【正文】 D q A B C D D T e 30 ? O 導(dǎo)通相控制 60 ? T st m in 兩相起動時(shí)合成轉(zhuǎn)矩波形 D A C q AB BC CD DA T e 30 ? O 導(dǎo)通相控制 60 ? B D 111 微特電機(jī) 為了增大起動轉(zhuǎn)矩、消除起動死區(qū)，可以采用兩相起動方式，即在起動過程中的任一時(shí)刻均有兩相繞組通以相同的起動電流，起動轉(zhuǎn)矩由兩相繞組的電流共同產(chǎn)生。如果忽略兩相繞組間的磁耦合影響，則總起動轉(zhuǎn)矩為兩相矩角特性之和。兩相起動時(shí)合成轉(zhuǎn)矩和各相導(dǎo)通規(guī)律如圖所示。 SR電動機(jī)的四象限運(yùn)行控制 qon qoff 導(dǎo)通區(qū) 正轉(zhuǎn) q ?on q ?off 導(dǎo)通區(qū) 反轉(zhuǎn) O L O Te Te L , Te轉(zhuǎn) L , Te轉(zhuǎn) L q q q q SR電動機(jī)正反轉(zhuǎn)控制原理 112 微特電機(jī) 微特電機(jī) 113 SR電動機(jī)的四象限運(yùn)行 SR電動機(jī)產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩與其相繞組電流的方向無關(guān)，通過改變相繞組勵(lì)磁位臵和觸發(fā)順序即可改變轉(zhuǎn)矩的大小和方向，實(shí)現(xiàn)正轉(zhuǎn)電動、正轉(zhuǎn)制動、反轉(zhuǎn)電動和反轉(zhuǎn)制動四種運(yùn)行方式，即可以實(shí)現(xiàn)四象限運(yùn)行。 微特電機(jī) 114 1．正反轉(zhuǎn)控制 相對正轉(zhuǎn)而言，反轉(zhuǎn)運(yùn)行需要兩個(gè)條件：一是應(yīng)該有負(fù)的轉(zhuǎn)矩；二是應(yīng)該有反相序的控制信號。 由 ：主開關(guān)器件的開通角。和關(guān)斷角決定每相繞組的通電區(qū)域，若在 ?L/?θ0區(qū)段通電則產(chǎn)生正轉(zhuǎn)矩；若在 ?L/?θ0區(qū)段通電則產(chǎn)生負(fù)轉(zhuǎn)矩。當(dāng)電機(jī)按負(fù)轉(zhuǎn)矩反向旋轉(zhuǎn)時(shí)，位臵檢測器的信號就自動反相序，因此經(jīng)邏輯變換自然形成反相序 (相對于正轉(zhuǎn)邏輯 )控制信號。 微特電機(jī) 115 1．正反轉(zhuǎn)控制 (續(xù) ) 如果 θon和 θoff為正轉(zhuǎn)控制角，則只要將控制導(dǎo)通區(qū)推遲半個(gè)周期，就可以產(chǎn)生負(fù)轉(zhuǎn)矩，并實(shí)現(xiàn)反轉(zhuǎn)。反轉(zhuǎn)之后的控制角分別為 和 ，反轉(zhuǎn)之后的實(shí)際控制角仍然在正常電動控制范圍內(nèi)，如圖所示。 39。 / 2 ,o n o n rq q ??? 39。 /2o ff o ff rq q ??? L ? i L , ? , i O T e q T e ? r /2 q on ? r qo f f 制動狀態(tài)下 L,?,i,Te與轉(zhuǎn)子 位置角 q 的關(guān)系示意圖 L ? i L , ? , i O Te q Te ?r/2 qon ? r qo f f 116 微特電機(jī) SRM 功率變換器 ?功率變換器是直流電源和 SRM的接口，起著將電能分配到 SRM繞組中的作用，同時(shí)接受控制器的控制。 ?由于 SRM遵循 “ 最小磁阻原理 ” 工作 ， 因此只需要單極性供電的功率變換器 。 功率變換器應(yīng)能迅速從電源接受電能 ， 又能迅速向電源回饋能量 。 117 微特電機(jī) 對功率變換器主電路的要求 （ 1） 較少數(shù)量的主開關(guān)元件； （ 2） 可將全部電源電壓加給電動機(jī)相繞組； （ 3） 主開關(guān)器件的電壓額定值與電動機(jī)接近； （ 4） 具備迅速增加相繞組電流的能力； （ 5） 可通過主開關(guān)器件調(diào)制 ， 有效地控制相電流； （ 6） 能將能量回饋給電源 。 118 微特電機(jī) 主電路常見形式 雙開關(guān)型 每相有兩只主開關(guān)和兩只續(xù)流二極管。當(dāng)兩只主開關(guān) VT1和 VT2同時(shí)導(dǎo)通時(shí)，電源 US 向電機(jī)相繞組供電 ；當(dāng) VT1和 VT2同時(shí)關(guān)斷時(shí)，將電機(jī)的磁場儲能以電能形式迅速回饋電源，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)迫換相。 + US VD1 VD2 VT1 VT2 119 微特電機(jī) 雙開關(guān)型電路特點(diǎn)： 1）適用于任意相數(shù) SR電機(jī) 2）相控獨(dú)立性：獨(dú)立 3）相電壓 =電源電壓 4）器件數(shù)量多 120 微特電機(jī) 三相 SR電機(jī)常采用雙開關(guān)型主電路 雙開關(guān)型主電路又稱為不對稱半橋型主電路 + US VD1 VD4 VT1 VT4 VD2 VD5 VT2 VT5 VD3 VD6 VT3 VT6 A B C 121 微特電機(jī) 主開關(guān) S1導(dǎo)通時(shí)，電源對主繞組 A供電；當(dāng)其關(guān)斷時(shí)，靠磁耦合將主繞組 A的電流轉(zhuǎn)移到副繞組，通過二極管 D1續(xù)流，向電源回饋電能，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)迫換相。 早期使用的雙繞組結(jié)構(gòu)，每相有主、副兩個(gè)繞組，主、副繞組雙線并繞，同名端反接，其匝數(shù)比為 1： 1。 122 微特電機(jī) 雙繞組型缺點(diǎn)： 1） 由于主、副繞組之間不可能完全耦合，在 S1關(guān)斷的瞬間，因漏磁及漏感作用，其上會形成較高的尖峰電壓，故 S1需要有良好的吸收回路。 2）由于采用主、副兩個(gè)繞組，因而電機(jī)槽及銅線利用率低。銅耗增加、體積增大。 優(yōu)點(diǎn)： 適用于任何相數(shù)的 SRM，尤其適宜于低壓直流電源供電場合 123 微特電機(jī) 電容分壓型 （電源分裂式） 兩個(gè)相串聯(lián)的電容 C1和 C2將電源電壓一分為二 ,構(gòu)成中點(diǎn)電位。每相只有一個(gè)主開關(guān) S和一只續(xù)流二極管 D。 當(dāng) S1導(dǎo)通時(shí)，上側(cè)電容 C1對 A相繞組放電，電源對 A相供電，經(jīng)下側(cè)電容 C2構(gòu)成回路；當(dāng) S1關(guān)斷時(shí)， A相電流經(jīng) D1續(xù)流，向下側(cè)電容 C2充電。 124 微特電機(jī) 電容分壓型電路的特點(diǎn) 1）只適用于偶數(shù)相 SR電機(jī) 2）主開關(guān)數(shù)較少 3）相控獨(dú)立性：不獨(dú)立 4）電源利用率低，每相電壓為電源電壓的 1/2。 5）需限制中點(diǎn)電位漂移 125 微特電機(jī) H橋型 該變換器比四相電容分壓型功率變換器主電路少了兩個(gè)串聯(lián)的分壓電容 ， 換相相的磁能以電能形式一部分回饋電源 ，另一部分注入導(dǎo)通相繞組 ， 引起中點(diǎn)電位的較大浮動 。 它要求每一瞬間必須上 、 下各有一相導(dǎo)通 。 工作制： ABBCCDDA 126 微特電機(jī) H橋型電路的特點(diǎn) 1）只適用于 4的倍數(shù)相 SR電機(jī) 2）主開關(guān)數(shù)較少 3）相控獨(dú)立性：不獨(dú)立 4）相繞組電壓浮動 5）本電路特有的優(yōu)點(diǎn) :可以實(shí)現(xiàn)零壓續(xù)流，提高系統(tǒng)的控制性能。 H橋型電路為 4相 SR電機(jī)最常用的主電路形式 127 微特電機(jī) 4相 SR電機(jī)主電路工作方式 4相 8/6極 SR電機(jī)主電路 128 微特電機(jī) 方式 1： 單管斬波方式，需增加一個(gè)公共開關(guān)V0, PWM斬波由 V0完成， V1V4只負(fù)責(zé)換相 . V0導(dǎo)通 V0關(guān)斷 AB兩相導(dǎo)通時(shí)工作情況 129 微特電機(jī) 方式 2： 四相斬波方式 V1V4不僅擔(dān)負(fù)換相任務(wù)，還要進(jìn)行 PWM斬波兩導(dǎo)通相對應(yīng)的開關(guān) V V2同時(shí)開通或關(guān)斷 主電路 續(xù)流 130 微特電機(jī) 方式 3： 兩相斬波方式 主電路同方式 2， V1和 V3進(jìn)行 PWM斬波控制，工作情況較復(fù)雜 斬波： V1關(guān)斷，續(xù)流 換相： V2關(guān)斷， V1導(dǎo)通 換相： V1關(guān)斷， V2導(dǎo)通 131 微特電機(jī) 主電路設(shè)計(jì)實(shí)例 系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo) 額定功率： 30 kW； 額定轉(zhuǎn)速： 1500 r/min； 轉(zhuǎn)速范圍： 50~2022 r/min 電源：三相交流 380V/50Hz； 雙向運(yùn)行 ， 停車制動； 起動轉(zhuǎn)矩： ?190 N?m； 過載能力： 120%。 132 微特電機(jī) 功率變換器主電路 VT1 VT 3 VD3 VD1 VD2 VD4 VT2 VT4 + + US + U0 A B C D C2 C1 J 電壓檢測 R1 R2 R3 380 V ~ VT RL 133 微特電機(jī) 器件的選用 11 10 2 1 3 M ID 3 1 2 8 9 M D I IGBT模塊結(jié)構(gòu)圖 134 微特電機(jī) 14 15 5 4 6 2 3 1 9 AM P 過流保護(hù)電路 EXB841 原理圖 IGBT驅(qū)動電路 135 微特電機(jī) EXB841典型應(yīng)用電路 15 6 2 3 1 9 4 5 14 10mA E X B 8 4 1 驅(qū)動信號 4 .7 k ? 1 /2 W 過流保護(hù)輸出 T L P52 1 或等效 47 ? F 47 ? F E R A 3 4 10 RG I G B T ICC 20V 0V 隔離電源 絞線 136 微特電機(jī) SRM傳動系統(tǒng)的反饋信號檢測 位置檢測與換相邏輯 光電傳感器 靜止部分 運(yùn)動部分 紅外發(fā)光二極管、光敏三極管、輔助電路 與 SRM轉(zhuǎn)子同軸安裝的遮光盤、遮光盤有 6個(gè) 30o間隔的齒 位置檢測 137 微特電機(jī) 位置信號檢測電路原理圖 VG為光耦， R R2限流電阻，兩個(gè)非門對輸出信號進(jìn)行整形，以消除毛刺和上升沿、下降沿。 光電耦合器件 138 微特電機(jī) 槽型光電耦合開光 139 微特電機(jī) 4相 SR電機(jī)位置傳感器安裝示意圖 定子上安裝兩個(gè)相距 75o的光敏器件 S、 P,分別與定子極中心線成 。 可輸出兩路相差 15o、占空比為 50%的方波信號 將其組合為 4種不同狀態(tài)，代表定子繞組 4種不同參考位臵 140 微特電機(jī) 位置 1： 0o 導(dǎo)通相分析 ： 令轉(zhuǎn)向?yàn)槟鏁r(shí)針旋轉(zhuǎn)，則應(yīng)為 A、 B兩相導(dǎo)通 位置傳感器信號： S未遮，輸出高電平，持續(xù) 15o。 P被遮，輸出低電平，持續(xù) 30o。 141 微特電機(jī) s P 導(dǎo)通相分析 ： 位置 2：轉(zhuǎn)過 15o 令轉(zhuǎn)向?yàn)槟鏁r(shí)針旋轉(zhuǎn)，則應(yīng)為 B、 C兩相導(dǎo)通 位置傳感器信號： S被遮，輸出低電平，持續(xù) 30o。 P被遮，輸出低電平，持續(xù) 15o。 142 微特電機(jī) s P 位置 3：轉(zhuǎn)過 30o 導(dǎo)通相分析 ： 令轉(zhuǎn)向?yàn)槟鏁r(shí)針旋轉(zhuǎn)，則應(yīng)為 C、 D兩相導(dǎo)通 位置傳感器信號： S被遮，輸出低電平，持續(xù) 15o。 P未遮，輸出高電平，持續(xù) 30o。 143 微特電機(jī) s P 位置 4：轉(zhuǎn)過 45o 導(dǎo)通相分析 ： 令轉(zhuǎn)向?yàn)槟鏁r(shí)針旋轉(zhuǎn)，則應(yīng)為 D、 A兩相導(dǎo)通 位置傳感器信號： S未遮，輸出高電平，持續(xù) 30o。 P未遮，輸出高電平，持續(xù) 15o。 144 微特電機(jī) s P 導(dǎo)通相分析 ： 位置 5：