基于蔡氏混沌PWM驱动的开关磁阻电机系统

基于蔡氏混沌pwm驱动的开关磁阻电机系统
技术领域
1.本实用新型涉及磁阻电机领域，具体涉及一种基于蔡氏混沌pwm驱动的开关磁阻电机系统。


背景技术：

2.开关磁阻电机调速系统（switched reluctance drive，srd）以现代电力电子技术和微机控制技术为基础的机电一体化的产品，由开关磁阻电动机(switched reluctance motor，srm)与微机智能控制器两部分组成的，其特点是效率高、节能效果好，调速的范围广，起动时转矩大，并且控制灵活。不过srd也具有如转矩的脉动大、电磁干扰严重等弊端。功率变换器在srd系统中产生的高频脉冲信号具有很大的dv/dt、di/dt，从几千赫直到数十兆赫形成很强的频率，甚至会超出电磁兼容（emc）标准的极限值，它不仅对功率变换器本身带来很大的危害，还会对周围设备正常的工作产生干扰。


技术实现要素：

3.本实用新型针对上述背景技术存在的问题，提出一种基于蔡氏混沌pwm驱动的开关磁阻电机系统，以降低转矩的脉动和电磁干扰。
4.基于蔡氏混沌pwm驱动的开关磁阻电机系统，包括蔡氏混沌电路、不对称半桥功率变换器和开关磁阻电机；
5.所述蔡氏混沌电路和pwm脉冲信号一起生成混沌pwm信号，输入至不对称半桥功率变换器，所述不对称半桥功率变换器分别与电源和开关磁阻电机连接；
6.所述蔡氏混沌电路由并联的电感、两个电容和蔡氏二极管组成，其中电容之间串联有电阻；
7.所述蔡氏二极管由运算放大器1和运算放大器2以及电阻并联构成。
8.进一步地，蔡氏电路中，电感l=172mh，电阻r=17k，一个电容c1＝10nf、另一个电容c2＝100nf。
9.进一步地，蔡氏二极管中，电阻包括r1=22k，r2=22k，r3=220k，r4=220k，r5=33k，r6=22k，运算放大器1和运算放大器2均为tl082。
10.进一步地，所述电源为三相电源，对应的不对称半桥功率变换器采用三相不对称半桥。
11.进一步地，系统中选用功率3kw的e kretzschmar开关磁阻电机。
12.进一步地，所述开关磁阻电机系统利用蔡氏混沌电路的混沌pwm调制信号驱动开关磁阻电机系统。
13.本实用新型达到的有益效果为：本系统中运用蔡氏混沌电路，采用混沌pwm信号替代传统pwm信号，利用蔡氏混沌电路的混沌pwm调制信号驱动srd系统，抑制了srd系统中产生的高频脉冲信号，解决了srd系统转矩的脉动大、电磁干扰严重等弊端，使得电机运行时不会对自身造成危害同时不会对周围设备的正常工作造成干扰。
附图说明
14.图1为实用新型实施例中的蔡氏电路示意图。
15.图2为实用新型实施例中的蔡氏二极管结构示意图。
16.图3为实用新型实施例中的蔡氏混沌信号及混沌pwm信号波形示意图。
17.图4为实用新型实施例中的混沌pwm信号驱动开关磁阻电机调速系统拓扑结构示意图。
18.图5为实用新型实施例中的开关磁阻电机系统的系统结构示意图。
19.图6为实用新型实施例中的传统pwm母线电流及其功率谱实测波形图。
20.图7为实用新型实施例中的混沌pwm母线电流及其功率谱实测波形图。
具体实施方式
21.下面结合说明书附图对本实用新型的技术方案做进一步的详细说明。
22.基于蔡氏混沌pwm驱动的开关磁阻电机系统，包括蔡氏混沌电路、不对称半桥功率变换器和开关磁阻电机；蔡氏混沌电路和pwm脉冲信号一起生成混沌pwm信号，输入至不对称半桥功率变换器，所述不对称半桥功率变换器分别与电源和开关磁阻电机连接；蔡氏混沌电路由并联的电感、两个电容和蔡氏二极管组成，其中电容之间串联有电阻；蔡氏二极管由运算放大器1和运算放大器2以及电阻并联构成。
23.本系统中，选用功率3kw的e kretzschmar开关磁阻电机，建立电压pwm控制的三相不对称半桥srd系统。
24.参照图1-2，其中l=172mh，r=17k，c1＝10nf、c2＝100nf和蔡氏二极管r1=22k，r2=22k，r3=220k，r4=220k，r5=33k，r6=22k，运算放大器1和运算放大器2为tl082。
25.三相不对称半桥型结构是常见的功率变换器主电路结构，如图4所示。开关磁阻电机的三相绕组由图中的a、b、c分别表示，由图所示功率开关元件v1~v6与相对应的各相绕组相连。整流电源选用6ri50e-080的三相整流模块；主开关器件v1和续流二极管vd1封装为一体的ga50hs120u igbt高端开关型模块，而v2和vd2是ga50ls120u igbt低端开关型模块。
26.传统pwm所用的载波频率为5khz。混沌pwm是利用混沌信号产生的序列让频率为5khz传统pwm载波的中心偏移最大频率为1khz的，从而让混沌随机pwm的载波频率在4khz～6khz之间变化。传统pwm与混沌pwm驱动下的srd系统进行测试，参考图6和图7，测试后传动pwm驱动下稳定运行时母线电流功率谱在40db左右，而混沌pwm 驱动稳定运行时母线电流功率谱在20db左右，解决了srd系统转矩的脉动大、电磁干扰严重等弊端。
27.以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式，本实用新型的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域普通技术人员根据本实用新型所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。


技术特征：
1.基于蔡氏混沌pwm驱动的开关磁阻电机系统，包括蔡氏混沌电路、不对称半桥功率变换器和开关磁阻电机，其特征在于：所述蔡氏混沌电路和pwm脉冲信号一起生成混沌pwm信号，输入至不对称半桥功率变换器，所述不对称半桥功率变换器分别与电源和开关磁阻电机连接；所述蔡氏混沌电路由并联的电感、两个电容和蔡氏二极管组成，其中电容之间串联有电阻；所述蔡氏二极管由运算放大器1和运算放大器2以及电阻并联构成。2.根据权利要求1所述的基于蔡氏混沌pwm驱动的开关磁阻电机系统，其特征在于：蔡氏电路中，电感l=172mh，电阻r=17k，一个电容c1＝10nf、另一个电容c2＝100nf。3.根据权利要求1所述的基于蔡氏混沌pwm驱动的开关磁阻电机系统，其特征在于：蔡氏二极管中，电阻包括r1=22k，r2=22k，r3=220k，r4=220k，r5=33k，r6=22k，运算放大器1和运算放大器2均为tl082。4.根据权利要求1所述的基于蔡氏混沌pwm驱动的开关磁阻电机系统，其特征在于：所述电源为三相电源，对应的不对称半桥功率变换器采用三相不对称半桥。5. 根据权利要求1所述的基于蔡氏混沌pwm驱动的开关磁阻电机系统，其特征在于：系统中选用功率3kw的e kretzschmar开关磁阻电机。6.根据权利要求1所述的基于蔡氏混沌pwm驱动的开关磁阻电机系统，其特征在于：所述开关磁阻电机系统利用蔡氏混沌电路的混沌pwm调制信号驱动开关磁阻电机系统。

技术总结
基于蔡氏混沌PWM驱动的开关磁阻电机系统，包括蔡氏混沌电路、不对称半桥功率变换器和开关磁阻电机；蔡氏混沌电路和PWM脉冲信号一起生成混沌PWM信号，输入至不对称半桥功率变换器，不对称半桥功率变换器分别与电源和开关磁阻电机连接；蔡氏混沌电路由并联的电感、两个电容和蔡氏二极管组成，其中电容之间串联有电阻；蔡氏二极管由运算放大器1和运算放大器2以及电阻并联构成。本系统中运用蔡氏混沌电路，采用混沌PWM信号替代传统PWM信号，利用蔡氏混沌电路的混沌PWM调制信号驱动SRD系统，抑制了SRD系统中产生的高频脉冲信号，解决了SRD系统转矩的脉动大、电磁干扰严重等弊端，使得电机运行时不会对自身造成危害同时不会对周围设备的正常工作造成干扰。周围设备的正常工作造成干扰。周围设备的正常工作造成干扰。


技术研发人员：王珏
受保护的技术使用者：南京师范大学泰州学院
技术研发日：2021.09.24
技术公布日：2022/4/6