专利名称：一种五相开关磁阻电动机调速系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种五相开关磁阻电动机，特别涉及一种五相开关磁阻电动机调速系统。
背景技术：
开关磁阻电动机(Switched Reluctance Motor,简称SRM)具有起动电流小,起动转矩大，能频繁进行正反转切换等诸多优点，且由于它使用直流电源并可以和电源形成回馈通路，所以电源使用效率也很高。基于上述优势，SRM特别适用于飞机、船舶、电动车等交流电源匮乏、电网容量有限或使用蓄电池的场合。
SRM由装有励磁绕组的定子和无绕组的转子构成，一般为双凸极结构，其定、转子均由普通硅钢片叠压而成，转子上既无绕组也无永磁体，定子齿极上绕有集中绕组，径向相对的两个绕组可以串联或并联在一起，构成“一相”。SRM可以设计成单相、两相、三相、四相或更多相结构，且定、转子的极数有多种不同的搭配。SRM的相数越多其电磁转矩的波动就越小，但其成本和技术难度就越高。常用的SRM多以三相、四相居多，然而，这两种SRM相对于五相SRM来说，却存在转矩波动大，运行不平稳等缺陷。并且，现有的变频调速电动机虽然能够实现调速，但却存在调速范围窄、效率低、单位体积功率小，以致其调速性能较差等缺点。另外，变频调速电动机的成本较高、可靠性差。
实用新型内容针对上述提到的技术问题，本实用新型的目的是提出一种成本低、调速范围宽且控制灵活、工作可靠的五相开关磁阻电动机调速系统，以解决上述问题。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是一种五相开关磁阻电动机调速系统，包括五相SRM、中央控制单元、功率变换器、电流传感器、电压传感器和位置传感器；所述中央控制单元与所述功率变换器连接；所述功率变换器与所述五相SRM连接；所述电流传感器分别连接所述功率变换器和所述中央控制单元，形成电流反馈回路；所述电压传感器分别连接所述功率变换器和所述中央控制单元，形成电压反馈回路；所述位置传感器分别连接所述五相SRM和所述中央控制单元，形成位置信息反馈回路。作为优选方案，所述电流传感器选择LEM电流传感器。作为优选方案，所述电压传感器选择LEM电压传感器。作为优选方案，所述位置传感器选用磁敏传感器。作为优选方案，所述的一种五相开关磁阻电动机调速系统的设计功率为I. Ikff,额定转速为1500转/分，额定转矩为10牛米。本实用新型的有益效果是本实用新型相对于现有技术而言，具备结构简单、工作可靠、容错能力强、运行效率高、转矩脉动更小，运行更加平稳等优势。
图I是五相SRM调速系统组成框图；图2是五相SRM原理图；图3是功率变换器拓扑结构图。
具体实施方式
以下结合附图，对本实用新型做进一步说明。如图I所示，一种五相开关磁阻电动机调速系统，包括五相SRM、中央控制单元、功率变换器、电流传感器、电压传感器和位置传感器；所述中央控制单元与所述功率变换器连接；所述功率变换器与所述五相SRM连接；所述电流传感器分别连接所述功率变换器和所述中央控制单元，形成电流反馈回路；所述电压传感器分别连接所述功率变换器和所述中央控制单元，形成电压反馈回路；所述位置传感器分别连接所述五相SRM和所述中央控制单元，形成位置信息反馈回路。SRM的运行遵循“磁阻最小原理”，即磁通总是沿磁阻最小的路径闭合.当定子某相绕组通电时，所产生的磁场由于磁力线扭曲而产生切向磁拉力，试图使相近的转子极旋转到其轴线与该定子极轴线对齐的位置，即磁阻最小位置。如图2所示为SRM原理图，定子齿矩角为36°，转子齿矩角为45°。当定子AA’相绕组通电时，转子将旋转到11’轴线与AA’轴线重合的位置；若此时断开AA’相绕组电源给EE’相绕组通电，则转子逆时针转过定子和转子齿矩角差9°，转到44’轴线与EE’轴线重合的位置；此时断开EE’相绕组电源接着给DD’相绕组通电，则转子旋转到33’轴线与DD’轴线重合；若依次给AA’——EE’——DD’——CC’——BB’——AA’通、断电，则转子逆时针转过一个转子齿矩角45°。按这个顺序循环通、断电则SRM将逆时针旋转。同理如循环顺序相反则SRM将顺时针旋转。五相SRM调速系统的性能和成本很大程度上取决于所设计的功率变换器的性能。功率变换器设计的关键是拓扑结构。如图3所示，本系统中的功率变换器采用的是不对称半桥形式的拓朴结构，各相之间完全独立控制，对主开关器件的耐压值要求较低。所述开关元件选用三菱智能功率模块(IPM) PM100CSA060，它封装了三相桥IGBT和驱动电路，内设续流二极管，自带短路、过流、过热、欠压等多种保护电路。另外，由于IPM是静电敏感型的大功率器件，其价格相昂贵，在安装和调试过程中需要注意其插针的保护。[0035]作为优选方案，是将IPM的配套电路制作成小块电路板，在板件上配有与其引脚排列相对应的插座，这样既利于保护又方便在发生故障的时候进行检试和维修。为监控五相SRM调速系统运行时的主回路和各相的电流和电压情况，一般在相应的位置设有电流传感器和电压传感器，两者的输出经过分压整理后均送至主芯片的ADC采样端口。对这两种传感器的要求是尽量不要影响控制回路的运行，采样精确并且与主芯片接口方便。作为本实用新型的优选方案，电流传感器选择的是LEM LT100-P,电压传感器选择的是 LV25-P。所述电流传感器可以使被测电流在其穿通孔中多次穿越，再将测得的值除以穿越的次数来得到实际值，这样做的好处是增加了可靠性，提高了测量灵敏度和精度。系统中所有被测电流线路经过电流传感器的穿通孔时均按同一方向缠绕4圈，相应地在软件中将测量值除以4即可得到实际值。位置传感器的作用举足轻重，常见的有光电感应、磁敏和霍尔式三种。作为优选方案，本实用新型选用磁敏位置传感器。作为优选方案，所述的一种五相开关磁阻电动机调速系统的设计功率为I. Ikff,额定转速为1500转/分，额定转矩为10牛米。系统工作时，各部分的具体功能如下功率变换器具备1、开关作用，使绕组与电源接通或断开；2、为绕组储能提供回馈路径；3、为五相SRM提供电能量，以满足所需机械能的转换。中央控制单元具备将电流传感器和电压传感器以及位置传感器送来的信号分析后，控制功率变换器做出相应的动作。电流传感器和电压传感器用于监测功率变换器的回路中的电流和电压变化，并将信息反馈给中央控制单元。位置传感器用于监测五相SRM并给中央控制单元提供五相SRM的即时位置信息。以上所述的利用较佳的实施例详细说明本实用新型，而非限制本实用新型的范围。本领域技术人员可通过阅读本实用新型后，做出细微的改变和调整，仍将不失为本实用新型的要义所在，亦不脱离本实用新型的精神和范围。
权利要求1.一种五相开关磁阻电动机调速系统，其特征在于，包括 五相SRM、中央控制单元、功率变换器、电流传感器、电压传感器和位置传感器； 所述中央控制单元与所述功率变换器连接； 所述功率变换器与所述五相SRM连接； 所述电流传感器分别连接所述功率变换器和所述中央控制单元，形成电流反馈回路； 所述电压传感器分别连接所述功率变换器和所述中央控制单元，形成电压反馈回路； 所述位置传感器分别连接所述五相SRM和所述中央控制单元，形成位置信息反馈回路。
2.如权利要求I所述的一种五相开关磁阻电动机调速系统，其特征在于，所述电流传感器选择LEM电流传感器。
3.如权利要求I所述的一种五相开关磁阻电动机调速系统，其特征在于，所述电压传感器选择LEM电压传感器。
4.如权利要求I所述的一种五相开关磁阻电动机调速系统，其特征在于，所述位置传感器选用磁敏传感器。
专利摘要本实用新型公开了一种五相开关磁阻电动机调速系统，其特征在于，包括五相SRM、中央控制单元、功率变换器、电流传感器、电压传感器和位置传感器；中央控制单元与功率变换器连接，再与五相SRM连接，电流传感器分别连接功率变换器和中央控制单元，形成电流反馈回路；电压传感器分别连接功率变换器和中央控制单元，形成电压反馈回路；位置传感器分别连接五相SRM和中央控制单元，形成位置信息反馈回路。本实用新型相对于现有技术而言，具备结构简单、工作可靠、容错能力强、运行效率高、转矩脉动更小，运行更加平稳等优势。
文档编号H02P6/06GK202617055SQ20122027870
公开日2012年12月19日 申请日期2012年6月13日 优先权日2012年6月13日
发明者刘峰, 周进, 申伯纯 申请人:中国人民解放军海军702厂