В этом примере показан управляемый током привод SRM 60-kW 6/4 с использованием конкретной модели SRM на основе измеренных кривых намагниченности. 8/6 и 10/8 предустановленные модели также представлены с той же стратегией управления.
Хоанг Ле-Хюи, Университет Лаваля
Питание SRM осуществляется трехфазным асимметричным преобразователем мощности, имеющим три ножки, каждая из которых состоит из двух БТИЗ и двух свободно колесных диодов. Во время периодов проводимости активные БТИЗ прикладывают положительное напряжение источника к обмоткам статора для возбуждения положительных токов в фазные обмотки. Во время периодов свободного хода к обмоткам прикладывается отрицательное напряжение, и накопленная энергия возвращается к источнику питания постоянного тока через диоды. Таким образом, время падения токов в обмотках двигателя может быть уменьшено. Используя датчик положения, прикрепленный к ротору, можно точно устанавливать углы включения и выключения фаз двигателя. Этот угол переключения можно использовать для управления проявленными колебаниями крутящего момента. Фазовые токи независимо управляются тремя контроллерами гистерезиса, которые генерируют сигналы возбуждения IGBT путем сравнения измеренных токов с опорными. Частота переключения IGBT в основном определяется полосой гистерезиса.
В этом примере используется напряжение питания постоянного тока 240 В. Углы включения и выключения преобразователя поддерживаются постоянными на уровне 45 ° и 75 ° соответственно в диапазоне скоростей. Опорный ток равен 200 А, а полоса гистерезиса выбрана равной + -10 А. SRM запускается путем применения шаговой привязки к входу регулятора. Скорость ускорения зависит от характеристик нагрузки. Для сокращения времени запуска была выбрана очень легкая нагрузка. Поскольку управляются только токи, скорость двигателя будет увеличиваться в соответствии с механической динамикой системы. Формы сигналов возбуждения SRM (фазовые напряжения, магнитный поток, токи обмоток, крутящий момент двигателя, частота вращения двигателя) отображаются в области применения. Как можно отметить, крутящий момент SRM имеет очень высокую составляющую пульсации крутящего момента, которая обусловлена переходами токов от одной фазы к следующей. Эта пульсация крутящего момента является особой характеристикой SRM и зависит главным образом от углов включения и выключения преобразователя. Наблюдая за колебаниями привода, можно отметить, что диапазон рабочих скоростей SRM можно разделить на две области в соответствии с режимом работы преобразователя: управляемый током и подаваемый напряжением.
Режим управления током
От стойки до 3000 об/мин ЭДС двигателя низкая, и ток может регулироваться до эталонного значения. В этом режиме работы среднее значение развиваемого крутящего момента приблизительно пропорционально текущему эталону. Помимо пульсации крутящего момента, обусловленной фазовыми переходами, отметим также пульсацию крутящего момента, создаваемую переключением регулятора гистерезиса. Этот режим работы также называется работой с постоянным крутящим моментом.
Режим питания напряжением
Для скоростей выше 3000 об/мин ЭДС двигателя является высоким, и токи фазы не могут достичь опорного значения, заданного регуляторами тока. Работа преобразователя естественным образом переходит в режим с подачей напряжения, в котором отсутствует модуляция силовых переключателей. Они остаются закрытыми в течение своих активных периодов, и постоянное напряжение питания постоянного тока непрерывно подается на фазные обмотки. Это приводит к линейному изменению формы сигнала потока, как показано в объеме изобретения. В режиме с подачей напряжения SRM развивает свою «естественную» характеристику, в которой среднее значение развиваемого крутящего момента обратно пропорционально частоте вращения двигателя. Поскольку в этом случае регулятор гистерезиса неактивен, в сигналах крутящего момента присутствует только пульсация крутящего момента из-за фазовых переходов.
В приводах SRM на средний крутящий момент и пульсацию крутящего момента влияют углы включения и выключения, а также текущие колебания в фазах двигателя. И эти характеристики изменяются как функция скорости двигателя. Во многих применениях, например, приводах электромобилей, очень желательно иметь наибольшее соотношение крутящий момент/ампер и наименьшее пульсацию крутящего момента, и это в максимально широком диапазоне скоростей. Характеристика крутящего момента SRM может быть оптимизирована путем применения соответствующих заранее рассчитанных углов включения и выключения в зависимости от тока и скорости двигателя. Оптимальные значения оптимальных углов могут храниться в таблице поиска 2-D.