开关磁阻电机的设计与应用
17 开关磁阻电机设计及控制
毕业设计报告书课题名称：开关磁阻电机设计及控制专业班级：电机制造及运行维护报告人：指导老师：报告日期：年月日2005/6/152005/6/15毕业设计(论文)任务书课题名称(包括主要技术参数)及要求:题 目: 开关磁阻电机设计及控制功 率：kw 15P N = 电源电压：相电压v 380U = 额定转速：m in /r 1500n = 额定效率：85.0≥η调速范围：min /200050r ∝ 运行方式：连续运行 绝缘等级: B课题内容及工作量:1. 了解开关磁阻电机原理、结构及控制2. 确定电机主要参数、主要尺寸3. 电磁方案计算4. 控制研究5. 编写设计说明书目录前言第一章开关型磁阻电机驱动系统的组成1.1 SRD基本结构1.2 SRD的工作原理1.3 SRD的特点1.4 SRD的研究动态第二章 SR电机工作原理和特点2.1 基本结构2.2 工作原理2.3 SR电机的特点第三章开关磁阻电动机电磁设计3.1 设计特点3.2 确定SR电动机额定数据3.3 计算SR电动机主要尺寸3.4 计算SR电动机其他尺寸3.5 选择导通角和磁负荷，计算绕组匝数3.6 核算SR电动机的额定转矩、额定电流3.7 计算槽满率、导线线径及每相绕组的电阻3.8 参数计算和校核额定效率3.9 计算机辅助设计程序第四章 SRD的基本控制原理4.1 基本控制策略4.2 正反转控制4.3 SR电动机的起动运行4.4 低速斩波控制4.5 高速单脉冲控制第五章 SRD系统控制原理设计5.1 控制系统的总体设计5.2 控制器的设计5.3 电流检测器的设计5.4 位置检测器的设计5.5 功率变换器的设计第六章 SR电动机运行时的转矩脉动与噪声6.1 SR电动机的转矩脉动分析6.2 SR电动机的噪声分析第七章开关磁阻电动机应用概况7.1 SRD系统在电动车方面的应用7.2 SRD系统在家用电器方面的应用2005/6/15第八章结束语第九章参考资料附录：参观实习报告摘要：在此次设计中，主要是系统的介绍开关磁阻电动机驱动系统的基本结构和基本工作原理，并依此为基础简要的进行开关磁阻电动机驱动系统的设计；重点分析和详细的说明了开关磁阻电动机驱动系统的执行元件开关磁阻电动机的结构、控制原理和控制策略，并根据给定的电动机的额定数据进行电机的主要参数、主要尺寸、电磁方案的计算、性能的核算和控制方案研究关键词：开关磁阻电动机驱动系统开关磁阻电动机电磁设计控制方案研究转矩的脉动与噪声2005/6/15前言磁阻式电动机诞生于160年前，但在此后漫长时期内，它一直被认为是一种性能（效率、功率因数、利用系数等〕不高的电动机，故仅应用于少数小功率场所。
开关磁阻电机原理和应用
开关磁阻电机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。
它的构造简单稳固，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。
主要由开关磁阻电机、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，而转子位置检测器那么安装在电机的一端。
其电机部分由于是运用了磁阻最小原理，故称为磁阻电动机，又由于线圈电流通断、磁通状态直承受开关控制，故称为开关磁阻电动机。
特征开关磁阻电机构造简单，性能优越，可靠性高，覆盖功率范围10W~5MW的各种上下速驱动调速系统。
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〕。
优点◆其构造简单，价格廉价，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。
◆转子上没有电刷构造稳固，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，控制灵敏，易于实现各种再生制动才能。
◆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。
缺点其工作原理决定了，假设需要开关磁阻电机运行稳定可靠，必须使电机与控制配合的很好。
因其要使用位置传感器，增加了构造复杂性，降低了可靠性。
对于电机本身而言，转矩脉动大是其固有的缺点；在电机远离设计点的时候，转矩脉动大会表达的更加明显。
假设单纯使用电流斩波或最优导通角控制方法，对其转矩脉动的改善不是很大，需要参加更加复杂的算法。
毕业设计小功率开关磁阻电机控制与驱动系统的设计
毕业设计--小功率开关磁阻电机控制与驱动系统的设计摘要本文首先介绍了开关磁阻电机（SRM）在国内外的发展状况，接着介绍了开关磁阻电机调速系统（SRD）的特点、应用领域和目前研究的热点；并对开关磁阻电机的运行原理和电磁特性及其数学模型进行阐述，建立了开关磁阻电机的线性电感模型，在此基础上分析了开关磁阻电机的电磁转矩，进而得到开关磁阻电机的调速控制方法。
其次，详细介绍了开关磁阻电机调速系统的各个组成部分，并介绍了目前常用的控制方法，分析了各种控制方法的优缺点，在此基础上，本文结合4kW/513V、三相12/8极开关磁阻电机进行了系统的软硬件设计。
硬件设计包括对开关磁阻电机调速系统的功率变化器主电路的设计及参数选择，设计中采用功率MOSFET为主开关器件，以驱动芯片TLP250为核心设计驱动电路；以单片机AT89C51和电机智能控制模块为核心设计控制电路；此外还设计了位置检测电路、电流检测电路、逻辑综合电路和数码显示电路等。
其中电机智能控制模块实现速度、电流双PI调节、PWM生成、电流保护、斩波比较等功能；单片机负责判断转子的位置信息，并综合各种保护信号和给定信息，以及转速情况，给出相通信号及电流斩波阈值。
在控制软件设计中采用模块化编程，增强了程序的通用性和可读性。
关键词：开关磁阻电机；控制； AT89C51；功率MOSFETABSTRACTABSTRACT: Firstly, the thesis not only presents the developing status of the SRD system both in domestic and abroad，but also introduces the configuration application area and research hotspot of SRD system，and then expatiate the electromagnetism principle and mathematic model of SRM, establishes liner inductance model of SRM, then analysis electromagnetism torque of SRD system based on linear inductance model，get the control method of SRD system finally.Secondly, the thesis introduces all parts of SRD system in detail, and introduces the control method now used, give out the advantage and disadvantage of any method. And then the thesis designs the hardware and software of the SRD system based on 4kW/513V, 12/8 SRM. Hardware implementation including of choosing the structure and parameter of power converter with its power component--POWER MOSFET; As the core driver circuit to drive the chip TLP250; The control circuit with the core components----AT89C51＆motor intelligent module is designed. Also the position sensor testing circuit, current sensor testing circuit, logic synthesis circuit and digital display circuit are designed. The function of motor intelligent circuits to-realize dual PI adjuster of speed and current, PWM generation, current protection, chop-wave comparison．While the function of AT89C51 is to judge rotator location information, synthesize various protection signal and commanded information, and speed condition, then give the phase on/off signal and chopped current limited value. The software of system is programmed. The Modular Structured programming makes the program readable and modifiable.KEYWORDS: SRM; CONTROL; AT89C51; POWER MOSFET目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第一章绪论 (1)1.1开关磁阻电机的发展 (1)1.2 开关磁阻电机调速系统的特点和应用领域 (1)1.3当前的主要研究热点和发展方向 (3)1.4本课题主要工作 (4)第二章开关磁阻电机的基本理论分析 (5)2.1开关磁阻电动机调速系统的组成 (5)2.2开关磁阻电动机结构与运行原理 (5)2.3开关磁阻电机的基本方程 (7)2.4基于理想线性模型的SR电动机分析 (8)2.4.1 SR电机的相电感模型 (8)2.4.2 SR电机的电磁转矩 (9)2.5考虑磁路饱和时SR电动机的分析 (10)2.6SR电机的基本控制方式 (12)2.7开关磁阻电机调速系统总体方案的确定 (13)第三章小功率开关磁阻电机驱动系统硬件设计 (15)3.1开关磁阻电机的参数 (15)3.2功率变换器的结构设计 (15)3.2.1主电路拓扑结构介绍 (15)3.2.2功率电路的设计 (19)3.2.3功率变换器的驱动电路设计 (21)3.2.4 功率缓冲（吸收）电路设计 (23)3．3驱动系统设计 (25)3.3.1总体设计 (25)3.3.2控制核心AT89C51功能 (26)3.3.3 电机智能控制模块MCSRD9800 (26)3.3.4 位置检测部分设计 (31)3.3.5 电流检测部分设计 (32)3.3.6角度细分电路 (33)3.3.7 D/A转换与斩波电路 (34)3.3.8 优先编码电路 (35)3.3.9逻辑综合电路 (36)3.3.10显示电路 (36)3.3.11单片机最小系统 (37)第四章 4KW开关磁阻电机驱动系统软件设计 (39)4.1主程序 (39)4.2运行子程序 (41)4.3相中断程序 (43)4.4INTO中断子程序 (45)4.5软件抗干扰措施 (45)致谢 (47)参考文献 (48)第一章绪论1.1 开关磁阻电机的发展20世纪60年代以前，在需要可逆、可调速与高性能的电气传动技术领域中，直流传动系统一直占领统治地位。
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。
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］。
开关磁阻电机的特性及在家电业的应用
开关磁阻电机的特性及在家电业的应用吴建华浙江大学电机及其控制研究所，杭州310027摘要开关磁阻电机是一种新型高效调速驱动系统，可广泛应用于家用电器、通用工业和电动车驱动等各个领域。
本文阐述了开关磁阻电机的工作原理和特点，以及在家电行业的应用概况，并与变频调速电机作了比较。
关键词开关磁阻电机，变频电机，家用电器，应用1 概述开关磁阻电机是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。
跨国电机公司Emerson电气公司还将开关磁阻电机视为其下世纪调速驱动系统的新的技术、经济增长点。
目前开关磁阻电机已广泛或开始应用于工业、航空业和家用电器等各个领域。
随着对开关磁阻电机认识的深入，其应用必将更为普遍。
本文简要介绍了开关磁阻电机的工作原理和特点，以及在家电业的应用概况。
2 工作原理和特点图1 开关磁阻电机的典型结构原理图图1所示是开关磁阻电机的典型结构原理图，电机为双凸极结构。
转子仅由叠片叠压而成，既无绕组也无永磁体；定子各极上绕有集中绕组，径向相对极的绕组串联，构成一相。
其工作原理遵循“磁阻最小原理”——磁通总是要沿磁阻最小的路径闭合，因磁场扭曲而产生磁阻性质的电磁转矩。
顺序给A－B－C－D相绕组通电，则转子便按逆时针方向连续转动起来。
当主开关管S1、S2导通时，A相绕组从直流电源V吸收电能；而当S1、S2关断时，绕组电流通过续流二极管D1、D2，将剩余能量回馈给电源V。
因此，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特点：（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。
开关磁阻电机控制系统设计
摘要开关磁阻电机调速系统是一种新型电机调速系统，结构简单，成本低，调速性能优异，是传统交、直流电机调速系统的强有力竞争者，具有强大的市场潜力。
本文以DSP为控制核心，研究并设计了15kW三相12/8极SRM的调速实验系统，用于SRM控制技术的研究。
本文概述了开关磁阻电机调速系统(Switched Reluctance Drive，简称SRD)及其发展和研究现状，论述了其主要研究方向，阐述和分析了开关磁阻电机的结构、运行原理以及系统控制。
并且对SRD系统总体硬件结构进行了设计。
采用不对称半桥型结构，在进行了相关功率器件选型计算的基础上设计了该SRD调速实验系统的功率变换器。
然后，以TMS320LF2407为核心设计了开关磁阻电机控制系统的硬件电路，给出了包括电流检测、位置检测、故障保护等部分电路的详细设计，充分利用了DSP的丰富外设资源，达到了简化电路结构、提高运行可靠性的目的。
另外本文讨论了开关磁阻电机控制软件的设计，采用模块化编程方法，采用基于多中断的控制程序，提高了控制软件的效率。
最后，利用MATLAB/SIMULINK对上述12/8极开关磁阻电机调速系统建立了非线性仿真模型，并对该系统进行了仿真实验，实现了调速，并达到了开关磁阻电机调速系统研究和设计的预期目标，验证和深化了前文所取得一些理论成果，同时也为更近一步研究打下了基础。
关键词：开关磁阻电机；调速系统；DSP；MATLAB/SIMULINK；仿真ABSTRACTSwitched Reluctance Drive system is a new motor drive system. It has many good features for example simple structure, low cost and excellent driving performance. It's the strongest competitor to traditional AC and DC drive system, so it has powerful future.This paper developed a speed experimental system for a 3-phase 12/8-pole SRM of 15 kW based on TMS320LF2407 DSP, which can be used for the technical research on SRM control.The thesis summarizes the development and research of switched reluctance drive (SRD), discusses the main research direction. The structure of SRM, operation principle, and the control scheme of the SRD are elaborated and analyzed. And the whole structure of hardware is schemed out for the SRD speed experimental system. Adopting the dissymmetry half-bridge structure, a power converter is designed for the system after selection calculation of the corresponding devices. Then, TMS320LF2407 DSP is used to design the hardware circuits of SRM control system, and design details including the current detection, position sensing, fault protection and PWM output etc. are provided. Because of the full use of the abundant peripheral resources of DSP, it comes to the aim simplifying the circuit structure and heightening the reliability. Also, the thesis discusses the routine designing issue. Because the modularized programming method is adopted, and multi-interrupt processing technique is used, operation efficiency of the control software is highly raised. At last, with the MATLAB/SIMULINK a nonlinear simulation model for the foregoing 12/8-pole SRM control system is established. And the simulation experiments have been done on this model. Speed adjustment is realized, and other targets on the research and design of SRM control system are reached, which establishes a good foundation for further research.Keywords：Switched Reluctance Motor; Drive System; DSP; MATLAB/SIMULINK；Simulation目录1 绪论 (1)1.1开关磁阻电机的发展概述 (1)1.2开关磁阻电机调速系统组成 (2)1.3开关磁阻电机调速系统研究现状和方向 (2)1.4本文研究的内容 (4)2 开关磁阻电机原理 (5)2.1开关磁阻电机的基本结构和运行原理 (5)2.1.1电机结构 (5)2.1.2运行的原理 (6)2.1.3电机的基本方程 (7)2.2开关磁阻电机调速系统的基本控制方式 (8)2.2.1角度控制方式(APC) (9)2.2.2电流斩波方式(CCC) (10)2.2.3电压斩波PWM控制方式 (11)2.2.4组合控制 (13)2.3系统控制方式及控制策略的确定 (13)3 SRD调速实验系统硬件设计 (15)3.1 SRD系统设计方案 (15)3.2基于TMS320LF2407控制器的SRD系统硬件结构设计 (16)3.3功率变换器设计与选型 (18)3.3.1功率变换器主电路的选择 (19)3.3.2功率开关器件的选择及参数计算 (19)3.3.3 IGBT驱动电路的设计 (21)3.4控制、检测和保护电路的设计 (22)3.4.1转子位置检测 (22)3.4.2 PWM输出电路 (23)3.4.3电流检测电路 (24)3.4.4故障检测与保护电路 (25)3.4.5键盘与显示电路 (27)4 软件设计 (29)4.1总的设计思路 (29)4.2主程序设计 (29)4.2.1初始化子程序 (29)4.2.2键盘和显示子程序 (31)4.2.3功率驱动保护子程序 (32)5 SRD系统仿真 (34)5.1基于MATLAB/SIMULINK的SRD非线性仿真模型的建立 (34)5.2 CCC方案下SRD仿真模型 (35)5.3 仿真结果 (40)6 总结 (45)参考文献 (46)翻译部分 (48)中文译文 (48)英文原文 (57)致谢 (68)1 绪论开关磁阻电机调速系统(Switched Reluctance Drive，SRD)是80年代中期发展起来的新型调速系统[1]。
开关磁阻电机毕业设计
performance ;modeling and simulation; MATLAB ;Control strategy
II
目录
摘 要...................................................................................................................................................... I ABSTRACT......................................................................................................................................... II 目录 ..................................................................................................................................................... III 1 绪 论 ................................................................................................................................................. 1 1.1 开关磁阻电机的研究历史和发展方向................................................................................... 1 1.2 本课
开关磁阻电机的设计及应用-贾明全
系统组成（一）
RS232
开关量输入 开关量输出
通讯接口
光电隔离 继电器
控制驱动电源 IGBT驱动电源
显示与键盘
嵌入式微处理器
可编程逻辑器件
驱 动 信
号
保 护 信
号
IGBT驱动及保护电路
A/D转换
D/A转换
光电隔离 电流采样 斩波电路
模拟量输入 模拟量输出
开关磁阻电机调速 系统由控制器及电机两 大部分组成。
输出功率（kW）
效率（%）
系统特性（二）
调速范围宽，低速下可长期运转
在零到最高转速的范围内均可带负荷长期运转，电机及控制 器的温升均低于工作在额定负载时的温升。
高起动转矩，低起动电流
开关磁阻电动机调速系统起动转矩达到额定转矩的150%时， 起动电流仅为额定电流的30%。
可频繁起停，及正反转切换
开关磁阻电机可频繁起动和停止，频繁正反转切换。在有 制动单元及制动功率满足要求的情况下，起停及正反转切换 可达每小时二千次以上。
系统特性（一）
系统效率高
开关磁阻电机调速系统在其宽广的调速范围内，整体效率 比其它调速系统高出至少10%。在低转速及非额定负载下高效 率则更加明显。
B D
100 95 90 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34
开关磁阻电机的设计及应用
山东科汇电力自动化有限公司 2012年9月
目录
一、开关磁阻电机的发展 二、基本原理 三、系统组成 四、系统特性 五、设计及优化 六、应用
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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。
开关磁阻电机设计与控制
开关磁阻电机的设计与驱动控制近年来，国内外关于开关磁阻电机的研究已取得一定的进展，已显示出其与其它电机在价格和可靠性等方面的潜在优势。
虽然SRM结构简单，但是用来分析SRM能量转换过程的数学方法却相对复杂。
由于SRM的双凸极结构和磁路的严重非线性以及脉冲供电方式，传统电机学的一些理论和分析方法已不再适用于SRM。
因此，研究SRM及其驱动系统无论是在理论上还是在工业应用中都具有重要意义。
利用电机电磁场理论和有限元数值计算方法对SRM进行电磁场分析和仿真是SRM研究中重要的一部分，它是整个电机设计和性能分析的基础。
传统的以路的观点进行电机性能分析的方法在SRM 上显现出很大的局限性，然而以场的观点，全面、系统的分析电机的性能，给电机的设计、性能分析与计算带来了很大的方便。
本章着眼于SRM的本体，根据传统电机设计理念与开关磁阻电机设计的特点，设计了一台功率为2.2kW的开关磁阻电机。
1.1开关磁阻电机设计及优化方法1.1.1电机建模与分析SRM的各种性能参数需要经过仿真才能得到，所以设计工作必须包含仿真部分，而仿真的前提是将SRM简化为数学模型。
几种常用的SRM磁链模型有：线性模型、准线性模型、非线性模型。
线性模型：较简单的模型，只要知道最大电感、最小电感以及定、转子极弧宽度就可以得到任意位置的电感，从而计算出磁链、转矩等。
但是，由于SRM一般运行于高饱和状态，磁路是非线性的，所以该方法缺乏可靠性。
准线性模型：将实际的非线性磁化曲线分段线性化，近似的考虑磁通边缘效应和磁饱和效应，从而既克服了线性模型只能用于定性分析的缺陷，又能使问题解析计算有一定的精度。
最常用的准线性模型是用两段直线来代替同一位置角的实际磁化曲线。
该方法的缺点是没有考虑铁心的饱和，计算是二维的，但是因为其编程方便，得到了广泛的应用。
非线性模型：对于不同的励磁电流，磁链与转子位置曲线的中段均为直线，将其三段化后，只需计算出齿对齿，齿对槽两种情况下的磁化曲线，便可以相应的计算出中间任意位置的磁化曲线。
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。
开关磁阻电机调速系统设计
5. 在宽广的转速和功率范围内均具有高输出和高效率。 6. 起动转矩大，适用于危险环境，控制灵活。 就目前的发展水平而言，SR 电动机存在的主要缺点是： 1. 采用的磁阻式电动机，其能量转换密度低于电磁式电动机。 2. 转矩脉动大，以及其导致的噪声及特定频率下的谐振问题也较为突出。 3. 相数较多，主接线数较多。 4. 需要根据定、转子的相对位置投励。 5. 不能像笼型异步电动机那样直接接入电网作稳速运行，而必须与控制器一同使用。
开关磁阻电机调速系统设计
摘 要
开关磁阻电动机——通过电子电路轮流接通和断开各相绕组使电机旋转得磁阻式电动机。 装有转子位置传感器，以类似于无刷直流电动机的方法进行控制，可以调速，因绕组为单相通 电，其电子电路简单可靠。 （见 1999 年版《辞海》 ） 。是传统的磁阻电动机和当今电力电子技术 相结合的产物。 本设计主要阐述了当前应用比较广的一种调速系统， 简述了开关磁阻电动及调速系统的发 展论述了功率变换器的设计， 速度调节器的设计， 速度检测法在调速系统中的应用以及脉宽调 速系统的设计。 从而完成了一整套开关磁阻电动机调速系统的设计。 本设计主要以模拟电路为 主，并应用了目前最新的电力电子器件智能功率模块（IPM）替代原有的 IGBT。本设计应用 单闭环调速系统，速度环节增加了速度显示，能清楚的知道每个时刻电动机的转速情况。是一 种非常实用的开关磁阻电动机调速系统。
第四节 SRD 基本结构与原理
SRD 的基本结构如图（1.2）所示：
图 1.2 SRD 基本构成
SR 电动机是 SRD 中实现机电能量转换的部件，也是 SRD 有别与其它电动机驱动系统的主 要标志。 功率变换器向 SR 电动机提供运转所需的能量，由蓄电池或交流电整流后得到的直流电供 电。由于 SR 电动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， 即相绕组与主电路的主开关器件是串联的， 因而可预防 短路故障。SR 电动机的功率变换器主电路的结构型式与共电电压、电动机相数及主开关器件 的种类有关。 控制器是系统的中枢。它综合处理速度指令、速度反馈信号及电流传感器、位置传感器的 反馈信息，控制功率变换器中主开关的工作状态，实现对 SR 电动机运行状态的控制。通过分 析知道，控制信号加到 SR 电动机绕组中电流脉冲的幅值、宽度及其与转子的相对位置，既可 控制 SR 电动机转矩的大小和方向。
开关磁阻电机应用领域
开关磁阻电机应用领域开关磁阻电机调速系统应用领域1、龙门刨床应用特点1）可比其他驱动方式节电30-70%2)启动电流小，对电网无冲击3)启动转矩大，适合重载起动4)制动转矩大，换向时越位小5)特有断电制动功能，避免创面以外停电时冲出床身6)电机不发热，适合频繁正反转；7)原有的基础上可以增加铣、磨新功能；8)简化结构，减少占地面积，节能效果明显；9)可靠性高，可减少停机时间，且调试、使用、维护方便2、锻压机床应用特点1)简化传动机械结构，减小体积；2)可比传统传动方式节电30%以上；3)滑块速度和形成次数无级调整；4)伺服控制，可在一个行程内精确变化转速；5)电机启动电流小，启动转矩大，适合频繁正反转；6)超强起动转矩，确保足够的打击能量；7)特殊制造设计的直驱式电动机；8)去掉摩擦换向装置，节省成本、节能效果明显3、纺织纺织机械应用特点1)能频繁迅速的实现起动、制动及正、反向运行；2)在一个工作行程中，可根据加工的要求平稳的变换速度；系统具有良好的负载特性；3) 控制器能保证电机在任何运动状态下转向变换时冲击电流在允许值内；4)数字、模拟混合控制，动态响应好，可靠性高；5)电机在最高转速时能够实现安全迅速制动换向；6)在一个工作行程中，可根据加工的要求平稳地变换速度；4、水泵应用特点1)可以带载启动，起动电流小；2)效率高，节能，过载能力强；3)调速范围宽；4)可频繁起停；5)应用开关磁阻电机调速系统可采用闭环控制，通过PLC与压力传感器相连接后可以随时的根据管网的内部压力的变化来调节电机的转速，即改变水泵的供水量，是管网内的水压保持恒定6)既能最大限速的增加管网的工作寿命，减少维护成本，又确保了正常生产用水的需要。
5、造纸机球磨机：1)实现数字化远程诊断及数据监控功能能；2)起动电流低、转矩大；3)效率高、节能效果好；4)随意设定速度，各部分传动点可任意单独起动，停止和调速；5)缺相与过负载时仍可工作，不会烧坏电机和控制器；6、风机1)调速范围宽，可在低速下长期运行；2)效率高，节能明显；3)功率因数高，无需加无功补偿装置7、压缩机1)启动转矩大，起动电流小可以带压启动；2)调速范围宽，效率高，低速下可长期运转；3)可实现恒压供气，节能；4)电机结构简单、牢固；工作可靠，能适用各种恶劣、高温甚至强振动环境；5)延长压缩机的使用寿命6)节能效果明显8、抽油机1、低启动电流，高启动转矩，启动电流为额定电流的30％，启动转矩为额定值的150％。
高效开关磁阻电机的应用
高效开关磁阻电机的应用开关磁阻电动机调速系统是新一代无级调速系统，在国外已迅猛发展，在国内已经开始起步。
开关磁阻电动机调速系统以其调速范围宽、启动电流小、启动转矩大、低速性能好、耐用可靠、效率高等优点，被广泛应用于塑料机械、矿山机械、造纸机械、纺织机械、机床、油田采油、泵类、风机、电动车、风力发电等领域，并有后来者居上的趋势。
下面我们分别从工作原理、系统特点、市场应用、现存缺点来对它进行逐一的介绍。
1、工作原理开关磁阻电动机调速系统所用的开关磁阻电动机（SRM）是开关磁阻调速系统（SRD）中实现机电能量转换的部件，也是SRD有别于其他电动机驱动系统的主要标志。
SRM系双凸极可变磁阻电动机，其定、转子的凸极均由普通硅钢片叠压而成。
转子既无绕组也无永磁体，定子极上绕有集中绕组，径向相对的两个绕组联接起来，称为“一相”，SR电动机可以设计成多种不同相数结构，且定、转子的极数有多种不同的搭配。
相数多、步距角小，有利于减少转矩脉动，但结构复杂，且主开关器件多，成本高，现今应用较多的是四相（8/6）结构和三相（12/8）结构。
图1示出四相（8/6）结构SR电动机原理图。
为简单计，图中只画出A相绕组及其供电电路。
SR电动机的运行原理遵循“磁阻最小原理”—‘磁通总要沿着磁阻最小的路径闭合，而具有一定形状的铁心在移动到最小磁阻位置时，必使自己的主轴线与磁场的轴线重合。
图2中，当定子D-D’极励磁时，1-1'向定子轴线D-D'重合的位置转动，并使D相励磁绕组的电感最大。
若以图中定、转子所处的相对位置作为起始位置，则依次给D→A→B→C相绕组通电，转子即会逆着励磁顺序以逆时针方向连续旋转；反之，若依次给B→A→D→C相通电，则电动机即会沿顺时针方向转动。
可见，SR电动机的转向与相绕组的电流方向无关，而仅取决于相绕组通电的顺序。
另外，从图2可以看出，当主开关器件S1、S2导通时，A相绕组从直流电源US吸收电能，而当S1、S2关断时，绕组电流经续流二极管VD1、VD2继续流通，并回馈给电源US。
开关磁阻电机大学课件
02
开关磁阻电机的结构与组成
定子结构
1 3
定子铁芯
由硅钢片叠压而成，是产生磁场的关键部分。
定子绕组
电流斩波控制
总结词
电流斩波控制是一种控制开关磁阻电机 电流的方法，通过设定电流的上限和下 限，当电流超过上限时，控制器会降低 电压以减小电流；当电流低于下限时， 控制器会增加电压以增加电流。
VS
详细描述
在电流斩波控制策略中，控制器实时监测 开关磁阻电机的电流，当电流超过设定的 上限时，控制器会降低电机相电压，以减 小电机电流；当电流低于设定的下限时， 控制器会逐渐增加电机相电压，以增加电 机电流。通过这种方式，可以有效地限制 电机电流，防止过流对电机造成损坏。
传感器
用于检测转子的位置和速度，以便控制器精确控制电 机的运行。
保护电路
用于保护电机和控制器的安全，防止过电流、过电压 等异常情况。
03
开关磁阻电机的控制策略
角度控制
总结词
角度控制是一种精确控制开关磁阻电机转子位置的方法，通过检测转子的位置 并调整开通角和关断角来控制电机的转动。
详细描述
在角度控制策略中，控制器实时检测开关磁阻电机的转子位置，并根据转子的 位置来精确控制电机的开通角和关断角。通过调整开通角和关断角，可以精确 地控制电机的转动，从而实现高精度的位置和速度控制。
06
开关磁阻电机的前景与展望
技术发展趋势
高效能化
随着新材料、新工艺的应用，开关磁阻电机的效 率将进一步提高，降低能耗。
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开关磁阻电机的设计与应用
引言
开关磁阻电机是一种新型的电机，具有结构简单、体积小、响应快、效率高等优点，在工业生产和家用电器等领域得到广泛应用。
本文将介绍开关磁阻电机的设计原理、构造和工作方式，并探讨其在不同领域的应用。
1. 开关磁阻电机的设计原理
开关磁阻电机是通过控制磁场的方向和大小来实现转动，其设计原理基于磁阻效应和磁场的反转。
当电流通过绕组时，会产生一个磁场，根据右手定则，当磁阻材料中的磁场方向与绕组的磁场方向相反时，就会出现瞬时的磁流偏移，导致磁场的反转。
通过不断地反转磁场的方向，可以产生连续的转动力。
2. 开关磁阻电机的构造
开关磁阻电机主要由转子、定子和驱动电路组成。
2.1 转子
转子是开关磁阻电机的核心部件，由磁阻材料制成。
磁阻材料通常采用铁短路片或磁铁片，具有高导磁性和低磁饱和性。
转子上绕有线圈，通过控制线圈通电情况，可以控制转子的磁场方向和大小。
2.2 定子
定子是开关磁阻电机中固定的部件，用于产生或感应磁场。
定子一般由永磁体或电磁体构成，永磁体具有固定的磁场，电磁体则通过外部电源提供磁场。
定子的磁场与转子的磁场交互作用，产生转动力。
2.3 驱动电路
驱动电路是控制开关磁阻电机正常工作的关键部分，它负责提供正确的电流和电压信号，并控制磁场的反转。
驱动电路一般由电能转换器、控制芯片和传感器组成。
3. 开关磁阻电机的工作方式
开关磁阻电机主要有两种工作方式：单相工作和多相工作。
3.1 单相工作
单相工作是指开关磁阻电机通过单个绕组进行驱动，具有结构简单、成本低的优点。
但由于只有一个驱动绕组，单相工作的开关磁阻电机转速较低，扭矩较小，适用于一些低负载和速度要求不高的应用。
3.2 多相工作
多相工作是指开关磁阻电机通过多个绕组进行驱动，具有转速高、扭矩大的优点。
多相工作的开关磁阻电机可以灵活控制磁场的变化，达到更高的效率和更精确的转动性能。
但多相工作的开关磁阻电机相对于单相工作来说，结构复杂，成本较高。
4. 开关磁阻电机的应用领域
开关磁阻电机在工业生产和家用电器领域有广泛的应用。
4.1 工业生产
在工业生产中，开关磁阻电机可用于控制机械臂、输送带、自动门等装置的转动。
其结构简单、响应快的特点使其在自动化生产线上具有重要作用。
4.2 家用电器
开关磁阻电机广泛应用于家用电器，如洗衣机、电风扇、空调等。
开关磁阻电机具有体积小、噪音低、启动快的特点，适合家庭环境使用。
4.3 交通工具
开关磁阻电机还可应用于交通工具，如电动自行车、电动汽车等。
开关磁阻电机可以根据不同的驱动需求进行优化设计，以实现高效能、节能的动力输出。
结论
开关磁阻电机凭借其结构简单、体积小、响应快、效率高等特点，具有广泛的应用前景。
在不断的技术创新下，开关磁阻电机将进一步改进和发展，为工业生产和生活带来更多便利和效益。