阅读说明：本技术 一种用于电动执行器的开关磁阻电机的调速电路 ([db:专利名称-en]) 是由 邢国旗 于 2019-11-11 设计创作，主要内容包括：本发明涉及电动执行器技术,具体地说是一种用于电动执行器的开关磁阻电机的调速电路。一种用于电动执行器的开关磁阻电机的调速电路,包括嵌入式微处理器、可编程逻辑控制器、IGBT驱动器、运算处理器及开关磁阻电机,其特征在于：嵌入式微处理器通过线路双向连接可编程逻辑控制器,可编程逻辑控制器通过线路双向连接IGBT驱动器,IGBT驱动器的信号输出端与开关磁阻电机连接,所述的开关磁阻电机的信号输出端通过运算放大器与可编程逻辑控制器连接。同现有技术相比,提供一种系统效率高、高启动转矩、低启动电流、过载能力强、转速控制精准具有良好的稳定性和可靠性的一种用于电动执行器的开关磁阻电机的调速电路。([db:摘要-en])

一种用于电动执行器的开关磁阻电机的调速电路

技术领域

本发明涉及电动执行器技术，具体地说是一种用于电动执行器的开关磁阻电机的调速电路。

背景技术

随着电动执行器技术的发展及应用领域的扩展，对电动执行器精度的要求越来越高，同时现场也会出现要求执行器转速可以自行设定的情况，那么采用变频控制技术的执行器也因运而生，但是目前市场上进口和国产品牌的变频电动执行器由于控制技术和控制箱体空间的局限性，电机功率大多只能做到5KW左右。随着电机功率的提升，IGBT模块的容量也会放大，同时驱动电路也会有所变化，同时伴随变频的射频干扰也会更加严重。如果采用普通的V/F变频技术，那么电机在低速（280RPM）时，电机空载会偶尔出现过电流现象及抖动，高速（3200RPM）时电机转矩跌落严重。在这样的实用情境下电动执行器的开关磁阻电机的调速电路便应运而生。

发明内容

本发明为克服现有技术的不足，提供一种系统效率高、高启动转矩、低启动电流、过载能力强、转速控制精准具有良好的稳定性和可靠性的一种用于电动执行器的开关磁阻电机的调速电路。

为实现上述目的，设计一种用于电动执行器的开关磁阻电机的调速电路，包括嵌入式微处理器、可编程逻辑控制器、IGBT驱动器、运算处理器及开关磁阻电机，其特征在于：嵌入式微处理器通过线路双向连接可编程逻辑控制器，可编程逻辑控制器通过线路双向连接IGBT驱动器，IGBT驱动器的信号输出端与开关磁阻电机连接，所述的开关磁阻电机的信号输出端通过运算放大器与可编程逻辑控制器连接。

所述的可编程逻辑控制器的16号端口连接达林顿晶体管的7号端口，可编程逻辑控制器的17号端口连接达林顿晶体管的6号端口，可编程逻辑控制器的20号端口连接达林顿晶体管的5号端口，可编程逻辑控制器的21号端口连接达林顿晶体管的4号端口，可编程逻辑控制器的24号端口连接达林顿晶体管的3号端口，可编程逻辑控制器的25号端口连接达林顿晶体管的2号端口；可编程逻辑控制器的88号端口连接门电路芯片一的3号端口，可编程逻辑控制器的98号端口连接门电路芯片二的4号端口，可编程逻辑控制器的99号端口连接门电路芯片三的10号端口；可编程逻辑控制器的41号端口连接嵌入式微处理器的12号端口；可编程逻辑控制器的42号端口连接嵌入式微处理器的13号端口；可编程逻辑控制器的43号端口连接嵌入式微处理器的11号端口；可编程逻辑控制器的48号端口连接嵌入式微处理器的10号端口；可编程逻辑控制器的49号端口连接嵌入式微处理器的8号端口；可编程逻辑控制器的51号端口连接嵌入式微处理器的44号端口；可编程逻辑控制器的52号端口连接嵌入式微处理器的19号端口；可编程逻辑控制器的53号端口连接嵌入式微处理器的20号端口；可编程逻辑控制器的54号端口连接嵌入式微处理器的21号端口；可编程逻辑控制器的57号端口连接嵌入式微处理器的22号端口；可编程逻辑控制器的58号端口连接嵌入式微处理器的25号端口；可编程逻辑控制器的62号端口连接嵌入式微处理器的24号端口；可编程逻辑控制器的63号端口连接嵌入式微处理器的23号端口；可编程逻辑控制器的66号端口连接嵌入式微处理器的9号端口；可编程逻辑控制器的70号端口连接嵌入式微处理器的31号端口；可编程逻辑控制器的71号端口连接嵌入式微处理器的32号端口；可编程逻辑控制器的74号端口连接嵌入式微处理器的33号端口；可编程逻辑控制器的75号端口连接嵌入式微处理器的34号端口；可编程逻辑控制器的79号端口接地；可编程逻辑控制器的100号端口连接3V电源；

嵌入式微处理器的14号端口分别连接晶振及电容一的一端，电容一的另一端接地，晶振的另一端分别连接电容二的一端及嵌入式微处理器的15号端口，电容二的另一端接地；嵌入式微处理器的16号端口接地；嵌入式微处理器的38号端口连接3V电源。

所述的达林顿晶体管的8号端口接地；达林顿晶体管的9号端口连接电源；达林顿晶体管的10号端口连接电阻一的一端，电阻一的另一端连接发光二极管一的阴极，发光二极管一的阳极连接IGBT驱动器一的3号端口；达林顿晶体管的12号端口连接电阻二的一端，电阻二的另一端连接发光二极管二的阴极，发光二极管二的阳极连接IGBT驱动器二的3号端口；达林顿晶体管的14号端口连接电阻三的一端，电阻三的另一端连接发光二极管三的阴极，发光二极管三的阳极连接IGBT驱动器三的3号端口；达林顿晶体管的11号端口连接电阻四的一端，电阻四的另一端连接发光二极管四的阴极，发光二极管四的阳极连接IGBT驱动器四的3号端口；达林顿晶体管的13号端口连接电阻五的一端，电阻五的另一端连接发光二极管五的阴极，发光二极管五的阳极连接IGBT驱动器五的3号端口；达林顿晶体管的15号端口连接电阻六的一端，电阻六的另一端连接发光二极管六的阴极，发光二极管六的阳极连接IGBT驱动器六的3号端口；

IGBT驱动器一的1号端口连接电源，IGBT驱动器一的4号端口连接-8V电压，IGBT驱动器一的6号端口连接+16V电压，IGBT驱动器一的5号端口连接电阻七的一端，电阻七的另一端分别连接IGBT单管一的基极、稳压二极管一的阴极、电阻八的一端，电阻八的另一端分别连接稳压二极管一的阳极、IGBT单管一的发射极；IGBT驱动器二的1号端口连接电源，IGBT驱动器二的4号端口连接-8V电压，IGBT驱动器二的6号端口连接+16V电压，IGBT驱动器二的5号端口连接电阻九的一端，电阻九的另一端分别连接IGBT单管二的基极、稳压二极管二的阴极、电阻十的一端，电阻十的另一端分别连接稳压二极管二的阳极、IGBT单管二的发射极；IGBT驱动器三的1号端口连接电源，IGBT驱动器三的4号端口连接-8V电压，IGBT驱动器三的6号端口连接+16V电压，IGBT驱动器三的5号端口连接电阻十一的一端，电阻十一的另一端分别连接IGBT单管三的基极、稳压二极管三的阴极、电阻十二的一端，电阻十二的另一端分别连接稳压二极管三的阳极、IGBT单管三的发射极；IGBT驱动器四的1号端口连接电源，IGBT驱动器四的4号端口连接-8V电压，IGBT驱动器四的6号端口连接+16V电压，IGBT驱动器四的5号端口连接电阻十三的一端，电阻十三的另一端分别连接IGBT单管四的基极、稳压二极管四的阴极、电阻十四的一端；IGBT驱动器五的1号端口连接电源，IGBT驱动器五的4号端口连接-8V电压，IGBT驱动器五的6号端口连接+16V电压，IGBT驱动器五的5号端口连接电阻十五的一端，电阻十五的另一端分别连接IGBT单管五的基极、稳压二极管五的阴极、电阻十六的一端；IGBT驱动器六的1号端口连接电源，IGBT驱动器六的4号端口连接-8V电压，IGBT驱动器六的6号端口连接+16V电压，IGBT驱动器六的5号端口连接电阻十七的一端，电阻十七的另一端分别连接IGBT单管六的基极、稳压二极管六的阴极、电阻十八的一端；电阻十四的另一端连接稳压二极管四的阳极、电阻十六的另一端、稳压二极管五的阳极、电阻十八的另一端、稳压二极管六的阳极。

所述的IGBT单管一的发射极分别连接二极管一的阴极、电容三的一端、电流传感器芯片一的1号及2号端口；IGBT单管二的发射极分别连接二极管二的阴极、电容四的一端、电流传感器芯片二的1号及2号端口；IGBT单管三的发射极分别连接二极管三的阴极、电容五的一端、电流传感器芯片三的1号及2号端口；IGBT单管一的集电极分别连接二极管四的阴极、电容三的另一端、IGBT单管二的集电极、二极管五的阴极、电容四的另一端、电容五的另一端、IGBT单管三的集电极、二极管六的阴极；IGBT单管四的集电极分别连接二极管四的阳极、电流传感器芯片四的3号及4号端口、电容六的一端；IGBT单管五的集电极分别连接二极管五的阳极、电流传感器芯片五的3号及4号端口、电容七的一端；IGBT单管六的集电极分别连接二极管六的阳极、电流传感器芯片六的3号及4号端口、电容八的一端；IGBT单管四的发射极分别连接二极管一的阳极、电容六的另一端、IGBT单管五的发射极、二极管二的阳极、电容七的另一端、电容八的另一端、IGBT单管六的发射极、二极管三的阳极；

电流传感器芯片一的3号及4号端口连接接插件的2号端口，电流传感器芯片一的5号端口分别连接接地端及电容九的一端，电容九的另一端分别连接电源端及电流传感器芯片一的8号端口，电流传感器芯片一的6号端口连接门电路芯片一的2号端口，电流传感器芯片一的7号端口连接电阻十九的一端；

电流传感器芯片二的3号及4号端口连接接插件的4号端口，电流传感器芯片二的5号端口分别连接接地端及电容十的一端，电容十的另一端分别连接电源端及电流传感器芯片二的8号端口，电流传感器芯片二的6号端口连接门电路芯片二的6号端口，电流传感器芯片二的7号端口连接电阻二十的一端；

电流传感器芯片三的3号及4号端口连接接插件的6号端口，电流传感器芯片三的5号端口分别连接接地端及电容十一的一端，电容十一的另一端分别连接电源端及电流传感器芯片三的8号端口，电流传感器芯片三的6号端口连接门电路芯片三的9号端口，电流传感器芯片三的7号端口连接电阻二十一的一端；

电流传感器芯片四的1号及2号端口连接接插件的1号端口，电流传感器芯片四的5号端口分别连接接地端及电容十二的一端，电容十二的另一端分别连接电源端及电流传感器芯片四的8号端口，电流传感器芯片四的6号端口连接门电路芯片一的1号端口；

电流传感器芯片五的1号及2号端口连接接插件的3号端口，电流传感器芯片五的5号端口分别连接接地端及电容十三的一端，电容十三的另一端分别连接电源端及电流传感器芯片五的8号端口，电流传感器芯片五的6号端口连接门电路芯片二的5号端口；

电流传感器芯片六的1号及2号端口连接接插件的5号端口，电流传感器芯片六的5号端口分别连接接地端及电容十四的一端，电容十四的另一端分别连接电源端及电流传感器芯片六的8号端口，电流传感器芯片六的6号端口连接门电路芯片三的8号端口。

所述的电阻十九的另一端分别连接电容十五的一端、电阻二十二的一端，电容十五的另一端接地；电阻二十二的另一端分别连接电阻二十三的一端、运算放大器三的10号端口，运算放大器三的8号端口分别连接运算放大器三的9号端口、电阻二十四的一端，电阻二十四的另一端连接可编程逻辑控制器的87号端口；电阻二十的另一端分别连接电容十六的一端、电阻二十五的一端，电容十六的另一端接地；电阻二十五的另一端分别连接电阻二十六的一端、运算放大器一的3号端口，运算放大器一的1号端口分别连接运算放大器一的2号端口、电阻二十七的一端，电阻二十七的另一端连接可编程逻辑控制器的86号端口；运算放大器一的4号端口连接+12V电压；运算放大器一的11号端口连接-12V电压；电阻二十一的另一端分别连接电容十七的一端、电阻二十八的一端，电容十七的另一端接地；电阻二十八的另一端分别连接电阻二十九的一端、运算放大器二的5号端口，运算放大器二的7号端口分别连接运算放大器二的6号端口、电阻三十的一端，电阻三十的另一端连接可编程逻辑控制器的85号端口；所述的电阻二十三、电阻二十六及电阻二十九的另一端合并接地；

门电路芯片一的2号端口连接电阻三十一的一端，门电路芯片一的1号端口连接电阻三十二的一端；门电路芯片二的6号端口连接电阻三十三的一端，门电路芯片二的5号端口连接电阻三十四的一端；门电路芯片三的9号端口连接电阻三十五的一端，门电路芯片三的8号端口连接电阻三十六的一端；所述的电阻三十一、电阻三十二、电阻三十三、电阻三十四、电阻三十五及电阻三十六的另一端合并接地。

所述的嵌入式微处理器的型号为STC12LE5A60S2-35I-LQFP44；可编程逻辑控制器的型号为LCMX02-256HC-5TG100I。

所述的达林顿晶体管型号为ULN2003；IGBT驱动器一、IGBT驱动器二、IGBT驱动器三、IGBT驱动器四、IGBT驱动器五、IGBT驱动器六的型号为TLP701；IGBT单管一、IGBT单管二、IGBT单管三、IGBT单管四、IGBT单管五、IGBT单管六的型号为KDG50N120H2。

所述的电流传感器芯片一、电流传感器芯片二、电流传感器芯片三、电流传感器芯片四、电流传感器芯片五、电流传感器芯片六的型号为ACS71240LLCBTR-050U5。

所述的运算放大器一、运算放大器二、运算放大器三的型号为TL074I的工业级四路低噪声 JFET 输入通用运算放大器；门电路芯片一、门电路芯片二、门电路芯片三的型号为CD4081的四-2输入与门。

一种用于电动执行器的开关磁阻电机的调速电路，工作流程如下：

S1：嵌入式微处理器通过并行通讯线路传送驱动信号及位置信号至可编程逻辑控制器；

S2：可编程逻辑控制器经内部运算处理后将A、B、C三相电压驱动信号发送至达林顿晶体管；

S3：达林顿晶体管进行取反处理后，发送至IGBT驱动器；

S4：IGBT驱动器根据输出的高低电平信号分别输出+16V或-8V电压控制IGBT单管；

S5：IGBT单管回路工作时电流值分别发送至电流传感器芯片；

S6：电流传感器芯片将得出的电压信号值送至运算放大器后再发送回至可编程逻辑控制器完成对开关磁阻电机工作电流的实时掌握；

S7：电流传感器芯片将工作状态信号发送至门电路芯片进行后处理；

S8：门电路芯片将处理结果值发送回至可编程逻辑控制器完成对开关磁阻电机工作电路工作正常与否的实时检测。

本发明同现有技术相比，提供一种系统效率高、高启动转矩、低启动电流、过载能力强、转速控制精准具有良好的稳定性和可靠性的一种用于电动执行器的开关磁阻电机的调速电路。

其转子、定子都是通过一定量的硅钢片经叠压而形成，相较于普通的鼠笼式三相交流异步电机其转子上既无绕组也无永磁体，而在其定子极上绕有集中绕组，依据工作原理开关磁阻电机可被设计成数种不尽相同的相数结构，且转、定子的极数也有多种不同的组合方式，其特殊的搭配方式在电动执行器上得到了良好的应用。

附图说明

图1为本发明的开关磁阻电机工作原理图。

图2为本发明的开关磁阻电机控制电路流程图。

图3为本发明的嵌入式微处理器与可编程逻辑控制器电路原理图。

图4为本发明的IGBT驱动器电路原理图。

图5为本发明的IGBT驱动器及电流传感器电路原理图。

图6为本发明的开关磁阻电机电流运算处理电路原理图。

具体实施方式

下面根据附图对本发明做进一步的说明。

如图1，图2所示，嵌入式微处理器U12通过线路双向连接可编程逻辑控制器U11，可编程逻辑控制器U11通过线路双向连接IGBT驱动器，IGBT驱动器的信号输出端与开关磁阻电机连接，所述的开关磁阻电机的信号输出端通过运算放大器U8与可编程逻辑控制器U11连接。

如图3所示，可编程逻辑控制器U11的16号端口连接达林顿晶体管IC4的7号端口，可编程逻辑控制器U11的17号端口连接达林顿晶体管IC4的6号端口，可编程逻辑控制器U11的20号端口连接达林顿晶体管IC4的5号端口，可编程逻辑控制器U11的21号端口连接达林顿晶体管IC4的4号端口，可编程逻辑控制器U11的24号端口连接达林顿晶体管IC4的3号端口，可编程逻辑控制器U11的25号端口连接达林顿晶体管IC4的2号端口；可编程逻辑控制器U11的88号端口连接门电路芯片一U7A的3号端口，可编程逻辑控制器U11的98号端口连接门电路芯片二U7B的4号端口，可编程逻辑控制器U11的99号端口连接门电路芯片三U7C的10号端口；可编程逻辑控制器U11的41号端口连接嵌入式微处理器U12的12号端口；可编程逻辑控制器U11的42号端口连接嵌入式微处理器U12的13号端口；可编程逻辑控制器U11的43号端口连接嵌入式微处理器U12的11号端口；可编程逻辑控制器U11的48号端口连接嵌入式微处理器U12的10号端口；可编程逻辑控制器U11的49号端口连接嵌入式微处理器U12的8号端口；可编程逻辑控制器U11的51号端口连接嵌入式微处理器U12的44号端口；可编程逻辑控制器U11的52号端口连接嵌入式微处理器U12的19号端口；可编程逻辑控制器U11的53号端口连接嵌入式微处理器U12的20号端口；可编程逻辑控制器U11的54号端口连接嵌入式微处理器U12的21号端口；可编程逻辑控制器U11的57号端口连接嵌入式微处理器U12的22号端口；可编程逻辑控制器U11的58号端口连接嵌入式微处理器U12的25号端口；可编程逻辑控制器U11的62号端口连接嵌入式微处理器U12的24号端口；可编程逻辑控制器U11的63号端口连接嵌入式微处理器U12的23号端口；可编程逻辑控制器U11的66号端口连接嵌入式微处理器U12的9号端口；可编程逻辑控制器U11的70号端口连接嵌入式微处理器U12的31号端口；可编程逻辑控制器U11的71号端口连接嵌入式微处理器U12的32号端口；可编程逻辑控制器U11的74号端口连接嵌入式微处理器U12的33号端口；可编程逻辑控制器U11的75号端口连接嵌入式微处理器U12的34号端口；可编程逻辑控制器U11的79号端口接地；可编程逻辑控制器U11的100号端口连接3V电源；嵌入式微处理器U12的14号端口分别连接晶振Y1及电容一C56的一端，电容一C56的另一端接地，晶振Y1的另一端分别连接电容二C57的一端及嵌入式微处理器U12的15号端口，电容二C57的另一端接地；嵌入式微处理器U12的16号端口接地；嵌入式微处理器U12的38号端口连接3V电源。

如图4所示，达林顿晶体管IC4的8号端口接地；达林顿晶体管IC4的9号端口连接电源；达林顿晶体管IC4的10号端口连接电阻一R104的一端，电阻一R104的另一端连接发光二极管一D34的阴极，发光二极管一D34的阳极连接IGBT驱动器一U14的3号端口；达林顿晶体管IC4的12号端口连接电阻二R105的一端，电阻二R105的另一端连接发光二极管二D35的阴极，发光二极管二D35的阳极连接IGBT驱动器二U15的3号端口；达林顿晶体管IC4的14号端口连接电阻三R106的一端，电阻三R106的另一端连接发光二极管三D36的阴极，发光二极管三D36的阳极连接IGBT驱动器三U16的3号端口；达林顿晶体管IC4的11号端口连接电阻四R49的一端，电阻四R49的另一端连接发光二极管四D31的阴极，发光二极管四D31的阳极连接IGBT驱动器四U17的3号端口；达林顿晶体管IC4的13号端口连接电阻五R50的一端，电阻五R50的另一端连接发光二极管五D32的阴极，发光二极管五D32的阳极连接IGBT驱动器五U21的3号端口；达林顿晶体管IC4的15号端口连接电阻六R103的一端，电阻六R103的另一端连接发光二极管六D33的阴极，发光二极管六D33的阳极连接IGBT驱动器六U22的3号端口；IGBT驱动器一U14的1号端口连接电源，IGBT驱动器一U14的4号端口连接-8V电压，IGBT驱动器一U14的6号端口连接+16V电压，IGBT驱动器一U14的5号端口连接电阻七R4的一端，电阻七R4的另一端分别连接IGBT单管一Q1的基极、稳压二极管一D1的阴极、电阻八R1的一端，电阻八R1的另一端分别连接稳压二极管一D1的阳极、IGBT单管一Q1的发射极；IGBT驱动器二U15的1号端口连接电源，IGBT驱动器二U15的4号端口连接-8V电压，IGBT驱动器二U15的6号端口连接+16V电压，IGBT驱动器二U15的5号端口连接电阻九R5的一端，电阻九R5的另一端分别连接IGBT单管二Q2的基极、稳压二极管二D2的阴极、电阻十R2的一端，电阻十R2的另一端分别连接稳压二极管二D2的阳极、IGBT单管二Q2的发射极；IGBT驱动器三U16的1号端口连接电源，IGBT驱动器三U16的4号端口连接-8V电压，IGBT驱动器三U16的6号端口连接+16V电压，IGBT驱动器三U16的5号端口连接电阻十一R6的一端，电阻十一R6的另一端分别连接IGBT单管三Q3的基极、稳压二极管三D3的阴极、电阻十二R3的一端，电阻十二R3的另一端分别连接稳压二极管三D3的阳极、IGBT单管三Q3的发射极；IGBT驱动器四U17的1号端口连接电源，IGBT驱动器四U17的4号端口连接-8V电压，IGBT驱动器四U17的6号端口连接+16V电压，IGBT驱动器四U17的5号端口连接电阻十三R10的一端，电阻十三R10的另一端分别连接IGBT单管四Q4的基极、稳压二极管四D4的阴极、电阻十四R7的一端；IGBT驱动器五U21的1号端口连接电源，IGBT驱动器五U21的4号端口连接-8V电压，IGBT驱动器五U21的6号端口连接+16V电压，IGBT驱动器五U21的5号端口连接电阻十五R11的一端，电阻十五R11的另一端分别连接IGBT单管五Q5的基极、稳压二极管五D5的阴极、电阻十六R8的一端；IGBT驱动器六U22的1号端口连接电源，IGBT驱动器六U22的4号端口连接-8V电压，IGBT驱动器六U22的6号端口连接+16V电压，IGBT驱动器六U22的5号端口连接电阻十七R12的一端，电阻十七R12的另一端分别连接IGBT单管六Q6的基极、稳压二极管六D6的阴极、电阻十八R9的一端；电阻十四R7的另一端连接稳压二极管四D4的阳极、电阻十六R8的另一端、稳压二极管五D5的阳极、电阻十八R9的另一端、稳压二极管六D6的阳极。

如图5所示， IGBT单管一Q1的发射极分别连接二极管一D10的阴极、电容三C4的一端、电流传感器芯片一U1的1号及2号端口；IGBT单管二Q2的发射极分别连接二极管二D11的阴极、电容四C5的一端、电流传感器芯片二U2的1号及2号端口；IGBT单管三Q3的发射极分别连接二极管三D12的阴极、电容五C6的一端、电流传感器芯片三U3的1号及2号端口；IGBT单管一Q1的集电极分别连接二极管四D7的阴极、电容三C4的另一端、IGBT单管二Q2的集电极、二极管五D8的阴极、电容四C5的另一端、电容五C6的另一端、IGBT单管三Q3的集电极、二极管六D9的阴极；IGBT单管四Q4的集电极分别连接二极管四D7的阳极、电流传感器芯片四U4的3号及4号端口、电容六C7的一端；IGBT单管五Q5的集电极分别连接二极管五D8的阳极、电流传感器芯片五U5的3号及4号端口、电容七C8的一端；IGBT单管六Q6的集电极分别连接二极管六D9的阳极、电流传感器芯片六U6的3号及4号端口、电容八C9的一端；IGBT单管四Q4的发射极分别连接二极管一D10的阳极、电容六C7的另一端、IGBT单管五Q5的发射极、二极管二D11的阳极、电容七C8的另一端、电容八C9的另一端、IGBT单管六Q6的发射极、二极管三D12的阳极；电流传感器芯片一U1的3号及4号端口连接接插件J1的2号端口，电流传感器芯片一U1的5号端口分别连接接地端及电容九C1的一端，电容九C1的另一端分别连接电源端及电流传感器芯片一U1的8号端口，电流传感器芯片一U1的6号端口连接门电路芯片一U7A的2号端口，电流传感器芯片一U1的7号端口连接电阻十九R35的一端；电流传感器芯片二U2的3号及4号端口连接接插件J1的4号端口，电流传感器芯片二U2的5号端口分别连接接地端及电容十C2的一端，电容十C2的另一端分别连接电源端及电流传感器芯片二U2的8号端口，电流传感器芯片二U2的6号端口连接门电路芯片二U7B的6号端口，电流传感器芯片二U2的7号端口连接电阻二十R37的一端；电流传感器芯片三U3的3号及4号端口连接接插件J1的6号端口，电流传感器芯片三U3的5号端口分别连接接地端及电容十一C3的一端，电容十一C3的另一端分别连接电源端及电流传感器芯片三U3的8号端口，电流传感器芯片三U3的6号端口连接门电路芯片三U7C的9号端口，电流传感器芯片三U3的7号端口连接电阻二十一R38的一端；电流传感器芯片四U4的1号及2号端口连接接插件J1的1号端口，电流传感器芯片四U4的5号端口分别连接接地端及电容十二C10的一端，电容十二C10的另一端分别连接电源端及电流传感器芯片四U4的8号端口，电流传感器芯片四U4的6号端口连接门电路芯片一U7A的1号端口；电流传感器芯片五U5的1号及2号端口连接接插件J1的3号端口，电流传感器芯片五U5的5号端口分别连接接地端及电容十三C11的一端，电容十三C11的另一端分别连接电源端及电流传感器芯片五U5的8号端口，电流传感器芯片五U5的6号端口连接门电路芯片二U7B的5号端口；电流传感器芯片六U6的1号及2号端口连接接插件J1的5号端口，电流传感器芯片六U6的5号端口分别连接接地端及电容十四C12的一端，电容十四C12的另一端分别连接电源端及电流传感器芯片六U6的8号端口，电流传感器芯片六U6的6号端口连接门电路芯片三U7C的8号端口。

如图6所示，电阻十九R35的另一端分别连接电容十五C50的一端、电阻二十二R68的一端，电容十五C50的另一端接地；电阻二十二R68的另一端分别连接电阻二十三R19的一端、运算放大器三U8C的10号端口，运算放大器三U8C的8号端口分别连接运算放大器三U8C的9号端口、电阻二十四R36的一端，电阻二十四R36的另一端连接可编程逻辑控制器U11的87号端口；电阻二十R37的另一端分别连接电容十六C52的一端、电阻二十五R73的一端，电容十六C52的另一端接地；电阻二十五R73的另一端分别连接电阻二十六R20的一端、运算放大器一U8A的3号端口，运算放大器一U8A的1号端口分别连接运算放大器一U8A的2号端口、电阻二十七R39的一端，电阻二十七R39的另一端连接可编程逻辑控制器U11的86号端口；运算放大器一U8A的4号端口连接+12V电压；运算放大器一U8A的11号端口连接-12V电压；电阻二十一R38的另一端分别连接电容十七C53的一端、电阻二十八R74的一端，电容十七C53的另一端接地；电阻二十八R74的另一端分别连接电阻二十九R23的一端、运算放大器二U8B的5号端口，运算放大器二U8B的7号端口分别连接运算放大器二U8B的6号端口、电阻三十R40的一端，电阻三十R40的另一端连接可编程逻辑控制器U11的85号端口；所述的电阻二十三R19、电阻二十六R20及电阻二十九R23的另一端合并接地；门电路芯片一U7A的2号端口连接电阻三十一R13的一端，门电路芯片一U7A的1号端口连接电阻三十二R14的一端；门电路芯片二U7B的6号端口连接电阻三十三R15的一端，门电路芯片二U7B的5号端口连接电阻三十四R16的一端；门电路芯片三U7C的9号端口连接电阻三十五R17的一端，门电路芯片三U7C的8号端口连接电阻三十六R18的一端；所述的电阻三十一R13、电阻三十二R14、电阻三十三R15、电阻三十四R16、电阻三十五R17及电阻三十六R18的另一端合并接地。

嵌入式微处理器U12的型号为STC12LE5A60S2-35I-LQFP44；可编程逻辑控制器U11的型号为LCMX02-256HC-5TG100I。

达林顿晶体管IC4型号为ULN2003；IGBT驱动器一U14、IGBT驱动器二U15、IGBT驱动器三U16、IGBT驱动器四U17、IGBT驱动器五U21、IGBT驱动器六U22的型号为TLP701；IGBT单管一Q1、IGBT单管二Q2、IGBT单管三Q3、IGBT单管四Q4、IGBT单管五Q5、IGBT单管六Q6的型号为KDG50N120H2。

电流传感器芯片一U1、电流传感器芯片二U2、电流传感器芯片三U3、电流传感器芯片四U4、电流传感器芯片五U5、电流传感器芯片六U6的型号为ACS71240LLCBTR-050U5。

运算放大器一U8A、运算放大器二U8B、运算放大器三U8C的型号为TL074I的工业级四路低噪声 JFET 输入通用运算放大器；门电路芯片一U7A、门电路芯片二U7B、门电路芯片三U7C的型号为CD4081的四-2输入与门。

一种用于电动执行器的开关磁阻电机的调速电路，工作流程如下：

S1：嵌入式微处理器通过并行通讯线路传送驱动信号及位置信号至可编程逻辑控制器；

S2：可编程逻辑控制器经内部运算处理后将A、B、C三相电压驱动信号发送至达林顿晶体管；

S3：达林顿晶体管进行取反处理后，发送至IGBT驱动器；

S4：IGBT驱动器根据输出的高低电平信号分别输出+16V或-8V电压控制IGBT单管；

S5：IGBT单管回路工作时电流值分别发送至电流传感器芯片；

S6：电流传感器芯片将得出的电压信号值送至运算放大器后再发送回至可编程逻辑控制器完成对开关磁阻电机工作电流的实时掌握；

S7：电流传感器芯片将工作状态信号发送至门电路芯片进行后处理；

S8：门电路芯片将处理结果值发送回至可编程逻辑控制器完成对开关磁阻电机工作电路工作正常与否的实时检测。

如图1所示，开关磁阻电机为 12/8极结构，定子是 12 极，径向相对的 4极构成一相，即A1、A2、A3、A4构成的为一相称为A相，转子是 8 极。以转、定子的相对位置作为起始位置，依次给A→B→C相绕组通电，转子即会逆着励磁方向顺序以顺时针方向进行转动；反之，依次给 C→B→A相通电，转子即会逆着励磁方向顺序以逆时针方向进行转动。开关磁阻电机的转动方向与相间绕组的电流流经方向无关，仅是由相间绕组通电的顺序决定的。该开关磁阻电机在结构上较鼠笼式三相交流异步电机更为简单易懂，因而其十分突出的优点是只在定子上有集中绕组，而转子上无任何形式的绕组，机械强度极高，制造简易、故障率较低。十分适用于低速大力矩的电动执行器上使用。

如图2所示，嵌入式微处理器U12通过控制可编程逻辑控制器U11从而掌握IGBT驱动器的导通与关断功能，IGBT驱动器又控制着开关磁阻电机各相绕组的导通与关断，从而使电机可以顺时针或逆时针转动。电机的转动方向与电流流经方向无关。通过控制绕组导通与关断的相绕组的顺序，便可以控制电机的转动方向。开关磁阻电机绕组内串有电流传感器经光电隔离后送入可编程逻辑器件，通过控制绕组的电流大小便可以控制电机的转速。

在图3中嵌入式微处理器U12的9号引脚与可编程逻辑控制器U11的66号引脚相连；嵌入式微处理器U12的22号引脚与可编程逻辑控制器U11的57号引脚相连；嵌入式微处理器U12的25号引脚与可编程逻辑控制器U11的58号引脚相连；嵌入式微处理器U12的24号引脚与可编程逻辑控制器U11的62号引脚相连；嵌入式微处理器U12的23号引脚与可编程逻辑控制器U11的63号引脚相连提供5路INTO外部中断，可保证嵌入式微处理器U12及时中断可编程逻辑器U11程序运行，随时提供开关停等各类控制信号。嵌入式微处理器U12的10号引脚与可编程逻辑控制器U11的48号引脚相连；嵌入式微处理器U12的11号引脚与可编程逻辑控制器U11的43号引脚相连；嵌入式微处理器U12的13号引脚与可编程逻辑控制器U11的42号引脚相连；嵌入式微处理器U12的12号引脚与可编程逻辑控制器U11的41号引脚相连，实现嵌入式微处理器U12与可编程逻辑器U11的SPI同步并行通讯，对可编程逻辑器U11进行控制通讯工作。嵌入式微处理器U12的14号引脚、15号引脚分别连接晶振Y1并经过电容一C56、电容二C57两个贴片晶振连接电源地部分为整个嵌入式微处理器U12提供一个稳定的时钟频率。嵌入式微处理器U12的18号引脚与可编程逻辑控制器U11的49号引脚相连；嵌入式微处理器U12的44号引脚与可编程逻辑控制器U11的51号引脚相连；嵌入式微处理器U12的19号引脚与可编程逻辑控制器U11的52号引脚相连；嵌入式微处理器U12的20号引脚与可编程逻辑控制器U11的53号引脚相连；嵌入式微处理器U12的21号引脚与可编程逻辑控制器U11的54号引脚相连，为可编程逻辑控制器U11提供A、B、C三相的实时位置信号便于对开关磁阻电机的转速等参数控制。嵌入式微处理器U12的31号引脚与可编程逻辑控制器U11的70号引脚相连；嵌入式微处理器U12的34号引脚与可编程逻辑控制器U11的75号引脚相连；嵌入式微处理器U12的33号引脚与可编程逻辑控制器U11的74号引脚相连；嵌入式微处理器U12的32号引脚与可编程逻辑控制器U11的71号引脚相连，这样可以使嵌入式微处理器U12向可编程逻辑控制器U11传递开关磁阻电机A、B、C三相的驱动信号。可编程逻辑控制器U11接收到信号后便会向图4中的达林顿晶体管IC4发出信号。

在图4中达林顿晶体管IC4的7、6、5、4、3、2号引脚分别与图3中可编程逻辑控制器U11的16、17、20、21、24、25号引脚相连接收可编程逻辑控制器U11传送过来的A、B、C三相驱动信号。经过达林顿晶体管IC4高耐压、大电流工作后对以上驱动信号进行取反及输出。达林顿晶体管IC4的10、11、12、13、14、15号引脚电压信号输出后分别连接电阻一R104及发光二极管一D34、电阻四R49及发光二极管四D31、电阻二R105及发光二极管二D35、电阻五R50及发光二极管五D32、电阻三R106及发光二极管三D36、电阻六R103及发光二极管六D33用于指示开关磁阻电机A、B、C三相驱动是否正常，按设计原理正常运行时以上六个发光二极管应呈现为轮流闪烁的现象。达林顿晶体管IC4电压输出信号经发光二极管后与6个IGBT驱动器相连。如图4中发光二极管一D34正极与IGBT驱动器一U14的3号引脚相连；发光二极管四D31正极与IGBT驱动器四U17的3号引脚相连；发光二极管二D35正极与IGBT驱动器二U15的3号引脚相连；发光二极管五D32正极与IGBT驱动器五U21的3号引脚相连；发光二极管三D36正极与IGBT驱动器三U16的3号引脚相连；发光二极管六D33正极与IGBT驱动器六U22的3号引脚相连。IGBT驱动器一U14、IGBT驱动器二U15、IGBT驱动器三U16、IGBT驱动器四U17、IGBT驱动器五U21、IGBT驱动器六U22及以上6个TLP701高速光耦IGBT驱动器在发光二极管导通时光耦的5号脚输出高电平+16V用于开通IGBT；在发光二极管不导通时光耦的5号脚输出低电平-8V用于关断IGBT。IGBT驱动器一U14的5号脚与电阻七R4及电阻八R1串联连接并在电阻八R1上并联瞬态抑制稳压二极管一D1起到保护IGBT启闭电压稳定的作用预防损坏IGBT现象的发生。同理可知IGBT驱动器二U15的5号脚与电阻九R5及电阻十R2串联连接并在电阻十R2上并联瞬态抑制稳压二极管二D2；IGBT驱动器三U16的5号脚与电阻十一R6及电阻十二R3串联连接并在电阻十二R3上并联瞬态抑制稳压二极管三D3；IGBT驱动器四U17的5号脚与电阻十三R10及电阻十四R7串联连接并在电阻十四R7上并联瞬态抑制稳压二极管四D4；IGBT驱动器五U21的5号脚与十五R11及电阻十六R8串联连接并在电阻十六R8上并联瞬态抑制稳压二极管五D5；IGBT驱动器六U22的5号脚与电阻十七R12及电阻十八R9串联连接并在电阻十八R9上并联瞬态抑制稳压二极管六D6。瞬态抑制稳压二极管的正极与IGBT单管的E发射极相连，负极与IGBT单管的G栅极相连。如稳压二极管一D1的正极与图5中、IGBT单管一Q1的E发射极相连，稳压二极管一D1的负极与IGBT单管一Q1的G栅极相连。同理可知稳压二极管一D2的正极与图5中IGBT单管二Q2的E发射极相连，稳压二极管二D2的负极与IGBT单管二Q2的G栅极相连；稳压二极管三D3的正极与图5中IGBT单管三Q3的E发射极相连，稳压二极管三D3的负极与IGBT单管三Q3的G栅极相连；稳压二极管四D4的正极与图5中IGBT单管四Q4的E发射极相连，稳压二极管四D4的负极与IGBT单管四Q4的G栅极相连；稳压二极管五D5的正极与图5中IGBT单管五Q5的E发射极相连，稳压二极管五D5的负极与IGBT单管五Q5的G栅极相连；稳压二极管六D6的正极与图5中IGBT单管六Q6的E发射极相连，稳压二极管六D6的负极与IGBT单管六Q6的G栅极相连，如此连接之后即可保证IGBT在控制条件之下正确得开启与关闭。使得开关磁阻电机的稳定运行得到了很好的保障。

在图5中IGBT单管一Q1的C极与E极间并联了电容三C4，IGBT单管二Q2的C极与E极间并联了电容四C5，IGBT单管三Q3的C极与E极间并联了电容五C6，IGBT单管四Q4的C极与E极间并联了电容六C7，IGBT单管五Q5的C极与E极间并联了电容七C8，IGBT单管六Q6的C极与E极间并联了电容八C9，以上六个电容主要是吸收由于线路板布线电感和分布电容引起的高频自激产生的毛刺，确保IGBT工作时开关磁阻电机波形的平滑稳定。续流二极管四D7正极与IGBT单管四Q4的C极相连，负极与IGBT单管一Q1的C极相连；续流二极管五D8正极与IGBT单管五Q5的C极相连，负极与IGBT单管二Q2的C极相连；续流二极管六D9正极与IGBT单管六Q6的C极相连，负极与IGBT单管三Q3的C极相连；续流二极管一D10正极与IGBT单管四Q4的E极相连，负极与IGBT单管一Q1的E极相连；续流二极管二D11正极与IGBT单管五Q5的E极相连，负极与IGBT单管二Q2的E极相连；续流二极管三D12正极与IGBT单管六Q6的E极相连，负极与IGBT单管三Q3的E极相连；以上六个续流二极管起到了防止IGBT回路中电压电流突变，提供通路的作用。电流传感器芯片一U1、电流传感器芯片二U2、电流传感器芯片三U3上1号引脚和2号引脚短接并分别连接至IGBT单管一Q1、IGBT单管二Q2、IGBT单管三Q3的E极；电流传感器芯片一U1、电流传感器芯片二U2、电流传感器芯片三U3上3号引脚和4号引脚短接并分别连接至接插件J1上的2号脚、4号脚、6号脚可各自接入开关磁阻电机A、B、C三相绕组的一端。电流传感器芯片四U4、电流传感器芯片五U5、电流传感器芯片六U6上1号引脚和2号引脚短接并分别连接至接插件J1上的1号脚、3号脚、5号脚可各自接入开关磁阻电机A、B、C三相绕组的另一端；电流传感器芯片四U4、电流传感器芯片五U5、电流传感器芯片六U6上3号引脚和4号引脚短接并分别连接至IGBT单管四Q4、IGBT单管五Q5、IGBT单管六Q6的C极。电流传感器芯片一U1、电流传感器芯片二U2、电流传感器芯片三U3、电流传感器芯片四U4、电流传感器芯片五U5、电流传感器芯片六U6的5号引脚与8号引脚间各自接电容九C1、电容十C2、电容十一C3、电容十二C10、电容十三C11、电容十四C12型号为0.1Uf的电解电容，能够起到稳定滤波的作用，使电流传感器传送信号更为精准。电流传感器芯片一U1、电流传感器芯片二U2、电流传感器芯片三U3这3个电流检测传感器便可获取开关磁阻电机A、B、C三相工作时的电流值分别输出在各自的7号引脚上。电流传感器芯片一U1、电流传感器芯片二U2、电流传感器芯片三U3、电流传感器芯片四U4、电流传感器芯片五U5、电流传感器芯片六U6的6号引脚为电流传感器是否有电流输出的判断引脚，当有电流流过时输出为高电平信号，无电流时输出为低电平信号，作为是否同时导通的判断条件。

在图6门电路芯片一U7A、门电路芯片二U7B、门电路芯片三U7C与门电路芯片的2号引脚、1号引脚分别与图5中电流传感器芯片一U1、电流传感器芯片四U4的6号引脚相连，只有当1号和2号引脚同时为高电平即IGBT驱动处IGBT单管一Q1与IGBT单管四Q4同时导通时门电路芯片一U7A的3号引脚才会输出高电平。同理门电路芯片二U7B的6号引脚、5号引脚分别与图5中电流传感器芯片二U2、电流传感器芯片五U5的6号引脚相连；门电路芯片三U7C的9号引脚、8号引脚分别与图5中电流传感器芯片三U3、电流传感器芯片六U6的6号引脚相连；因为只有IGBT单管二Q2与IGBT单管五Q5同时导通时门电路芯片二U7B的4号引脚才会输出高电平，只有IGBT单管三Q3与IGBT单管六Q6同时导通时门电路芯片三U7C的10号引脚才会输出高电平。门电路芯片一U7A的3号引脚、门电路芯片二U7B 的4号引脚、门电路芯片三U7C的10号引脚分别与图3中可编程逻辑控制器U11的88号引脚、98号引脚、99号引脚相连，迅捷反应实时监控IGBT上下管之间同时导通状态，及时报警确保了IGBT运行的可靠性。运算放大器三U8C的10号脚连接至电阻二十二R68与电阻二十三R19的并联再连接一个电容十五C50连接至电阻十九R35后采集图5中电流传感器芯片一U1的7号引脚上的反馈开关磁阻电机A相工作时电流的电压信号值；运算放大器一U8A的3号脚连接至电阻二十五R73与电阻二十六R20的并联再连接一个电容十六C52连接至电阻二十R37后采集图5中电流传感器芯片二U2的7号引脚上的反馈开关磁阻电机B相工作时电流的电压信号值；运算放大器二U8B的5号脚连接至电阻二十八R74与电阻二十九R23并联再连接一个电容十七C53连接至电阻二十一R38后采集图5中电流传感器芯片三U3的7号引脚上的反馈开关磁阻电机C相工作时电流的电压信号值；经过TLO74I工业级四路低噪声 JFET 输入通用运算放大器一U8A、运算放大器二U8B、运算放大器三U8C运算后分别输出与运算放大器三U8C的8号、运算放大器一U8A的1号及运算放大器二U8B 的7号引脚。运算放大器三U8C的8号、运算放大器一U8A的1号及运算放大器二U8B 的7号引脚的运放运算结果值分别通过电阻二十四R36、电阻二十七R39、电阻三十R40限流保护电阻后送至图3中可编程逻辑控制器U11的87号引脚、86号引脚、85号引脚。从而实现对开关磁阻电机三相分别工作时流经电流值的实时信息获取。