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常见问题:开关磁阻电机的驱动器如何工作?

通过Zak汗|2016年8月15日,

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Dyson-vacuum-uses-switched-reluctance-motor开关磁阻电机是一种步进电机,它的定子(而不是转子)通过使用磁阻来输出机械力。这是对磁通量的磁动势。

开关磁阻电机使用的驱动器不同于那些对其他步进电机。这是因为开关磁阻电机有非线性的磁性行为-详细说明FAQ:开关磁阻电机与其他步进电机除了需要闭环控制外,还有什么不同?

stepper-drives-FAQ-11-motor-reluctance-1-1但当驱动正确时,它们确实可以输出高速度和可靠的运行。

一个不同之处在于开关磁阻电机的驱动必须补偿转矩脉动。传统的设置还需要位置反馈和传感器。在这种情况下,传感器最终会使整个设计的成本更高……因此,一些较新的控制器会在没有传感器的情况下运行算法来驱动开关磁阻电机。

开关磁阻驱动基础知识

一个典型的开关磁阻设置包括四个组件-电机,电源转换器,逻辑电路和传感器。开关磁阻电机的功率变换器只需要在每个相绕组中串联一个开关,因为扭矩与电流极性无关。每个阶段都是独立的,所以一个阶段的故障并不会导致整个电机故障。有几种类型的转换器:

stepper-drives-FAQ-11-motor-reluctance-1-2

这是一个三相非对称桥式变换器的例子。

不对称桥转换器每个阶段需要打开两个开关。如果电流太高,这些开关就会断开。

这种配置将能量存储在电机的相绕组中,以保持电流沿相同方向流动,直到耗尽。

(n+1)开关和二极管比非对称桥式转换器更有效。

这是因为这种配置允许电源设备共享开关操作。然而,当相位重叠时(n+1)确实有限制控制。

stepper-drives-FAQ-11-motor-reluctance-1-3

这种配置被称为(n+1)开关和二极管,因为有三个相位,但有四个开关和四个二极管。

双线驱动器包含双线绕组。双线指的是两根电线绕在一个共同的铁芯上。

插入这些绕组可以使电路恢复磁能。开关中的电压可以远远高于电压源的电压。然而,双线绕组是复杂的。

一个C-dump转换器也恢复能量。它包含一个电容,可以重新发送存储的磁能量到直流电源。这种设置使用了最小数量的电源开关,允许独立的相位控制。

然而,由于电容器和电源之间的电压差,限制换向有一个缺点。任何在电容器和连接处之间循环的能量都会在开关磁阻电机本身造成额外的损耗。

stepper-drives-FAQ-11-motor-reluctance-1-4

这里所示的双线绕组能恢复磁能。

传感器是开关磁阻电机驱动的另一个组成部分。这些编码器可以是多种多样的。

关于各种编码器的讨论,请阅读:

FAQ:绝对编码器和增量编码器之间的区别是什么?

FAQ:如何使用增量编码器与步进电机?

常见问题解答:为什么如此多的设计者用编码器代替解析器?)

当传感器和驱动电路相结合时,各种控制方法都是可能的。仔细控制电流可以使转矩-速度曲线平滑。随着新的控制方法的不断涌现,甚至更好的控制特性也成为可能。关于这个话题,请阅读FAQ:驱动器如何很快使开关磁阻电机更常见?

有关开关磁阻电机的更多信息

悉尼科技大学:开关磁阻电机

使用TMS320F240的开关磁阻电机控制-基本操作和示例

运动控制技巧


了下:运动控制技巧


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