开关磁阻电动机调速系统产品开发与工程应用的新发展
开关磁阻电机研究的背景及意义
开关磁阻电机研究的背景及意义一、项目目的与意义开关磁阻电机设计及其在矿山机械中的应用研究项目属于《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020）》中工业节能（机电产品节能）、基础件和通用部件的重点支持领域，同时符合《湖南省加快培育和发展战略性新兴产业总体规划纲要》高效节能制造产业中节能电机重点发展领域。
开关磁阻电动机(SRD)调速系统是基于计算机和电力电子技术的控制器及开关磁阻电动机的新型调速系统，由开关磁阻电动机与微机智能控制器两个部分组成。
开关磁阻电动机调速系统的突出特点是效率高、节能效果好、调速范围广、无启动冲击电流、启动转矩大、控制灵活，此外还具有结构简单、坚固可靠、成本低等优点。
除可以取代已有的电气传动调速系统(如直流调速系统、变频调速系统)外，开关磁阻电动机调速系统还十分适用于矿山井下机电设备需要重载启动、频繁启动、正反转、长期低速运行的应用场合，如无极绳牵引车、电牵引采煤机、刮板输送机等。
据有关资料统计，我国煤矿辅助运输职员约占井下职工总数的1/3，且矿井每采百万吨煤需要1200 ~ 1500名职工从事辅助运输，用工量是发达国家的7 ~ 10倍。
其主要原因就是我国煤矿辅助运输系统落后，效率太低，大多数煤矿的辅助运输系统仍然是小绞车、小蓄电池机车等多段分散落后的传统方式，严重影响矿井生产效率和煤矿安全生产。
随着当前大中型矿井的建设，矿井辅助运输设计与选型是矿井建设的重要课题之一，提高矿井辅助运输的装备水平对确保矿井生产产量进步具有极其深远的意义。
目前，我国矿用机械交流电动机采用较多的调速方式主要有交流变频调速和开关磁阻电动机调速。
交流变频技术硬件成本较高、控制电路复杂且不宜进行维护和维修，特别是国内的公司现在还未能很好地掌握变频器核心技术，产品基本上依靠国外进口，不能针对矿井特殊的应用条件将变频器加以改进和设计，较难适应矿用要求。
开关磁阻电动机调速系统作为后起之秀，具有伺服系统的高性能和普通调速系统的价格，性价比非常高，这是交流变频调速系统根本无法比拟的，SRD和变频调速的综合效率比较如下表：表1 SRD和变频调速的综合效率比较开关磁阻电机调速系统作为我国节能电机领域中重点推广的发展技术，还关系着我国民族产业的兴旺发展。
开关磁阻调速电动机的发展及应用前景探讨
的干扰 ，影响无线传输信息和计算机控
是感应 电动机的转速仅 由电源频率和 电 常工作。
随 着大功率 电子器件 Ｇ ＴＯ（ 可关断
ｌｃ ｎ ｅｍｏｏ， ｕｔ ｃ ｔｒ简称 Ｓ 或 Ｓ ａ ＲＤ ＲＭ 电动 机 本身 的结 构 （ 子极对数 ） 定 决定 ， 因此
２ 有 电刷和 整流子 换 向器 ， 行 、 在运 其实很早以前就 问世 了 ， 只不过那时是
感应定律 后 ， 交 流 电动机 相继 问世 。 中容易磨损 ， 直、 产生 电火花 ， 无法做成高速 单 凸极式 （ ） 。 子是 隐极式 ， 转子 结构 定 绕
作为原动力逐渐取代 了蒸汽机 ，人类社 大容量机组 ；
会逐步进入 电气化 时代。 由于交流 （ 感
有分布绕组 ， 并且按正弦 电流供 电设计。
３运行可靠性差 ， 、 维护工作 量大 ， 不 这种同步磁阻 电动机在效率 、 功率 因数、 电动机 ，一般只用于低速 同步运行 且功
应） 电动机 的结构简单 ， 运行可 靠 ， 本 宜在多尘、 成 潮湿、 有易燃易爆气体 的环境 输出功率等性能指标上都明显低于感应 较低 ， 使用方便 ， 以应用十分广泛。但 中使 用： 所
行 时，同样具有优 良的转矩输 出能 力和
容量及其它性能参数上 ，可与 目前 的变
防、 生活的各个层面 ， 已是一个 不争 的事 直到 ２ 世纪七十年代 ， ０ 要求较高 的 电 气 式一 交流变频调速系统应运而 生。 一 目前
实。
传动系统 中， 大多使 用直流 电动机 。
这类调 速系统已基本 上做到 了智能化 、
开关磁阻电动机的应用及其发展
开关磁阻电动机的应用及其发展
首先，开关磁阻电动机在汽车行业中有着广泛的应用。
由于其高效率、较低的噪音和震动水平，开关磁阻电动机在汽车空调系统、电子助力转向
系统、变速器控制系统等方面得到了广泛采用。
此外，在新能源汽车中，
开关磁阻电动机作为驱动电机的一种选择，具有能耗低、强度高、启动速
度快等特点，越来越受到关注。
其次，开关磁阻电动机也在家电行业中得到了广泛运用。
例如，吸尘器、电动工具、风扇等家用电器中经常采用开关磁阻电动机作为驱动设备，其高效率、低噪音和可靠性等特点，使其深受用户喜爱。
此外，开关磁阻电动机在航空航天、冶金、化工、纺织等行业中也有
重要的应用。
例如，在航天器的载荷动力系统中，开关磁阻电动机可以用
于控制系统、传感器驱动和舵机系统等；在冶金工业中，开关磁阻电动机
可以用于高温、高湿度环境下的工作，具有很强的适应性。
随着科技的不断发展，开关磁阻电动机也在不断创新与发展中。
在电
磁材料的研究中，新材料的应用不仅可以提高磁阻电机的性能，还可以大
大降低成本；新型电子器件的应用，如芯片、传感器等，不但使得开关磁
阻电动机的控制更加精确，还提高了整个系统的工作稳定性；智能化的控
制技术的应用，使得开关磁阻电动机可以更加灵活地应对各种复杂工况。
总之，开关磁阻电动机具有广泛的应用前景和发展空间，在各个领域
都有重要的地位。
随着科技不断进步与发展，相信开关磁阻电动机将会在
未来取得更加重要的突破和进步。
开关磁阻电机调速系统节能技术及应用
开关磁阻电机调速系统节能技术及应用【摘要】随着经济的迅速发展以及科学技术水平的不断提高，我国的工业取得了较大程度上的进步。
尤其是近几年来，工业之中不断引进新技术、新工艺，加快了产业的发展与升级。
开关磁阻电机调速系统（简称SRD）节能技术便是具有典型意义的新型技术，对于开关磁阻电机调速系统节能技术而言，其优点主要体现在如下几个方面：低转速起动转矩相对较大；具有良好的制动性能；在速度调节方面具有较宽的范围等。
本文主要针对开关磁组电机调速系统节能技术及其应用进行一定程度上的研究与分析。
【关键词】开关磁阻电机调速系统调速节能技术应用1 开关磁阻电机调速系统的结构与工作原理分析1.1 开关磁组电机调速系统的组成结构对于开关磁组电机调速系统而言，它主要是由两部分共同组成的，这两部分分别是电动机以及控制器。
在电动机之中，对位置传感器进行了设置；而对于控制器而言，它包含了多个单元，其中最为主要的是功率电路单元以及控制电路单元。
开关磁阻电机调速系统的组成结构见图1所示。
在图1中，所使用的电动机主要是定子、转子双凸级可变磁组电动机，对于定子与转子有着不同的处理，在转子上，并没有对绕组以及永磁体进行设置；而在定子上，设置了相应的集中绕组，在径向上两个绕组进行一定程度上的串联，并由此构成了一个两级磁极，我们将其称作为“一相”。
1.2 开关磁阻电机调速系统的工作原理分析图2显示的主要是开关磁阻电机调速系统电机原理的示意图。
由图2所示，将其中定子、转子的相对位置作为起始位置，按照A、B、C、D的顺序对相进行一定程度上的绕组通电处理，在这种情况之下，转子就会逆着励磁顺序进行旋转，这种旋转是按逆时针方向运行的且具有一定的连续p2.1 具有效率高节能性相比于交流异步电动机变频调速系统，SRD的运行效率更高，经过相关研究表明，大约高出3个百分点；这在低速工作的状态之下表现的尤为明显，其效率的提升甚至能够达到10%以上。
除此之外，较之于其他调速系统，例如电磁调速系统等，SRD往往能够取得更为理想的节能效果。
开关磁阻电动机(1,2章)
i
2 m ax ut
LB
L
rt
其中：LB
Lmax
L
3
on
第28页
2、转矩计算： 瞬时相电流产生的电磁转矩。
Tem
1 i2 2
L
（电感不受电流大小的影响）
平均电磁转矩：
Tav
m1 T
T 1 i 2 L dt
0 2
第29页
第二节 准线性模型分析
准线性模型分析是将电机的磁特性曲线分段线性化。 1、电机的饱和磁特性及分段线性化
dt dt
dt i dt
“+”对应开关闭合； “-”对应于开关断开。
即： u
L
di dt
iR
ir
L
（电压平衡方程）
电源 自感 电阻 旋转电
电压 压降 压降 势压降
1、电流计算：
第25页
分段求解：
（1） 0 t t1
i u t (u L di
Lm in
dt
(2) t1 t t2 (R 0)
第35页
4）由式Tav可得： r u F / T
其中F为电机结构参数，m、θr、θ1、Lmax、Lmin及控制 参数θon、θoff的函数 ，表明SRM的固有机械特性与串励
直流电及相仿。
由准线性的分析过程可得
5）提高有效能量的方法。（增加W2）
_
a.加大电流ip,使 AB 线左移； _
b.加大磁链幅值使 BC 线上移；
Lm
ini
2 P
1 2
max LminiP
Lmax Lmin
2
V 2
2 r
off
1
1 on
Lm in
开关磁阻电动机调速系统课件
系统的可靠性将会得到进一步提升，通过采用高可靠性设 计、选用高可靠性元器件等手段，确保系统在复杂环境下 的稳定运行。
多功能集成
开关磁阻电动机调速系统将会实现更多的功能集成，例如 集成了驱动、制动、能量回收等功能，提高了系统的综合 性能和效率。
开关磁阻电动机调速系统的市场前景
市场需求持续增长
THANKS
感谢观看
开关磁阻电动机调速系统的特点
开关磁阻电动机调速系统具有结构简单、成本低、可靠性高、维护方便等优点。
此外，开关磁阻电动机调速系统还具有宽广的调速范围、优良的启动性能、易于实 现再生制动等优点。
但是，开关磁阻电动机调速系统也存在一些缺点，如转矩波动大、噪声大等问题， 需要进一步改进和完善。
02
开关磁阻电动机调速系统的工作原理
开关磁阻电动机调速系统的控制方式
开关磁阻电动机调速系统的控制 方式主要有两种：角度位置控制 （APC）和电流斩波控制（CCC
）。
角度位置控制是通过控制开关的 开通角和关断角来控制定子与转 子间磁场的角度位置，从而控制
电动机的转速。
电流斩波控制是通过控制电流波 形的斩波宽度来控制电动机的电 流和转矩，从而控制电动机的转
，提高系统的运行效率和可靠性。
03
绿色环保
随着环保意识的提高，开关磁阻电动机调速系统的设计将更加注重节能
减排、环保等方面的考虑，例如采用高效电机、降低噪音等措施，实现
系统的绿色化发展。
开关磁阻电动机调速系统的未来发展方向
宽调速范围
开关磁阻电动机调速系统的调速范围将会更加宽广，能够 满足不同领域的需求，例如高速列车、航汽车 领域中应用于车辆的空调系统、 座椅调节系统、车窗升降系统等 ，以及电动汽车的电池管理系统
开关磁阻电机的发展及其在煤炭行业中的应用
制动特性
输入220V 输入380V
输入220v--P=15 输入380v--P=10
1200 1000 800 600 400 200
T(ms)
0
0
50
100
150
200
250
300
T(ms)
图示说明：电机带10倍于转子惯量的惯量负载 电源电压变化基本不不影响响应时间。
14
二、SRD在煤矿领域的应用优势
11
二、SRD在煤矿领域的应用优势
1、工作可靠性高
功率开关（IGBT）工作பைடு நூலகம்率低， 有利于降低控制器和电机的温升， 有利于降低电磁干扰（EMI）。
SRD:400 Hz 变频:4000 Hz
1000 转/分 时IGBT的工作波形
12
二、SRD在煤矿领域的应用优势
2、超强的起动能力和快速响应能力
SRD在起动状态下： 起动转矩大、起动电流小。 30%额定电流对应150%额定转矩。
电源电压：380V/660V； 功率范围：18.5KW-60KW； 四象限运行，回馈能力100% 特点： ●组合式结构，工作可靠性高 z单元体积小重量轻，易使用 z故障判断清楚，减少查找时间 z备件更换方便快捷，不易出错
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三、煤矿机械专用SRD产品介绍
2、提升机械用SRD
电源电压：380V/660V； 功率范围：30KW-200KW； 特点： 起动平稳，电流小； 可四象限运行，下放牵引时不失速； 电机具有位置反馈信号，可以牵引定位； 对电网和周围环境的电磁干扰小；
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四、 SRD在煤矿应用的新发展
3、大功率组合式SRD
大功率组合式SRD的电机和控制器原理图
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章涛毕业设计
开关磁阻电机调速系统设计摘要开关磁阻电动机调速系统（Switched Reluctnce Drive，简称SRD）是由开关磁阻电动机、电力电子开关电路及驱动控制部分组成的高性能调速系统。
开关磁阻电机具有结构简单坚固、成本低、容错能力强、调速范围宽、低速转矩大、起动电流小、转速精度高、耐高温、可频繁起动制动等优点，又在高度发展的电力电子和微机控制技术的支持下获得了良好的可控性能。
因此，开关磁阻电机在驱动调速领域得到了广泛的应用。
本文首先介绍了课题研究背景和意义。
给出了开关磁阻电机控制系统的组成、运行原理和控制方式。
给出了开关磁阻电机的控制策略。
在Matlab/Simulink 交互式仿真集成环境下，对开关磁阻控制系统进行了建模、仿真及分析。
接着，给出了开关磁阻控制系统的硬件、软件设计方案。
主要包括：DSP TMS320LF2407最小系统、位置检测电路、电流检测电路、键盘和显示电路、上位机通信接口及电源系统、系统主程序、各模块初始化子程序、各功能子程序和各中断服务子程序等。
最后，以三相6/4 结构小功率开关磁阻电机作为执行元件，给出了仿真结果。
关键词：开关磁阻电机；TMS320LF2407；位置检测；电流检测Switch the resistance of electrical machinery velocitymodulation system designABSTRACTSwitched Reluctance Drive system is a high performance system, which is composed of Switched Reluctance Motor, Power electronic switching circuit and controller. Switched Reluctance Motor has not only low cost , strong structure, good fault-tolerant，wide range speed modulation , low starting current, high speed accuracy, high temperature, and it can be started or stopped frequently, but also excellent controllability based on the electric and mircrocomputer . Thus, Switched Reluctance Motor is widely used in drive and speed adjustment field.Firstly, the background and significance of the project were given. The structure of the position control system of SRM was given.The operational principle and control modes of SRM were discussed. The output torque could be indirectly controlled by the rotor angular acceleration closed-loop control of SRM. The position control strategy was also presented .In the Matlab/Simulink interactive simulation integrated environment, module construction, simulation and analysis of control system of SRM were given. And then, the hardware and software of control system of SRM were designed. The design of hardware mainly includes the least system of DSP TMS320LF2407, the position detection circuit,the current detection circuit,the keyboard and display circuit，the communication interface of upper computer and the power system.Thedesign of software mainly includes the main procedure, the modules initialization subroutines, the subroutines and the interrupt service subroutines. Finally, the experiment system was established with a three–phase 6/4 structure lowpower SRM prototype as action element.The simulation results were given.Keywords: switched reluctance；DSP；TMS320LF2407；control目录摘要 (I)ABSTRACT (II)1 绪论 (1)1.1 前言 (1)1.2 开关磁阻电机调速系统的研究历史和发展方向 (1)1.2.1 开关磁阻电机调速系统的发展概况 (1)1.3 开关磁阻电机调速系统的概述 (2)1.3.1 SRD的基本结构 (2)1.3.2 SR的特点 (3)1.3.3 SRD的应用 (4)1.4本课题的主要任务 (4)2 开关磁阻电机的原理 (5)2.1 开关磁阻电机的基本结构及工作原理 (5)2.1.1SR电机的基本结构 (5)2.1.2 开关磁阻电机的工作原理 (5)2.2 开关磁阻电机的数学模型 (5)2.2.1绕组电感分段线性解析式 (6)2.2.2 SRM的相电压方程 (6)2.2.3 磁链方程 (7)2.2.4 绕组电流的分析 (7)2.2.5 转矩转速的控制 (8)2.3 SR电机基本控制方式 (8)3 系统主电路 (12)3.1 系统整体框架 (12)3.2 SRM功率变换器 (12)3.2.1主回路方案 (13)3.2.2 IGBT主开关管参数计算 (14)3.3 IGBT驱动电路 (15)3.4 电流检测装置 (15)3.5 位置检测 (16)4 开关磁阻电机调速系统的设计 (17)4.1 开关磁阻电机调速系统的硬件设计 (17)4.1.1 SRD硬件系统结构概述 (17)4.2 基于DSP的SRD控制器 (17)4.2.1 基于DSP的SRD系统硬件介绍 (17)4.2.2 控制策略 (18)4.3 软件设计 (19)4.3.1主程序的设计 (20)4.3.2 功能子程序设计 (20)4.3.3 子程序显示 (20)4.3.4中断子程序设计 (21)5 开关磁阻调速电动机系统仿真研究 (23)5.1 SRM的控制方案 (23)5.1.1 电流斩波控制 (23)5.1.2 角度位置控制 (23)5.1.3 电压PWM控制 (23)5.2 电压PWM控制方案下SRD仿真模型的建立 (23)5.3 仿真模型与分析 (24)5.4 仿真结果 (26)6 结论 (31)致谢 (32)参考文献 (33)附录A 外文翻译—原文部分 (34)附录B 外文翻译—译文部分 (41)江西理工大学应用科学学院毕业设计1 绪论1.1 前言21世纪，世界的能源问题越来越严重。
新一代高性能开关磁阻调速节能电机系统应用
、
统类型 电 磁调速 直流 Ｐ ＷＭ变频 开关磁阻 系统 ０ ． ８ ７ ５ ３ ８ 系统 １ ． ０ ７ ６ ６ ５ 系统 １ ． ５ ７ ７ ６ ５ 系统 １ ． ０ ８ ３ ８ ０
．
／／ ’
／ ／ ／ ｆ 兰 红 曲 ） 紫 三 线 ／ ＿
调速 比超过 １ ２ ：转速稳定 ：０
度 ，转 速 波 动
＜Ｏ １ ％．实 测
．
数
作 ．电机可继续工作。
据 表 明 ． 可 达
００ ％ ．６ ：
Ｅ
３ 与 Ｙ系列电机 ＋变频器在 ． 性能上比较
功率 变换器是连接 电源 和电动机绕组 的开 关部件 。通过它将 电源
控制开关
图 １ ＳＭ 技术 结构示 意图 剖面 Ｒ
节能电机系统是 由Ｓ Ｍ开关磁阻电 Ｒ
机和Ｓ Ｄ 控制器， Ｒ（ 包括信号处理与功率
变换两大部件 ） 结合组成 ，并能将电功 率与机械能互换输入输出的机电一体化 装置 ， 实际系统可 由Ｓ Ｍ、 Ｒ 功率 变换器、
节
品也呼之欲出。作为动力装置的新一代
微控制器、电流及位置检测器等 ５ 大部
分 组成 。
高性能开关磁阻调速节能电机系统已纷
纷问世 ，并在很多方面获得应用。这种 节能电机系统是一种集微处理技术、现 代控制理论、功率电力电子技术、智能
１ Ｓ Ｍ结构特征 ． Ｒ
它是系统中实现能量转换的部 件 ，
别。 在结构上 ． Ｒ Ｓ Ｍ采用双凸极形式 ． 即 定子、转子均为凸极式构造：定子线圈
控制、 电机于一体 ， 具有优 良调速性能、 高可靠性、高效节能的机 电一体化的高
新技术产品。其性能优 良，并可取代进
开关磁阻电动机的应用及其发展论文
开关磁阻电动机的应用及其发展阅读报告姓名：--- 班级：机自XS1101班学号：------------前言：开关磁阻电机（SRD）是上世纪80年代初随着电力电子、微电脑和控制技术的迅猛发展而发展起来的一种新型调速驱动系统，具有结构简单、运行可靠及效率高等突出特点，成为交流电机调速系统、直流电机调速系统和无刷直流电机调速系统的强有力的竞争者，引起各国学者和企业界的广泛关注。
开关磁阻电动机调速系统兼具直流、交流两类调速系统的优点，是集现代微电子技术、数字技术、电力电子技术、红外光电技术及现代电磁理论、设计和制作技术为一体的光、机、电一体化高新技术。
英、美等经济发达国家对开关磁阻电动机调速系统的研究起步较早，并已取得显著效果，产品功率等级从数瓦直到数百千瓦，广泛应用于家用电器、航空、航天、电子、机械及电动车辆等领域。
中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年代末90年代初，取得了从基础理论到设计制造技术多方面的成果与进展，但产业化及应用性研究工作相对滞后。
正文：一．SRD电机在纺织机械中的应用(1)在印染行业的应用在印染行业中,筒纱染色的均匀性在工艺被决定了之后，主要就取决于筒子染色机输送染液的主泵对流量流速的控制与选择。
由于纱线品种的多样性，不同纱支所需的流量流速存在着差异，即使是同一种纱线若捻度不一样也需要主泵对流量流速进行选择。
早期的筒子染色机必需由工人凭借经验来操作，20世纪90年代有了交流变频器就可以通过染缸内外差的检测与反馈信号调节主泵转速来解决，现在有了SRD电动机调速系统完全可以利用它取代交流变频器。
这是因为SRD电机调速系统在与 PLC编程控制装置结合之后其染液流量流速状态更容易被控制，在任何情况下都能给出一个合理数值，同时电子元器件也不再受温度与湿度的干扰，这样也就确保了运行的稳定性，同时还解决了电机在潮湿环境里运行的问题。
（2）在化纤行业中的应用在化纤行业，其关键工序之一是将熔融的化纤材料在恒压下，由微孔喷出冷却成丝。
开关磁阻电机调速系统
开关磁阻电机调速系统开关磁阻电机调速系统(SwitchedReluctanceDriver,简称SRD)是以现代电力电子与微机控制技术为基础的机电一体化产品。
除了具有显著的节能效果外，开关磁阻电机的理论研究和实践证明，它与常用的三相异步电动机相比还有以下优点：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2.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；3.调速范围宽，控制灵活，易于实现各种特殊要求的转矩；4.在宽广的转速和功率范围内都具有高效率；5.损耗主要产生在定子，电机易于冷却，转子无永磁体，无高温退磁现象；6.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；7.功率变换器不会出现直通故障，可靠性高；8.能四象限运作，具有较强的再生制动能力；开关磁阻电机调速系统(SRD)开关磁阻电机调速系统(SRD)是当今世界最新、性能价格比最高的调速系统。
它是一种基于改变供电电源频率的调速方式交流变频调速系统应运而生。
而开关磁阻电机调速系统(又称开关磁阻电机驱动系统)简称SRDS统，是它们中崭新的一种系统，并且已经是智能化和模块化，不仅调速性优越，而且各种保护功能也很完善，已在很多方面大量使用。
这项技术一经问世，便以其宽广的调速范围，良好的机械特性，卓越的启动制动性能，节能，易维护等一系列突出优点而引起电气及其他行业的关注。
SRDS统是磁阻电动机和电力电子技术相结合而产生的一种机电一体化装置，主要由SRMFF关磁阻电动机、功率变换器、单片机(或DSP芯片)、电流及位置检测器等五大部分组成。
其组成与特点：1.1开关磁阻电动机(SwitchedReluctanceMotor,简称SRM)是系统中实现能量转换的部件，它与传统的磁阻电动机相比，具有本质的区别。
在结构上，SRMK用双凸极形式，即定子、转子均为凸极式构造；定子线圈采用集中式而不是分布式绕组；加在定子绕组上的电压为不连续的矩形波而非连续的正弦波。
开关磁阻电机结构优化
开关磁阻电机结构优化现状与发展趋势摘要：作为一种新型调速驱动系统，开关磁阻电机以其结构简单、起动转矩大、稳定性高等优点在石油、航空、电动汽车等领域得到了发展和广泛应用。
然而这种电机自身存在转矩脉动大、噪声明显等缺陷，对其在某些特殊场合的进一步应用造成了不利的影响。
长期以来，为了进一步提高开关磁阻电机的各项性能，国内外研究者对开关磁阻电机的结构优化，开展了广泛、系统和深入地研究工作，取得了一些具有建设意义的成果。
因此，对上述研究工作，进行合理有序的梳理和评述，不但有利于掌握该领域研究动态，更有助于优化该领域发展思路。
鉴于此，本文在收集国内外开关磁阻电机结构优化文献的基础上，对其研究现状和发展方向进行了较为全面系统的探讨、分析与展望，以求能够为开关磁阻电机设计制造和运行检修水平的进一步提升，提供有益参考。
关键词：开关磁阻电机；绕线方式；励磁方式；电磁场逆问题；优化；发展动态0引言随着科学技术和工业化的快速发展，工业自动化程度的日益加深，电机的应用领域不断扩大。
现如今，国内外对电机的研究，尤其针对电机的技术方面，进行了更深入地研究。
诸如定、转子在更高电压的情况下，如何进一步优化其绝缘性能；考虑电机的电磁性能，对电机实行变速变频等优化控制；新产品开发中，广泛运用 ANSOFT、FLUENT、ANSYS 等软件从电机电磁场、机械强度和应力、转子动力特性、温升和温度场等方面进行有限元计算分析。
此外，如德国西门子公司、日本三菱电机有限公司等企业与上国内电机厂合作研究新型电机产品，技术上呈现优劣互补的特点，目前已研发出的新产品有如 VFD 同步电机、超高速永磁同步电机、高温超导电机、低温潜液泵电机等等。
本文将依托开关磁阻电机这一成果，对其技术优化方面作阐述总结。
1开关磁阻电机本体结构优化开关磁阻电机理论体系和计算电磁学的不断发展为电机结构的优化提供了基础，以国外的纽卡斯尔大学、利兹大学、东京理科大学，国内的南京航空航天大学、浙江大学、华中科技大学为代表的科研机构，提出了许多新型开关磁阻电机结构来改善其性能，基本可以概括为三个方面: 定子绕线方式优化、定转子结构优化、励磁方式优化。
开关磁阻电动机的应用及其发展
开关磁阻电动机的应用及其发展一、应用领域：1.汽车领域：SRM具有功率密度高、噪音低的特点，因此被广泛应用于汽车领域。
特别是在新能源汽车中，SRM由于其高效率、高可靠性和适应性强的特点，成为电动汽车驱动系统的理想选择。
2.工业自动化：SRM具有响应速度快、结构简单、适应性强等特点，因此在一些工业自动化设备中得到广泛应用，如风机、泵、压缩机等。
SRM的工作台阶化特性也使其在一些需要快速启停的装置中具有优势。
3.家电领域：由于SRM具有结构简单、节能环保的特点，因此被逐渐应用于家电领域。
如洗衣机、空调等家电产品中，SRM可以提供更高效、更稳定的运行效果。
4.风力发电：SRM的快速启停特性使其在风力发电系统中得到广泛应用。
风力发电系统中，SRM可以快速启动并保持高效运行，有效提高发电效率。
5.其他领域：SRM还在其他领域得到应用，如电动自行车、轨道交通、农业机械、船舶、机器人等。
二、技术发展：1.磁路设计优化：SRM的性能主要由磁路设计决定。
随着磁路设计优化的不断深入，SRM的效率和输出特性得到了大幅提升。
尤其是新材料的应用和磁路优化算法的改进，使SRM的磁路设计更加高效、节能。
2.功率电子器件的发展：SRM的工作需要使用功率电子器件进行控制，因此功率电子器件的进步也推动了SRM的发展。
随着功率半导体技术的不断提升，如IGBT、SiC等新型功率器件的应用，使SRM的控制更加精确、可靠。
3.控制算法的改进：SRM的控制算法的改进也促进了其应用的拓展。
传统的控制算法中存在容易产生振荡和共振的问题，而新的控制算法如矢量控制、预测控制等能够更好地解决SRM的控制问题，提供更好的工作性能。
4.系统集成优化：随着电动机和控制系统技术的发展，SRM的系统集成优化也在不断进行。
如加入智能化控制、网络通信等技术，提高SRM的控制精度和稳定性，实现SRM系统的更高级应用。
总之，开关磁阻电动机具有广泛的应用领域和快速的技术发展。
新能源汽车技术复习题(附答案)
新能源汽车技术复习题（附答案）一、单选题（共56题，每题1分，共56分）1.营运新能源汽车二级维护周期为A、5000-10000公里或一个月B、2000-5000公里或半个月C、20000-30000公里或六个月D、10000-15000公里或三个月正确答案：C2.以下不属于新能源的是（）A、柴油B、太阳能C、地热能D、风能正确答案：A3.更换动力电池插接件注意( )A、不要在口袋内携带拆下的维修塞把手，以防止维修车辆时丢失。
B、拆开维修塞把手前，无需关闭点火开关C、拆开维修塞把手无需带绝缘手套D、拆开维修塞把手前，务必要将电源开关置于OFF位置，(关闭SMR)以确保安全正确答案：D4.实用中的化学电源，其实际容量总是低于理论容量而通常比额定容量大：A、10%~20%B、1 倍C、50%D、30%~40%正确答案：A5.测量相间电阻，可以使用A、毫欧表B、万用表C、手摇兆欧表D、绝缘电阻测试仪正确答案：A6.热继电器在三相异步电动机电路中的作用是 ( )A、过压保护B、短路保护C、欠压保护D、过载保护正确答案：D7.通过直流电对纯电动汽车的动力电池组进行充电是指（）A、交流充电B、充电器C、充电插头D、直流充电正确答案：D8.以下电动汽车对充电装置的要求不包括 ( )A、经济B、质量大C、安全D、效率高正确答案：B9.动力电池组的总电压可以达到（）。
A、420~500VB、36~88VC、12~35VD、90~400V正确答案：D10.新能源汽车整车涉水之后，需要注意（）A、立刻关闭点火开关，离开车辆，并拨打119B、车辆已经报废了C、拔开维修开关之后，整车不会有问题了D、继续开，最快的速度脱离漫水区域正确答案：A11.镍镉电池被镍氢电池取代的主要原因是（）。
A、安全性低B、环保性差C、性能不如后者D、成本过高正确答案：B12.比能量和比功率是我们选择电池的重要依据，下列电池在这方面具有极强的竞争力的是（）A、镍氢蓄电池B、干电池C、铅酸蓄电池D、锂离子电池正确答案：D13.一般情况下，二次电池的放电深度越深，其寿命（）。
开关磁阻电动机调速系统在矿用设备中的应用分析
开关磁阻电动机调速系统在矿用设备中的应用分析【摘要】开关磁阻电动机调速系统作为一种新型由智能控制器和电动机组成的调速系统，系统简单、节能效果明显，被广泛应用于工业生产中。
本文在简单论述该系统基本结构的基础上阐述其在矿用设备诸如：绞车、运输机、采煤机上的应用。
【关键词】开关磁阻电动机调速系统；煤矿；运输机；采煤机开关磁阻电动机调速系统是上世纪80年代推出的一种智能型调速系统，具有效率高、节能效果好、无启动冲击电流、控制灵活、成本低、结构简单等优点，该系统尤其适用于煤矿生产中频繁启动、长期低速运转的设备。
1.开关磁阻电动机调速系统概述开关磁阻电动机调速系统由开关磁阻电动机、控制器、变换器、检测器等设备组成，如图1所示为系统结构图。
其中，开关磁阻电动机是机电能量转换部件，属于双凸极可变磁阻电动机，定转子的凸极为普通硅钢片叠压形成，转子则无绕组和永磁体，定子极上饶有集中绕组，径向相对的两个绕组串联成两个磁极，也被称为一相，可以根据实际需要设计出多相结构。
控制器具有信息在线采集功能，属于智能控制器，供电电压为3.3V，能耗小；执行指令的速度为33ns，速度快；控制器中含有三相反相器控制、PWM对称和非对称波形；含有A/D转换器，与其他控制器的通信非常便利。
变换器就是将电源能量转换后提供给开关磁阻电动机，将交流电转换为直流电。
由于开关磁阻电动机的绕组为单向的，故而变换器的结构非常简单，相绕组和主开关器件均采用串联方式，可有效预防线路短路情况。
2.开关磁阻电动机调速系统在矿用设备中的具体应用2.1在绞车中的应用绞车是在井下运输材料和设备的主要工具之一，是带载启动、频繁正反换向工作的设备。
在过去，其常采用交流异步电动机，在启动时会带起较大的电流，而频繁的启动时的其非常容易损坏，往往使用几个月后就出现烧坏情况，且与之配套的齿轮箱、钢丝绳也容易受影响。
而开关磁阻电动机调速系统在绞车中的应用开辟出绞车的新天地。
某煤炭企业选用型号为KCB132的开关磁阻电动机调速系统，应用到绞车上，该系统的额定电流为139A，启动电流为40-55A。
1.2 开关磁阻电机调速系统的发展
1.2 开关磁阻电机调速系统的发展1.2.1 开关磁阻电机调速系统(SRD)的发展概况]27[],2[],1[“开关磁阻电机(Switched reluctance motor简称SR电动机)”一词源见于美国学者S.A.Nasar1969年所撰论文，它描述了这种电机的两个基本特征]1[：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半导体器件获得后才得以发展得主要原因；2磁阻性——它是真正的磁阻电机，定、转子具有可变磁阻回路。
作为SRD中的主要组成部分——开关磁阻电动机(Switched Reluctance Motor)，其基本结构及基本原理的提出可追溯到19世纪40年代，那时的电机研究人员已认识到利用顺序磁拉力使电动机旋转是可行的。
1842年，英国的Aberdeen和Davidson用两个U形电磁铁制造了由蓄电池供电的机车电动机。
两个U形电磁铁轮流通电以吸引嵌在木质转鼓圆周上的铁条。
但是由于技术水平制约，导致电动机的运行性能差，这就使从这种电动机雏形的诞生直到功率电子器件问世的100多年间，人们一直没有太大的兴趣研究这类电动机。
20世纪60年代，大功率晶闸管投入使用，为SR电动机的研究和发展奠定了重要的物质基础。
到了70年代中期，英国的Leeds（里兹）大学和Nottingham （诺丁汉）大学组成的研究小组，共同研制了以驱动电动车辆为目的的SRD装置。
随后英国TASC电机有限公司、BJD公司对SR电机进行了较深入的应用于研究。
进入80年代，结构简单、成本低、调速性能好的SRD已成为电工界中新的热门话题，美国、加拿大、印度、南斯拉夫、新加坡等国家也相继展开对SR 电动机的研究和开发工作，并取得了一定成果。
我国于1984年左右也以较高的起点开始SRD的研究、开发工作，1992年初成立了中国电工技术学会中小型电机专业委员会下设的开关磁阻电机学组，以推动开关磁阻电机研究工作的进一步发展。
开关磁阻电机及其调速系统
第二章开关磁阻电机及其调速系统2.1 开关磁阻电机的发展概况磁阻式电机诞生于160年前，一直被认为是一种性能不高的电机。
然而通过近20年的研究与改进，使磁阻式电机的性能不断提高，目前已能在较大功率范围内不低于其它型式的电机[9]。
70年代初，美国福特电动机（Ford Motor）公司研制出最早的开关磁阻电机调速系统。
其结构为轴向气隙电动机、晶闸管功率电路，具有电动机和发电机运行状态和较宽范围调速的能力，特别适用于蓄电池供电的电动车辆的传动。
70年代中期，英国里兹（Leeds）大学和诺丁汉（Nottingham）大学，共同研制以电动车辆为目标的开关磁阻电机调速系统。
样机容量从10W至50KW，转速从750 r/min至10000 r/min，其系统效率和电机利用系数等主要指标达到或超过了传统传动系统。
该产品的出现，在电气传动界引起了不小的反响。
在很多性能指标上达到了出人意料的高水平，整个系统的综合性能价格指标达到或超过了工业中长期广泛使用的一些变速传动系统。
近年来，国内外已有众多高校、研究所和企业投入了开关磁阻电机调速系统的研究、开发和制造工作。
至今已推出了不同性能、不同用途的几十个系列的产品，应用于纺织、冶金、机械、汽车等行业中。
目前，在汽车行业意大利FIAT公司研制的电动车和中国第二汽车制造厂研制的电动客车都采用了开关磁阻电机。
SRM是没有任何形式的转子线圈和永久磁铁的无刷电动机，它的定子磁极和转子磁极都是凸的。
由于SRM具有集中的定子绕组和脉冲电流，其功率变换器可以采用更可靠的电路拓扑形式。
SRM具有简单可靠、在较宽转速和转矩范围内高效运行、控制灵活、可四象限运行、响应速度快、成本较低等优点，这是其它调速系统难以比拟的，作为具有潜力的电动车电气驱动系统日益受到重视。
然而目前SRM还存在转矩波动大、噪声大、需要位置检测器、系统非线性等缺点，所以，它的广泛应用还受到限制。
2.2 开关磁阻电机的基本结构与特点开关磁阻电机为定、转子双凸极可变磁阻电机。