專利名稱：基于cpld的電動車用開關(guān)磁阻電機(jī)的控制裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電動車用開關(guān)磁阻電機(jī)的純硬件控制技術(shù)，特指一種采用以基于復(fù)雜可編程 邏輯器件(CPLD)為核心并結(jié)合外圍硬件電路的純硬件控制方法及其裝置。
技術(shù)背景電動車是一種零排放的環(huán)保型汽車,用于坡地使用時，需滿足以下主要要求1、能方便 地控制速度；2、上坡時能產(chǎn)生較大轉(zhuǎn)矩；3、下坡時能實(shí)現(xiàn)再生制動，將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?回饋蓄電池。目前，由于開關(guān)磁阻電機(jī)(SR)轉(zhuǎn)子無繞組和電刷，所以具有制造成本低、適合寬轉(zhuǎn)速 范圍內(nèi)運(yùn)行、功率密度高、起動轉(zhuǎn)矩大、容錯能力強(qiáng)、無級調(diào)速和四象限運(yùn)行易于實(shí)現(xiàn)，以 及適應(yīng)惡劣工作環(huán)境等特殊優(yōu)點(diǎn)，成為電動車驅(qū)動電機(jī)的最佳選擇之一?，F(xiàn)有車用開關(guān)磁阻電機(jī)主電路見附圖l，主要由開關(guān)磁阻電機(jī)、功率變換器和蓄電池組三部分連接構(gòu)成。開關(guān)磁阻電機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子都是由齒槽形硅鋼片疊壓而成的凸極式實(shí)心結(jié)構(gòu)， 轉(zhuǎn)子沒有繞組，也沒有永磁體；定子上只有簡單的集中繞組，其徑向相對的兩個繞組串連成 為一相，構(gòu)成A、 B、 C三相。功率變換器由S1 S6主開關(guān)管和VD1 VD6續(xù)流二極管組成，為不 對稱橋拓?fù)?，其三個橋臂分別與電機(jī)三相繞組串連。該主電路結(jié)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)電機(jī)各相的供電電 壓和換相電壓獨(dú)立控制，結(jié)構(gòu)簡單且容錯能力較強(qiáng)。蓄電池一般選用動力鉛酸電池。主開關(guān) 管開通時，蓄電池電壓Us對相繞組勵磁，為電能輸入過程。主開關(guān)管關(guān)斷時，相電流經(jīng)續(xù)流 二極管續(xù)流，為電能回饋過程。當(dāng)轉(zhuǎn)子位置發(fā)生變化時，各相磁路磁阻及相繞組的電感也隨之變化。把相定子齒軸線與轉(zhuǎn)子槽軸線重合的位置定義為^=0度，該位置相電感為最小值， 則相定子齒軸線與轉(zhuǎn)子齒軸線重合的位置為6=45度，此位置相電感為最大值。忽略磁路飽和影響的電機(jī)相電感隨^的變化如附圖2所示，根據(jù)線性模型的相轉(zhuǎn)矩公式r自-l尸^,電磁咖 2 朋轉(zhuǎn)矩的方向與相電流的方向無關(guān)，而是由相電感的變化率！決定，當(dāng)相電流處于！〉0區(qū)間時產(chǎn)生正向電磁轉(zhuǎn)矩，開關(guān)磁阻電機(jī)工作在電動狀態(tài)；當(dāng)相電流處于！〈0的區(qū)間時產(chǎn)生反向朋的電磁轉(zhuǎn)矩，開關(guān)磁阻電機(jī)工作在制動或發(fā)電狀態(tài)。因此，調(diào)節(jié)開通角和關(guān)斷角，使電機(jī)各 相繞組在不同的電感區(qū)間導(dǎo)通工作，可以控制開關(guān)磁阻電機(jī)作為電動機(jī)或發(fā)電機(jī)，并調(diào)節(jié)電 能和機(jī)械能之間能量相互轉(zhuǎn)換的大小。這就是開關(guān)磁阻電機(jī)的工作原理。開關(guān)磁阻電機(jī)要求根據(jù)不同的負(fù)載和運(yùn)行條件，在不同的轉(zhuǎn)子相對位置下通斷各相繞組 的主開關(guān)器件。采用以往由純模擬電路組成的控制器，開關(guān)磁阻電機(jī)控制的靈活性和可靠性 降低；普通的微機(jī)控制系統(tǒng)采用軟件與硬件相結(jié)合，雖然提高了開關(guān)磁阻電機(jī)的控制性能， 但是由于控制器必須依賴于軟件才能工作，難以適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境，并且運(yùn)行速度慢。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種基于CPLD的電動車用開關(guān)磁阻電機(jī) 的控制裝置及方法，能滿足車用開關(guān)磁阻電機(jī)在惡劣工作環(huán)境下的控制要求，并有效地簡化 車用開關(guān)磁阻電機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，提高它的容錯能力和工作的可靠性。
本發(fā)明基于CPLD的電動車用開關(guān)磁阻電機(jī)的控制裝置采用的技術(shù)方案是包括電機(jī)、功 率變換器和蓄電池組，滯環(huán)控制器及驅(qū)動與CPLD器件串接后連接在電流傳感器和功率變換器 之間；CPLD器件的輸出連接f/v轉(zhuǎn)換、v/f轉(zhuǎn)換與編碼器連接CPLD器件的不同輸入端；轉(zhuǎn)速給 定電路與轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器串接后連接在v/f轉(zhuǎn)換、f/v轉(zhuǎn)換之間；求補(bǔ)電路接在轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器與控制 方式切換器之間；控制方式切換器接滯環(huán)控制器及驅(qū)動的輸入；電機(jī)連接編碼器的輸入。
所述CPLD器件包括串聯(lián)的倍頻電路、綜合電路和角度調(diào)節(jié)電路，其中倍頻電路的輸出連 接f/v轉(zhuǎn)換，綜合電路的輸入連接編碼器，角度調(diào)節(jié)電路的輸出連接滯環(huán)控制器及驅(qū)動。
本發(fā)明基于CPLD的電動車用開關(guān)磁阻電機(jī)的控制方法采用的技術(shù)方案是對電動車的低 速電動狀態(tài)、發(fā)電狀態(tài)和高速電動狀態(tài)分別控制；
低速電動狀態(tài)的控制方法為先通過位于駕駛盤上的電位器調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速給定信號，通過編 碼器得到電機(jī)的三路位置信號，經(jīng)綜合電路、倍頻電路和f/v轉(zhuǎn)換得到表征實(shí)際轉(zhuǎn)速的電壓 信號，再將實(shí)際轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)速給定比較得到的偏差信號通過轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器得到電流斬波限，最后 滯環(huán)控制器及驅(qū)動根據(jù)電流斬波限、回路中的電流和三相驅(qū)動信號來驅(qū)動功率變換器；
發(fā)電狀態(tài)的控制方法為先通過位于駕駛盤上的電位器調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速給定信號，通過編碼器 得到電機(jī)的三路位置信號，經(jīng)綜合電路、倍頻電路和f/v轉(zhuǎn)換得到表征實(shí)際轉(zhuǎn)速的電壓信號， 再將實(shí)際轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)速給定通過轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器得到,通過求補(bǔ)電路與滿量程電壓求補(bǔ)得到電流斬 波限；最后滯環(huán)控制器及驅(qū)動根據(jù)電流斬波限、回路中的電流和三相驅(qū)動信號來驅(qū)動功率變 換器；
高速電動狀態(tài)的控制方法轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器輸出的控制信號經(jīng)v/f轉(zhuǎn)換后，得到占空比控制信 號；通過編碼器得到電機(jī)的三路位置信號，經(jīng)綜合電路得到周期控制信號，再將周期控制信 號和占空比控制信號通過角度調(diào)節(jié)電路得到一致；周期信號通過綜合電路綜合得到三相控制 信號；滯環(huán)控制器及驅(qū)動根據(jù)回路中的電流和三相控制信號來驅(qū)動功率變換器。本發(fā)明的有益效果是-
1、 采用復(fù)雜可編程邏輯器件(CPLD)作為主控單元，用純硬件電路的形式實(shí)現(xiàn)了以CPLD 為基礎(chǔ)的開關(guān)磁阻電機(jī)的控制，由于純硬件控制電路簡單可靠，可以適應(yīng)復(fù)雜的工作環(huán)境， 滿足對電動車用開關(guān)磁阻電機(jī)在高溫、高濕、振動和多灰塵等惡劣工作環(huán)境下的控制要求。
2、 能夠根據(jù)車況和駕駛員的指令控制開關(guān)磁阻電機(jī)工作在電動和發(fā)電狀態(tài)，并根據(jù)電動 狀態(tài)下的電機(jī)轉(zhuǎn)速采用不同的控制方式。
3、 具有同微處理器軟件實(shí)現(xiàn)一樣的可再配置性，并且沒有軟件運(yùn)算延時，具有更好的實(shí) 時控制效果和抗干擾能力，可以有效地簡化車用開關(guān)磁阻電機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，提高它的運(yùn) 行速度，且提高對開關(guān)磁阻電機(jī)控制的靈活性和可靠性。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。 圖l為現(xiàn)有技術(shù)中車用開關(guān)磁阻電機(jī)主電路總體結(jié)構(gòu)連接圖2為圖1中開關(guān)磁阻電機(jī)電動和發(fā)電時相電感、相電流與轉(zhuǎn)子位置的對應(yīng)曲線示意圖； 圖3為本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)連接示意圖4為圖3中開關(guān)磁阻電機(jī)1的起動和發(fā)電驅(qū)動脈沖波形；
圖5為本發(fā)明裝置低速電動狀態(tài)電流斬波方式控制結(jié)構(gòu)框圖6為本發(fā)明裝置發(fā)電狀態(tài)電流斬波方式控制結(jié)構(gòu)框圖7為本發(fā)明裝置高速電動狀態(tài)角度位置控制方式控制結(jié)構(gòu)框圖8為本發(fā)明方法角度調(diào)節(jié)電路13的結(jié)構(gòu)圖9為本發(fā)明方法角度調(diào)節(jié)電路13的輸入和輸出波形圖。
具體實(shí)施例方式
如圖3所示，本裝置由可編程邏輯器件(CPLD)實(shí)現(xiàn)的主控單元和外圍硬件電路兩大組成 部分連接組成。
CPLD器件5實(shí)現(xiàn)的主控單元內(nèi)部包括
一個綜合電路12，用于將編碼器輸出的三路轉(zhuǎn)子位置信號綜合為頻率正比于轉(zhuǎn)速的方波 信號；
一個倍頻電路ll，用于接受綜合電路12輸出的方波信號，將方波信號倍頻為頻率與轉(zhuǎn)速 對應(yīng)的高頻方波信號；
一個角度調(diào)節(jié)電路13，用于根據(jù)占空比控制信號^和周期控制信號Z給出各相的開通時刻 和關(guān)斷時刻，其中包含一個頻率和占空比變換電路，用于輸出周期與綜合信號一致、占空比與轉(zhuǎn)速信號的頻率成正比的周期信號；
倍頻電路ll、綜合電路12和角度調(diào)節(jié)電路13串聯(lián)在一起組成CPLD器件5的主控單元。 外圍硬件電路則包括:檢測單元、調(diào)節(jié)控制量單元、f/v轉(zhuǎn)換10、 v/f轉(zhuǎn)換7、滯環(huán)控制器 及驅(qū)動4、求補(bǔ)電路16和一個控制方式切換器6等。其中 檢測單元用于將主電路上的測量轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?，包?三個位置傳感器，用于檢測轉(zhuǎn)子的位置產(chǎn)生三路轉(zhuǎn)子位置信號； 一個母線電流傳感器，用于檢測直流母線上電流的大小，并轉(zhuǎn)為電壓信號； 三個相電流傳感器，用于檢測各相電流的大小，并轉(zhuǎn)為電壓信號。
調(diào)節(jié)控制量單元包括一個轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器8，根據(jù)表征實(shí)際轉(zhuǎn)速的電壓信號^與表征給定轉(zhuǎn)速
的的電壓信號^之間的偏差，得出相應(yīng)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)控制量v^e。圖3中，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)電路8的輸
出為lLl，滿量程電壓求補(bǔ)得到電流斬波限I,。
SR電機(jī)1通過功率變換器3連接蓄電池組2，滯環(huán)控制器及驅(qū)動4與CPLD器件5串接后連接在 電流傳感器15和功率變換器3之間。角度調(diào)節(jié)電路13的輸出連接滯環(huán)控制器及驅(qū)動4，滯環(huán)控 制器及驅(qū)動4可防止在臨界條件下控制方式切換時的不穩(wěn)定振蕩，同時在電流斬波控制方式下 可以產(chǎn)生延時。CPLD器件5的輸出連接f/v轉(zhuǎn)換10、 v/f轉(zhuǎn)換7與編碼器14連接CPLD器件5的不同 輸入端；轉(zhuǎn)速給定電路9與轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器8串接后連接在v/f轉(zhuǎn)換7和f/v轉(zhuǎn)換10之間。v/f轉(zhuǎn)換7 用于將轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器8的輸出v^e轉(zhuǎn)化為頻率信號。倍頻電路ll的輸出連接f/v轉(zhuǎn)換10， f/v轉(zhuǎn)換
10用于將倍頻電路11倍頻后的高頻脈沖信號線性地轉(zhuǎn)化為電壓信號，從而將轉(zhuǎn)速線性地轉(zhuǎn)化 為電壓信號。求補(bǔ)電路16接在轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器8與控制方式切換器6之間，求補(bǔ)電路16用于電機(jī)1 發(fā)電狀態(tài)時，SR電機(jī)l的制動轉(zhuǎn)矩隨著轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)電路8的輸出ig的增大而增大，保證了轉(zhuǎn)速調(diào)
節(jié)器8的負(fù)反饋?zhàn)饔谩？刂品绞角袚Q器6接滯環(huán)控制器及驅(qū)動4的輸入，用于根據(jù)當(dāng)前轉(zhuǎn)速和母 線電流信號，自動選擇控制方式。電機(jī)1連接編碼器14的輸入，綜合電路12的輸入連接編碼器 14。
本裝置采用CPLD器件5為核心實(shí)現(xiàn)車用開關(guān)磁阻電機(jī)純硬件控制的原理及方法為 根據(jù)車用開關(guān)磁阻電機(jī)的控制要求，對SR電機(jī)1的以下三個運(yùn)行狀態(tài)分別控制1、低速 電動狀態(tài)(轉(zhuǎn)速在800rpm以下)；2、發(fā)電狀態(tài)；3、高速電動狀態(tài)(轉(zhuǎn)速在800rpm以上)； 下面對上述三個運(yùn)行狀態(tài)分別闡述
1 .低速電動狀態(tài)
電動車低速行駛時，SR電機(jī)1作電動機(jī)用，消耗電能，產(chǎn)生所需的電磁轉(zhuǎn)矩，帶動車輪轉(zhuǎn)動。電機(jī)l電磁轉(zhuǎn)矩方向取決于轉(zhuǎn)子相對于定子的位置，大小與相電流的平方成比例。因此， 只要使電流出現(xiàn)在相電感上升區(qū)(S卩(T 45° )，即能獲得正向電磁轉(zhuǎn)矩輸出。調(diào)節(jié)電流的大 小，即可調(diào)節(jié)電磁轉(zhuǎn)矩的大小，進(jìn)行調(diào)速。由于低速時反電勢較小，電流變化率大。為避免 電流過大，超過功率開關(guān)元件和電機(jī)的最大允許電流，電機(jī)l低速電動時采用定開關(guān)角度電流
斬波控制方式的控制策略，釆用超前的-3° 42°的^周期導(dǎo)通方式，開關(guān)磁阻電機(jī)的驅(qū)動
2
脈沖信號是由轉(zhuǎn)子位置信號綜合而成，各相繞組的驅(qū)動控制信號見附圖4。圖4中A、 B、 C為三 相位置信號，調(diào)整為在每相的一3°和42°處發(fā)生跳變，B,和d為電動狀態(tài)時的三相驅(qū)動 信號，其開通關(guān)斷角度為一3。和42° ，恰好與A、 B和C三相位置信號同相。綜合而成的驅(qū)動 信號經(jīng)滯環(huán)控制器及驅(qū)動4送至功率變換器3。 附圖4中的信號說明
4 = ^ 5, = S C、 = C
4=5.5 C2=J-5
4=C2.JiT B3=^2.X C3=B2.X
控制框圖見附圖5，轉(zhuǎn)速給定電路9輸出的轉(zhuǎn)速給定信號 通過位于駕駛盤上的電位器調(diào) 節(jié)，SR電機(jī)1的三路位置信號A、 B、 C通過編碼器14得到，經(jīng)綜合電路12綜合得到Z信號 (Z = +A5 + 5'C)以及三相驅(qū)動信號A^ B、d (其中A產(chǎn)A、 B產(chǎn)B、 C產(chǎn)C)。 Z信號經(jīng)過
倍頻電路ll、 f/v轉(zhuǎn)換10得到表征實(shí)際轉(zhuǎn)速的電壓信號^， ^與轉(zhuǎn)速給定^通過轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器
8得到電流斬波限I,。滯環(huán)控制器及驅(qū)動4根據(jù)電流斬波限I,、回路中的電流i,、三相驅(qū)動信 號A1、 Bl、 C1來控制功率變換器3中M0S管的導(dǎo)通與關(guān)斷。 2.發(fā)電狀態(tài)
電動車在下坡剎車時，SR電機(jī)1在傳動機(jī)構(gòu)的帶動下工作在發(fā)電機(jī)制動狀態(tài)，產(chǎn)生制動轉(zhuǎn) 矩，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能輸出，為車載動力鉛酸蓄電池充電。
發(fā)電機(jī)勵磁繞組與電樞繞組合一，發(fā)電階段只能通過調(diào)節(jié)勵磁電流的大小來實(shí)現(xiàn)對發(fā)電 輸出功率以及制動轉(zhuǎn)矩的控制。發(fā)電機(jī)對于僅調(diào)控主開關(guān)的開通角《 和關(guān)斷角《#的單一發(fā)
電控制方式較為敏感。針對電動車環(huán)境轉(zhuǎn)速范圍寬和負(fù)載突變劇烈的特點(diǎn)，以及發(fā)電機(jī)電流 輸出特性，本發(fā)明采用固定角度的電流斬波控制發(fā)電制動控制方式，此時固定《 =27° ，《^=57° ，通過電流斬波限Ic來調(diào)節(jié)勵磁電流的大小，以達(dá)到控制發(fā)電輸出的目的。附圖4中的 A2、 B2、 C2為發(fā)電狀態(tài)時的三相驅(qū)動信號，可通過」2=5.5、 52=2.C 、 (72=^.哀得到。由
于SR電機(jī)l的制動轉(zhuǎn)矩隨著llcl的增大而增大，為保證轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器8的負(fù)反饋?zhàn)饔?，所以在轉(zhuǎn) 速調(diào)節(jié)器8與控制方式切換器6之間需插入一個求補(bǔ)電路16，見附圖6。
為提高車載動力鉛酸蓄電池使用壽命，對其充電電流進(jìn)行限制是必要的?？刂破魍ㄟ^限 制勵磁電流的大小來限制蓄電池充電電流。制動時不足的制動轉(zhuǎn)矩通過機(jī)械制動裝置提供。
控制框圖見附圖6，轉(zhuǎn)速給定信號^通過位于駕駛盤上的電位器調(diào)節(jié)，SR電機(jī)1的三路位
置信號A、 B、 C通過編碼器得到，經(jīng)綜合電路12綜合得至似言號(2 =爿〖+A5 + ^C)以及 三相驅(qū)動信號A2、 B2、 C2 (其中4=5.5、 52 = 2《、C2=iS)。 Z信號經(jīng)過倍頻電路ll、 f/v轉(zhuǎn)換10得到表征實(shí)際轉(zhuǎn)速^的電壓信號，實(shí)際轉(zhuǎn)速^與轉(zhuǎn)速給定e^比較的得到的偏差信 號通過轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器8得到|1」，11」通過求補(bǔ)電路16得到電流斬波限乙x。滯環(huán)驅(qū)動控制器及驅(qū)
動4根據(jù)電流斬波限I,、回路中的電流i,和三相驅(qū)動信號A2、 B2、 C2來控制功率變換器3。 3.高速電動狀態(tài)
SR電機(jī)1高速運(yùn)行時，相電流周期很短，電流的建立和續(xù)流段占有較大比例，而且反電勢 足以抑制電流的上升。因此在高速時，宜采用單脈沖控制角度位置控制方式，此時，保持關(guān) 斷角《#不變，而開通角《 可在較寬的范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)。當(dāng)《 適當(dāng)提前時，電流波形的高度
和寬度均增加。由于該波形的主要部分處于繞組電感曲線的上升段，所以由此產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn) 矩增大，在一定負(fù)載轉(zhuǎn)矩時電機(jī)轉(zhuǎn)速隨《 角減小而增加。角度位置控制框圖由附圖7給出。
控制框圖見附圖7，通過CPLD器件5可構(gòu)建附圖8所示的角度調(diào)節(jié)電路13，固定《#為
27° ，給定《 的調(diào)節(jié)范圍為一3° 27° ，三相繞組《 的調(diào)節(jié)范圍分別與C2、 A2、 B2信號
對應(yīng)。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器8輸出的控制信號J^^經(jīng)v/f變換7后，得到占空比控制信號F,。通過編
碼器14得到電機(jī)1的三路位置信號，經(jīng)綜合電路12得到周期控制信號。角度調(diào)節(jié)電路13的 輸入為周期控制信號Z和占空比控制信號^，輸出周期與周期控制信號Z信號一致，占空比
與上述控制信號的頻率成正比的周期信號X，將周期控制信號Z和占空比控制信號^通過角
度調(diào)節(jié)電路13得到一致。于是，三相控制信號A3、 B3和C3可分別由綜合電路12綜合得到 (X3 = C2-X、 53-爿2.Z、 C3 = 52.Z)。 X、 A3、 B3、 C3信號如圖4所示。最后滯環(huán)控制器及驅(qū)動4根據(jù)回路中的電流和三相APC控制信號A3、 B3、 C3來驅(qū)動功率變換器3。 圖8中有關(guān)參數(shù)設(shè)計如下 基準(zhǔn)時鐘f0=20MHz; 占空比信號計數(shù)時鐘f=fO/20=lMHz;
占空比滿度P=100;
由此可得兩個占空比信號fql=100Hz， Ql=l， Nqhl0000和fq2-10000Hz， Q2=100, Nq2=100;
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根據(jù)上述的原理和方法，外圍傳感電路檢測和變送的現(xiàn)場信號，送入CPLD器件5，由CPLD 器件5根據(jù)預(yù)先由硬件描述語言配置的組態(tài)判斷開關(guān)磁阻電機(jī)的工作狀態(tài)，并切換到不同狀態(tài) 所對應(yīng)的控制模式。如圖9，在角度位置控制模式下，CPLD器件5還在角度調(diào)節(jié)電路13中對轉(zhuǎn) 速信號對應(yīng)的脈沖頻率信號進(jìn)行綜合，產(chǎn)生占空比隨頻率線性變化的驅(qū)動信號，從而控制開 關(guān)磁阻電機(jī)l的導(dǎo)通關(guān)斷區(qū)間。傳感器變送來的轉(zhuǎn)速信號最終被轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷悍答佇盘?，送入轉(zhuǎn) 速調(diào)節(jié)器8，用于轉(zhuǎn)速環(huán)的閉環(huán)控制。
權(quán)利要求
1、一種基于CPLD的電動車用開關(guān)磁阻電機(jī)的控制裝置，包括電機(jī)(1)、功率變換器(3)和蓄電池組(2)，其特征是滯環(huán)控制器及驅(qū)動(4)與CPLD器件(5)串接后連接在電流傳感器(15)和功率變換器(3)之間；CPLD器件(5)的輸出連接f/v轉(zhuǎn)換(10)、v/f轉(zhuǎn)換(7)與編碼器(14)連接CPLD器件(5)的不同輸入端；轉(zhuǎn)速給定電路(9)與轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器(8)串接后連接在v/f轉(zhuǎn)換(7)和f/v轉(zhuǎn)換(10)之間；求補(bǔ)電路(16)接在轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器(8)與控制方式切換器(6)之間；控制方式切換器(6)接滯環(huán)控制器及驅(qū)動(4)的輸入；電機(jī)(1)連接編碼器(14)的輸入。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于CPLD的電動車用開關(guān)磁阻電機(jī)的控制裝置，其特征是 所述CPLD器件(5)包括串聯(lián)的倍頻電路(11)、綜合電路(12)和角度調(diào)節(jié)電路(13)，其 中倍頻電路(11)的輸出連接f/v轉(zhuǎn)換(10)，綜合電路(12)的輸入連接編碼器(14),角 度調(diào)節(jié)電路(13)的輸出連接滯環(huán)控制器及驅(qū)動(4)。
3.—種基于CPLD的電動車用開關(guān)磁阻電機(jī)的控制方法，對電動車的低速電動狀態(tài)、發(fā) 電狀態(tài)和高速電動狀態(tài)分別控制，其特征是-低速電動狀態(tài)的控制方法為先通過位于駕駛盤上的電位器調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速給定信號，通過編 碼器(14)得到電機(jī)(1)的三路位置信號，經(jīng)綜合電路(12)、倍頻電路(11)和f/v轉(zhuǎn)換 (10)得到表征實(shí)際轉(zhuǎn)速的電壓信號，再將實(shí)際轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)速給定比較得到的偏差信號通過轉(zhuǎn) 速調(diào)節(jié)器(8)得到電流斬波限，最后滯環(huán)控制器及驅(qū)動(4)根據(jù)電流斬波限、回路中的電 流和三相驅(qū)動信號來驅(qū)動功率變換器(3);發(fā)電狀態(tài)的控制方法為先通過位于駕駛盤上的電位器調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速給定信號，通過編碼器 (14)得到電機(jī)(1)的三路位置信號，經(jīng)綜合電路(12)、倍頻電路(11)和f/v轉(zhuǎn)換(10) 得到表征實(shí)際轉(zhuǎn)速的電壓信號，再將實(shí)際轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)速給定通過轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器(8)得到，通過求 補(bǔ)電路(16)與滿量程電壓求補(bǔ)得到電流斬波限；最后滯環(huán)控制器及驅(qū)動(4)根據(jù)電流斬波限、回路中的電流和三相驅(qū)動信號來驅(qū)動功率變換器(3);高速電動狀態(tài)的控制方法轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器(8)輸出的控制信號經(jīng)v/f轉(zhuǎn)換(7)后，得到 占空比控制信號；通過編碼器(14)得到電機(jī)(1)的三路位置信號，經(jīng)綜合電路(12)得到 周期控制信號，再將周期控制信號和占空比控制信號通過角度調(diào)節(jié)電路(13)得到一致；周 期信號通過綜合電路(12)綜合得到三相控制信號；滯環(huán)控制器及驅(qū)動(4)根據(jù)回路中的電流和三相控制信號來驅(qū)動功率變換器(3)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于CPLD(可編程邏輯器件)的電動車用開關(guān)磁阻電機(jī)的控制裝置及方法，滯環(huán)控制器及驅(qū)動與CPLD器件串接后連接在電流傳感器和功率變換器之間；CPLD器件的輸出連接f/v轉(zhuǎn)換、v/f轉(zhuǎn)換與編碼器連接CPLD器件的不同輸入端；轉(zhuǎn)速給定電路與轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器串接后連接在v/f轉(zhuǎn)換、f/v轉(zhuǎn)換之間；求補(bǔ)電路接在轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器與控制方式切換器之間；控制方式切換器接滯環(huán)控制器及驅(qū)動的輸入；電機(jī)連接編碼器的輸入。本發(fā)明可對電動車的低速電動、發(fā)電以及高速電動狀態(tài)分別控制，滿足高溫、高濕、振動和多灰塵等惡劣工作環(huán)境下的控制要求；具有再配置性、無運(yùn)算延時、更好地實(shí)時控制和抗干擾能力，可簡化結(jié)構(gòu)，提高運(yùn)行速度和控制的靈活性及可靠性。
文檔編號H02P6/16GK101534086SQ20091002944
公開日2009年9月16日 申請日期2009年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月10日
發(fā)明者趙德安 申請人:江蘇大學(xué)