开关磁阻电动机驱动系统简介
开关磁阻电机简介
5/13/2012
5/13/2012
• 功率变换器是开关磁阻电动机运行时所需能量的提供者， 是连接电源和电动机绕组的开关部件。通过它将电源能量 馈入电机，也可将电机内的磁场储能反馈回电源。由于SR 电机绕组电流是单向的，使得其功率变换器主电路不仅简 单，而且具有普通交流及无刷直流驱动系统所没有的优点 ，即相绕组与主开关器件是串联的，因而可预防短路赦障 。功率变换器有多种形式，并且与供电电压、电机相数和 开关器件的种类等有关。开关磁阻电机转矩方向只与各相 通电顺序有关，而和绕组电流的方向无关。只要控制主开 关器件的导通关断角度，便可改变电动机的工作状态，即 只要控制各相在不同电感区域内的瞬时电流，电路不会出 现直通故障，可靠性高。
5/13/2012
5/13/2012
• C-DUMP转换器
5/13/13/2012
5/13/2012
• 早期使用的双绕组结构，通常主副绕组采用双线并绕的形 式，以得到最大的互感系数，主绕组开关元件Q断开后， 主绕组的能量通过互感传到副绕组，再通过二极管续流。 该电路主开关元件的额定工作电压为2(1+D)Vs，其中Vs是 整流桥输出的峰值电压，D是开关元件关断时的过电压系 数，功率变换器的伏安容量为2m(1+D)Im。，m为电动机 的相数，Im为电动机的峰值电流。双绕组主电路十分简单 ，每相绕组只有一只主开关及一只续流二极管。缺点是主 副绕组之间不可能完全耦合，主开关元件关断时会产生较 高的冲击电压，对主开关元件的额定工作电压要求比较高 ，并需有良好的吸收网络；同时由于电动机采用双绕组结 构，绕组利用率下降，铜耗增加、体积增大。这种主电路 可适用于任意相数的开关磁阻电机，尤其适宜于低压直流 电源。
•
实际控制时，为避免造成控制动作的过于频繁，引起输出振荡，从而引入带 死区的PI控制：
开关磁阻电机工作原理及其驱动系统
开关磁阻电机工作原理及其驱动系统开关磁阻电机Switched Reluctance Drivesystem, SRD开关磁阻电机驱动系统(Switched Reluctance Drive system, SRD)具有一些很有特色的优点:电机结构简单、坚固、维护方便甚至免维护，起动及低速时转矩大、电流小;高速恒功率区范围宽、性能好，在宽广转速和功率范围内都具有高输出和高效率而且有很好的容错能力。
这使得SR电机驱动系统在家用电器、通用工业、伺服与调速系统、牵引电机、高转速电机、航空航天等领域得到广泛应用。
SR电机是一种机电能量转换装置。
根据可逆原理，SR电机和传统电机一样，它既可将电能转换为机械能——电动运行，在这方面的理论趋于成熟;也可将机械能转换为电能——发电运行，其内部的能量转换关系不能简单看成是SR电动机的逆过程。
开关磁阻电机的发展概况和发展趋势“开关磁阻电机(Switched reluctance motor)”一词源见于美国学者S.A.Nasarl969年所撰论文，它描述了这种电机的两个基本特征：①开关性——电机必须工作在一种连续的开关模式，这是为什么在各种新型功率半导体器件可以获得后这种电机才得以发展的主要原因；②磁阻性——它是真正的磁阻电机，定、转子具有可变磁阻磁路，更确切地说，是一种双凸极电机。
开关磁阻电机的概念实际非常久远，可以追溯到19世纪称为“电磁发动机”的发明，这也是现代步进电机的先驱。
在美国，这种电机常常被称为“可变磁阻电机(variable reluctance motor, VR电机)”一词, 但是VR电机也是步进电机的一种形式，容易引起混淆。
有时人们也用“无刷磁阻电机(Brushless reluctance motor)”一词，以强调这种电机的无刷性。
“电子换向磁阻电机(Electronically commutated reluctance motor)”一词也曾采用，从工作原理来看，甚至比“开关磁阻”的说法更准确—些，但也容易与电子换向的水磁直流电机相混淆。
开关磁阻电机原理
开关磁阻电机原理开关磁阻电机是一种新型的非接触式电机，它是利用磁阻效应实现电能转换成机械能的机电系统。
开关磁阻电机是一种以永磁体为励磁源、以铁心瞬时磁阻变化为工作原理的非线性电机，是一种新型的电力传动技术。
下面将从原理、结构、工作过程三个方面对开关磁阻电机进行解析。
开关磁阻电机的原理是利用磁场产生的磁阻力来驱动转子旋转，从而转换电能为机械能。
这种电机的组成主要包括永磁体、铁芯、绕组、中心轴、定子等部分。
永磁体是该电机的励磁源，它产生的磁力线通过铁芯传递到定子上，使定子上的绕组产生电磁力。
在电机工作过程中，控制电路会对绕组进行加电和切断，以使定子的磁阻力变化。
定子磁阻力变化可以驱动转子旋转。
三、开关磁阻电机的工作过程开关磁阻电机的工作过程可以分为四个阶段：励磁阶段、瞬间通电阶段、瞬间切断电流阶段和减速阶段。
励磁阶段是该电机最开始的状态，永磁体提供磁场，定子上的绕组中没有电流通过，此时转子处于静止状态。
瞬间通电阶段是定子上的磁场急剧变化的时候，此时控制电路会向绕组中加入短脉冲电流，使定子上的磁场忽然变大，这会产生向转子端的磁阻力。
瞬间切断电流阶段是在达到一定功率后，控制电路将绕组中的电流切断，此时定子上的磁场急剧消失，转子也因惯性而继续运动，此时又产生了向转子端的磁阻力，抵消了转子的惯性。
减速阶段是电机停止工作的状态，此时定子的磁场和转子的转动都已经消失。
总之，开关磁阻电机是一种基于磁阻效应的非线性电机，是一种全新的电力传动技术。
它的主要原理是利用磁场变化产生的磁阻力来驱动转子旋转，从而将电能转换成机械能。
该电机具有构造简单、效率高、输出扭矩大等优点，适用于一些对质量、体积有严格要求的场合。
开关磁阻电动机的性能及典型应用
脱水“均工作在最佳的转速上，以实现真正意义上的标准洗、快速洗、轻柔洗、丝绒洗，甚至变速洗。脱水时也可以随意选择旋转的转速。还可以按某些设定的程序来提升转速，让衣物在脱水过程中避免因分布不均造成的振动和噪声。开关磁阻电动机卓越的启动性能可消除洗涤过程中电机频繁正反转启动电流对电网的冲击，使洗涤、换向平稳无噪声。开关磁阻电动机调速系统在全部调速范围内的高效率，可以使洗衣机的耗电量大大减少。
2 结构与性能特点
2.1 电动机结构简单、成本低、适用于高速
开关磁阻电动机的结构比通常认为最简单的鼠笼式感应电动机还要简单，定子线圈为集中绕组，嵌放容易，端部短而牢固，工作可靠，能适用于各种恶劣、高温甚至强振动环境；转子仅有硅钢片叠成，因此不会有鼠笼感应电动机制造过程中鼠笼铸造不良和使用中的断条等问题，转子机械强度极高，可工作于极高转速，转速可达每分钟10万转［2］。
目前国内龙门刨床的主传动系统主要有直流机组形式和异步电动机-电磁离合器形式。大量以直流机组为主拖动系统的刨床，使用到现在大多处于严重老化的状态，电机磨损严重，高速重载时电刷上火花较大，故障频繁，维护工作量大，直接影响正常的生产。此外，该系统不可避免地存在设备庞大、耗电多，噪音高的缺点。异步电动机-电磁离合器系统依靠电磁离合器实现正反转向，离合器磨损严重，工作稳定性不好，且不便调速，仅限用于轻型刨床。
（4）电机的起动电流小，对电瓶无冲击，起动转矩大，适合于重载起动。
（5）无论电机还是功率变换器都十分坚固可靠，适用于各种恶劣、高温环境，具有良好的适应性。
鉴于以上优点，国内外都有很多开关磁阻电动机在电动汽车、电动客车、电动自行车的实际应用［6］。
开关磁阻电机工作原理及其驱动系统
开关磁阻电机工作原理及其驱动系统首先，让我们来了解开关磁阻电机的原理。
它由一组互相串联的磁电阻元件组成，安装在定子上。
这些磁电阻元件是由永磁材料制成的，具有高磁导率。
当电流通过磁阻元件时，它们变为“ON”状态，并形成低磁阻通路，允许磁通通过。
当电流终止时，它们恢复为“OFF”状态，形成高磁阻通路，磁通不再通过。
这种可逆性允许电机在电流方向改变时，磁通的方向也随之改变，从而实现了转子的转动。
1.电源：为电机提供所需的电能。
通常使用直流电源来驱动开关磁阻电机，但也可以使用交流电源。
2.驱动电路：将电源提供的直流电转换为适合电机工作的电流和电压。
驱动电路通常由功率放大器和控制电路组成。
功率放大器用于放大驱动电流，以控制磁阻元件的磁化状态。
控制电路用于监测电机的运行状态，并根据需要调整驱动信号。
3.控制电路：根据用户的指令或外部传感器的反馈信号，控制电机的运行速度和转向。
控制电路根据需要向驱动电路发送控制信号，以改变驱动电流的大小和方向。
开关磁阻电机的驱动系统通过控制磁化状态来改变磁通，从而控制电机的转动。
当需要驱动电机时，控制电路向驱动电路发送启动信号，驱动电路放大信号并向磁阻元件提供足够的电流，使其进入“ON”状态。
这时，磁通开始通过，产生转矩，驱动转子开始转动。
当需要改变电机的转向时，控制电路改变驱动电流的方向，使磁通方向相应改变。
需要注意的是，开关磁阻电机的驱动系统需要根据具体的电机参数和工作要求进行设计和调整，以实现最佳的性能和效率。
驱动系统应能提供足够的功率和精确的控制，以满足电机的转矩和速度需求，并确保电机的稳定运行。
综上所述，开关磁阻电机的工作原理基于磁阻效应，并由驱动系统控制。
驱动系统由电源、驱动电路和控制电路组成，通过改变磁化状态来改变磁通，从而驱动电机的转动。
这种电机具有结构简单、转速范围广、效率高等特点，适用于许多工业应用领域。
(完整版)开关磁阻电机驱动系统的运行原理及应用
开关磁阻电机驱动系统的运行原理及应用（二）（低轴阻发电机参考资料）1 引言开关磁阻电机驱动系统(SDR)具有一些很有特色的优点:电机结构简单、坚固、维护方便甚至免维护，启动及低速时转矩大、电流小;高速恒功率区范围宽、性能好，在宽广转速和功率访问内都具有高输出和高效率而且有很好的容错能力。
这使得SR电机系统在家用电器、通用工业、伺服与调速系统、牵引电机、高转速电机、航空航天等领域得到广泛应用。
SR电机是一种机电能量转换装置。
根据可逆原理，SR电机和传统电机一样，它既可将电能转换为机械能—电动运行，在这方面的理论趋于成熟;也可将机械能转换为电能—发电运行，其内部的能量转换关系不能简单看成是SR电动机的逆过程。
本文将从SR 电机电动和发电运行这两个角度阐述SR电机的运行原理。
2 电动运行原理2.1 转矩产生原理控制器根据位置检测器检测到的定转子间相对位置信息，结合给定的运行命令(正转或反转)，导通相应的定子相绕组的主开关元件。
对应相绕组中有电流流过，产生磁场;磁场总是趋于“磁阻最小”而产生的磁阻性电磁转矩使转子转向“极对极”位置。
当转子转到被吸引的转子磁极与定子激磁相相重合(平衡位置)时，电磁转矩消失。
此时控制器根据新的位置信息，在定转子即将达到平衡位置时，向功率变换器发出命令，关断当前相的主开关元件，而导通下一相，则转子又会向下一个平衡位置转动;这样，控制器根据相应的位置信息按一定的控制逻辑连续地导通和关断相应的相绕组的主开关，就可产生连续的同转向的电磁转矩，使转子在一定的转速下连续运行;再根据一定的控制策略控制各相绕组的通、断时刻以及绕组电流的大小，就可使系统在最隹状态下运行。
图1 三相sr电动机剖面图从上面的分析可见，电流的方向对转矩没有任何影响，电动机的转向与电流方向无关，而仅取决于相绕组的通电顺序。
若通电顺序改变，则电机的转向也发生改变。
为保证电机能连续地旋转，位置检测器要能及时给出定转子极间相对位置，使控制器能及时和准确地控制定子各相绕组的通断，使srm能产生所要求的转矩和转速，达到预计的性能要求。
SRD开关磁阻电机驱动系统控制原理
SRD开关磁阻电机驱动系统控制原理
系统概述SRD 开关磁阻电机调速系统（Switched Reluctance Driver,简称SRD）是磁电机自动化控制技术为基础的机电一体化产品。
它由开关磁阻电动
机与智能电机控制器(驱动器)两部分组成，是继直流电动机、交流异步电动机
变频驱动系统之后发展起来的新一代无极驱动系统。
系统原理SRD 开关磁阻电机驱动系统控制原理(如图1 所示)。
电机内安装有位置传感器，控制器由功率电路和控制电路等单元组成。
工作状态下（如图3
所示），通过控制相绕组的电子开关S1、S2 的工作状态，就可以改变电机的转向、转矩、转速、制动等工作状态。
工作时磁场示意图（如图4 所示）
电机结构SRD 电机是定子、转子双凸极可变磁阻电机，定子、转子均由高
性能冷轧硅钢片叠压而成，转子上既无绕组也无永磁体，定子极上绕有中绕组，如图2 所示。
(end)tips:感谢大家的阅读，本文由我司收集整编。
仅供参阅！。
开关磁阻电机驱动系统的运行原理及应用
开关磁阻电机驱动系统的运行原理及应用1.简介：开关磁阻电机由驱动器和电机两部分组成，其中驱动器根据外部输入源的指令向电机提供电流，而电机则将电流转化为转动力。
2.驱动电流：驱动器根据输入源的指令产生开关电流，该电流可以通过改变驱动器中的电流方向和大小来实现。
在每一个电机相中都有一个电流传感器，用于测量电流。
驱动器会根据这些测量结果，进行控制电机的电流。
3.磁化和消磁：当电流通过电机线圈时，它会产生磁场，从而使定子上的磁阻磁化。
然后，电流将被改变方向，导致磁阻逆磁化。
这个过程会不断重复。
4.转动力产生：由于磁阻的磁化和逆磁化，定子上的转子被吸引和排斥。
这个过程会持续下去，从而使电机转动。
1.工业机械：开关磁阻电机驱动系统可以应用于各种工业机械中，如机床、印刷机、绘图仪和工业机器人等。
它们能够提供高速、高力矩和高精度的转动控制，提高生产效率和产品质量。
2.汽车工业：开关磁阻电机驱动系统可以应用于汽车的多种部件中，如电动方向盘、电动驱动系统和汽车座椅调节器等。
它们能够提供精确的转动控制，提高汽车的舒适性和操纵性。
3.医疗设备：开关磁阻电机驱动系统可以应用于医疗设备，如手术机械、医疗床和医疗影像设备等。
它们能够提供平稳的转动和精确的位置控制，提高医疗设备的性能和安全性。
4.家用电器：开关磁阻电机驱动系统可以应用于家用电器，如洗衣机、空调和冰箱等。
它们能够提供高效的转动和低噪音的操作，提高家用电器的使用体验和节能效果。
总结：开关磁阻电机驱动系统通过开关磁阻电机的独特运动原理，提供高效、高速和高精度的电机控制。
它已经在各个领域得到广泛应用，并为相关行业的发展和进步做出了重要贡献。
未来，随着科学技术的不断进步，开关磁阻电机驱动系统有望进一步发展和创新，为人类社会的发展做出更大的贡献。
电动汽车开关磁阻电机驱动控制系统
电动汽车开关磁阻电机驱动控制系统开关磁阻电机驱动（Switched Reluctance Motor Drive，简称SRD）系统是一种新型的开关磁阻电机调速系统，主要由开关磁阻电机、功率变换器、控制器和检测器等几部分组成。
开关磁阻电机驱动系统兼有交流调速系统和直流调速系统的优点，结构简单、坚固耐用、可控参数多、控制方式灵活、可得到多种机械特性，在宽广的调速范围内均具有很高的效率，因此在工业电气传动、自动化控制和航空航天等领域均有着十分广阔的应用前景。
1 开关磁阻电机控制系统的结构开关磁阻电机驱动系统主要由开关磁阻电机、功率变换器、控制器和检测器等几部分组成。
开关磁阻电机是SRD系统中实现机电能量转换的部件；功率变换器的作用是将电源提供的电能经适当转换后提供给开关磁阻电机。
控制器则是SRD系统的中枢，它综合处理速度指令、速度反馈信号以及电流传感器、位置传感器的反馈信息，控制功率变换器中主开关器件的工作状态，从而实现对电机运行状态的控制，使之满足预定的运行要求；检测器包括电流检测和位置检测两部分，其中电流检测用以实现系统的电流反馈，位置检测则是通过检测定、转子的相对位置，来确定对相应绕组的换相操作和计算转速。
2 电动汽车开关磁阻电机驱动控制系统1/ 42.1 系统硬件以及组成设计首先应将位置信号确定为频率信号，而将电流信号全部模拟成相应的电压信号，再经过A/D专业转换之后再进行输入；对于开停信号还有各种保护信号等都需要在对进行相应的外围电路处理之后，让它逐渐转变成为开关信号，然后经I/O口输入。
需要注意的是，在信号输出过程中，相触发信号又被称作开关信号，而其余各种指示信号又被称作开关信号，所以在实际的运作过程中，我们可以使用单片机的I/O来进行信号输出。
位置传感器中的信号输入电路能够将电动机位置上的传感器所发出的信号波形，经过相应的整形转换在输进专用的8751单片机之后进行有效实现：①利用传感器波形来对电动机转子位置进行有效确定，从而对电动机通电相序进行有效控制；②利用传感器波形来对电动机运行过程中的实际转速进行有效确定，从而进行有效的PID运算。
SRD开关磁阻电机驱动系统控制原理
SRD开关磁阻电机驱动系统控制原理SRD (Switched Reluctance Drive) 开关磁阻电机驱动系统是一种采用交绕、直流偏置磁通和数字控制技术的新型电机驱动系统。
相比于传统的电机驱动系统，SRD系统具有简单的结构、高效的转换特性和灵活的控制模式。
本文将通过以下几个方面介绍SRD开关磁阻电机驱动系统的控制原理。
1.SRD系统的基本结构2.SRD系统的工作原理SRD系统在运行时，通过控制定子线圈的电流方向和大小来控制电机的转矩和转速。
当定子线圈通电时，在铁心片之间产生磁场，吸引转子中的铁心片。
通过改变定子线圈的电流方向和大小，可以控制吸引和排斥转子铁心片的力，从而控制电机的转矩。
3.SRD系统的控制模式SRD系统采用数字控制技术，可以灵活地选择不同的控制模式。
常见的控制模式包括速度闭环控制、转矩闭环控制和位置闭环控制。
速度闭环控制通过测量电机的转速，并根据设定值调整电流的大小和方向来控制转速。
转矩闭环控制通过测量电机的转矩，并根据设定值调整电流的大小和方向来控制转矩。
位置闭环控制通过测量电机的位置，并根据设定值调整电流的大小和方向来控制位置。
4.SRD系统的控制策略SRD系统采用先进的控制策略，如模糊控制、PID控制和自适应控制。
在速度闭环控制模式下，可采用PID控制策略，根据转速误差和误差的变化率来调整电流的大小和方向。
在转矩闭环控制模式下，可采用自适应控制策略，根据转矩误差和电流的变化率来调整电流的大小和方向。
在位置闭环控制模式下，可采用模糊控制策略，根据位置误差和电流的变化率来调整电流的大小和方向。
5.SRD系统的优势SRD系统相比传统的电机驱动系统具有以下几个优势：首先，SRD系统结构简单，易于制造和维护。
其次，SRD系统具有高效的转换特性，能够实现高转矩密度和高效能的特点。
此外，SRD系统的数字控制技术使其具有灵活的控制模式和优秀的控制性能。
总结：SRD开关磁阻电机驱动系统通过控制定子线圈的电流方向和大小来控制电机的转矩和转速，并采用数字控制技术实现灵活的控制模式。
开关磁阻电机的原理及其控制系统
开关磁阻电机的原理及其控制系统1.工作原理：开关磁阻电机是一种以磁阻为主要工作原理的电机。
它利用电流在磁阻元件中产生的磁阻变化，从而实现驱动电机转动。
该电机主要由定子和转子两部分组成。
定子中心构造有磁阻元件（如磁阻电阻块或磁阻隐藏产生器），制造磁场，而转子是磁场作用下的动力元件。
电机通过改变定子和转子之间的磁阻关系来实现转矩调速。
工作过程如下：(1)当电机通电时，定子中的磁场会激励转子周围的物质，并产生磁阻。
(2)通过改变通电线圈的电流方向，可以改变磁场中的磁阻分布和大小。
(3)转子在磁场影响下，会发生转动，转动角度和方向与磁阻的变化有关。
(4)控制系统通过改变电流的大小和方向，以调节磁场中的磁阻，从而控制电机的转速和转矩。
2.控制系统：(1)电源供应：控制系统需要提供稳定的电源供应，以保证电机正常工作。
可以采用直流电源或交流电源供电，根据实际要求进行选择。
(2)电流控制：电流控制是开关磁阻电机的关键。
通过改变电流的大小和方向，可以实现对电机的转速和转矩的调节。
可以采用PID控制算法等来实现电流的闭环控制。
(3)角度控制：角度控制是实现电机转动角度的控制手段。
可以通过位置传感器等装置来检测电机转子的位置，然后通过控制系统来调整电流方向和大小，从而实现电机转子在指定角度上停留或转动。
(4)速度控制：速度控制是根据实际需求来调节电机转速的手段。
可以通过改变电流的大小和方向，或者改变供电频率等方式来实现速度的调节。
总结：开关磁阻电机是一种利用磁阻变化实现驱动的电机，通过改变电流的大小和方向，可以实现对电机的转速和转矩的调节。
其控制系统主要包括电源供应、电流控制、角度控制和速度控制等部分。
利用这些控制手段，可以实现对开关磁阻电机的精确控制，满足各种实际应用需求。
开关磁阻电机驱动(srd)系统概述
电力电子Power Electronic电子技术与软件工程Electronic Tech no l ogy & Software Engineering 开关磁阻电机驱动(SRD)系统概述文/尚巍(上海齐腾驱动技术有限公司 上海市201208 )摘 要：本文针对各类型电机的发展历史以及各种电机驱动技术泊情况展开分析，结合其应用的性能提出相关的应用措施和技术方向,明确了高效节能电机特别是SRD 技术的优缺点和未来发展方向，希望能推动驱动高效节能电机产业的发展。
关键词：开关磁阻电机；高效节能电机；磁性材料；磁路设计；驱动技术1高效节能电机发展之路最早发明的有刷直流电机(DCM)和有刷交流电机(ACM),己经有100多年历史了，直到现在还因为价廉可靠、技术成熟等优点，在市场中占据很大份额。
但未来趋势肯定是高效节能电机，并且正逐步的蚕食传统电机的市场，分为如下几个阶段：第1阶段：改进的交流异步感应电动机(ACIM)。
廉价可靠，直至现在世界各国还在改进和应用，能效标准也从IE1提高IE4。
例如特斯拉第一代就是应用了铜转子技术的ACIM ；第2阶段：额外加装变频器，成为“变频电机”.这个也是世界上大量应用的廉价产品，但是其核心技术仍然是基于ACIM ；第3阶段：使用永磁体作为励磁能源的来源，大大提高了效率。
细分为正弦波电流永磁同步电机(PMSM),矩形脉冲波电流的无 刷直流电机(BLDC)。
如果按照永磁体材料分类，又可分为铁氧体和稀土材料电机，广泛的应用在电动汽车、绝大部分高效电机应用等场合；第4阶段：开关磁阻电机(SRM)。
其实也有100多年的历史了，但是受限于驱动器一直没有广泛应用，直到近些年随着电力电子技 术和半导体技术的飞速发展，突破了驱动技术的瓶颈，才真正发挥 出了他的优势，而且随着研究的深入，其优势越来越明显，大有取代ACIM 、PMSM, BLDC 的趋势。
典型应用如美国联邦快递与政府合作大规模推广应用的SRD 物流车，宝马新一代X-Driver 技术 电动汽车，新一代特斯拉电动汽车等。
4、开关磁阻电机电驱动系统
特征：随定、转子磁极重叠的增加和减少，相电感
在Lmax 和Lmin之间线性地变化 。
电动汽车电驱动技术
SR电机转矩的分段线性解析式：
=L i W’=i /2 = L i 2/2
0
T
KT
i
2
0
KT i2
电动汽车电驱动技术
0 q q2 q2 q q3 03 q q4 04 q q5
i
O
q
电动汽车电驱动技术
5 开关磁阻电动机的控制策略
APC运行时Tav与qon、qoff的关系
T
qon 增大
O
电动汽车电驱动技术
qoff
5 开关磁阻电动机的控制策略
控制方式的合理选择
电流斩波可控区
起动斩波 定角度斩波 变角度斩波
APC 控制
0
0
Amin
1 Cmax
n
可变角度运行区
2
*基速以上，角度位置控制(APC)，输出恒功率
电动汽车电驱动技术
5 开关磁阻电动机的控制策略
设定电流上、下幅值的斩波图
i Imax
Imin
O
q
电动汽车电驱动技术
5 开关磁阻电动机的控制策略
设定电流上限和关断时间斩波图
i Imax
O
q
电动汽车电驱动技术
5 开关磁阻电动机的控制策略
PWM斩波调压控制的电流波形
电动汽车电驱动技术
电流检测 位置检测 控制器
SRD
开关磁阻电机结构
转子
转子凸极 定子凸极及绕组 定子
电动汽车电驱动技术
开关磁阻电机结构特点
电动汽车电驱动技术
开关磁阻电机讲解
Lmax K(1) 3 4
K ( L m a x L m i n ) / ( 2 1 ) ( L m a x L m i n ) /s
βs表示(biǎoshì)定子齿极极弧宽度（角度）
精品资料
2.2 绕组(ràozǔ)磁链
2.2.1 一相绕组磁通
一相电路电压方程
忽略绕组电阻
uir d
固有(gùyǒu)机械特性
精品资料
基速以下，φ及i均随n减小而 增大，为限制(xiànzhì)φmax和i，
需要调 节电压Us和开关角θon，θoff。 保持恒转矩，固定θon，θoff， 斩波控制外加Us 电流限制(xiànzhì)CCC
电流PWM控制 电压PWM控制
Vg-Vf Us（有效宽度）
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(zhuàn zǐ)位置信号，使控
制器决定绕组导通和关断
精品资料
1.2 开关磁阻电动机的基本工作(gōngzuò) 原理
U R’
1
W’ 2'
V
2 W
U R’
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(tōng diàn)Nr次。 SR电动机的转速n(r/min)与电源输出频率f的关系
精品资料
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(suǒyǒu)功率损耗 开关动作瞬时完成 转子旋转角速度Ω=C
开关磁阻电机简介
开关磁阻电机简介
开关磁阻电机是一种新型调速电机，调速系统兼具直流、交流两类调速系统的优点，是继变频调速系统、无刷直流电动机调速系统的最新一代无极调速系统。
它的结构简单坚固，调速范围宽，调速性能优异，且在整个调速范围内都具有较高效率，系统可靠性高。
主要有开关磁阻电机、功率变换器、控制器与位置检测器四部分组成。
控制器内包含控制电路与功率变换器，而转子位置检测器则安装在电机的一端。
开关磁阻电机结构简单，性能优越，可靠性高，覆盖功率范围10W~5MW的各种高低速驱动调速系统。
使的开关磁阻电机存在许多潜在的领域，在各种需要调速和高效率的场合均能得到广泛使用（电动车驱动、通用工业、家用电器、纺织机械、电力传动系统等各个领域）。
◆其结构简单，价格便宜，电机的转子没有绕组和磁铁。
◆电机转子无永磁体，允许较高的温升。
由于绕组均在定子上，电机容易冷却。
效率高，损耗小。
◆转矩方向与电流方向无关，只需单方相绕组电流，每相一个功率开关，功率电路简单可靠。
◆转子上没有电刷结构坚固，适用于高速驱动。
◆转子的转动惯量小，有较高转矩惯量比。
◆调速范围宽，控制灵活，易于实现各种再生制动能力。
◆并具频繁启动（1000次／小时），正向反向运转的特殊场合使用。
◆且启动电流小，启动转矩大，低速时更为突出。
◆电机的绕组电流方向为单方向，电力控制电路简单，具有较高的经济性和可靠性。
◆可通过机和电的统一协调设计满足各种特殊使用要求。
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开关磁阻电动机驱动系统（SRD）简介
开关磁阻电动机驱动系统（SRD）是较为复杂的机电一体化装置，SRD的运行需要在线实时检测的反馈量一般有转子位置、速度及电流等，然后根据控制目标综合这些信息给出控制指令，实现运行控制及保护等功能。
转子位置检测环节是SRD的重要组成部分，检测到的转子位置信号是各相主开关器件正确进行逻辑切换的根据，也为速度控制环节提供了速度反馈信号。
开关磁阻电机具有再生的能力，系统效率高。
对开关磁阻电机的理论研究和实践证明，该系统具有许多显著的优点：（1）电机结构简单、坚固，制造工艺简单，成本低，可工作于极高转速；定子线圈嵌放容易，端部短而牢固，工作可靠，能适用于各种恶劣、高温甚至强振动环境。
（2）损耗主要产生在定子，电机易于冷却；转子无永磁体，可允许有较高的温升。
（3）转矩方向与电流方向无关，从而可最大限度简化功率变换器，降低系统成本。
（4）功率变换器不会出现直通故障，可靠性高。
（5）起动转矩大，低速性能好，无感应电动机在起动时所出现的冲击电流现象。
（6）调速范围宽，控制灵活，易于实现各种特殊要求的转矩－速度特性。
（7）在宽广的转速和功率范围内都具有高效率（8）能四象限运行，具有较强的再生制动能力。
（9）容错能力强。
开关磁阻电机的容错体现在电机某一相损坏，电机照样可以运行。
与当前广泛应用的变频调速感应电动机相比，开关磁阻电机在成本、效率、调速性能、单位体积功率、可靠性、散热性等都具有明显的优势或竞
争力。
如果说第一代开关磁阻电机（1983年研制）在小功率范围的效率比高效变频调速感应电动机低，第二代开关磁阻电机（1988年研制）的效率已全面超过了高效变频调速感应电动机。
更难得的是，开关磁阻电机在宽广的速度和功率范围内都能保持较高的效率，这是变频调速感应电动机难以比拟的。
感应电动机要取得与直流电机相近的调速特性需采用复杂的矢量控制系统，而开关磁阻电机通过调整开通角、关断角、电压和电流，可以得到不同负载要求的机械特性，控制简单、灵活，能容易地实现软启动和四象限运行，而且由于这是一种纯逻辑的控制方式，很容易智能化，通过修改软件调整电机工作特性满足不同应用要求。
由于开关磁阻电机固有的转矩波动，可能导致较大的噪声和振动，事实上这种情况的发生往往与电机设计和控制的不合理相关，通过优化电机设计和控制策略，转矩波动和噪声完全可以得到有效的抑制，正确认识到这一点对开关磁阻电机的开发和应用是很重要的。
SRD Ltd.公司开发的伺服应用开关磁阻电机，转矩波动仅为0.05%。
近年研究的最优励磁控制策略、两次换流控制策略、电机噪声根源、定子振动模态、定子固有频率计算等成果对降低电机噪声都有积极的促进作用。
随着设计和制造水平的提高，噪声必将进一步降低。
三、开关磁阻电机的应用近年来，开关磁阻电机的应用和发展取得了明显的进步，已成功地应用于电动车驱动、通用工业、家用电器和纺织机械等各个领域，功率范围从10W到5MW，最大速度高达100000 r/min。
3.1 电动车应用开关磁阻电机最初的应用领域就是电动车。
目前电动摩托车和电动自行车的驱动电机主要有永磁
无刷及永磁有刷两种，然而采用开关磁阻电机驱动有其独特的优势。
当高能量密度和系统效率为关键指标时，开关磁阻电机变为首选对象。
SRD开关磁阻电机驱动系统的电机结构紧凑牢固，适合于高速运行，并且驱动电路简单成本低、性能可靠，在宽广的转速范围内效率都比较高，而且可以方便地实现四象限控制。
这些特点使SRD开关磁阻电机驱动系统很适合电动车辆的各种工况下运行，是电动车辆中极具有潜力的机种。
SRD的最大特点是转矩脉动大，噪声大；此外，相对永磁电机而言，功率密度和效率偏低；另一个缺点是要使用位置传感器，增加了结构复杂性，降低了可靠性。
因此无传感器的SRD也是未来的发展趋势之一。
其优点主要表现在以下几个方面：（1）开关磁阻电机不仅效率高，而且在很宽的功率和转速范围内都能保持高效率，这是其它类型驱动系统难以达到的。
这种特性对电动车的运行情况尤为适合，有利于提高电动车的续驶里程。
（2）开关磁阻电机很容易通过采用适当的控制策略和系统设计满足电动车四象限运行的要求，并且还能在高速运行区域保持强有力的制动能力。
（3）开关磁阻电机有很好的散热特性，从而能以小的体积取得较大的输出功率，减小电机体积和重量。
（4）通过调整开通角和关断角，开关磁阻电机完全可以达到它激直流电机驱动系统良好的控制特性，而且这是一种纯逻辑的控制方式，很容易智能化，从而能通过重新编程或替换电路元件，方便地满足不同运行特性的要求。
（5）开关磁阻电机无论电机还是功率变换器都十分坚固可靠，无需或很少需要维护，适用于各种恶劣、高温环境，具有良好的适应性。
3.2 纺织工
业应用近十多年来我国纺织机械行业的机电一体化水平有了较明显的提高，在新型纺织机械上普遍采用了机电一体化技术。
这项技术的内容包含了先进的信息处理和控制技术，即以计算机为核心，有PLC、工控机、单片机、人机界面、现场总线等组成的控制系统；先进的驱动技术，有变频调速，交流伺服，步进电机等；检测传感技术和执行机构；精密机械技术等。
棉纺织设备较有代表性的机电一体化产品，例如新型的粗纱机、分条整经机、浆纱机等。
其中，无梭织机的主传动技术也有了新的突破：采用开关磁阻电机作为无梭织机的主传动带来许多好处，减少传动齿轮、不用皮带和皮带盘，不用电磁离合器和刹车盘，不用寻纬电机，节能10%等优点，国内已有开关磁阻电机和驱动器的产品（北京中纺机电研究所），目前还在与无梭织机主机厂合作，共同开发应用技术，希望能尽快取得成功，填补国内空白。
3.3 焦炭工业应用开关磁阻电机（SRD）因其起动力矩大、起动电流小，可以频繁重载起动，无需其它的电源变压器，节能，维护简单，特别适用于矿井输送机、电牵引采煤机及中小型绞车等。