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摘要：针对传统调压控制技术在发热量、蓄电池反接、无蓄电池动作特性等方面存在的效率较低和FOC矢量调压方法存在的控制策略复杂等问题，提出了一种新型调压方法—磁场控制调压方案。该方案具有相对FOC矢量控制调压更简单的程序控制策略。实验证明，磁场控制调压方案在多方面的调压效率均优于传统短路式调压方式。
关键词：调压控制技术;开路式;短路式;矢量调压;磁场控制调压
中图法分类号：TP391文献标识码：A文章编号：
1 引言
电压调节器（以下简称调压器）作为摩托车上的一个重要零部件，其作用是将磁电机发出的交流电通过整流，变成直流，再经稳压后供蓄电池充电和其它用电器使用[1]。
传统调压器的调压工作方式分两类，一类是采用短路方式，称为短路式调压器，另一类是采用开关方式，称为开路式调压器[2]。两种调压器控制电路如图1和图2所示：
开路式和短路式在多方面性能上的对比如表1所示，短路式调压器在多数性能上优于开路式调压器，但是短路式也有比较致命的缺点，就是长时间发热，发热量大，这也直接影响调压器的工作安全和工作效率，存在隐患。
FOC（field-oriented control）为磁场导向控制[3]，又称为矢量控制（vector control），是一种利用变频器控制三相交流马达的技术，利用调整变频器的输出频率、输出电压的大小及角度，来控制马达的输出。但FOC矢量控制调压方式控制策略较为复杂。
车辆使用调压器类型的不同和性能的好坏，不但直接关系到车辆电气性能的好坏，而且还会影响车辆能耗的高低。针对短路式调压和矢量控制调压的缺点，本文提出一种新的调压控制方式-磁场控制调压方法。
2产品设计原理
首先，硬件方面磁场控制调压可使用MOSFET场效应管进行开关控制，由于MOSFET集成了反向二极管，故开路式调压器无法使用MOSFET，只能使用可控硅进行控制。对比可控硅，MOSFET的内阻低，发热量小，效率及可靠性更高。短路式调压可使用MOSFET进行控制，但短路控制方式会在调压输出无负载及负载小时，通过MOSFET将电机三相绕组短路，以达到不输出电能的目的。短路控制这种方式就导致了巨大的发热量及系统效率的降低[4]。MOSFET场效应管硬件控制回路示意图图3所示：
磁场控制调压在硬件上使用效率更高的MOSFET场效应管进行控制的同时，控制策略上也避免了短路调压方式对能量的浪费。磁场控制调压类似于目前被广泛应用的FOC（field-oriented control）矢量调压，但其控制策略要比FOC矢量调压简单的多。磁场控制调压是通过对三相电机转子永磁体进行“弱磁”“增磁”的控制来实现调压稳压的目的。下面对磁场控制调压进行控制策略说明：
首先，磁场控制调压需要三相电机上安装霍尔传感器，霍尔传感器与电机三相对应关系示意图如图4所示：
电机旋转时，霍尔通过感应转子上磁石极性改变输出波形，例如感应到N极输出高电平，感应到S极输出低电平。
磁场控制调压就是通过霍尔波形进行MOSFET驱动控制，分别在霍尔产生的方波上升沿及下降沿开始进行延时[5]，延时时间T的大小是控制输出电压稳定的关键。磁场调压波形图如图5所示：
其次，从检测到霍尔波形，到计算延时时间T，再到MOSFET的控制，需要通过软件进行一系列的逻辑控制得到，软件控制逻辑[6]流程图6所示：
3 测试结果
通过实验测试了磁场控制调压与短路式调压测试数据和效率对比的真实数据如表2和表3和图7所示：
以上数据证明了磁场控制调压方式效率在不同负载下均高于短路式调压，体现了磁场控制调压方式的优势。
4 总结
本文分析了传统调压控制方式存在的效率低、控制逻辑复杂等问题，提出了一种新型调压方法-磁场控制调压方法。该方法具有相对FOC矢量调压方法更简单的程序控制策略，且调压效率在多方面优于传统短路调压方式。该方法在调压器设计技术实现创新，为相关技术企业提供了宝贵资料。
参考文献
[1]姚永辉. 摩托车调压器：， CN205681763U[P].
[2]李红星， 付强， 高兴勇. 一种摩托车调压器：， CN211047616U[P]. 2020.
[3]戴鹏， 董苏， 程尧，等. 基于PR调节器的PWM整流器VFOC控制[J]. 电气传动， 2012， 42（4）：39-41.
[4]黄文洁，荣军，黄文，雷卓林，杨春钱.移相调压控制技术在无源逆变电路中的应用研究[J].数码世界，2016（07）：7-7.
[5]马义来，林立，王中金，蒋开文，李明星. 钻机液压盘刹自动换档调压控制技术研究[J].北京石油化工学院学报， 2013（02）：45-49.
[6]江成宪.数字定子调压控制技术及对比分析[J].起重运输机械，2010（9）：39-41
作者简介：
刘江南（1987—），男，学士，河北廊坊市人，助理工程师，研究方向：嵌入式系统、车联网，[email protected]
通讯作者：王金会（1983—），男，学士，河北大城县人，助理工程师，研究方向：嵌入式系统、车联网，[email protected]
其他作者：张红亮（1973—），男，碩士，河北省大城县人，高级工程师，研究方向：嵌入式系统、车联网，[email protected]
关键词：调压控制技术;开路式;短路式;矢量调压;磁场控制调压
中图法分类号：TP391文献标识码：A文章编号：
1 引言
电压调节器（以下简称调压器）作为摩托车上的一个重要零部件，其作用是将磁电机发出的交流电通过整流，变成直流，再经稳压后供蓄电池充电和其它用电器使用[1]。
传统调压器的调压工作方式分两类，一类是采用短路方式，称为短路式调压器，另一类是采用开关方式，称为开路式调压器[2]。两种调压器控制电路如图1和图2所示：
开路式和短路式在多方面性能上的对比如表1所示，短路式调压器在多数性能上优于开路式调压器，但是短路式也有比较致命的缺点，就是长时间发热，发热量大，这也直接影响调压器的工作安全和工作效率，存在隐患。
FOC（field-oriented control）为磁场导向控制[3]，又称为矢量控制（vector control），是一种利用变频器控制三相交流马达的技术，利用调整变频器的输出频率、输出电压的大小及角度，来控制马达的输出。但FOC矢量控制调压方式控制策略较为复杂。
车辆使用调压器类型的不同和性能的好坏，不但直接关系到车辆电气性能的好坏，而且还会影响车辆能耗的高低。针对短路式调压和矢量控制调压的缺点，本文提出一种新的调压控制方式-磁场控制调压方法。
2产品设计原理
首先，硬件方面磁场控制调压可使用MOSFET场效应管进行开关控制，由于MOSFET集成了反向二极管，故开路式调压器无法使用MOSFET，只能使用可控硅进行控制。对比可控硅，MOSFET的内阻低，发热量小，效率及可靠性更高。短路式调压可使用MOSFET进行控制，但短路控制方式会在调压输出无负载及负载小时，通过MOSFET将电机三相绕组短路，以达到不输出电能的目的。短路控制这种方式就导致了巨大的发热量及系统效率的降低[4]。MOSFET场效应管硬件控制回路示意图图3所示：
磁场控制调压在硬件上使用效率更高的MOSFET场效应管进行控制的同时，控制策略上也避免了短路调压方式对能量的浪费。磁场控制调压类似于目前被广泛应用的FOC（field-oriented control）矢量调压，但其控制策略要比FOC矢量调压简单的多。磁场控制调压是通过对三相电机转子永磁体进行“弱磁”“增磁”的控制来实现调压稳压的目的。下面对磁场控制调压进行控制策略说明：
首先，磁场控制调压需要三相电机上安装霍尔传感器，霍尔传感器与电机三相对应关系示意图如图4所示：
电机旋转时，霍尔通过感应转子上磁石极性改变输出波形，例如感应到N极输出高电平，感应到S极输出低电平。
磁场控制调压就是通过霍尔波形进行MOSFET驱动控制，分别在霍尔产生的方波上升沿及下降沿开始进行延时[5]，延时时间T的大小是控制输出电压稳定的关键。磁场调压波形图如图5所示：
其次，从检测到霍尔波形，到计算延时时间T，再到MOSFET的控制，需要通过软件进行一系列的逻辑控制得到，软件控制逻辑[6]流程图6所示：
3 测试结果
通过实验测试了磁场控制调压与短路式调压测试数据和效率对比的真实数据如表2和表3和图7所示：
以上数据证明了磁场控制调压方式效率在不同负载下均高于短路式调压，体现了磁场控制调压方式的优势。
4 总结
本文分析了传统调压控制方式存在的效率低、控制逻辑复杂等问题，提出了一种新型调压方法-磁场控制调压方法。该方法具有相对FOC矢量调压方法更简单的程序控制策略，且调压效率在多方面优于传统短路调压方式。该方法在调压器设计技术实现创新，为相关技术企业提供了宝贵资料。
参考文献
[1]姚永辉. 摩托车调压器：， CN205681763U[P].
[2]李红星， 付强， 高兴勇. 一种摩托车调压器：， CN211047616U[P]. 2020.
[3]戴鹏， 董苏， 程尧，等. 基于PR调节器的PWM整流器VFOC控制[J]. 电气传动， 2012， 42（4）：39-41.
[4]黄文洁，荣军，黄文，雷卓林，杨春钱.移相调压控制技术在无源逆变电路中的应用研究[J].数码世界，2016（07）：7-7.
[5]马义来，林立，王中金，蒋开文，李明星. 钻机液压盘刹自动换档调压控制技术研究[J].北京石油化工学院学报， 2013（02）：45-49.
[6]江成宪.数字定子调压控制技术及对比分析[J].起重运输机械，2010（9）：39-41
作者简介：
刘江南（1987—），男，学士，河北廊坊市人，助理工程师，研究方向：嵌入式系统、车联网，[email protected]
通讯作者：王金会（1983—），男，学士，河北大城县人，助理工程师，研究方向：嵌入式系统、车联网，[email protected]
其他作者：张红亮（1973—），男，碩士，河北省大城县人，高级工程师，研究方向：嵌入式系统、车联网，[email protected]