摘要：外轉子雙凸極永磁電機用于電動汽車驅動有許多優勢，從控制的角度給出了基于tms320l2407a dsp控制的dspm轉子位置信號檢測的方案；并討論了位置脈沖信號電路與dsp之間的接口問題。

關鍵詞：電動汽車；外轉子雙凸極永磁電機；tms320lf2407a;位置信號檢測

中國分類號：tm351；tp273    文獻標志碼：a    文章編號：1001一6848(2010)02-0098-04

    雙凸極永磁電機( dspm)是隨著功率電子學和微電子學的飛速發展在90年代出現的一種新型可控交流調整系統，由t．a lipo等人首先提出，并進行了系列的理論和實驗研究。雙凸極永磁電機的定轉子結構外形與開關磁阻電機相似，呈雙凸極結構，不同之處在于它的定子上放人永磁體，轉子無繞組和永磁體。研究證明dspm具有控制炅活、動態響應快、調速性能好、轉矩電流比大、可實現各種特殊要求的轉矩轉速特性和效率高等優點，采用雙外轉子dspm電機輪式驅動的電動汽車，可以取消傳動機構和差速齒輪，采用電子差速器，按所需動力來分配兩電機的功率，因此整個系統的效率得以提高。位置信號檢測是電機控制的重要環節，有多種解決方案。位置信號電路與dsp芯片之間的連接，端口也可以有多種選擇。

    圖1為一臺三相12/8極外轉子雙凸極永磁電機截面圖。圖中只畫出了a相繞組，i。為相電流，ua為電機a相電動勢。定子極弧為定子齒距的l／2，即15度機械角，這樣可以保證定轉子重疊角之和恒等于轉子極弧而與轉子位置角無關，從而使氣隙合成磁導為常數，電機無定位力矩。轉子極弧為轉子齒距的l／2，即22.5度機械角，大于電子極弧，可有利于電流換相。另外，任一相定子繞組所交鏈的磁鏈僅與該相磁導成正比。

    圖2為給dspm電機供電的三相全橋電路拓撲。

    可選用igbts智能功率模塊。電機三相繞組為y型連接，雙繞組同時通電的工作方式。每一橋臂負責一相的通斷，且每一橋臂的上管對應該相通正電，下管對應通負電，上下管均截止時該相不通電。每個相繞組通電周期為對應轉子轉過45度機械角。在一個通電周期里，每一相繞組都是30度機械角工作相帶。每隔15度機械角換相一次。

    簡化電機的自感及磁鏈，分段線性化，并且只和轉子的空間位置有關，電機的一相端電壓為：

    磁鏈由永磁磁鏈和電樞反應磁鏈組成，a相單工作時磁鏈方程為：

 

功率方程為：

    由式(4)可知，當a相繞組通入電流時，隨著轉子位置的不同，電樞繞組電感發生變化而產生磁阻轉矩分量，電感上升區產生的磁阻轉矩為正，下降區的磁阻轉矩為負。所以各楣磁阻轉矩在一個電感周期的乎均值為零。隨著轉子位置的不同，電樞繞組的永磁磁鏈發生變化而產生永磁轉矩，在永磁磁鏈的上升區和下降區均產生正的永磁轉矩。

    由于雙凸極無刷直流電機的磁阻轉矩在一個通電周期的平均值為零，因此電機的輸出轉矩主要由永磁轉矩tm提供。轉矩的大小可以通過控制相電流大小或導通區間寬度來實現，也可以采用單拍或雙拍的運行方式來控制。改變電流的極性和導通順序可以改變轉矩方向。

  如圖3所示，縱軸分別為電機的磁鏈、自感、相電流和轉矩，橫軸為電機轉子的角度位置。設外轉子逆時針方向旋轉，電機運行中永磁磁鏈一個變化周期為45度機械角，定義o度位置為a相定子齒和轉子齒開始重合的位置。