基于多極磁阻旋變的開關磁阻電機控制系統及控制方法
【技術領域】
[0001]本發明基于多極磁阻旋變的開關磁阻電機控制系統及控制方法涉及開關磁阻電機數字控制系統領域，特別是涉及開關磁阻電機用軟件角度細分實現角度位置控制領域。
【背景技術】
[0002]隨著多電飛機和全電飛機技術的迅速發展，對飛機電氣系統提出了新的、更高的要求。預計2015年前后，單臺發動機提供的電力將達到500kW。傳統的發動機用引氣方式為發電機提供機械能，這種方式會嚴重影響發動機的效率和穩定性。在多電飛機中，綜合發動機系統和起動/發電系統的功能和結構，出現了多電發動機，多電發動機除提供飛機飛行所需的推力外，還為飛機的用電系統提供電力。因此，大功率起動/發電技術是實現多電發動機的一項關鍵技術。開關磁阻電機結構簡單、容錯性好、適合高轉速運行、適應惡劣工作環境，并且可以方便地實現起動和發電雙功能，這些特點決定了開關磁阻起動/發電機系統在多電發動機中的適用性，因此，它在270V航空高壓直流起動/發電機系統中占有重要地位。
[0003]角度位置控制(APC)是開關磁阻電機控制策略中最復雜的一種方法，但是，它的控制最靈活、效果最好，其技術關鍵在于角度細分。傳統采用鎖相倍頻技術實現硬件角度細分，一方面加大了硬件設計的復雜性、降低了電路的可靠性，另一方面由于鎖相環中低通濾波器的影響，對轉速變化的鎖定有一定的延時，細分實時性較差；此外，傳統的霍爾傳感器、光電碼盤等位置傳感器對環境的依賴性較強，無法適應飛機發動機中高溫、強震動等惡劣環境。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是:提出一種能提高開關磁阻電機角度位置控制(APC)靈活性，同時保證控制實時性和準確性，并具有較高可靠性、能適應惡劣環境運行的開關磁阻電機控制系統。
[0005]本發明采取的技術方案為，一種基于多極磁阻旋變的開關磁阻電機控制系統，所述開關磁阻電機控制系統由開關磁阻電機1，多極磁阻旋變2，電源轉換板3，多極磁阻旋變解碼板4，數字控制器5，驅動器6組成；其中極對數相同的開關磁阻電機I與多極磁阻旋變2的轉子同軸安裝；通過電源轉換板3向多極磁阻旋變解碼板4、數字控制器5、驅動器6提供所需的各種電平；通過多極磁阻旋變解碼板4向多極磁阻旋變2提供激磁信號，同時多極磁阻旋變解碼板4接收多極磁阻旋變2輸出的正余弦信號用于數字解碼；數字控制器5將開關磁阻電機I各相開通、關斷角均量化為12位解碼數值，通過數據總線接收多極磁阻旋變解碼板4輸出的絕對位置解碼數值，并結合保護信號和占空比值向驅動器6發送各IGBT管的開關指令，控制開關磁阻電機I按預先設定的開通、關斷角運行。
[0006]一種基于多極磁阻旋變的開關磁阻電機控制方法，具體控制步驟如下:
[0007]步驟1:將開關磁阻電機I的轉子位置角調至A相為0°，根據開關磁阻電機I轉向判斷出此時其余各相的轉子位置角，手動調整多極磁阻旋變2的定子使得此時的解碼數值為O，并固定多極磁阻旋變2的定子；
[0008]步驟2:將開關磁阻電機I的各相開通、關斷角分別量化為旋變解碼數值，并結合開關磁阻電機I的轉向和切換IGBT管的開通、關斷狀態角度區間寬度得出對應的解碼數值區間；
[0009]步驟3:讀取旋變解碼數值，并判讀當前解碼數值是否處于步驟2中的解碼數值區間中；
[0010]步驟4:當旋變解碼數值處于步驟2中的解碼數值區間時，則結合保護信號和占空比值數字控制器5向驅動器6發送各IGBT管的開關指令，控制開關磁阻電機I按預先設定的開通、關斷角運行，跳轉運行步驟2，直至數字控制器5發出關機指令；
[0011]步驟5:當旋變解碼數值不處于步驟2中的解碼數值區間時，數字控制器5僅根據保護信號和占空比值向驅動器6發送各IGBT管的開關指令，旋變解碼數值不參與開關磁阻電機I換向，跳轉運行步驟2，直至數字控制器5發出關機指令。
[0012]本發明具有的優點和有益效果:本發明是一種基于多極磁阻旋變的開關磁阻電機控制系統和控制方法的設計。多極磁阻旋變與開關磁阻電機結構類似，其轉子無線圈、無永磁體，結構簡單可靠，適應惡劣環境運行，將極對數相同的多極磁阻旋變轉子與開關磁阻電機轉子同軸安裝，利用旋變專用解碼芯片AD2S1200實現旋變的絕對位置解碼，從而分辨出開關磁阻電機各相的轉子位置角，可以實現開關磁阻電機任意開通、關斷角，極大提高了開關磁阻電機角度位置控制(APC)的靈活性、同時保證了控制的實時性和準確性。
【附圖說明】
[0013]圖1是8/6極四相開關磁阻電機I轉子與六對極多極磁阻旋變2轉子的安裝關系不意圖；
[0014]圖2是一種基于多極磁阻旋變2的開關磁阻電機I控制系統框圖；
[0015]圖3是開關磁阻電機I轉子位置角數字化流程圖；
[0016]圖4是軟件角度細分示意圖；
[0017]其中；θ onA:開關磁阻電機I的A相開通角對應旋變解碼數值；Θ offA:開關磁阻電機I的A相關斷角對應旋變解碼數值；DK:切換IGBT管開通、關斷狀態角度區間寬度對應旋變解碼數值變化量；CW:電機輸出軸順時針方向旋轉；1:開關磁阻電機；2:多極磁阻旋變；3:電源轉換板；4:多極磁阻旋變解碼板；5:數字控制器；6:驅動器；7:開關磁阻電機轉子；8:多極磁阻旋變轉子；9 =IGBT管由關斷切換為開通區間；10 =IGBT管由開通切換為關斷區間。
【具體實施方式】
[0018]下面結合說明書附圖對本發明做詳細說明，設計基于六對極多極磁阻旋變的8/6極四相開關磁阻電機控制系統。
[0019]本發明的工作原理為:將極對數相同的開關磁阻電機I與多極磁阻旋變2的轉子同軸安裝，通過電源轉換板3向多極磁阻旋變解碼板4、數字控制器5、驅動器6提供所需的各種電平，通過多極磁阻旋變解碼板4向多極磁阻旋變2提供激磁信號，同時多極磁阻旋變解碼板4接收多極磁阻旋變2輸出的正余弦信號用于數字解碼，數字控制器5通過數據總線接收多極磁阻旋變解碼板4輸出的絕對位置解碼信號，將開關磁阻電機I各相開通、關斷角量化為12位解碼數值，通過讀取絕對位置解碼信號、并結合保護信號和占空比值數字控制器5向驅動器6發送各IGBT管的開關指令，控制開關磁阻電機I按所需要的方式運