摘要：外转子双凸极永磁电机用于电动汽车驱动有许多优势，从控制的角度给出了基于tms320l2407a dsp控制的dspm转子位置信号检测的方案；并讨论了位置脉冲信号电路与dsp之间的接口问题。

关键词：电动汽车；外转子双凸极永磁电机；tms320lf2407a;位置信号检测

中国分类号：tm351；tp273    文献标志码：a    文章编号：1001一6848(2010)02-0098-04

    双凸极永磁电机( dspm)是随着功率电子学和微电子学的飞速发展在90年代出现的一种新型可控交流调整系统，由t．a lipo等人首先提出，并进行了系列的理论和实验研究。双凸极永磁电机的定转子结构外形与开关磁阻电机相似，呈双凸极结构，不同之处在于它的定子上放人永磁体，转子无绕组和永磁体。研究证明dspm具有控制炅活、动态响应快、调速性能好、转矩电流比大、可实现各种特殊要求的转矩转速特性和效率高等优点，采用双外转子dspm电机轮式驱动的电动汽车，可以取消传动机构和差速齿轮，采用电子差速器，按所需动力来分配两电机的功率，因此整个系统的效率得以提高。位置信号检测是电机控制的重要环节，有多种解决方案。位置信号电路与dsp芯片之间的连接，端口也可以有多种选择。

    图1为一台三相12/8极外转子双凸极永磁电机截面图。图中只画出了a相绕组，i。为相电流，ua为电机a相电动势。定子极弧为定子齿距的l／2，即15度机械角，这样可以保证定转子重叠角之和恒等于转子极弧而与转子位置角无关，从而使气隙合成磁导为常数，电机无定位力矩。转子极弧为转子齿距的l／2，即22.5度机械角，大于电子极弧，可有利于电流换相。另外，任一相定子绕组所交链的磁链仅与该相磁导成正比。

    图2为给dspm电机供电的三相全桥电路拓扑。

    可选用igbts智能功率模块。电机三相绕组为y型连接，双绕组同时通电的工作方式。每一桥臂负责一相的通断，且每一桥臂的上管对应该相通正电，下管对应通负电，上下管均截止时该相不通电。每个相绕组通电周期为对应转子转过45度机械角。在一个通电周期里，每一相绕组都是30度机械角工作相带。每隔15度机械角换相一次。

    简化电机的自感及磁链，分段线性化，并且只和转子的空间位置有关，电机的一相端电压为：

    磁链由永磁磁链和电枢反应磁链组成，a相单工作时磁链方程为：

 

功率方程为：

    由式(4)可知，当a相绕组通入电流时，随着转子位置的不同，电枢绕组电感发生变化而产生磁阻转矩分量，电感上升区产生的磁阻转矩为正，下降区的磁阻转矩为负。所以各楣磁阻转矩在一个电感周期的乎均值为零。随着转子位置的不同，电枢绕组的永磁磁链发生变化而产生永磁转矩，在永磁磁链的上升区和下降区均产生正的永磁转矩。

    由于双凸极无刷直流电机的磁阻转矩在一个通电周期的平均值为零，因此电机的输出转矩主要由永磁转矩tm提供。转矩的大小可以通过控制相电流大小或导通区间宽度来实现，也可以采用单拍或双拍的运行方式来控制。改变电流的极性和导通顺序可以改变转矩方向。

  如图3所示，纵轴分别为电机的磁链、自感、相电流和转矩，横轴为电机转子的角度位置。设外转子逆时针方向旋转，电机运行中永磁磁链一个变化周期为45度机械角，定义o度位置为a相定子齿和转子齿开始重合的位置。