一种三相开关磁阻电机快速制动控制系统及控制方法与流程

文档序号:20006821发布日期:2020-02-22 03:41阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种三相开关磁阻电机快速制动控制系统,包括整流单元、功率变换单元和控制单元,整流单元通过直流母线提供控制系统所需功率电流,其特征在于:还包括制动单元;

整流单元经功率变换单元分别连接三相开关磁阻电机的三相线圈;

功率变换单元包括三路不对称半桥功率电路,三路不对称半桥功率电路与三相开关磁阻电机的三相线圈一一对应连接;

制动单元包括制动igbt模块和制动电阻,制动igbt模块串联制动电阻后接在整流电路两端,制动igbt模块控制端接有igbt驱动电路;

控制单元包括dsp模块、采样模块及其它外围电路,采样模块分别连接整流单元、功率变换单元、制动单元及三相开关磁阻电机的旋转编码器,采样模块通过电压传感器和电流传感器采集控制系统的电压信号和电流信号,采样模块通过旋转编码器采集三相开关磁阻电机的位置信号,dsp模块根据采样模块采集的信号向功率变换单元和制动单元发送pwm脉冲信号。

2.根据权利要求1所述的三相开关磁阻电机快速制动控制系统,其特征在于:所述采样模块将电压传感器、电流传感器和旋转编码器产生的信号转换为dsp模块能够直接处理的模拟量信号,电压传感器并联在直流母线两端并用于采集直流母线两端电压,电流传感器包括第一电流传感器和第二电流传感器,第一电流传感器连接整流电路并采集直流母线电流,第二电流传感器连接在制动单元中并采集发电运行状态下制动电阻消耗的电流。

3.根据权利要求2所述的三相开关磁阻电机快速制动控制系统,其特征在于:所述不对称半桥功率电路包括两个功率igbt模块,两个功率igbt模块分别连接三相开关磁阻电机对应线圈的进线端和出线端,每个功率igbt模块的控制端均连接有igbt驱动电路。

4.根据权利要求3所述的三相开关磁阻电机快速制动控制系统,其特征在于:所述制动igbt模块和功率igbt模块的集电极和发射极之间均反并联有续流二极管。

5.根据权利要求2所述的三相开关磁阻电机快速制动控制系统,其特征在于:所述igbt驱动电路采用隔离放大电路。

6.根据权利要求2所述的三相开关磁阻电机快速制动控制系统,其特征在于:所述采样模块采用差分放大电路。

7.一种基于权利要求2所述三相开关磁阻电机快速制动控制系统的控制方法,其特征在于:包括以下步骤:

a、控制单元采集三相开关磁阻电机旋转编码器信号,获取转子与定子的相对位置;

b、控制单元判断是否收到制动信号,未收到进入下一步,收到则进入步骤d;

c、在三相开关磁阻电机的电感上升区域施加励磁电流,三相开关磁阻电机进入电动运行模式;

具体为:功率单元在三相开关磁阻电机的电感上升区域施加励磁电流,驱动三相开关磁阻电机电动运行,整流单元电流从母线正极经功率igbt模块调制后流向电机绕组,然后流回至整流单元的母线负极;

d、在三相开关磁阻电机的电感下降区域施加励磁电流,三相开关磁阻电机进入发电运行模式,对三相开关磁阻电机进行快速制动;具体过程如下:

d1:收到制动信号后,功率单元在三相开关磁阻电机的电感下降区域施加励磁电流,使三相开关磁阻电机发电运行,令轴系旋转的机械能转化为电能;

d2:dsp模块向制动igbt驱动电路发送制动pwm脉冲,制动igbt模块导通,制动单元开始工作;

d3:三相开关磁阻电机的发电电流从电机绕组一端流向电机母线正极,经过制动igbt模块流向制动电阻,然后经过母线负极流回电机绕组另一端;

d4:制动单元产生的电能以热量形式消耗在制动电阻上;

d5:制动过程中,dsp模块通过采集的电流信息和电压信息发送驱动pwm脉冲至功率单元,调节三相开关磁阻电机的发电电流,实现制动电流和母线电压的双闭环控制,使发电功率与制动功率平衡,最终实现制动效果。

8.根据权利要求7所述的三相开关磁阻电机快速制动控制系统,其特征在于:步骤d5具体过程如下:

d5.1:dsp模块采集三相开关磁阻电机发电电流、制动单元中流经制动负载的电流和整流单元两端电压;

d5.2:计算电机发电功率和制动电阻消耗功率;

d5.3:根据电机发电功率和制动电阻消耗功率,dsp模块通过pi运算调节驱动pwm脉冲的占空比,调节三相开关磁阻电机的发电电流和制动单元制动电流,使电机发电功率和制动电阻消耗功率保持平衡。

9.根据权利要求8所述的三相开关磁阻电机快速制动控制系统,其特征在于:所述步骤d5.3具体为:若制动电阻消耗功率大于电机发电功率,则降低制动电路igbt模块的pwm脉冲占空比;若制动电阻消耗功率小于电机发电功率,则提高制动电路igbt模块的pwm脉冲占空比。

10.根据权利要求7所述的三相开关磁阻电机快速制动控制系统,其特征在于:所述步骤d5具体过程如下:对dsp模块输入制动时间,dsp模块根据发电电流大小及电机转速下降的速率进行pid调节控制,使电机及轴系在规定时间内停止,实现定时制动功能。

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