微特电机及系统 chap09_双凸极电机驱动系统

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1、双凸极电机驱动系统9.双凸极电机驱动系统普通高等教育“十一五”国家级规划教材一、开关磁阻电机（SwitchedReluctanceMotor)1.结构特点a.定子和转子均为凸极结构；b.定子上空间相对的两个极上的线圈串联或并联构成一相绕组;c.转子上无绕组;d.最常见的组合为6/4极，8/6极或12/8极。9.双凸极电机驱动系统普通高等教育“十一五”国家级规划教材定子6极，转子4极定子8极，转子6极定子12极，转子8极9.双凸极电机驱动系统普通高等教育“十一五”国家级规划教材开关磁阻电机驱动系统组成框图9.双凸极电机驱动系统普通高等教育“十一五”国家级规划教材2.工作原理1当转子齿正对定子槽时

2、，绕组电感有最小值；2当转子齿与定子齿对齐时，绕组电感有最大值；3当转子旋转时，绕组电感随之变化。9.双凸极电机驱动系统普通高等教育“十一五”国家级规划教材开关磁阻电机的运行原理是“磁阻最小原则”。在图示位置，当给B相绕组通电，转子将倾向于顺时针方向旋转，使磁路磁阻减小，直至转子齿2与定子齿B完全重合。然后，B相断开，A相通电，转子磁阻转矩将进一步使转子向前转动至转子齿1与A相重合。转矩方向总是朝着最接近的定转子齿重叠的位置。按B-A-D-C顺序通电，转子将按顺时针方向连续旋转9.双凸极电机驱动系统普通高等教育“十一五”国家级规划教材为电磁转矩，Wf为磁场储能wr为转子机械角速度9.双凸极电机

3、驱动系统普通高等教育“十一五”国家级规划教材由转矩公式可知：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。9.双凸极电机驱动系统普通高等教育“十一五”国家级规划教材3基本控制策略A.低速时的电流斩波控制（Currentchoppingcontrol-C

4、CC)在电感很小时使绕组开通，电流快速上升。为防止电流过大而损坏电机，当电流达到最大值Imax时，使绕组关断；电流开始衰减，当电流衰减咸至Imin时，绕组重新开通。在最大电感出现之前必须将绕组关断，以免电流延续到负转矩区。9.双凸极电机驱动系统普通高等教育“十一五”国家级规划教材B.高速时的角度位置控制（Angularpositioncontrol-APC)高速时，由于反电势大，电流受到限制，上升较慢。当到达最大值后，因电感的增加，电流反而下降。同样，为避免电流延续到负转矩区，绕组要在电感到达最大值之前关断。速度越高，要关断的越早。9.双凸极电机驱动系统普通高等教育“十一五”国家级规划教材典型

5、机械特性9.双凸极电机驱动系统普通高等教育“十一五”国家级规划教材4功率变换电路每相一个开关管四相驱动电路（每相二个开关管）9.双凸极电机驱动系统普通高等教育“十一五”国家级规划教材5开关磁阻电机的非线性特性以上分析都是在线性条件下进行的。实际电机磁路为非线性。磁场分布9.双凸极电机驱动系统普通高等教育“十一五”国家级规划教材非线性电感非线性转矩9.双凸极电机驱动系统普通高等教育“十一五”国家级规划教材6开关磁阻电机的优缺点：优点：结构简单，无刷，转子上无绕组和永磁体，可靠性高；采用集中式绕组，绕组端部短，省铜，绕组电阻小，效率高；因转矩与电流方向无关，可用单极性电流供电，故功率变换器可简化，

6、每相可用一个功率器件，不仅降低了成本，还避免了上、下桥臂直通问题。缺点：由于只有当电感变化率为正时绕组才能导通，一个周期中只有半个得到利用，因此系统效率和材料利用率相对较低；定子绕组既要提供有功电流，又要提供无功电流，增大9.双凸极电机驱动系统普通高等教育“十一五”国家级规划教材了绕组和功率变换器的VA容量；无功（励磁）电流在绕组和功率器件中产生损耗，降低了系统效率；由于开关磁阻电机的绕组电感较大，并且绕组关断时电感处于电感最大值位置，关断后电流衰减慢，很容易延续到负转矩区，因此绕组需要提前关断，速度越高，提前量就要越大，使绕组有效导通区间减速小，削弱了电机的出力；因定转子为双凸极结构，转矩脉

7、动分量较大，会引起振动和噪声。9.双凸极电机驱动系统普通高等教育“十一五”国家级规划教材二、双凸极永磁电机（Doublysalientpermanentmagnetmotor-DSPMmotor)1结构特点定转子均为凸极结构；定子齿上装有集中式绕组；转子上既没有绕组，也没有永磁体—适合高速运行；定子上装有永磁体—结构稳定，易于冷却；由于主磁路中放有两块磁导率与空气相近的永磁体，绕组电感比SR电机要