开关磁阻电机的电流斩波控制

1、开关磁阻电机的电流斩波控制开关磁阻电机（SRM是一种必须工作在连续的开关模式下， 具有双凸极结构的，定、转子具有可变磁阻回路的新型电机。它 是一个多变量、 强耦合的非线性控制对象， 其控制方式根据可控 变量的不同一般可分为3种，即角度位置控制方式（APC、电 流斩波控制方式（CCC和电压斩波控制方式（CVC。电机的中高速运行时， 一般采用角度位置控制方式， 即 APC。 而在电机低速（一般系指在额定转速的 40%以下 、制动运行或 是启动时，一般采用电流斩波控制方式，即CCC获取恒转矩的机械特性。电流斩波控制一般不会对开通、关断角进行控制，它 将直接在每相的特定导通位置对电流进行斩波控制。1

2、电流斩波控制的实现原理与控制方法电流斩波控制又称为电流 PWM控制，是常用的传统控制方 式。1.1 实现原理当开关磁阻电机SRM1行于低速状态特别是启动时， 由于此 时电机旋转电动势较小， 使得相电流上升速度很快， 可能会出现 过电流或较大电流尖峰， 为有效控制相电流脉动对功率开关器件 及电机的冲击，保护电机自身机械结构及其开关器件的使用寿 命，通常，我们采用固定开通角与关断角，调节相电流的方式来 进行控制，这就是所谓的电流斩波控制。在电流斩波电路中，使用的功率开关器件为IGBT、电压比较器和测量电流的霍尔传感器以及电流电压信号的反馈模块和 转换模块。1.2 控制方法其控制方法如图 1 所示，

3、设定相电流的上、 下限值分别为和 与对应的电压值和， 实际通过霍尔电流传感器所获得电流实际值 为，当转子位置角处于区间， 由霍尔传感器实际检测得到的相电 流值为，把该电流转换成电压， 再把经反馈电路送给电压比较器， 把和电压上、下限值和进行比较，如果 ，即则相应导通相的功 率主开关器件IGBT关断，此刻电流将随之减小，相应的电压值 也随之减小； 在这其间电路一直反馈电压信号， 当反馈电压值减 小到 ，即 时，将会打开相应的功率主开关器件IGBT，电流此时就会上升，相应的电压值也会随之上升。如此循环，电压值将 会维持在设定的和之间， 此时相电流将维持在设定的上、 下限值 和之间。不断重复这一过程

4、， 则形成电流斩波波形， 如图 1所示， 直至关断角位置功率开关器件关断，电流衰减至0，开关磁阻电机进行换向， 对换向后的绕组仍然采用电流斩波控制方式进行控 制。因为当固定开通和关断角时， 对斩波限进行调节就相当于对 关断角进行调节，也就是可以知道电流开通区间的长度。2 电流斩波子程序本文设置 200r/min 和 600r/min 分别作为低速运行的斩波限 值，当通过位置传感器获取的转速值已知的情况下， 求得开通角 与关断角， 以及相应的电压上下限值， 就可以对电机的运行状态 做出判断， 即进行转换和反馈， 然后通过软件编程设定电流上下 限的参数。 如果实际测量得到的电流值大于给定上限值，

5、功率开 关器件 IGBT 就会断开，使得电流值迅速下降。反之，当电流值 下降到小于下限值时，IGBT又会重新导通，电流值迅速上升。 如此往复循环下去，使得电流值一直保持在电流斩波限值附近。 其流程图如图 2 所示。3 电流斩波控制的特点电流斩波控制方式具有简单直接、 可控性好的特点， 避免了 角度位置控制方式中的电流不可控的问题， 电流斩波控制是直接 对电流实施控制， 通过适当的与电压斩波控制方式相比， 也具有 较小的开关损耗，是一种比较常用控制方式。除此之外，电流斩波控制方式还具有如下特点：（ 1）适用于低速和制动运行的电机。在低速和制动运行时， 电流增长都很快， 采用电流斩波控制方式可以限制电流的峰值超 过允许值，起到有效的保护和调节作用。（2）运行时的转矩平稳。在电流斩波时，其电流波形为较 宽的平顶状， 产生的转矩也较平稳， 它的合成转矩脉动比其他几 种控制方式的合成脉动小很多。（3）用于转矩调节系统，此时，抗负载扰动性的动态响应 慢。4 结束语近些年，随着开关磁阻电机的快速发展