專利名稱：一種開關(guān)磁阻電動機推動信號電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用 新型屬于開關(guān)磁阻電動機領(lǐng)域，特別涉及一種開關(guān)磁阻電動機推動信號 電路。
背景技術(shù)：
開關(guān)磁阻電動機(SwitchedReluctanceDrive: SRD)調(diào)速系統(tǒng)兼具直流、交流兩
類調(diào)速系統(tǒng)的優(yōu)點，是繼變頻調(diào)速系統(tǒng)、無刷直流電動機調(diào)速系統(tǒng)之后發(fā)展起來的最新 一代無級調(diào)速系統(tǒng)，是集現(xiàn)代微電子技術(shù)、數(shù)字技術(shù)、電力電子技術(shù)、紅外光電技術(shù)及 現(xiàn)代電磁理論、設(shè)計和制作技術(shù)為一體的光、機、電一體化高新技術(shù)。在開關(guān)磁阻電動機逆變電路中，皆用與續(xù)流二極管相串的絕緣柵極雙極型晶體 管IGBT管作橋臂。所有IGBT管各由推動模塊驅(qū)動，其推動信號靠與門和達(dá)林頓電路變 換而成。在與門的多個輸入中，一直起正常控制作用的是公用斬波信號U1和各相導(dǎo)通角 信號u2，達(dá)林頓電路起到非門和電流放大的作用。現(xiàn)有斬波變換電路如圖1所示，D1是雙D型觸發(fā)器芯片，用一個D型觸發(fā)器 接成二分頻器；D21、D22和D23是三個2輸入與非門；其中D23接成非門；與非門D21、 D22, D23合用一個芯片。斬波信號U1由接于電流調(diào)節(jié)器后面的脈寬控制器提供，周期一 定，高電平所占時間在變，斬波信號U11和U12靠變換電路由信號U1變得?，F(xiàn)有導(dǎo)通角信號傳送電路如圖2所示，Djn D2分別為反相緩沖器和非門；N1為 達(dá)林頓電路，起邏輯反相和提升電平的作用。導(dǎo)通角信號U2源自角位移傳感器輸出，經(jīng) 過濾波、整形及降低電平后，送入單片機進行控制和變換。單片機輸出信號U’ 2經(jīng)反相 緩沖器Dp達(dá)林頓電路風(fēng)、非門D2后輸出導(dǎo)通角信號u2。各相的導(dǎo)通角信號U2不同，對于各相繞組分離的開關(guān)磁阻電動機來說，逆變電 路對角上下兩個IGBT管用的導(dǎo)通角信號U2—般也不同，需要各自傳送。信號U’ 2至％ 的傳送電路數(shù)是相數(shù)的兩倍。IGBT管的斬波控制可采用反壓續(xù)流方式，其時各個與門中信號U1電平的波形 相同。信號U1從高電平變到低電平時，已經(jīng)導(dǎo)通的IGBT管同時關(guān)斷，由于相串續(xù)流二 極管的續(xù)流，加于電動機繞組上電壓從正直流母線電壓變成負(fù)直流母線電壓。IGBT管的斬波控制還有零壓續(xù)流方式，共陽極管用的斬波信號U11與共陰極管 用的斬波信號U12不同。信號U11和U12的周期為U1周期τ的兩倍，信號U11與U12電平波 形錯開τ，信號U11和U12邏輯與后等于U1。在信號U1從高電平變到低電平時，加于電動 機繞組上的電壓總是從正直流母線電壓變成零。在IGBT管斬波控制采用零壓續(xù)流方式時，電動機電動時相繞組中的電流脈動較 小，且IGBT管的斬波頻率減少一半，電動機的噪聲和IGBT管的開關(guān)損耗較小。但電動 機制動時情況不好，即采用零壓續(xù)流方式制動時，相電流的脈動比較大，轉(zhuǎn)矩脈動和噪 聲也比較大。只有讓導(dǎo)通角信號U2同時變成低電平，逆變電路才會反壓續(xù)流，把電動機 機械能轉(zhuǎn)化為直流電能。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的之一在于提供一種降低相電流脈動、開關(guān)磁阻電動機的噪聲 和轉(zhuǎn)矩脈動的開關(guān)磁阻電動機的推動信號電路。根據(jù)本實用新型的一個方面，提供一種開關(guān)磁阻電動機的推動信號電路包括斬 波變換電路和導(dǎo)通角傳送電路，所述斬波變換電路和導(dǎo)通角傳送電路分別與輸出高低電 平信號的單片機連接；所述斬波變換電路包括達(dá)林頓電路、觸發(fā)器、與非門及非門。所述斬波變換電路包括達(dá)林頓電路Ni、D型觸發(fā)器Dp與非門D21、D22, D23、 D24及非門D3;所述D型觸發(fā)器D1的輸入端R和S端接零，輸出端巧與D端與與非門 D24的一個輸入端連接，時鐘脈沖CP端連接所述脈寬控制器輸出端，輸出端Q連接與非 門D23的一個輸入端；所述達(dá)林頓電路N1的輸入端連接所述單片機的輸出端，所述達(dá)林 頓電路N1的輸出端連接與非門D23和D24的另一個輸入端，與非門D23和D24的輸出端分 別連接與非門D21和D22的一個輸入端；非門D3的輸入端連接所述脈寬控制器的輸出端， 非門D3的輸出端連接與非門D21和D22的另一個輸入端。所述斬波變換電路包括達(dá)林頓電路Np D型觸發(fā)器D1.與非門D21、D22, D23， 非門D31及D32 ；所述D型觸發(fā)器D1W R端接零，輸出端。與D端相接，時鐘脈沖CP端 連接所述脈寬控制器的輸出端；S端通過非門D32連接達(dá)林頓電路風(fēng)的輸出端，達(dá)林頓電 路N1的輸入端連接單片機的輸出端；D型觸發(fā)器D1的Q端接至與非門D23和D22的一個 輸入端，與非門D23的另一個輸入端連接所述達(dá)林頓電路N1的輸出端，與非門D23的輸出 端連接與非門D21的一個輸入端；脈寬控制器的輸出端連接非門D31的輸入端，非門D31 的輸出端連接與非門D21的另一個輸入端。所述導(dǎo)通角信號傳送電路包括一連接在所述單片機輸出端的達(dá)林頓電路。所述 單片機的輸出端還連接有上拉電阻。所述導(dǎo)通角信號傳送電路連接同一相上下兩個IGBT管。通過本實用新型提供的開關(guān)磁阻電動機推動信號電路，可降低相電流脈動、轉(zhuǎn) 矩脈動和開關(guān)磁阻電動機的噪聲。
圖1是現(xiàn)有斬波變換電路的電路圖；圖2是現(xiàn)有導(dǎo)通角信號傳送電路圖；圖3是本實用新型實施例提供的推動信號電路的方框圖；圖4是本實用新型實施例提供的選斬波變換電路的電路圖；圖5是本實用新型實施例提供的另一斬波變換電路的電路圖。
具體實施方式
如圖3所示，本實用新型實施例提供的開關(guān)磁阻電動機推動信號電路包括導(dǎo)通 角信號傳送電路1和斬波變換電路2。其中，導(dǎo)通角信號傳送電路1包括達(dá)林頓電路3， 達(dá)林頓電路3輸入端連接單片機輸出端。斬波變換電路2包括達(dá)林頓電路4，D型觸發(fā)器 5、和若干個2輸入與非門和非門。達(dá)林頓電路4輸入端連接單片機的另一個輸出端，D 型觸發(fā)器時鐘脈沖CP端和一個非門的輸入端連接脈寬控制器的輸出端。至于斬波變換電 路2的具體電路結(jié)構(gòu)，將結(jié)合圖4及圖5進行具體說明。[0025]如圖4所示，本實用新型實施例提供的斬波變換電路包括達(dá)林頓電路Np D型觸發(fā)器D1.與非門D21、D22, D23> D24及非門D3。D型觸發(fā)器D1的輸入端R和S端接 零，輸出端G與D端相接與與非門D24的一個輸入端，時鐘脈沖CP端連接脈寬控制器輸 出端，輸出端Q連接與非門D23的一個輸入端。達(dá)林頓電路N1的輸入端連接單片機的輸 出端，達(dá)林頓電路N1的輸出端連接與非門D23和D24的另一個輸入端，與非門D23和D24 的輸出端分別連接與非門D21和D22的一個輸入端；非門D3的輸入端連接脈寬控制器的輸 出端，非門D3的輸出端連接與非門D21和D22的另一個輸入端。D型觸發(fā)器D1的CP端接脈寬控制器輸出的信號U1,與非門D23和D24的另一個 輸入端接由單片機(對來自角位移傳感器的信號進行控制和變換)輸出的信號UK經(jīng)過達(dá) 林頓電路N1邏輯反相和提升電平后獲得的信號u’ κ。與非門D21和D22的另一個輸入端 接收由脈寬控制器輸出的信號Ul。U1通過非門D3邏輯反相而得的信號。，與非門D21和 D22分別輸出信號U11和Ul2。在信號uK為高電平時，信號U’ κ為低電平，與非門D23和D24的輸出都為高電 平信號，信號U11和U12電平的波形同信號U1 —樣。在信號UK為低電平時，信號U’k為 高電平，與非門D23和D24的輸出分別為D型觸發(fā)器D1W巧端和Q端，信號U11和U12的 輸出與圖1所示的現(xiàn)有斬波變換電路的輸出相同。如圖5所示，本實用新型實施例提供的斬波變換電路包括達(dá)林頓電路風(fēng)、D型 觸發(fā)器D1.與非門D21、D22, D23，非門D31、D320其中，D型觸發(fā)器D1的尺端接零， 輸出端。與D端相接，時鐘脈沖CP端連接脈寬控制器的輸出端；S端通過非門D32連接 達(dá)林頓電路N1的輸出端。達(dá)林頓電路N1的輸入端連接單片機的輸出端。D型觸發(fā)器D1 的Q端接至與非門D23和D22的一個輸入端，與非門D23的另一個輸入端連接達(dá)林頓電路 N1的輸出端，與非門D23的輸出端連接與非門D21的一個輸入端。脈寬控制器的輸出端 連接非門D31的輸入端，非門D31的輸出端連接與非門D21的另一個輸入端。D型觸發(fā)器D1的CP端接信號脈寬控制器輸出的信號U1, S端接有單片機輸出的 信號uK經(jīng)過格林頓電路N1邏輯反相和提升電平后形成的信號U’ K,經(jīng)過非門D32再邏輯
反相后得到的信號 ，與非門D23的另一個輸入接信號U’ κ,并輸出到與非門D21的一個
輸入端，與非門D21的另一個輸入端接由脈寬控制器輸出的信號U1通過非門D31邏輯反相
而得的信號，與非門D21和D22分別輸出信號U11和u12。當(dāng)信號uK為高電平時，信號U’ κ為低電平，與非門D23的輸出為高電平信號， 同時信號 為高電平，D型觸發(fā)器D1W Q端處于高電平，信號U11和U12電平的波形同 信號U1—樣。在信號uK為低電平時，信號U’ κ為高電平，信號 為低電平時，信號 U11和U12輸出與圖1所示的現(xiàn)有斬波變換電路的輸出相同。本實用新型實施例中，可將圖5所示電路中D型觸發(fā)器D1 端接零，R端加 有信號U’ K,同時將加于與非門D23和D22輸入端的信號從Q端改為。端。改接以后， 信號U11和U12的電平互換，但不會產(chǎn)生實質(zhì)性影響。作為本實用新型第三實施例，導(dǎo)通角信號傳送電路連接同一相上下兩個IGBT 管。本實用新型實施例中，各相導(dǎo)通角信號U2和信號U11或U12是與門的輸入，形成推動信號的電路不變。各相導(dǎo)通角信號U2的傳送電路做了簡化，從單片機輸出導(dǎo)通角信號 U’ 2到112，只經(jīng)過達(dá)林頓電路變換。單片機輸出導(dǎo)通角信號U’ 2處接有上拉電阻，在 單片機不在時，導(dǎo)通角信號U2為低電平。對于各相對于各相繞組分離的開關(guān)磁阻電動機 來說，屬于同一相上下兩個IGBT管用的U’ 2和112相同，合用單片機的一個輸出口及外 部電路傳送。本實用新型實施例提供的斬波變換電路，除了脈寬控制器輸出的^外，輸入信 號還有單片機輸出的UK。當(dāng)Uk為高電平時，電路輸出的U11和U12是反壓續(xù)流用斬波信 號，U11和U12電平的波形同U1 —樣。Uk為低電平時，U11和U12就變?yōu)榱銐豪m(xù)流用斬波信 號，U11和U12的周期為U1周期τ的兩倍，U11與U12電平波形錯開τ，信號U11和U12邏 輯與后等于U1。
本實用新型實施例在斬波變換電路中增加單片機輸出信號，經(jīng)達(dá)林頓電路進行 信號傳輸，同時對導(dǎo)通角信號的傳送電路作了簡化，可以使開關(guān)磁阻電動機在電動時選 擇零壓續(xù)流斬波方式，使電動機的 噪聲和IGBT管的開關(guān)損耗較小。另外，在電動機制動 時，就轉(zhuǎn)為反壓續(xù)流斬波方式，讓機械能及時轉(zhuǎn)化為直流電能，相電流的脈動比較小， 轉(zhuǎn)矩脈動和噪聲也比較小。以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在 本新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本實用新型 的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種開關(guān)磁阻電動機的推動信號電路，其特征在于包括斬波變換電路和導(dǎo)通角傳送電路，所述斬波變換電路和導(dǎo)通角傳送電路分別與 輸出高低電平信號的單片機連接；所述斬波變換電路包括達(dá)林頓電路、觸發(fā)器、與非門 及非門。
2.如權(quán)利要求1所述的推動信號電路，其特征在于所述斬波變換電路包括達(dá)林頓電路風(fēng)、D型觸發(fā)器Dp與非門D21、D22, D23、D24 及非門D3;所述D型觸發(fā)器D1W輸入端R和S端接零，輸出端Q與D端與與非門込4的 一個輸入端連接，時鐘脈沖CP端連接所述脈寬控制器輸出端，輸出端Q連接與非門D23 的一個輸入端；所述達(dá)林頓電路N1的輸入端連接所述單片機的輸出端，所述達(dá)林頓電路 N1的輸出端連接與非門D23和Dm的另一個輸入端，與非門D23和Dm的輸出端分別連接 與非門D21和込2的一個輸入端；非門D3的輸入端連接所述脈寬控制器的輸出端，非門 D3的輸出端連接與非門D21和込2的另一個輸入端。
3.如權(quán)利要求1所述的推動信號電路，其特征在于所述斬波變換電路包括達(dá)林頓電路風(fēng)、D型觸發(fā)器Dp與非門D21、D22, D23，非門 D31 D32 ；所述D型觸發(fā)器D1W R端接零，輸出端Q與D端相接，時鐘脈沖CP端連 接所述脈寬控制器的輸出端；S端通過非門I^2連接達(dá)林頓電路風(fēng)的輸出端，達(dá)林頓電路 N1的輸入端連接單片機的輸出端；D型觸發(fā)器D1的Q端接至與非門Dm和込2的一個輸 入端，與非門Dm的另一個輸入端連接所述達(dá)林頓電路N1的輸出端，與非門込3的輸出端 連接與非門D21的一個輸入端；脈寬控制器的輸出端連接非門D31的輸入端，非門E^1的 輸出端連接與非門D21的另一個輸入端。
4.如權(quán)利要求1所述的推動信號電路，其特征在于所述導(dǎo)通角傳送電路包括一連接在所述單片機輸出端的達(dá)林頓電路。
5.如權(quán)利要求4所述的推動信號電路，其特征在于所述單片機的輸出端還連接有上拉電阻。
6.如權(quán)利要求4所述的推動信號電路，其特征在于所述導(dǎo)通角信號傳送電路連接同一相上下兩個IGBT管。
專利摘要本實用新型適用于開關(guān)磁阻電動機領(lǐng)域，提供了一種開關(guān)磁阻電動機的推動信號電路，包括斬波變換電路和導(dǎo)通角傳送電路，所述斬波變換電路和導(dǎo)通角傳送電路分別與輸出高低電平信號的單片機連接，所述斬波變換電路包括達(dá)林頓電路、觸發(fā)器、與非門及非門；所述推動信號電路還包括導(dǎo)通角傳送電路。本實用新型可降低相電流脈動、開關(guān)磁阻電動機的噪聲和轉(zhuǎn)矩脈動。電動時和制動時，性能都比較好。
文檔編號H02P6/10GK201813341SQ201020196589
公開日2011年4月27日 申請日期2010年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月17日
發(fā)明者丁金龍, 裘錦灼 申請人:北京中紡銳力機電有限公司