[发明专利]一种新的开关磁阻电动机伺服系统

说明书

技术领域

本发明涉及开关磁阻电动机中的伺服系统，具体地说，涉及双N拍运行方式的N相开关磁阻电动机伺服系统。

背景技术

通常，伺服系统是以电动机转角或工作台位移为控制量的自动控制系统，在各种行业中得到了广泛的应用，尤其是机械制造行业，伺服系统的响应要快，调节过程要短，并且要具有良好的控制精度。

开关磁阻电动机有其独特的优点，已在调速领域确立了重要的地位，但其输出转矩的形式比较复杂，脉动比较大，在运行转速很低时，存在着显著的转速波动，所以至今没有开关磁阻电动机伺服系统的产品。

在开关磁阻电动机定位系统和宽范围调速装置专利的基础上，不久前本公司又申请了“一种开关磁阻电动机伺服系统”的专利。反馈量可以是电动机转角或工作台位移，需要时还可引进转速调节作内环。

这一系统所用的开关磁阻电动机是特殊的，其转子凸极的齿形经过特殊设计在一个相绕组中通以电流时，转子复位转矩的特性近似地符合正弦波规律，同时利用测得的相电流，对各相的转矩幅值实行直接或间接的闭环分相控制。

这一系统各相间采用两相邻相同时通电的运行方式，当失调角等于通电相共磁能增加最快时，同时通电的相邻相换相，亦即两相邻相同时通电的组合改变，而转子得到通电相所产生的最大转矩，也就是复位转矩的幅值。

当失调角为别的值时，由于两相邻相产生的复位转矩的幅值适当，转子总复位转矩的矩角特性仍近似地符合正弦波规律，且幅值基本不变。而这一幅值也就是这时输出的电磁转矩。

两相邻相同时通电的运行方式，确实可做成宽范围的调速装置和伺服系统，但仔细观察，其每一相的总导通角为这样大的角度，会使功率电路中功率元件及电动机绕组的功耗较大，有待进一步改进。

发明内容

本发明正是为了解决上述技术问题而设计的一种新的开关磁阻电动机伺服系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种新的开关磁阻电动机伺服系统，包括开关磁阻电动机、控制器和编码器；电动机是转子可以定位在任意设定转角的N相开关磁阻电动机，N＞2；电动机电磁转矩的脉动很小，能输出极低的转速；在启动信号作用下，开关把转角给定值接通；经过调节器一路输出给比较电路，另一路输出给绝对值变换器；比较电路获得的正/反向运行信号和控制电路输出同时送到转矩给定器上，转矩给定器产生相应的转矩量，并输出给电动机的相绕组，从而控制开关磁阻电动机转速；电动机上装有编码器做的角位移传感器，将角位移量编码后分别送给转矩给定器、D触发器和可逆计数器，可逆计数器在置零信号和D触发器共同控制下，输出反馈信号经数模转换后作为调节器的另一路控制输入；各相绕组采用双N拍运行方式，对电动机转角或工作台位移进行闭环控制。

所述一种新的开关磁阻电动机伺服系统，电动机各相磁路独立，可分相控制绕组中电流；在一个绕组中通以电流时，转子复位转矩的矩角特性近似地符合正弦波规律。

所述一种新的开关磁阻电动机伺服系统，送给转矩给定器传递转角间隔的脉冲列来自电动机上的编码器，电气上每相的总导通角为两相邻相间有导通角重叠，亦即单相导电和两相邻相同时导电进行，导通角都是每相导通的相位角位于正中处，其时电气失调角等于转子上获得大小为复位转矩幅值的最大转矩。

所述一种新的开关磁阻电动机伺服系统，先假定单相导电时相转矩的幅值给定为M_K，而两相邻相同时导电时，相转矩的幅值给定都为则N相电动机转子总转矩是脉动的，幅值一直为M_K，波形是2N个正弦波正波顶的包络线；设K为总转矩与M_K之比，显然K在范围内变化；然后把上述相转矩幅值给定除以K，使相转矩幅值给定随着失调角周期性地变化，就可消掉转子总转矩的脉动。

所述一种新的开关磁阻电动机伺服系统，反馈信号是用电流传感器测得的相电流，各相的电磁转矩幅值由转矩给定器给出后，经过M/I转换，构成电流闭环。

所述一种开关磁阻电动机伺服系统，反馈信号是用电流传感器测得的相电流，各相的电磁转矩幅值由转矩给定器给出后，把相电流信号进行I/M转换，直接构成转矩闭环。

所述一种新的开关磁阻电动机伺服系统，工作台连动检测与另一个编码器A相连，输出位移量给D触发器经可逆计数器和数模转换后作为调节器的输入，由比较电路制定转向和绝对值变换器获得大小，送到转矩给定器后，决定了输出的M_K大小和绕组的通电顺序；给定和反馈量为位移，调节器也是位移调节器。