开关磁阻电机.ppt

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1、开关磁阻电机SwitchReluctanceMachine开关磁阻电机及其发展开关磁阻电机的工作原理开关磁阻电机的控制系统及其实现开关磁阻电机存在的问题及其发展方向１开关磁阻电机及其发展1.1开关磁阻电机传动系统ＳＲＤ1.2开关磁阻电动机基本工作原理1.3开关磁阻电机传动系统的特点1.4开关磁阻电机发展概况1.1开关磁阻电机驱动系统ＳＲＤSRD（SwitchReluctanceDrive）系统的构成1.1.1开关磁阻电机凸极定子和转子沿直径方向两个定子上的绕组串联为“一相”转子齿数为极数四相8/6极SR电机由同步电机的功角特性可知，凸极电机的电磁功率:SR电

2、机反应式同步磁阻电机定、转子均为凸极结构定子为齿、槽均匀分布的光滑内腔定子绕组为集中绕组定了嵌有多相绕组，近似正弦分布励磁是顺序施加在各相绕组上的电流脉冲。励磁是一组多相平衡的正弦波电流各相磁链随转子位置作三角波或梯形波变化，不随电流改变各相自感随转子位置作正弦变化，不随电流改变。四相8/6极SR电机定转子实物1.1.2功率变换器能量提供者包括直流电源和开关器件1.1.3控制器和位置检测器控制器要求具有下述性能：（１）电流斩波控制（２）角度位置控制（３）起动，制动，停车及四象限运行（４）调速位置检测器提供转子位置信号，使控制器决定绕组导通和关断1.2开关磁阻电

3、动机的基本工作原理V相通电W相通电U相通电R相通电连续不断按U-V-W-R-U的顺序分别通电，电动机内磁场沿U-V-W-R-U的顺序移动转子沿U-R’-W’-V’方向即逆序转动改变通电的顺序，转子旋转方向改变改变电流的方向，转子旋转方向不变每改变通电一次，定子磁场轴线移动2π/Ns空间角，转子则每次转过τ/m极距定子齿极数Ns=2m，转子齿极数为Nr,相数为m，转子旋转一周，即θ＝2π＝Nrτ，定子m相绕组需轮流通电Nr次。SR电动机的转速n(r/min)与电源输出频率f的关系1.3开关磁阻电机传动系统的特点SRM有较大的电机利用系数，可以是感应电机利用系数的

4、1.2~1.4倍电动机结构简单，转子上没有绕组；定子上只有简单的集中绕组，没有相间跨接线。转矩与电流极性无关，单向电流激励。对转速限制小，可制成高速电动机通过对电流的通断、幅值控制，满足不同负载要求的机械特性SRD系统效率和功率密度在宽广的速度和负载范围内都较高优点有转据脉动转矩由一系列脉冲转矩叠加而成，且有双凸极结构和磁路非线性，合成转据不是恒定转据，有一定的谐波分量噪声与振动大出线头多缺点1.4开关磁阻电机发展概况1838年苏格兰Davidson蓄电池机车1980年英国P.J.Lawrenson1983年英国TASCDrives有限公司第一台SR电机（7.

5、5kW，1500r/min），1984年4～22kW4个规格系列德国1984～1986年1kW、1.2kW、5kW我国1985年开始研制，目前已有350W～30kW等规格1.4.1开关磁阻电机的发展及应用电动车驱动系统家用电器(洗衣机食品加工机械)通用工业（风机泵压缩机龙门刨印花机器）伺服与调速系统牵引电机高转速电机（纺织机航空发动机电动工具离心传动）功率范围10W(n=10000r/min)~5MW(n=50r/min)转速100000r/min英、美、加、前南斯拉夫、埃及、土耳其美空军和GE公司联合开发航空发动用SRD启动/发电机系统30kW270V520

6、00r/min250kW270V23000r/min我国研制了50W~30kW20个规格SRD北京纺织研究所、华工、南航、东南、浙大1.4.2开关磁阻电机的相数和结构2SR电机的基本电磁关系及运行原理2.1电感与转子位置角的关系2.2绕组磁链2.3磁化曲线2.4绕组电流2.5转矩与功率2.6开关磁阻电机中的能量关系2.7开关磁阻电机中的数学模型2.8SR电动机的运行状态与控制方式理想SR模型定子绕阻电感L与绕阻电流i无关极尖的磁通边缘效应忽略不计磁导率μ∞忽略所有功率损耗开关动作瞬时完成转子旋转角速度Ω=C2.1电感与转子位置角的关系βs表示定子齿极极弧宽度

7、（角度）2.2绕组磁链“+”——绕组与电源接通“-”——电源断开后续流忽略绕组电阻得或一相电路电压方程又2.2.1一相绕组磁通令开关合闸瞬间（t=0）为初始状态得若关断角为θoff,则关断后磁链变化即整理得一相绕组在通电、断电的一个变化周期内2.2.2开关磁阻电机的磁路及磁链磁路可分为：定子齿极转子齿极定子轭（均匀8段）转子轭（均匀6段）每齿极磁通相位依次滞后τ/mV相通电时的磁链（1）定子齿极的磁通（2）定子轭中的磁通定子轭中磁通以顺时针方向为正齿极磁通以圆心向外为正2.3绕组电流由可得或由于L(θ）是分段函数，对应的在一定的电压和转速条件下，i=f(θ)也

8、是一个分段函数。θ2～θ3θ1～θ2i