專(zhuān)利名稱(chēng)：一種開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的脈寬調(diào)制控制方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)控制領(lǐng)域，尤其涉及一種開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的脈寬調(diào)制控制方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)控制方式中常采取脈寬調(diào)制(PWM)方式進(jìn)行控制，現(xiàn)有的控制方式中PWM的頻率固定，通過(guò)對(duì)PWM的占空比的調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)繞組電流的控制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)矩的控制。但是采用固定頻率PWM進(jìn)行控制時(shí)，在空載或負(fù)載很小時(shí)會(huì)出現(xiàn)PWM占空比很小，絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)的導(dǎo)通時(shí)間很短，IGBT在整個(gè)導(dǎo)通時(shí)間內(nèi)幾乎處于開(kāi)通與關(guān)斷的過(guò)渡狀態(tài)，此時(shí)很大一部分能量消耗在IGBT的開(kāi)關(guān)損耗中，且對(duì)IGBT本身的壽命影響很大?，F(xiàn)在一些應(yīng)用中常采取當(dāng)PWM的占空比小于一個(gè)常量時(shí)，即認(rèn)為是關(guān)斷狀態(tài)，從而避免IGBT導(dǎo)通周期過(guò)短。雖然采取上述方法可以避免IGBT導(dǎo)通時(shí)間過(guò)短，但是空載或負(fù)載很小時(shí)會(huì)使電機(jī)繞組電流脈動(dòng)加大，以致使電機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)加大，·造成空載或負(fù)載很小時(shí)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性下降。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的脈寬調(diào)制控制方法及系統(tǒng)。本發(fā)明提供了一種開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的脈寬調(diào)制控制方法，包括步驟I，獲取電流調(diào)節(jié)器輸出的占空比；步驟2，對(duì)電流調(diào)節(jié)器輸出的占空比進(jìn)行滯環(huán)比較；在電流調(diào)節(jié)器輸出的占空比由第二預(yù)設(shè)值下降到第一預(yù)設(shè)值時(shí)，輸出具有第一頻率的PWM控制信號(hào)；在電流調(diào)節(jié)器輸出的占空比由第一預(yù)設(shè)值上升到第二預(yù)設(shè)值時(shí)，輸出具有第二頻率的PWM控制信號(hào);第一頻率小于第二頻率；步驟3，執(zhí)行機(jī)構(gòu)根據(jù)PWM控制信號(hào)控制開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的轉(zhuǎn)矩。在一個(gè)示例中，第一預(yù)設(shè)值為第一頻率的PWM控制信號(hào)所允許的最小占空比。在一個(gè)示例中，第二頻率為固定的頻率，或者第二頻率為對(duì)應(yīng)于不同轉(zhuǎn)速區(qū)間的頻率。在一個(gè)示例中，不同轉(zhuǎn)速區(qū)間對(duì)應(yīng)的頻率之間的切換通過(guò)滯環(huán)比較實(shí)現(xiàn)。 在一個(gè)示例中，轉(zhuǎn)速區(qū)間與第二頻率的對(duì)應(yīng)關(guān)系通過(guò)二維表格存儲(chǔ)。本發(fā)明提供了一種開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的脈寬調(diào)制控制系統(tǒng)，包括速度調(diào)節(jié)器、電流調(diào)節(jié)器以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)，還包括PWM模式判斷輸出機(jī)構(gòu)，用于獲取電流調(diào)節(jié)器輸出的占空比；對(duì)電流調(diào)節(jié)器輸出的占空比進(jìn)行滯環(huán)比較；在電流調(diào)節(jié)器輸出的占空比由第二預(yù)設(shè)值下降到第一預(yù)設(shè)值時(shí)，輸出具有第一頻率的PWM控制信號(hào)；在電流調(diào)節(jié)器輸出的占空比由第一預(yù)設(shè)值上升到第二預(yù)設(shè)值時(shí)，輸出具有第二頻率的PWM控制信號(hào)；第一頻率小于第二頻率；執(zhí)行機(jī)構(gòu)，用于根據(jù)PWM控制信號(hào)控制開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的轉(zhuǎn)矩。
在一個(gè)示例中，PWM模式判斷輸出機(jī)構(gòu)包括滯環(huán)比較器、模式選擇開(kāi)關(guān)、第一頻率信號(hào)輸出模塊和第二頻率信號(hào)輸出模塊；滯環(huán)比較器判定電流調(diào)節(jié)器輸出的占空比由第二預(yù)設(shè)值下降到第一預(yù)設(shè)值時(shí)，模式選擇開(kāi)關(guān)控制第一頻率信號(hào)輸出模塊輸出具有第一頻率的PWM控制信號(hào)；滯環(huán)比較器判定電流調(diào)節(jié)器輸出的占空比由第一預(yù)設(shè)值上升到第二預(yù)設(shè)值時(shí)，模式選擇開(kāi)關(guān)控制第二頻率信號(hào)輸出模塊輸出具有第二頻率的PWM控制信號(hào)。在一個(gè)示例中，第一預(yù)設(shè)值為第一頻率的PWM控制信號(hào)所允許的最小占空比。本發(fā)明提供了一種PWM模式判斷輸出機(jī)構(gòu)，PWM模式判斷輸出機(jī)構(gòu)用于獲取電流調(diào)節(jié)器輸出的占空比；對(duì)電流調(diào)節(jié)器輸出的占空比進(jìn)行滯環(huán)比較；在電流調(diào)節(jié)器輸出的占空比由第二預(yù)設(shè)值下降到第一預(yù)設(shè)值時(shí)，輸出具有第一頻率的PWM控制信號(hào)；在電流調(diào)節(jié)器輸出的占空比由第一預(yù)設(shè)值上升到第二預(yù)設(shè)值時(shí)，輸出具有第二頻率的PWM控制信號(hào)；第一頻率小于第二頻率。
在一個(gè)示例中，PWM模式判斷輸出機(jī)構(gòu)包括滯環(huán)比較器、模式選擇開(kāi)關(guān)、第一頻率信號(hào)輸出模塊和第二頻率信號(hào)輸出模塊；滯環(huán)比較器判定電流調(diào)節(jié)器輸出的占空比由第二預(yù)設(shè)值下降到第一預(yù)設(shè)值時(shí)，模式選擇開(kāi)關(guān)控制第一頻率信號(hào)輸出模塊輸出具有第一頻率的PWM控制信號(hào)；滯環(huán)比較器判定電流調(diào)節(jié)器輸出的占空比由第一預(yù)設(shè)值上升到第二預(yù)設(shè)值時(shí)，模式選擇開(kāi)關(guān)控制第二頻率信號(hào)輸出模塊輸出具有第二頻率的PWM控制信號(hào)。本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)在進(jìn)行PWM控制時(shí)，當(dāng)空載或負(fù)載很小時(shí)，在不加大轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的情況下，保證IGBT的導(dǎo)通時(shí)間維持在一個(gè)合適的導(dǎo)通時(shí)間內(nèi)，從而減小空載或負(fù)載很小時(shí)IGBT的開(kāi)關(guān)損耗所占的比重，并避免IGBT開(kāi)通時(shí)間過(guò)短，從而保護(hù)IGBT。


下面結(jié)合附圖來(lái)對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，其中圖I是本發(fā)明提供的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的脈寬調(diào)制控制系統(tǒng)示意圖；圖2是PWM模式判斷輸出機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是工作模式與占空比關(guān)系示意圖；圖4是轉(zhuǎn)速與PWM頻率對(duì)應(yīng)關(guān)系示意圖；圖5是PWM頻率變換波形。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)在采用脈寬調(diào)制技術(shù)PWM控制時(shí)，在空載或負(fù)載很小的情況下，通過(guò)變頻方式，實(shí)現(xiàn)了 IGBT的導(dǎo)通時(shí)間維持在一定時(shí)間內(nèi)，減小空載或負(fù)載很小時(shí)IGBT的開(kāi)關(guān)損耗所占的比重，且不加大空載或負(fù)載很小時(shí)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了在空載或負(fù)載很小的情況下，IGBT的導(dǎo)通時(shí)間大于最小允許值，如附圖中圖5所示，T1、T2分別為變頻前和變頻后的PWM的周期，變頻前，tonl為最小允許的IGBT開(kāi)通時(shí)間，變頻后，PWM周期變?yōu)門(mén)2，且IGBT開(kāi)通時(shí)間變?yōu)閠on2，此時(shí)ton2 > tonl,大于IGBT的最小開(kāi)通時(shí)間，從而延長(zhǎng)了 IGBT的導(dǎo)通時(shí)間。本發(fā)明提供的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的脈寬調(diào)制控制方法，包括
I)、將電流調(diào)節(jié)器輸出的PWM占空比送入PWM模式判斷輸出機(jī)構(gòu)。圖I顯示了本發(fā)明提供的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的脈寬調(diào)制控制系統(tǒng)，包括速度調(diào)節(jié)器、電流調(diào)節(jié)器、PWM模式判斷輸出機(jī)構(gòu)以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)。電流調(diào)節(jié)器的輸出為所需要的占空比，此占空比將送至PWM模式判斷輸出機(jī)構(gòu)，在PWM模式判斷輸出機(jī)構(gòu)中進(jìn)行判斷是否需要進(jìn)行變頻操作，并將最終的PWM周期及占空比送至執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制IGBT的開(kāi)通關(guān)斷，以控制開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)M的轉(zhuǎn)矩及轉(zhuǎn)速。2)在PWM模式 判斷輸出機(jī)構(gòu)中，將此PWM占空比進(jìn)行滯環(huán)比較，判斷是否進(jìn)行變頻操作還是按原先設(shè)定PWM頻率輸出，并通過(guò)切換開(kāi)關(guān)切換到對(duì)應(yīng)的模式。圖2顯示了 PWM模式判斷輸出機(jī)構(gòu)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，包括滯環(huán)比較器和開(kāi)關(guān)K，當(dāng)不需要變頻時(shí)，按原先設(shè)定的固定PWM頻率，當(dāng)需要變頻時(shí)，采用新的PWM頻率。滯環(huán)比較器的作用是對(duì)前端(電流調(diào)節(jié)器)輸出的PWM占空比進(jìn)行判斷，當(dāng)其占空比減小到小于al時(shí)，則選擇變頻模式；當(dāng)PWM占空比增大到大于a2時(shí)，則采用非變頻模式。此滯環(huán)模式保證了從固定頻率到變化頻率切換的平滑過(guò)渡。切換開(kāi)關(guān)K根據(jù)滯環(huán)比較器的模式選擇，切換到相應(yīng)的控制模式(變頻模式和非變頻模式)。如圖3所示，其中al為原先PWM頻率下所允許的最小占空比，且al <a2。當(dāng)電流環(huán)輸出的PWM占空比由a2減小到al后，采用變頻模式，此前一直采用非變頻模式；當(dāng)電流環(huán)輸出的PWM占空比由al增大到a2后，采用非變頻模式，此前一直采用變頻模式。當(dāng)選擇非變頻模式時(shí)，PWM輸出頻率仍然采用原先設(shè)定頻率。當(dāng)選擇變頻模式時(shí)，可以采用另外一個(gè)固定頻率的PWM，此頻率小于原先設(shè)定的PWM頻率，且在此頻率下輸出的占空比所對(duì)應(yīng)的IGBT開(kāi)通時(shí)間大于原先的PWM頻率下最小允許占空比al所對(duì)應(yīng)的IGBT開(kāi)通時(shí)間；或者根據(jù)轉(zhuǎn)速選擇相對(duì)應(yīng)的PWM頻率，具體來(lái)說(shuō)，可以將轉(zhuǎn)速分成幾個(gè)轉(zhuǎn)速段，每個(gè)轉(zhuǎn)速段內(nèi)采用一個(gè)相應(yīng)的PWM頻率，在此頻率下，可使占空比保持在一個(gè)合適的值(不會(huì)太小)，兩個(gè)轉(zhuǎn)速段的切換采用滯環(huán)比較，以實(shí)現(xiàn)不同轉(zhuǎn)速段得PWM頻率的平滑切換。如圖4所示，當(dāng)轉(zhuǎn)速由n_i轉(zhuǎn)換到n_i+l后，PWM頻率由PWM n_i變?yōu)镻WM_n_i+l，此前頻率一直為PWM_n_i ;當(dāng)轉(zhuǎn)速由n_i+l轉(zhuǎn)換到n_i后，PWM頻率由PWM_n_i+l變?yōu)镻WM_n_i，此前頻率一直為PWM_n_i+l。如果采用將轉(zhuǎn)速分成幾個(gè)轉(zhuǎn)速段，每個(gè)轉(zhuǎn)速段內(nèi)采用一個(gè)相應(yīng)的PWM頻率的方案，可以事先建立轉(zhuǎn)速-PWM頻率的二維表格，將不同轉(zhuǎn)速段下所對(duì)應(yīng)的PWM頻率固定在存儲(chǔ)器(ROM，EEPROM，F(xiàn)LASH)中，可以通過(guò)實(shí)際轉(zhuǎn)速查表獲得對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速段所需的PWM頻率。3)將獲得PWM頻率輸入給執(zhí)行機(jī)構(gòu)，以控制開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的轉(zhuǎn)矩。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但本發(fā)明保護(hù)范圍并不局限于此。任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明公開(kāi)的技術(shù)范圍內(nèi)，均可對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)?shù)母淖兓蜃兓?，而這種改變或變化都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的脈寬調(diào)制控制方法，其特征在于，包括 步驟I，獲取電流調(diào)節(jié)器輸出的占空比； 步驟2，對(duì)電流調(diào)節(jié)器輸出的占空比進(jìn)行滯環(huán)比較；在電流調(diào)節(jié)器輸出的占空比由第二預(yù)設(shè)值下降到第一預(yù)設(shè)值時(shí)，輸出具有第一頻率的PWM控制信號(hào)；在電流調(diào)節(jié)器輸出的占空比由第一預(yù)設(shè)值上升到第二預(yù)設(shè)值時(shí)，輸出具有第二頻率的PWM控制信號(hào)；第一頻率小于第二頻率； 步驟3，執(zhí)行機(jī)構(gòu)根據(jù)PWM控制信號(hào)控制開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的轉(zhuǎn)矩。
2.如權(quán)利要求I所述的脈寬調(diào)制控制方法，其特征在于，第一預(yù)設(shè)值為第一頻率的PWM控制信號(hào)所允許的最小占空比。
3.如權(quán)利要求I或2所述的脈寬調(diào)制控制方法，其特征在于，第二頻率為固定的頻率，或者第二頻率為對(duì)應(yīng)于不同轉(zhuǎn)速區(qū)間的頻率。
4.如權(quán)利要求3所述的脈寬調(diào)制控制方法，其特征在于，不同轉(zhuǎn)速區(qū)間對(duì)應(yīng)的頻率之間的切換通過(guò)滯環(huán)比較實(shí)現(xiàn)。
5.如權(quán)利要求4所述的脈寬調(diào)制控制方法，其特征在于，轉(zhuǎn)速區(qū)間與第二頻率的對(duì)應(yīng)關(guān)系通過(guò)二維表格存儲(chǔ)。
6.一種開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的脈寬調(diào)制控制系統(tǒng)，包括速度調(diào)節(jié)器、電流調(diào)節(jié)器以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其特征在于，還包括PWM模式判斷輸出機(jī)構(gòu)，用于獲取電流調(diào)節(jié)器輸出的占空比；對(duì)電流調(diào)節(jié)器輸出的占空比進(jìn)行滯環(huán)比較；在電流調(diào)節(jié)器輸出的占空比由第二預(yù)設(shè)值下降到第一預(yù)設(shè)值時(shí)，輸出具有第一頻率的PWM控制信號(hào)；在電流調(diào)節(jié)器輸出的占空比由第一預(yù)設(shè)值上升到第二預(yù)設(shè)值時(shí)，輸出具有第二頻率的PWM控制信號(hào)；第一頻率小于第二頻率； 執(zhí)行機(jī)構(gòu)，用于根據(jù)PWM控制信號(hào)控制開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的轉(zhuǎn)矩。
7.如權(quán)利要求6所述的脈寬調(diào)制控制系統(tǒng)，其特征在于，PWM模式判斷輸出機(jī)構(gòu)包括滯環(huán)比較器、模式選擇開(kāi)關(guān)、第一頻率信號(hào)輸出模塊和第二頻率信號(hào)輸出模塊； 滯環(huán)比較器判定電流調(diào)節(jié)器輸出的占空比由第二預(yù)設(shè)值下降到第一預(yù)設(shè)值時(shí)，模式選擇開(kāi)關(guān)控制第一頻率信號(hào)輸出模塊輸出具有第一頻率的PWM控制信號(hào)； 滯環(huán)比較器判定電流調(diào)節(jié)器輸出的占空比由第一預(yù)設(shè)值上升到第二預(yù)設(shè)值時(shí)，模式選擇開(kāi)關(guān)控制第二頻率信號(hào)輸出模塊輸出具有第二頻率的PWM控制信號(hào)。
8.如權(quán)利要求6或7所述的脈寬調(diào)制控制系統(tǒng)，其特征在于，第一預(yù)設(shè)值為第一頻率的PWM控制信號(hào)所允許的最小占空比。
9.一種PWM模式判斷輸出機(jī)構(gòu)，其特征在于，PWM模式判斷輸出機(jī)構(gòu)用于獲取電流調(diào)節(jié)器輸出的占空比；對(duì)電流調(diào)節(jié)器輸出的占空比進(jìn)行滯環(huán)比較；在電流調(diào)節(jié)器輸出的占空比由第二預(yù)設(shè)值下降到第一預(yù)設(shè)值時(shí)，輸出具有第一頻率的PWM控制信號(hào)；在電流調(diào)節(jié)器輸出的占空比由第一預(yù)設(shè)值上升到第二預(yù)設(shè)值時(shí)，輸出具有第二頻率的PWM控制信號(hào)；第一頻率小于第二頻率。
10.如權(quán)利要求9所述的PWM模式判斷輸出機(jī)構(gòu)，其特征在于，PWM模式判斷輸出機(jī)構(gòu)包括滯環(huán)比較器、模式選擇開(kāi)關(guān)、第一頻率信號(hào)輸出模塊和第二頻率信號(hào)輸出模塊； 滯環(huán)比較器判定電流調(diào)節(jié)器輸出的占空比由第二預(yù)設(shè)值下降到第一預(yù)設(shè)值時(shí)，模式選擇開(kāi)關(guān)控制第一頻率信號(hào)輸出模塊輸出具有第一頻率的PWM控制信號(hào)； 滯環(huán)比較器判定電流調(diào)節(jié)器輸出的占空比由第一預(yù)設(shè)值上升到第二預(yù)設(shè)值時(shí)，模式選擇開(kāi)關(guān)控制第 二頻率信號(hào)輸出模塊輸出具有第二頻率的PWM控制信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的脈寬調(diào)制控制方法及系統(tǒng)。該脈寬調(diào)制控制方法包括步驟1，獲取電流調(diào)節(jié)器輸出的占空比；步驟2，對(duì)電流調(diào)節(jié)器輸出的占空比進(jìn)行滯環(huán)比較；在電流調(diào)節(jié)器輸出的占空比由第二預(yù)設(shè)值下降到第一預(yù)設(shè)值時(shí)，輸出具有第一頻率的PWM控制信號(hào)；在電流調(diào)節(jié)器輸出的占空比由第一預(yù)設(shè)值上升到第二預(yù)設(shè)值時(shí)，輸出具有第二頻率的PWM控制信號(hào)；第一頻率小于第二頻率；步驟3，執(zhí)行機(jī)構(gòu)根據(jù)PWM控制信號(hào)控制開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的轉(zhuǎn)矩。本發(fā)明保證IGBT的導(dǎo)通時(shí)間維持在一個(gè)合適的導(dǎo)通時(shí)間內(nèi)，從而減小空載或負(fù)載很小時(shí)IGBT的開(kāi)關(guān)損耗所占的比重，并避免IGBT開(kāi)通時(shí)間過(guò)短，從而保護(hù)IGBT。
文檔編號(hào)H02P6/08GK102904503SQ20111021315
公開(kāi)日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2011年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月28日
發(fā)明者蔣哲, 周海亮, 彭永強(qiáng) 申請(qǐng)人:北京中紡銳力機(jī)電有限公司