大功率圓筒型直線開關磁阻電機控制系統的制作方法
【專利摘要】本發明為一種大功率圓筒型直線開關磁阻電機控制系統，該系統采用圓筒型直線開關磁阻電動機作為驅動，無需旋轉-直線轉換機構，使得系統機械結構簡單、可靠性高。以數字信號處理器DSP為核心的控制器在控制功率變換器過程中，采用轉速電流雙閉環控制，可以實現調速和穩速的目的，有效提高系統效率，降低功率損耗。系統在直線開關磁阻電機LSRM起動時采用電流斬波控制，運行過程中采用固定角度的PWM電壓斬波控制方式，控制算法采用比例微分積分PID控制，使得系統起動力矩大，低速性能好，調速范圍寬，控制靈活，能夠廣泛應用到多種領域中。
【專利說明】大功率圓筒型直線開關磁阻電機控制系統
[0001]【技術領域】:本發明涉及一種大功率圓筒型直線開關磁阻電機控制系統，具體是一種新型節能控制系統。
[0002]【背景技術】:在需要大功率直線運動的場合，傳統上一般采用旋轉電機，通過曲柄連桿等旋轉-直線轉換機構驅動負載，整個控制系統易出現機械磨損、可靠性低、效率低等問題。近年來也有采用異步直線電機和永磁同步直線電機控制系統，直線電機因省去了中間轉換機構，噪音低、環保、無機械磨損。在研發直線電機控制系統的基礎上，研發了一種不含線圈及永磁體的大功率圓筒型直線開關磁阻電機控制系統，具有結構簡單、成本低、耐高溫、可靠性高、起動力矩大、低速性能好、效率高等顯著優點。
[0003]
【發明內容】
:本發明提供一種成本低、起動力矩大、效率高的大功率圓筒型直線開關磁阻電機控制系統。本發明所采取的技術方案是:種大功率圓筒型直線開關磁阻電機控制系統，該系統包括控制器(I)、驅動電路(2)、功率變換器(3)、電流傳感器(4)、位置傳感器(5)、圓筒型直線開關磁阻電機(LSRM) (6)、操作面板(7)，其特征是:操作面板(7)的輸出端與控制器(I)的輸入端連接，控制器(I)的輸出端與驅動電路(2)的輸入端連接，驅動電路(2 )的輸出端與功率變換器(3 )的控制端連接，功率變換器(3 )的輸出端與圓筒型直線開關磁阻電機(LSRM) (6)的輸入端連接，電流傳感器(4)和位置傳感器(5)的輸出端與控制器(O的反饋端連接。
[0004]本發明的工作原理:
[0005]外圍操作面板下達指令到控制器，控制器在檢測到位置、電流等信息后結合控制算法，將控制信號送入驅動電路，驅動電路將控制信號轉換為功率變換器的驅動信號來驅動功率變換器，對電機進行驅動運轉，帶動機械負載運動，系統通過電流傳感器和位置傳感器對電機的電流、速度、位置進行檢測，并分別反饋到控制器中，實現閉環控制。
[0006]系統控制方式上采用轉速環電流環雙閉環控制系統，在圓筒型直線開關磁阻電機(LSRM) (6)起動時采用電流斬波控制；運行過程中采用固定角度的PWM電壓斬波控制方式，控制算法采用比例微分積分PID控制。
[0007]本發明的技術效果:
[0008]1、本發明給整個控制系統帶來了優越的性能，系統電路結構簡單，響應速度快，能夠實時調節，控制靈活，適應性好，能夠廣泛應用到多種領域中。
[0009]2、本發明采用數字信號處理器DSP為核心進行控制，運行速度快，集成度高，穩定性好。
[0010]3、本發明中功率變換器采用半橋式逆變電路，功率開關元件IGBT與圓筒型直線開關磁阻電機繞組串聯的方式，使得電路結構簡單、工作可靠性高、避免直通短路等。
[0011]4、本發明中自主研發了光電式直線傳感器做位置檢測，使之成為直線位置檢測器件中性能和價格比最具優勢的檢測器件，很好的應用到本系統中，實現對系統位置的檢測。
[0012]5、本發明采用圓筒型直線開關磁阻電動機作為動力，無需旋轉-直線轉換機構，使系統具有機械結構簡單、成本低、可靠性高、效率提高等優點。
[0013]6、控制器在控制功率模塊過程中，采用轉速環電流環雙閉環控制，可以實現調速和穩速的目的，有效提聞系統效率，降低功率損耗。
[0014]7、本系統在圓筒型直線開關磁阻電機(LSRM)起動時采用電流斬波控制；運行過程中采用固定角度的PWM電壓斬波控制方式，控制算法采用比例微分積分PID控制，使得系統起動力矩大，低速性能好，調速范圍寬，。
【專利附圖】
【附圖說明】:
[0015]圖1是本發明的系統組成框圖。
【具體實施方式】:
[0016]如圖1所示的一種大功率圓筒型直線開關磁阻電機控制系統，該系統包括控制器
1、驅動電路2、功率變換器3、電流傳感器4、位置傳感器5、圓筒型直線開關磁阻電機(LSRM)
6、操作面板7，操作面板7的輸出端與控制器I的輸入端連接，控制器I的輸出端與驅動電路2的輸入端連接，驅動電路2的輸出端與功率變換器3的控制端連接，功率變換器3的輸出端與圓筒型直線開關磁阻電機(LSRM) 6的輸入端連接，電流傳感器4和位置傳感器5的輸出端與控制器I的反饋端連接。
[0017]控制器I是以數字信號處理器(DSP)芯片為核心，采用數字信號處理器(DSP)芯片的型號為:TMS320X2812，驅動電路2采用M57962L驅動功率開關元件IGBT，共有九個單元，一個單元用于制動，其余八個單元分別驅動四相中的八個功率開關元件IGBT，控制器在控制功率模塊過程中，采用轉速環電流環雙閉環控制，在圓筒型直線開關磁阻電機(LSRM)起動時采用電流斬波控制；運行過程中采用固定角度的PWM電壓斬波控制方式，控制算法采用比例微分積分PID控制。
[0018]功率變換器3采用型號為英飛凌FF200R12KT4的功率開關元件IGBT和續流二極管組成半橋式逆變電路，型號為英飛凌FF200R12KT4的功率開關元件IGBT與圓筒型直線開關磁阻電機(LSRM) 6繞組相串聯，分別向電動機四相繞組供電。
[0019]電流傳感器4采用的是型號為CHB-200SF的閉環霍爾電流傳感器，位置傳感器5采用光電式直線傳感器，光電式直線傳感器包括感應頭和遮光尺兩個部分，感應頭安裝在圓筒型直線開關磁阻電機(LSRM) 6的初級上，遮光尺安裝在圓筒型直線開關磁阻電機(LSRM) 6的次級上，遮光尺與次級同步運動，通過遮光尺的遮光和透光，使感應頭產生通斷信號。
[0020]所述的電機為大功率圓筒型直線開關磁阻電機，采用四相8/6極的初級、次級雙凸極結構，初級有集中繞組，次級無繞組、無永磁體，初、次級采用硅鋼片疊壓而成。
【權利要求】
1.一種大功率圓筒型直線開關磁阻電機控制系統，該系統包括控制器(I)、驅動電路(2)、功率變換器(3)、電流傳感器(4)、位置傳感器(5)、圓筒型直線開關磁阻電機(LSRM)(6)、操作面板(7)，其特征是:操作面板(7)的輸出端與控制器(I)的輸入端連接，控制器(O的輸出端與驅動電路(2)的輸入端連接，驅動電路(2)的輸出端與功率變換器(3)的控制端連接，功率變換器(3 )的輸出端與圓筒型直線開關磁阻電機(LSRM) (6 )的輸入端連接，電流傳感器(4)和位置傳感器(5)的輸出端與控制器(I)的反饋端連接。
2.根據權利要求1所述的大功率圓筒型直線開關磁阻電機控制系統，其特征是:控制器(I)是以數字信號處理器(DSP)芯片為核心，采用數字信號處理器(DSP)芯片的型號為:TMS320X2812，驅動電路(2)采用M57962L驅動功率開關元件IGBT，共有九個單元，一個單元用于制動，其余八個單元分別驅動四相中的八個功率開關元件IGBT，控制器在控制功率模塊過程中，采用轉速環電流環雙閉環控制，在圓筒型直線開關磁阻電機(LSRM)起動時采用電流斬波控制；運行過程中采用固定角度的PWM電壓斬波控制方式，控制算法采用比例微分積分PID控制。
3.根據權利要求1所述的大功率圓筒型直線開關磁阻電機控制系統，其特征是:功率變換器(3)采用型號為英飛凌FF200R12KT4的功率開關元件IGBT和續流二極管組成半橋式逆變電路，型號為英飛凌FF200R12KT4的功率開關元件IGBT與圓筒型直線開關磁阻電機(LSRM) (6)繞組相串聯，分別向電動機四相繞組供電。
4.根據權利要求1所述的大功率圓筒型直線開關磁阻電機控制系統，其特征是:電流傳感器(4)采用的是型號為CHB-200SF的閉環霍爾電流傳感器，位置傳感器(5)采用光電式直線傳感器，光電式直線傳感器包括感應頭和遮光尺兩個部分，感應頭安裝在圓筒型直線開關磁阻電機(LSRM) (6)的初級上，遮光尺安裝在圓筒型直線開關磁阻電機(LSRM) (6)的次級上，遮光尺與次級同步運動，通過遮光尺的遮光和透光，使感應頭產生通斷信號。
5.根據權利要求1所述的大功率圓筒型直線開關磁阻電機控制系統，其特征是:所述的電機為大功率圓筒型直線開關磁阻電機，采用四相8/6極的初級、次級雙凸極結構，初級有集中繞組，次級無繞組、無永磁體，初、次級采用硅鋼片疊壓而成。
【文檔編號】H02P25/08GK103825517SQ201410076968
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年3月5日 優先權日:2014年3月5日
【發明者】王軍, 李勇, 馬越, 史石磊 申請人:哈爾濱泰富電氣有限公司