步骤E-2-5 ;步骤E-2-5 :输出P丽l中间变量信号为低电平，转入步骤E-2-l。
3. 根据权利要求1所述的用于开关磁阻电机的双管串联变换器安全封锁脉冲方法，其特征在于，步骤F具体包括下列处理过程过程F-l :当由每一路P丽输入信号分出的P丽l中间变量信号或者P丽2中间变量信号发生从低电平向高电平状态变化时，启动开通最小脉宽计数器计时；过程F-2 :当由每一路P丽输入信号分出的P丽l中间变量信号或者P丽2中间变量信号发生从高电平向低电平状态变化时，启动关断最小脉宽计数器计时；过程F-3 :如果计数器值小于设定的时间，则输出原状态，否则输出对应的P丽l或P丽2信号。
4. 根据权利要求1所述的用于开关磁阻电机的双管串联变换器安全封锁脉冲方法，其 特征在于，所述开关磁阻电机的功率电路中每个开关的通、断状态分别设定为l和O，将每 一项4个开关的通、断状态组成数组[sl，s2，s3，s4]，设定
为最终的封锁状态；在所 述步骤H中，根据所述开关磁阻电机的功率电路中每一项4个开关的通、断状态分别进行下 列处理过程过程H-1 :当前状态为
时，执行
至
至
的状态转换，在状 态之间插入最小延时时间；过程H-2 :当前状态为
时，执行
至
至
的状态转换，在状 态之间插入最小延时时间；过程H-3 :当前状态为[1111]时，执行[1111]至
至
的状态转换，在状 态之间插入最小延时时间；过程H-4 :当前状态为[1110]时，执行[1110]至
至
的状态转换，在状 态之间插入最小延时时间；过程H-5 :当前状态为[1100]时，执行[1100]至
至
的状态转换，在状 态之间插入最小延时时间；过程H-6 :当前状态为
时，执行
至
的状态转换，在状态之间插入 最小延时时间；过程H-7 :当前状态为
时，执行
至
的状态转换，在状态之间插入 最小延时时间；过程H-8 :当前状态为其他时，直接转换为
状态；
5. 根据权利要求1所述的用于开关磁阻电机的双管串联变换器安全封锁脉冲方法，其 特征在于，在所述步骤E和所述步骤F中，对每一路P丽信号的处理过程均为并行处理。
全文摘要
本发明公开了一种开关磁阻电机的双管串联变换器脉冲封锁方法，属于电机控制领域。所述方法是在控制电路和驱动电路之间串联接入CPLD逻辑控制电路用于驱动信号处理，包括逻辑分配、窄脉冲消除和封锁逻辑处理，本发明的方法能够用于开关磁阻电机的双管串联变换器安全封锁脉冲控制，可以避免正常停机或者故障停机过程中出现的单个开关管承受母线电压和动作时间过短等现象，保证开关管工作安全。
文档编号H02P6/24GK101777863SQ20091007693
公开日2010年7月14日 申请日期2009年1月14日 优先权日2009年1月14日
发明者马良玉 申请人:北京中纺锐力机电有限公司