[发明专利]一种用于织机直接主传动的电机驱动系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种开关磁阻电动机驱动系统，尤其涉及一种用于织机直接主传动的电机驱动系统。

背景技术

织机主传动的作用是将电动机的功率通过传动机构传递给主轴及其相关运动部件实现织机的各种动作，主传动应具备：起动迅速，在第一次打纬时，织机车速就应达到或接近正常运转的速度；制动平稳、快捷，停车位置准确，符合工艺和操作要求。

织机主传动系统分为直接式和间接式两大类。间接式传动方式是电动机通过摩擦离合器传动织机主轴，离合器与制动器配对使用。通常，电动机总是在回转，通过操纵离合器与制动器的接合和脱离来控制织机的启动或制动。间接传动方式，在织机启动时，一直在转动的电动机和离合器的转子以及皮带轮储蓄着较大的动能，可以加快织机的启动过程，因此对电动机的起动力矩没有特殊的要求，织机通常采用此类传动方式。但是离合器和刹车片的磨损以及皮带打滑都会使织机起、停性能逐渐变差，而且要定期更换维修，成本较高。并且间接传动采用的电机在织机停机时，依然保持空转，增加了能耗。直接式传动方式，其驱动电动机是和织机直接联动的，电动机与主轴之间的传动链上不存在离合器，机构简化，当织机停机时，电动机停止转动，避免了电动机的空转。直接式传动方式要求电动机有超强的起动力矩，以实现织机迅速启动、确保第一次打纬具有充足的打纬力，避免织物出现开车痕。采用异步电机、伺服电机等作为主轴直接驱动电机，存在着起动电流过大，为实现主轴直驱，需要更高功率的电动机。

开关磁阻电动机驱动系统（SRD）是继交流电机变频调速系统、无刷直流电动机调速系统之后发展起来的新一代无级调速系统，由开关磁阻电机（SRM）、功率变换器、控制电路和位置检测器四部分组成，如图1所示，开关磁阻电机调速系统兼具直流、交流两类调速系统的优点。

SRM产生转矩的大小与电机绕组电感变化率和相电流大小相关。当电机处于相电感上升区域时，若相绕组中有电流，电机输出正向转矩；当处于电感下降区域时，相绕组中流过电流，会产生负转矩。因此，为得到较大的有效转矩，一方面应尽量减少制动转矩，即在绕组电感开始随转子位置减少时尽快使绕组电流衰减到零；另一方面，应尽量提高电动转矩，即在绕组电感随转子位置上升区域尽量流过较大的电流。SRM功率变换器通常采用不对称桥式功率变换电路，如图2所示，该电路随着各桥臂两个开关管的导通和关断，每相可有如图3-1、图3-2和图3-3分别示出的1、0、-1三种运行状态。其中，状态1为上下两个开关管均处于导通时的情况，此时加到电机相绕组的电压为+V_DC；状态0为上下两个开关管分别处于导通和关断时的情况，此时，相电流可通过一个开关管和二极管构成的回路续流；状态-1为上下两个开关管均处于关断时的情况，当相电流还存在时，若电路处于此状态，可把残留的磁能回馈给直流电源。采用不对称桥式功率变换电路作为SRM功率变换器，随着电机转速的升高，由于旋转电势也增加，电机绕组的电流难以升高，而SRM的输出转矩与电流成正比，输出转矩受限，不能满足织机直接主轴驱动的快速启动要求，使织物产生开车痕。因此，将其作为织机直接主传动电机，仍需采取措施，以提高电机的起动力矩，才能满足织机直接主轴驱动的快速启动要求。

发明内容

针对无梭织机直接主驱动，本发明提供一种用于织机直接主传动的电机驱动系统，具有结构简单，起动电流小、起动转矩大的特点。其中的功率变换器采用四电平功率变换电路（见图4）。当织机启动时，通过给电机绕组施加比不对称桥式功率变换器（见图2）更高的电压，使电机绕组中通过较大电流，达到提高电机的起动转矩，以满足织机直接主传动的快速启动要求，使织机在第一次打纬时达到额定工作转速，避免织物出现开车痕。

为了解决上述技术问题，本发明用于织机直接主传动的电机驱动系统予以实现的技术方案是：包括开关磁阻电机、功率变换器、控制器和位置检测器；所述开关磁阻电机为三相开关磁阻电机，所述功率变换器为四电平功率变换器，所述位置检测器为绝对式编码器；采用电流传感器检测流过功率器件和电机绕组的瞬时电流，控制器以该瞬时电流作为电流斩波控制和过流保护的依据；采用电压传感器检测直流侧电压，用于电压保护。