[发明专利]一种开关磁阻驱动系统及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及电机驱动领域，特别是一种开关磁阻驱动系统及控制方法。

背景技术

开关磁阻驱动(Switched Reluctance Drive：SRD)是继变频调速系统、无刷直流电动机调速系统之后发展起来的最新一代无级调速系统，是集现代微电子技术、数字技术、电力电子技术、红外光电技术及现代电磁理论、设计和制作技术为一体的光、机、电一体化高新技术。它具有调速系统兼具直流、交流两类调速系统的优点。英、美等经济发达国家对开关磁阻电动机调速系统的研究起步较早，并已取得显著效果，产品功率等级从数W直到数百kW，广泛应用于家用电器、航空、航天、电子、机械及开关磁阻驱动系统辆等领域。

目前，普遍采用的开关磁阻驱动系统有以下几种特点：

1)电机结构简单、成本低、适用于高速。开关磁阻电机转子上没有任何形式的绕组、永磁体、滑环等，定子上只有简单的集中绕组，绕组端部较短，没有相间跨接线，因此开关磁阻电机的结构比鼠笼式感应电动机还要简单。

2)功率电路简单，各相独立工作，可构成极高可靠性系统。因为电机转矩方向与绕组电流方向无关，即只需单方向绕组电流，故功率电路可以做到每相一个功率开关。从电机的电磁结构上看，各相绕组和磁路相互独立，各自在一定轴角范围内产生电磁转矩。而不像在一般电机中必须在各相绕组和磁路共同作用下产生一个圆形旋转磁场，电机才能正常运转。

3)高起动转矩，低起动电流。控制器从电源侧吸收较少的电流在电机侧得到较大的起动转矩是本系统的一大特点，使之在起动方法中电流冲击小，电机和控制器发热较连续额定运行时还小，适用于频繁起停及正反向转运行。

4)可控参数多，调速性能好。控制开关磁阻电机的主要运行参数和常用方法至少有四种：相开通角、相关断角、相电流幅值、相绕组电压。

5)效率高，损耗小SRD系统是一种非常高效的调速系统。可通过机和电的统一协调设计满足各种特殊使用要求。

6)具有明显转矩脉动，且驱动运行时导致振动大。

7)开关磁阻电机噪声大，影响应用场合。

综上，目前市场上普遍应用的开关磁阻驱动系统从其特点上看，虽然具有很多优点，但也存在致命缺点，使得其应用场合和应用范围受到限制，无法再更广阔的领域使用。

当前存在的主要问题如下：

1)存在明显的转矩脉动，转矩控制精度低；

2)运行中出现振动，稳定性能较差；

3)开关磁阻电机噪声大；

4)开关磁阻驱动系统总体缺乏优化。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了解决现有技术中存在明显的转矩脉动，导致出现振动，且电机噪声大的问题，本发明提供一种开关磁阻驱动系统及控制方法来解决上述问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种开关磁阻驱动系统，其特征在于：它包括控制器、用户操控装置、开关磁阻电机和磁电编码器；其中，所述控制器分别连接所述用户操控装置和所述开关磁阻电机，所述开关磁阻电机连接所述磁电编码器；所述用户操控装置向所述控制器提供驱动系统运行的控制信号，所述磁电编码器检测所述开关磁阻电机的电机转子绝对角位置信号，并将其传送给所述控制器，所述控制器根据电机转子绝对角位置信号和所述用户操控装置提供所述驱动系统运行的控制信号，通过电流闭环矢量控制、转矩控制及速度闭环输出一进一出各两路U、V、W的PWM驱动信号给所述开关磁阻电机，控制所述驱动系统带动的负载工作。

所述驱动系统还包括一电池组，所述电池组连接所述控制器，用于给所述控制器提供正极和负极动力电源。