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Z?PQR?PQR?PQR
(3－1)
（2）在电流斩波控制中实现过流关断延时开通。在电流斩波控制模式下，当一相有电流过流信号输入时，对该相封锁触发信号，延时Δt后再开通，如图3. 10中E相电流过流信号Over_current_E出现低电平脉冲时，表明E相电流达到了电流斩波限，则E相的触发信号Drive_E立即关断，延时Δt后再重新开通；
（3）综合保护功能。当出现母线过流、蓄电池端电压过压信号时，立即封锁各相触发脉冲信号。如图3. 10所示，Drive_E为E相驱动信号，低电平有效，当综合保护信号Fault发生脉冲时，Drive_E立即跳变为高电平，E相保护关断。直到复位信号Reset出现脉冲，系统重新复位。
CPLD与DSP及外围电路的接口如图3. 11。输入CPLD的3路位置检测信号Pin、Qin、Rin经过整形和逻辑综合后输出3路位置信号P、Q、R和一路位置综合信号Z，DSP输出六相触发信号A-F给CPLD，CPLD对输入的触发信号进行逻辑保护后，输出12路触发脉冲到MOSFET隔离驱动电路，分别对应六相的上管和下管。DSP的通用IOA口还输出一个控制模式选择标志信号MODEST。当对开关磁阻电机施加角度位置控制时，MODEST为高电平；当对开关磁阻电机施加电流斩波控制时，MODEST为低电平。MODEST=1时，CPLD对六相触发脉冲仅采取限流限压保护，即出现过流、过压信号时封锁一相或所有相的触发信号；MODEST=0时，过流信号表示一相电流达到电流斩波限，此时CPLD内的斩波延时电路对该相触发脉冲封锁Δｔ时刻后再重新开通，实现电流斩波控制，若出现过压，则采取保护动作，封锁各相触发脉冲。
DSPGBIOGAIOCAP1GAIOCLKOUT六相触发A-F6A-FCPLD-RP’ ’ ZQ12路触发脉冲P inQinRinMOSFET隔离触发电路位置信号PQR3位置综合信号Z控制模式选择信号RMODESTMODEST时钟信号CLKMVHA-iFi6位置检测过压比较电路六路过流比较电路 图3. 11 CPLD与DSP及外围电路接口
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3.4.3 外围比较电路
由外围运放构成比较电路，其中电压比较电路的输入量分别为给定电压保护限和霍尔电压传感器反馈电压，电流比较电路输入量分别为给定电流斩波限和霍尔电流传感器反馈的相电流。霍尔传感器反馈的电流、电压信号与给定保护限进行比较，正常时输出高电平给CPLD，一旦过流或过压，输出端电平立即翻转，CPLD根据比较电路的跳变输入立即关断触发信号。
3.5 反馈信号检测
开关磁阻电机工作在自同步状态，需要对转子位置闭环，从而在合适的位置确保各相正确关断。因此转子位置反馈信号是开关磁阻电机正常运转的必要条件。在实际应用中，电机一旦发生过流、过压故障，必须立即停机保护，因此也需要对电机各相和母线上的电流，以及电池两端的电压进行监测。在电机起动时，电流上升很快，需要对电流进行斩波控制，也需要各相电流反馈。此外，在闭环发电运行状态，也需要检测和采样母线电流和电池端电压值，以进行闭环调节。
3.5.1 位置信号检测
采用槽型光耦和转子齿盘配合，产生三组脉冲信号作为位置检测的输入信号。
转子齿盘与转子同轴安装，其齿槽数与电机转子凸极、凹槽数相同，且齿槽宽度一致。12/10结构六相开关磁阻电机分别有10个凸极和10个凹槽，故转子齿盘也有10个齿和10个槽，且每个齿/槽的对应角度均为18度。根据半数检测方案，需要的槽型光耦数为电机相数的一半，因此六相电机需要3个槽型光耦。槽型光耦在电机定子上沿齿盘齿槽运行的轨迹按一定的角度间距呈扇型分布，通电后光耦槽的一端发光，一端接收光。相邻光耦间的夹角θg按照可由下式决定[24]：
?g?(k?1)??r （k=0，1，2，??） m(3－2)
其中，m为电机相数，τr为转子极距角。
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套用式 (3－2)确定12/10开关磁阻电机的光耦夹角：
?g?(k?
1m)??rk?1,m?6,?r?361?(1?)?36?426
(3－3)
槽型光耦实际安装位置图3. 12，三个光耦采用42度间隔设置，当齿盘中凸起的齿转到光耦的槽内时，发光端射出的光线被遮断，接收端输出状态0；当凹槽转到光耦槽内时，接收端输出状态1。 三个光耦安装的位置分布在恰好为0度的位置，即当A相定子极对准转子槽的位置时，P信号恰为从1到0的下降沿，Q信号、R信号为高电平1的位置。
定子槽型光耦CRB15°AQF42°PEDC42°1转子齿盘n18°118°定子极(共12个)转子齿盘槽(共10个) 图3. 12 槽型光耦安装图
在一个转子极距τr(τr=36°)内, 三个槽型光耦输出的位置信号分别经过3个施密特触发器整形，产生3路相位差为6°，占空比为50％的方波信号P、Q、R。 槽型光耦电路接口如图3. 13。
+5V槽型光耦R1R2C施密特触发器
图3. 13 槽型光耦电路接口图
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所得三路位置信号P、Q、R及一路位置综合信号Z与绕组电感的变化曲线如图3. 14所示，从图中可见，Z信号在从0°位置开始，每个步进角倍数的位置会产生一个跳变沿，将一个电角度周期（36°）等分为6个小区间，分别对应六个不同状态：状态1：[0°，6°]；
状态2：[6°，12°]； 状态3：[12°，18°]； 状态4：[18°，24°]； 状态5：[24°，30°]； 状态6：[30°，36°]。
位置信号在电机控制中的作用将在第四章详细介绍。
位置信号PQRZ相电感LALBLCLDLELF061218243006θ
图3. 14 位置信号与相电感对应关
系
3.5.2 电流信号检测
开关磁阻电机的绕组电流为单向脉动电流，且随着运行条件的不同变化很大，因此电流传感器的选择要求灵敏快速，有一定的抗干扰能力，能够隔离主电路和控制电路，在电流变化范围内具有良好的线性度。系统采用CSM200B型霍尔电流传感器，相比其它电流测量方式，其优点在于测量精度高、线性度好、
CSM200B+15V_15VRCiM+UM_
图3. 15 霍尔电流传感器接线
图
响应快速，可以做到电隔离。其额定输入电流200A，额定输出电流信号100mA，电源电压为?12～?15V，频带宽度20kHz，响应时间≤1μs；线性度≤0.2%。其接线方法如图3. 15。在输出端接一个电阻R将输出电流信号转变为电压信号，则输出电压UM即与实际电流线性对应。
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