开关磁阻电动机的原理及控制策略研究.pdf

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1、开关磁阻电动机的原理及控制策略研究胡猛，张芊(镇江船艇学院，江苏镇江212003)摘要：介绍开关磁阻电动机的构造、工作原理、系统组成．阐述了开关磁阻电动机的控制策略：电流斩波控制、角度位置控制及组合控制等．开关磁阻电动机降低了成本，具有较高的能量密度和高速、高效运行能力．关键词：开关磁阻电动机；原理；控制策略中图分类号：TM352文献标识码：A文章编号：1005-8354(2010)03-0022-04TheoryandControlResearchonSwitchedReluctanceMotorHUMeng，ZHANGQian(ZheajiangWatercraftColleges，

2、ZhenjiangJiangsu212003，China)Abstract：Thestructureprincipleandsystemstructureofswitchedreluctancemotor(SRM)埘嬲introduced．ThecontrolofSRMwasdiscussedcurrentchoppingcontrol，anglepositioncontrolandcomposedcontr01．SRMlow—er$costhadhigherenergydensityandrunningabilityat^泐speedandhighefficiency．Keywords

3、：switchedreluctancemotor；theory；controlprinciple开关磁阻电动机，简称SR电动机或SRM(SwitchedReluctanceMotor)，是一种机电一体化的新型电动机．由于其结构简单、坚固，具有运行成本低、工作可靠、控制灵活、运行效率高、容错能力强等特点，近十年来引起了人们的高度关注，以SRM为基本组成的开关磁阻电机传动系统(SwitchedReluctanceDrive，简称SRD)得到快速发展和广泛应用，出现在许多军用和民用场合．1SR电动机的原理SR电动机由装有励磁绕组的定子和无绕组的转子构成，一般为双凸极结构，其定、转子均由普通硅钢

4、片叠压而成．转子上既无绕组也无永磁体，定子齿极上绕有集中绕组，径向相对的两个绕组可以串联或并联在一起，构成“一相”．SR电动机町以设计成单相、两相、三相、四相或更多相结构，且定、转子的极数有多种不同的搭配⋯．但是单相SR电动机无自起动能力，常规两相SR电动机虽然在一定范围内能够自起动，但存在较大的起动“死区”，即使通过不对称转子或定子结构解决自起动问题，两相结构的SR电动机也只能单方向运转，因此常见的SR电动机多为三相或三相以上．为保证电机能够连续旋转，同时为了避免单边磁拉力，增大转矩，降低开关频率，一般定子齿极数多于转子齿极数，且都为偶数．一般来说，相数和极数越多越有利于减小转矩脉动，

5、提高电机运行质量，但同时会导致结构复杂、主开关器件增多，成本增加‘引．SR电动机的运行遵循“磁阻最小原理”，即磁通总是沿磁阻最小的路径闭合．当定子某相绕组通电时，所产生的磁场由于磁力线扭曲而产生切向磁拉力，试图使相近的转子极旋转到其轴线与该定子极轴线对齐的位置，即磁阻最小位置一1．以三相6／4极SR电动机为例，如图1所示，当A相通电时，因磁通要沿着磁阻最小的路径闭合，磁力线扭曲产生的切向力带动转子转动，最终将使转子1-3极轴线与定子从’极轴线对齐．A相断电，C相通收稿日期：2010-03-18作者简介：胡猛(1977-)。男，讲师，在读硕士，主要研究方向：电力电子与电气传动22第三期20

6、10年技术篇电，则使转子顺时针旋转，最终使转子24极轴线与定子CC’极轴线对齐，转子顺时针转过300，如图2所示．C相断电，B相通电，转子继续顺时针转过300，最终使转子1-3极轴线与定子BB’极轴线对齐，如图3所示．在一个通电周期内，转子在空间转过3个300，即90。，正好是一个转子齿极距．如此循环往复，定子按A-C．B-A的顺序循环通电，电机便沿顺时针方向旋转．如果定子按A—B—C．A的顺序循环通电，电机便沿逆时针方向旋转．从以上分析可以得出以下结论：SR电动机的转动方向总是逆着磁场轴线的移动方向，改变SR电动机定子绕组的通电顺序，即可改变电机的转向；而改变通电相电流的方向，并不会影

7、响转子转动的方向．图1A相绕组通电产生电磁力使转子1-3极与A相轴线对齐图2C相绕组通电产生电磁力使转子24极与C相轴线对齐图3B相绕组通电产生电磁力使转子l-3极与e相轴线对齐2SR电动机传动系统(SRD)系统组成开关磁阻电动机传动系统(SRD)主要由开关磁阻电动机(SRM或SR电动机)、功率变换器、控制器和检测器4部分组成，其系统框图见图4．控制器将SR电机运行时反馈回来的电流检测及位置检测信号与给定的信号进行比较，从而控制整流