开关磁阻电机课件20110416整理.ppt

工作机理 开关磁阻电机的工作机理基于磁通总是沿磁导最大的路径闭合的原理。 当定、转子齿中心线不重合、磁导不为最大时，磁场就会产生磁拉力，形成磁阻转矩，使转子转到磁导最大的位置。 当向定子各相绕组中依次通入电流时，电机转子将一步一步地沿着通电相序相反的方向转动。 如果改变定子各相的通电次序，电机将改变转向。但相电流通流方向的改变是不会影响转子的转向的。 一、开关磁阻电机（Switched Reluctance Motor) 1. 结构特点 2.1.2 运行原理：磁阻最小原理 以不同的颜色表示磁场强弱，蓝色磁场最弱，绿色强 当某一相通电时，磁极极尖处磁场强 转速的计算 设：定子绕组为m相，定子齿数 Ns=2m，转子齿数为Nr。 当定子绕组轮流通电一次时，转子转过一个转子齿距。这样定子需轮流通电 Nr次转子才转过一周，故电机转速 n(r/min)与相绕组电压的开关频率 fph之间的关系为 给定子相绕组供电的功率变换器输出电流脉动频率 则为 开关磁阻电机的优缺点 SR电机转子上没有任何形式的绕组、永磁体、滑环等，定子上只有简单的集中绕组，绕组端部较短，没有相间跨接线，因此SR电机的结构比鼠笼式感应电动机还要简单。 SR电机的材料利用系数高，与直流电机甚至感应电机相比，体积小、坚固、维护量小。 由于SR电机的转矩与电流极性无关，只需要单方向的电流激励，因此在理论上功率变换器电路中每相可以只用一个可控开关元件，而且每个可控开关元件都与电机绕组串联，不会出现像交流电机PWM逆变器那样有电源直通短路的危险，所以功率变换器电路简单，可靠性高。 SR电机转子上无绕组，系统在低速运行时，不仅转矩大，而且转子发热不严重。 SRD系统可以通过对电流的导通、断开以及电流幅值等的控制，易于实现系统的软启动，四象限运行和宽广的恒功率范围。 SRD系统的容错能力强，在缺相的情况下仍然能可靠运行。 SR电机原有的转矩脉动大、噪声大的缺点通过技术的进步也已经可以解决。 2.1.4 SRD特点 1)电动机结构简单、成本低、适用于高速 SR电机转子上没有任何形式的绕组、永磁体、滑环等，定子上只有简单的集中绕组，绕组端部较短，没有相间跨接线，因此SR电机的结构比鼠笼式感应电动机还要简单。 2)功率电路简单可靠 因为电动机转矩方向与绕组电流方向无关，即只需单方向绕组电流，故功率电路可以做到每相一个功率开关。 SRD特点： 3)各相独立工作，可构成极高可靠性系统 从电动机的电磁结构上看，各相绕组和磁路相互独立，各自在一定轴角范围内产生电磁转矩。而不像在一般电动机中必须在各相绕组和磁路共同作用下产生一个圆形旋转磁场，电动机才能正常运转。 4)高起动转矩，低起动电流 控制器从电源侧吸收较少的电流，在电机侧得到较大的起动转矩是本系统的一大特点。 （SR:0.4IN,1.4TN IM:6-7IN,2-3TN） SRD特点： 5)适用于频繁起停及正反向转运行 SRD系统具有的高起动转矩，低起动电流的特点，使之在起动过程中电流冲击小，电动机和控制器发热较连续额定运行时还小。 6)可控参数多，调速性能好 控制开关磁阻电动机的主要运行参数和常用方法至少有四种:相开通角,相关断角, 相电流幅值,相绕组电压。 7)效率高，损耗小 SRD系统是一种非常高效的调速系统。 8)可通过机和电的统一协调设计满足各种特殊使用要求 。 9)缺点：转矩脉动、振动、噪声 但可通过特殊设计克服 SRD的研究方向 SR电机设计研究： 铁心损耗计算、转矩脉动、噪声、优化设计等理论 SR电机的控制策略研究： 最优控制，减小转矩脉动、降低噪声 具有较高动态性能、算法简单、可抑制参数变化、扰动及各种不确定性干扰的新型控制策略 智能控制策略 SR电机的无位置传感器控制 SR电机的振动、噪声研究 无轴承SR电机研究（磁悬浮） SR电机应用研究：电动车、发电机、一体化电机等 2.2 SR电机基本方程与性能分析 电路方程 磁链方程 由转矩公式可知： 开关磁阻电机的转矩大小与电流平方成正比，因此转矩方向与电流方向无关，故可以采用单极性电流供电。 转矩与绕组电感对转子位置角的变化率成正比，因此，只有当绕组电感随转子位置角而增大时，给绕组通电才能产生正向电动转矩。当电感随转子位置角而下降时，如绕组中仍有电流，则将产生制动转矩。 相绕组关断后绕组电流不能突变为零，有一个延续过程。为防止绕组电流延续到负转矩区，必须在绕组电感开始下降之前提前关断绕组。 基本控制策略 A. 低速时的电流斩波控制（Curren