一种新型电机调速系统——开关磁阻电机系统

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1、维普资讯http://www.cqvip.com上海电力2008年第3期一种新型的电机调速系统——开关磁阻电机系统陈昊(中国矿业大学信息与电气工程学院，江苏徐州221008)摘要：开关磁阻电机系统具有结构简单、无刷、耐恶劣环境、动态响应好以及在较宽转速范围内运行效率高的优点，可在多种工业领域内广泛应用。文章介绍了开关磁阻电机系统结构及运行原理，给出了几种常见的开关磁阻电机结构，从简化定子嵌线工艺、增加单位体积输出容量、减小转矩脉动、提高系统效率角度考虑，推荐选用三相12／8结构。描述了几种常见的三相开关磁阻电机功率变换器主电路拓扑，从降低功

2、率开关器件电压定额要求、减小相电流峰值、提高系统效率、各相控制独立性好等方面衡量，建议采用三相不对称桥式功率变换器，最后给出了研制的几种开关磁阻电机系统样机照片。关键词：开关磁阻；电机系统；电气传动；数字信号处理器(DSP)；电动机车中图分类号：TM382文献标识码：A1引言2开关磁阻电机系统组成及运行原理开关磁阻电机系统电机结构坚固耐用、制造开关磁阻电机系统由开关磁阻电机、功率变成本低、维护方便，系统调控性能好，四象限控制换器及控制器等组成，是典型的机电一体化装置。灵活，运行效率高；其电机定子采用集中式绕组，开关磁阻电机主电路系统如图1所

3、示，它包括开线圈嵌装容易、牢固。热耗大部分集中于定子，电关磁阻电机定子绕组单元、功率变换器主电路单机易于冷却。仅由电工硅钢片叠成的电机转子上元及供电电源单元。无绕组、无永久磁体，不会发生感应电动机转子笼开关磁阻电机系统可由直流电源供电，也可断裂或烧熔的故障；其转子惯量小，易于调控；系由交流电源经整流成直流电供电。这里所给出的统起动电流小，起动和加速力矩大，每小时起动次开关磁阻电机为三相12／8结构，其定子上有12数不受限制，可做不间断的连续起动、制动工作，个极，每个定子极上绕有集中式线圈，四个空间上过载能力强；可工作于堵转状态下，而不烧电机

4、；成正交的线圈相串联构成一相，即A，、A、A。、A电机又是无刷结构，适合在高粉尘、易燃、易爆等串联构成A相绕组，B、B、B、B串联构成B相恶劣环境下运行，可实现其他类型电机无法比拟绕组，C、C、C。、C串联构成C相绕组；转子上的高效率、长寿命、低成本运行。特别是它可做到有8个极，转子上无线圈。功率变换器主电路中，磁路上及电路上各相相互独立，当某相发生故障每相有两只主开关和两只续流二极管，即A相有时，通过切除故障相可以保证系统继续运转，因而主开关S和S，有续流二极管VD和VD；B相它具有较高的运行可靠性和容错能力；多电机传有主开关S。和S，有

5、续流二极管VD。和VD；C动时，实现转速同步、功率配比控制方便。充分发相有主开关S和S。，有续流二极管VD和VD。。挥开关磁阻电机系统的优点，实现其它类型电机每相两只主开关同时导通，电源向定子绕组供电；无法取代的高性能、长寿命应用，是当今国际电气每相两只主开关同时关断，定子绕组中的电流经界研究的方向之一。英国在开关磁阻电机的研究续流二极管续流，释放电机磁场储能，完成开发方面做过开创性工作]，我国从20世纪80换相。年代中以来已开展了这方面的研究工作。目前，基于“磁阻效应”，若以图中定、转子所处的在电动车牵引[43、风机和水泵传动、家用电器传

6、相对位置为起始位置，依次给C相一A相一B相动等领域，开关磁阻电机已得到了实际应用，在伺一C相定子绕组通电，则电机转子会逆时针方向服传动_6]、起动／发电以及其他电气传动领域旋转；依次给C相一B相一A相一C相定子绕组也展现出了广阔的应用前景。通电，则电机转子会顺时针方向旋转。——252——维普资讯http://www.cqvip.com2008年第3期上海电力度。三相12／8结构开关磁阻电机电磁场变化的基本频率及其功率变换器开关器件基本开关频率为厂一n／7．5；四相16／12结构开关磁阻电机电磁场变化的基本频率及其功率变换器开关器件基本开关频

7、率为．厂一n／5。在相同的电机转速下，四相16／12结构开关磁阻电机电磁场变化的基本频率及其功率变换器开关器件基本开关频率是三相12／8结构开关磁阻电机电磁场变化的基本频率及其功率变换器开关器件基本开关频率的1．5图1开关磁阻电机主电路系统不恿图倍，因此三相12／8结构开关磁阻电机系统的电机3几种开关磁阻电机结构铁损耗、功率变换器开关损耗均比四相16／12结构开关磁阻电机系统的低。同理，三相6／4结构图2所示为几种常见的开关磁阻电机结构截开关磁阻电机系统的电机铁损耗、功率变换器开面图。主要有三相12／8结构、三相6／4结构、三关损耗均比四相

8、8／6结构开关磁阻电机系统的相6／10结构、四相16／12结构及四相8／6结低。因此，开关磁阻电机结构宜选用三相12／8结构等。构。图3给出了几台开关磁阻电机样机实拍照片，其中，