开关磁阻电机调速系统及其应用.doc

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1、开关磁阻电机调速系统及其应用中心议题：·开关磁阻电机调速系统发展概况·开关磁阻电机调速系统基本构成·开关磁阻电机调速系统的应用解决方案：·磁阻电机·功率变换器·控制器·位置检测器开关磁阻电动机调速系统SRD（SwitchedReluctanceDrive）是继变频调速系统、无换向器电动机调速系统之后发展起来的最新一代交流无级调速系统。它具有结构简单、坚固、成本低、工作可靠、控制灵活、运行效率高等诸多优点，由其构成的传动系统具有交、直流传动系统所没有的优点。本文主要介绍了开关磁阻电机调速系统的发展概况及基本构成，并对开关磁阻电机调速原理进行分析，并在对其优缺点的基础上详细阐述了

2、其应用场合与领域。　　1开关磁阻电机调速系统发展概况　　开关磁阻电机（SwitchedReluctanceMotor，SRM或SR电机）基本原理最早提出在19世纪40年代，当时的研究人员认为利用顺序磁拉力使电动机旋转是简单可行的。1842年，英国的Aberdeen和Davidson制造出了最初的SRM模型，但是因为当时的科技条件落后，电动机的运行特性很差。以后的100多年间，开关磁阻电机的发展缓慢。1975年，英国Leeds大学和Nottingha大学这2所大学的研究小组联合参了Chlorid公司发起的制造蓄电池车辆驱动装的研究，成功地研制出驱动电动汽车的SRD。1980年，

3、Leeds大学的Lawrenson及其同事总结了自己的研究成果，发表论文“开关磁阻调速电动机”，标志着SR正式得到国际承认。1983年，英国TASCDriv公司推出第1台商品化SRD——Oulton传动置（7.5kW，1500r/min）；1984年又推出4~kW4个规格的系列产品[1]。作为一种性能价格高的新型调速系统，SRD的问世不久，引起各界的广泛关注。美国、加拿大等国竞相发展，并在系统一体化设计、微机应用、电动机电磁分析、功率元件应用、新型结构开发等方面取得了很大进展。　　我国对开关磁阻电动机调速系统的研究起步尽管较晚，但是起点较高，在借鉴国外经验的基础上发展速度较快

4、。我国对开关磁阻电动机调速系统的研究与试制起步于20世纪80年代。1988年在南京召开的第一届开关磁阻电机研讨会。1992年，在中国电工技术学会中小型电机专业委员会领导下成立了开关磁阻电机学组，以更好地推动开关磁阻电机研究工作的进展。在借鉴国外经验的基础上，国内对开关磁阻电机调速系统的开发研究尽管起步较晚，但是起点较高，研制目标基本都集中在较为成熟的三相或四相控制方案上。一批高等院校、研究所开展了这项工作，部分重点高校招了多期以开关磁阻电动机调速系统为课题的博士生、硕士生，取得了从基础理论到设计制造技术多方面成果与进展。迄今为止，已有十余家单位推出不同性能、不同用途的几十个系

5、列规格产品，应用于纺织、冶金、机械、运输等行业的数十种生产机械和交通工具中，开关磁阻电动机调速系统在一些机械中发挥出独有的优势。　　2开关磁阻电机调速系统基本构成　　开关磁阻电动机调速系统主要由开关磁阻电动机（SRM）、功率变换器、控制器和检测器组成[2]。如图1所示：（1）磁阻电机　　磁阻电机是SRD系统的执行元件。一般采用凸极定子和凸极转子，即双凸极结构，并且定、转子齿极数（简称极数）不相等，定子装有集中绕组，直径方向相对的两个绕组串联成为“一相”；转子由叠片构成，没有绕组、换向器、集电环等。SR电机可做成单相、两相、三相、四相和多相，相数越多，性能越好，但结构复杂，主开

6、关器件多，成本较高，故相数不宜太多。图2所示为一台4相8/6极SR电机示意图。定子有8个齿，转子有6个齿。每个定子齿上绕有一个线圈，其中径向相对的两个极的线圈串联构成一相绕组，共有4组绕组，转子上无绕组。　SR电动机的运行原理遵循“磁阻最小原理”——磁通总要沿着磁阻最小的路径闭合，而具有一定形状的铁心在移动到最小磁阻位置时，必使自己的主轴线与磁场的轴线重合。在图2中，当定子D-D′极励磁时，1-1′向定子轴线D-D′重合的位置转动，并使D相励磁绕组的电感以图中定、转子所处的相对位置作为起始位置，则依次给D→A→B→C相绕组通电，转子即会逆着励磁顺序以逆时针方向连续旋转；反之，

7、若依次给B→A→D→C相通电，则电动机即会沿顺时针方转动。可见，SR电动机的转向与相绕组的电流方向无关，而仅取于相绕组通电的顺序[3]。　　另外，当主开关器件S2导通时，A相绕组从直流电源U吸收电能，而当S1、S2关断，绕组电流经续流二极管VD1、VD2继续流通，并回馈给电源U。此，SR电动机传动的共性特点是具有再生作用，系统效率高。　　通过控制加到SR电动机绕组中电流脉冲的幅值、宽度及其与转子的相对位置（即导通角、关断角），即可控制SR电机转矩的大小与方向，这正是SR电动机调速控制的基本原理。　　（2