两种开关磁阻电机系统的对比研究
开关磁阻电机控制系统识别(第二版)
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第二部分:开关磁阻电机的控制技术
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第二部分:开关磁阻电机的控制技术
4.开关磁阻电机的控制原理和方法
一、电压和电流控制
开关磁阻电机的电压和电流控制是电机控制的基本方式。通过控制电机绕组的电压和电流 ,可以控制电机的转速和转矩。在开关磁阻电机中,绕组电流的方向和大小是通过控制开 关的开通和关断时间来决定的。通过控制电压和电流的幅度和相位,可以实现电机的正反 转、调速和制动等功能
开关磁阻电机控制系统的工作原理主要涉及到电机的启动、运转和停止。在启动阶段,通 常采用全电压启动,以尽快达到额定转速。在运转阶段,根据负载的变化,通过调节电源 电压和控制开关的通断,以维持电机的稳定运转。在停止阶段,通常采用降压停机,以防 止电机过热损坏。此外,开关磁阻电机控制系统还包括保护系统,如过流保护、欠压保护 、过热保护等,以确保电机的安全运行
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第三部分:开关磁阻电机控制系统的组成
2. 电源系统:为了供给电机所需的电能,需要一个适配器或电源单元。这个系统的功能 是将主电源的电压转换为电机所需的电压和电流。通常使用整流器和逆变器来实现电能 的转换
3. 控制系统:控制系统是用来控制电机运行的核心部分。它包括传感器、控制电路和执 行器等组成部分。传感器用于检测电机的位置、速度和转矩等参数,并将这些参数反馈 给控制电路。控制电路根据传感器反馈的信息来计算出相应的控制信号,并把信号发送 给执行器。执行器负责根据控制信号调整电机的电流和磁场,从而实现对电机的控制
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第一部分:开关磁阻电机的特性及特点
3. 功率电路简单、可靠
电机转矩方向与绕组电流方向无关,即只需单方向绕组电流,相绕组串在主电路两功率管 之间,不会发生桥臂直通短路故障,绕组相间耦合弱,缺相故障运行能力强,系统的容错 能力强,可靠性高,可以适用于宇航等特殊场合
开关磁阻电机结构原理
6ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
开关磁阻电机结构原理
三相开关磁阻电机是开关磁阻电机中最常用的类型,它由三个定子和 两个转子组成。每个定子都有一个电感线圈和一个永磁体,而两个转 子则通过电磁作用相互连接。当其中一个定子的电感线圈通电时,它 会产生一个磁场,该磁场会吸引对应的转子上的磁极,从而使转子旋 转。当一个定子的电感线圈通电时,另一个定子的电感线圈也会通电, 产生另一个磁场,从而推动另一个转子旋转
开关磁阻电机结构原理
示例和应用
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
开关磁阻电机结构原理
开关磁阻电机的类型
开关磁阻电机可以分为单相和三相两种类型 一、单相开关磁阻电机 单相开关磁阻电机是最简单的开关磁阻电机,它只有一个定子和一个转子。定子由一个永 磁体和一个电感线圈组成,而转子由一个导磁材料构成。当定子中的电感线圈通电时,它 会产生一个磁场,该磁场会吸引转子上的磁极,从而使转子旋转 单相开关磁阻电机的优点是结构简单、成本低、维护方便,适用于一些简单的控制系统中 。但是,由于只有一个相,所以它的输出功率和扭矩相对较小,适用于一些轻载的场合
开关磁阻电机结构原理
开关磁阻电机的工作原理开关磁阻电机的工作原理
1. 初始状态:在电机初始状态下,磁阻切换器将磁通量导向转子的一个极性,使得转子与定 子之间存在磁阻 2.通电启动:当电源给电机提供电流时,电流通过定子线圈,产生磁场。此时,由于磁阻切换 器的作用,磁通量无法直接通过转子,导致转子受到磁阻的阻碍,无法自由转动 3.磁阻切换:在转子受到磁阻的阻碍时,磁阻切换器会切换磁通的路径,使得磁通量可 以通过转子。通过切换,磁通量的路径发生变化,从而改变了转子所受到的磁阻大小
开关磁阻电机驱动系统和变频器电机系统的综合比较
开关磁阻电机智能驱动系统和变频器调速电机系统的特性比较一、变频器调速电机系统1、基本概念和原理把电压和频率固定不变的交流电变换为电压或频率可变的交流电的装置,以实现电机的变速运行,称作“变频器”。
该设备首先要把三相或单相交流电变换为直流电,然后再把直流电变换为三相或单相交流电。
交流异步感应电动机的转速公式是:n = f/p*(1-s)*60rpm, (其中n: 同步速度,f: 电源频率,p: 电机极数,S是转差率),因此,如想改变此类电机转速n,就需要通过改变其频率或极对数或转差率来进行。
而变频器就是通过改变电源频率来改变此类电机转速的。
所谓“频率”其实是电机供电电源的电信号,其值能够在电机的外面经过调节后再供给电机,这样电机的旋转速度就可以被自由的控制了。
变频器,通过其运算电路,将外部的速度、转矩等指令同检测电路的电流、电压信号进行比较运算,决定其逆变器的输出电压、频率。
这样经过调整的频率,进入电机,从而实现了电机转速的变化。
改变了电机的运行曲线,使电机运行曲线平行下移。
2、基本性能特点1)变频器具有调压、调频、调速等基本功能,使电机的速度可以无极调节,因此用对了场合,可以实现一定的节电。
2)可以使电机以较小的启动电流,获得较大的启动转矩,即变频器可以一定程度的启动重载负荷,具有一定的软启动性能。
3)功率因数较高3、使用结果和问题变频器的兴起,满足了人们对交流电机进行可控无极调速的要求,因此十几年以来获得了很大的发展。
然而,变频器在我国的使用,是完全的“硬连接”,即电机是电机,变频器是变频器,买来了就用,完全不考虑电机和变频器的内在匹配性以及和工况的匹配性。
而变频器在西方国家得到了极大的利用,其性能发挥得淋漓尽致。
其显著特点是,特定场合使用特定变频器,特定电机使用特定变频器,是完美的“软连接”。
因为,变频器的种类和类型很多,技术形式差异也很大,因此根据不同的负载特性要求和工况要求,科学分析、测试,然后选择合适类型的电机和变频器是最为重要的。
感应电机、永磁电机、开关磁阻电机三类的优缺点对比
感应电机、永磁电机、开关磁阻电机三类的优缺点对
比
高速电机主要有感应电机、永磁电机、开关磁阻电机三类
目前成功实现高速化的主要有感应电机、永磁电机、开关磁阻电机,它们各有优缺点。
从功率密度和效率来看,选择顺序为永磁电机、感应电机和磁阻电机;然而从转子机械特性来看其选择顺序需要颠倒过来,即磁阻电机、感应电机和永磁电机。
在确定高速电机结构形式时,需要对其电磁特性和机械特性综合对比研究。
目前中小功率高速电机采用永磁电机较多,中大功率高速电机采用感应电机较多。
(1)感应电机
感应电机转子结构简单、转动惯量低,并且能够在高温和高速的条件下长时间运行,因此感应电机在高速领域应用比较广泛。
开关磁阻电机制动控制系统的研究
开关 磁 阻 电机 是 典 型 的机 电一 体化 电机 , 由于
转矩是 由磁 路选 择最 小磁 阻结 构 的趋 势产 生 的 。根 据 电磁 场基本 理论 , 电机 相 绕组通 电后 就建 立磁 场 ,
其 结构 的对称 性 , 论 上 制 动 运行 状 态下 与其 电动 理
运行 状态 下 的性 能 一 样优 越 , 因此 在许 多 场合 得 到
20 0 7年 1 2月
文 章 编 号 :0 8—1 5 ( 0 7 0 0 4 0 10 6 8 2 0 )4— 0 4— 4
开 关 磁 阻 电 机 制 动 控 制 系统 的 研 究
顾晨 宇, 白连 平
( 北京机械工业学院 计算机及 自动化 系 , 北京 10 8 ) 0 0 5
摘
该控 制 系统结构 简单且 运行 可 靠 , 具有 良好 的性 能 。 关 键 词 : 关磁 阻电机 沸4 开 动运 行 ; 角度 控制 文 献标 识码 : A 中图分 类号 :M 32 T 5
St y o b a i g c n r ls s e f ud n r k n o t o y t m o s t he e uc a e m o o wic d r l t nc t r
Ab t a t F rt e s k fe tn i g t e a p ia in o wic e e u t n e moo ,a s t h d r l c s r c : o h a e o xe d n h p lc to fs th d r l ca c t r wi e eu — c tn e mo o a i g c n l s se wi o r p a e 8 tu tr s d sg e .Th s s se i a e n a c trbr k n o  ̄o y tm t f u h s /6 sr cu e i e in d h i y tm s b s d o DS 5 8 P 6F 03. g lrp st n c n rlwih f e u n—f n l n n i e u — n a g e c mb n d w t An u a o ii o to t x d t r o a g e a d u fx d t r o n l o i e ih o i n P s — d h Mo u ain a d v la e c o pig c n r l s s d i h s s se ule Wi t d lto n otg — h p n o to i u e n t i y t m.F n l i al t e u t a d y, he r s ls n wa e fe p rme ta e gv n. e r s l o e e p rme t n ia e h tt e sr cu eo h o to y — v so x e i n r i e Th e u t ft x e i n si d c t st a h tu t r ft e c n r ls s h t r ssmp e a d t e s se i e sb e a d h s fv r b e p ro ma c . e i i l n h y t m sf a i l n a a o a l ef r n e n Ke wo d s t h d r l ca c tr b a i g r n i g; n ulrc nr l y r s:wic e e u tn e mo o ; r k n u n n a g a o to
开关磁阻电机驱动系统的仿真研究
Z a g Gu y h n iu
S a d n o ai n l l g fI d sr h n o g V c t a l eo n ty o Co e n
摘
要: 针对开关磁 阻电机 应用开发中的问题 , 采用
设计是现代产品设计的发展趋势。
MAT AB s MuL NK以及有 限元计算软件对开 关磁 阻 L /I I 电机 进行了建模 和仿 真的研究 。 结果证 明了此建 模方 法 的合 理性 、 有效 性 , 为实际 电机 控 制系统 的设计 和调 试 提供了新的思路。 关键 词: 开关磁阻电机 仿真模型 控制器
S RM的基 本 方 程 组可 以总结 如下 :
V i, 2 … , ; k【l i, q
:
Ke wo d :S th d Re u t n e M o o S mu a i n y r s wi e l c a c t r c i lto
M o e Co to lr dl nr l e
开关磁阻电机驱动系统 ( RD 是2 世纪8 S ) 0 0 年代 出现 的一种新型机 电一体化 的可控调速驱 动系统 。 它是电机技 术与现代 电力电子技术 、 微 机 控制技 术 相结合 的产物 。 由于开关磁 阻电机
(l i, f, i; ) f 2 …, k …,q 0 ,
k( , i, i) i n,2 …,q dk
砌 则系 统 的状态 空 间模 型 可表 示 为 : ,
X2
S M模型可 以分为电磁和机械两大部分, R 如
图2 S 。 RM的 电磁 模 型 输 入 绕 组端 电压 和 转 子 位
置角, 输出电磁转矩 ; R S M机械模型输入电磁转 矩和负载转矩 , 输出转子位置角, 两个模块通过 电磁转矩和转子位置角耦合在一起。
开关磁阻电动机功率变换器性能及可靠性比较
( aj gU i r t o A rn ui n s o at s N nig 1 0 6 C ia N ni n esy f eoa t sadA t nui , aj 0 1 , hn ) n v i c r c n2
Ab ta t S v rl p w rc n e e s ic u i g t e i r v d tp l ge o wi h d r l ca c t r w r nr d c d, s r c : e e a o e o v  ̄ r n l d n mp o e o oo isf rs t e eu tn e moo s e e i t u e h c o a d t e b ss a d p n i l f ee t n a d t e rs l fte c mp rs n w r ie . h 2 8 S M a s d a h i - n h a i n r c pe o lci n e u t o o a o e e gv n T e 1 / R w su e st e S mu i s o h s h i
e c w t h o w r f t i te s f a e o T AB S mu ik w r o a e . er l bl y mo eswe ee t b i e eo e te smu ain r— h t MA L / i l e e c mp r d T e i i t d l n h a i r sa l h d b fr i l t e s h o s l n y i fte rl i t a bmn d ut a a sso e i l y w s o t e . s l h b a i Ke r s s i h d r l ca c tr p w re n e r r l bl y; y wo d :w t e eu t e moo ; o e o v  ̄e ;ei i t MAT AB S mu i k c n a i L / i l n
开关磁阻电机驱动系统与常规调速系统的比较
开关磁阻电机驱动系统与常规调速系统的比较摘要:开关磁阻电机(简称SRM)调速系统具有结构简单,坚固,工作可靠,成本低,系统控制灵活,调速性能好,运行效率高,温升低等诸多优点,它结合了交流变频系统的坚固耐用,适用于恶劣环境和直流调速系统的可控性好等优良特性,是电气传动系统发展过程中的重要里程碑。
关键词:开关磁阻电机(SRM),步进电动机,同步电动机直流电动机,开关磁阻电机特别适用在恶劣环境和要求超高速的场合下运行,现在已经广泛地应用在纺织、造纸、煤矿、航空、机械等领域的砂浆机、造纸机、采煤机、风机、水泵、家用电器和机器人等负载上,功率范围从几瓦到几兆瓦。
其调速系统主要有开关磁阻电机,功率变换器,控制器,位置检测器和电流检测器等5个部分组成。
1.1.1与步进电动机驱动系统的比较步进电动机一般作为信号变换的控制电机,在自动控制和数字控制系统中广泛应用。
按电机结构划分,步进电机有反应式、永磁式、及永磁感应式三种。
开关磁阻电机在结构和运行原理上看比较接近于反应式步进电机。
二者主要差别如下:(1)从设计要求看,步进电机的设计要求是输出较高的位置精度和高的转矩与位置的变化率;而开关磁阻电机的设计要求则为变速驱动和有平滑的转矩变化。
(2)从控制方式看,步进电机是位置开环控制,可能会出现失部现象;而开关磁阻电机是闭环位置控制,不会失部。
(3)从运行特点看,步进电机只作电动状态运行;而开关磁阻电机即可运行在电动状态,也可运行在制动状态。
(4)从应用场合看,步进电机多应用于要求角位移精密传动的小功率位置控制系统中;而步进电机用于一般的要求功率驱动的电气传动系统中。
1.1.2与反应式同步电动机的比较反应式同步电动机的定子与常规多相交流电机相同,各相定子绕组通入交流电后产生旋转磁场。
转子是凸极结构,无需励磁,利用凸极效应,即直轴同步电抗和交流同步电抗的差别,传递功率。
开关磁阻电机与常用反应式同步电动机的不同之处在于:(1)开关磁阻电机的转子是凸极结构,而定子也采用凸极结构,以增加各相的凸极效应,使电机结构更加简化。
开关磁阻电机论文
开关磁阻电机论文电气1284班12号齐治平1.概论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,而转子位置检测器则安装在电机的一端。
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、磁通状态直接受开关控制,故称为开关磁阻电动机。
2.运行特性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)。
优点◆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。
缺点◆其工作原理决定了,如果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,增加了结构复杂性,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,转矩脉动大会体现的更加明显。
◆如果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,需要加入更加复杂的算法。
开关磁阻电机的九大优势、三大缺点、应用领域全面解析
开关磁阻电机的九大优势、三大缺点、应用领域全面解析近年来,开关磁阻电机逐渐走进了市场,因为该电机具有其他电机没有的优势,所以逐渐成为了市场未来发展的主要方向,目前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。
那么开关磁阻电机的优势到底是什么呢?让我们一起来了解一下吧!开关磁阻电机调速系统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。
它是由开关磁阻电动机和微机智能控制器两部分组成,其特点是效率高、节能效果好、调速范围广,无冲击起动电流,起动转矩大,控制灵活等特点。
1998年,我国把发展电动机调速节能和电力电子节电技术纳入《中华人民共和国节能法》中,国家发改委“电动机节能计划”明确提出:提高电动机15-20%的效率,实现节电1000亿kWh/年。
因此,该种电机被广泛用于运输车辆驱动、龙门刨、锻压设备等需要重载起动,频繁启动,正反转的场合。
近几年,随着电机节能理念的逐渐深入,开关磁阻电机由于具有以下的特点,其正在应用于各种场合。
开关磁阻电机调速系统的特点:一、效率高,节能效果好。
经过测试,其整体效率比交流异步电动机变频调速系统至少高3%以上,低速下能提高至少10%,与直流调速、串级调速、电磁调速等比较,节电效果更明显。
二、起动转矩大,适合重载起动和负载变化明显且频繁启动的场合。
测试发现其启动转矩达额定转矩的150%时,起动电流仅为额定电流的30%,优势非常明显三、调速范围广。
开关磁阻电机可以在低速下长期运行,由于效率高,在低速下的温升程度比额定工况时要低,解决了变频调速电机低速运行时电动机发热问题,还可以根据实际灵活设置最高转速。
四、可频繁正、反转起动停止,系统调控性好,制动性好,能实现再生制动,节电效果显著。
五、起动电流小,避免对电网的冲击。
开关磁阻电机具有软启动特性,没有普通交流电动机起动电流大于5-7倍额定电流的现象。
六、功率因数高,不需增加无功补偿装置,测试发现,开关磁阻电机系统在空载和满载时的功率因数均大于0.98 。
开关磁阻电机驱动系统和变频器电机系统的综合比较
开关磁阻电机智能驱动系统和变频器调速电机系统的特性比较一、变频器调速电机系统1、基本概念和原理把电压和频率固定不变的交流电变换为电压或频率可变的交流电的装置,以实现电机的变速运行,称作“变频器”。
该设备首先要把三相或单相交流电变换为直流电,然后再把直流电变换为三相或单相交流电。
交流异步感应电动机的转速公式是:n = f/p*(1-s)*60rpm, (其中n: 同步速度,f: 电源频率,p: 电机极数,S是转差率),因此,如想改变此类电机转速n,就需要通过改变其频率或极对数或转差率来进行。
而变频器就是通过改变电源频率来改变此类电机转速的。
所谓“频率”其实是电机供电电源的电信号,其值能够在电机的外面经过调节后再供给电机,这样电机的旋转速度就可以被自由的控制了。
变频器,通过其运算电路,将外部的速度、转矩等指令同检测电路的电流、电压信号进行比较运算,决定其逆变器的输出电压、频率。
这样经过调整的频率,进入电机,从而实现了电机转速的变化。
改变了电机的运行曲线,使电机运行曲线平行下移。
2、基本性能特点1)变频器具有调压、调频、调速等基本功能,使电机的速度可以无极调节,因此用对了场合,可以实现一定的节电。
2)可以使电机以较小的启动电流,获得较大的启动转矩,即变频器可以一定程度的启动重载负荷,具有一定的软启动性能。
3)功率因数较高3、使用结果和问题变频器的兴起,满足了人们对交流电机进行可控无极调速的要求,因此十几年以来获得了很大的发展。
然而,变频器在我国的使用,是完全的“硬连接”,即电机是电机,变频器是变频器,买来了就用,完全不考虑电机和变频器的内在匹配性以及和工况的匹配性。
而变频器在西方国家得到了极大的利用,其性能发挥得淋漓尽致。
其显著特点是,特定场合使用特定变频器,特定电机使用特定变频器,是完美的“软连接”。
因为,变频器的种类和类型很多,技术形式差异也很大,因此根据不同的负载特性要求和工况要求,科学分析、测试,然后选择合适类型的电机和变频器是最为重要的。
从结构的角度说明交流异步电机、永磁同步电机与开关磁阻电机的区别
从结构的角度说明交流异步电机、永磁同步电机与开关磁阻电机的区别交流异步电机、永磁同步电机和开关磁阻电机是三种常见的电动机类型,它们在结构上有着明显的区别。
下面将从结构的角度对这三种电机进行详细的说明。
1. 交流异步电机交流异步电机是一种常见的电动机类型,其基本结构包括定子、转子、端盖、轴承等部分。
定子是电机的外部结构,通常由铁芯和绕组组成。
铁芯是由硅钢片叠压而成,具有良好的导磁性能。
绕组是电机的电路部分,通常由漆包线绕制而成,用于产生磁场。
转子是电机的内部结构,通常由铁芯和绕组组成。
端盖是电机的支撑部分,用于固定定子和转子。
轴承是电机的运动部分,用于支撑转子并减小摩擦。
交流异步电机的工作原理是通过定子绕组产生的旋转磁场与转子绕组产生的磁场相互作用,使转子产生旋转运动。
由于转子的转速与旋转磁场的转速之间存在一定的差值(称为转差率),因此交流异步电机又称为转差电机。
2. 永磁同步电机永磁同步电机是一种高效、高性能的电动机类型,其基本结构包括定子、转子、端盖、轴承等部分。
定子和转子都是由永磁材料制成的磁极,通常采用钕铁硼等高性能永磁材料。
定子上的磁极分为两段或多段,以产生不同的极对数。
转子上的磁极也分为两段或多段,以产生不同的极对数。
端盖是电机的支撑部分,用于固定定子和转子。
轴承是电机的运动部分,用于支撑转子并减小摩擦。
永磁同步电机的工作原理是通过定子和转子之间的磁耦合作用,使转子跟随定子的旋转磁场同步旋转。
由于永磁同步电机的转子不需要额外的励磁电流,因此其效率较高,功率因数较大。
此外,永磁同步电机还具有启动迅速、调速范围宽等优点。
3. 开关磁阻电机开关磁阻电机是一种结构简单、成本低的电动机类型,其基本结构包括定子、转子、端盖、轴承等部分。
定子和转子都是由硅钢片叠压而成的凸极结构,通常采用四极或六极结构。
端盖是电机的支撑部分,用于固定定子和转子。
轴承是电机的运动部分,用于支撑转子并减小摩擦。
开关磁阻电机的工作原理是通过改变定子和转子之间的相对位置,使磁阻发生变化,从而产生电磁转矩驱动转子旋转。
开关磁阻电机发展综述
二、新型开关磁阻电机的改进技 术
随着科技的发展,新型开关磁阻电机在传统的基础上进行了许多改进。以下 是一些主要的技术发展:
1、磁性材料优化
新型开关磁阻电机采用了高磁导率、低损耗的磁性材料,如钕铁硼等,提高 了电机的效率和功率密度。此外,通过对磁性材料的优化设计,可以更好地利用 磁场,提高电机的扭矩输出。
开关磁阻电机的原理和结构
开关磁阻电机是一种利用磁场和电场转换原理实现电能和机械能转换的电机。 其结构包括定子、转子和控制器三个部分。定子由硅钢片叠压而成,上面镶嵌有 集中绕组,形成磁场。转子为非磁性材料制成,上面安装有多个永磁体,用于产 生磁场。控制器通过调节电流的大小和方向,控制电机的转速和转向。
四、结论
新型开关磁阻电机在各个方面都有了显著的发展,无论是从材料、设计还是 控制算法上,都为未来的应用提供了强有力的支持。随着各种新技术和新材料的 出现,新型开关磁阻电机的发展前景将更加广阔。在未来,期待看到新型开关磁 阻电机在更多领域中的应用和创新。
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开关磁阻电机发展综述
目录
01 开关磁阻电机的原理 和结构
03 参考内容
02
Hale Waihona Puke 开关磁阻电机的应用 领域和性能特点
开关磁阻电机(Switched Reluctance Motor,简称SRM)作为一种常见的 电机类型,具有较高的实用价值和理论研究价值。本次演示将搜集到的文献资料 进行归纳、整理及分析比较,逐一介绍开关磁阻电机的特点、研究现状及不足。
3、维护简单:由于结构简单,转子不需维护,因此维护成本较低。
4、可靠性高:由于没有复杂的控制系统和易损件,因此开关磁阻电机的可 靠性较高。
4、可靠性高:由于没有复杂的 控制系统和易损件,因此开关磁 阻电机的可靠性较高。
开关磁阻电机性能的研究与优化设计
开关磁阻电机性能的研究与优化设计开关磁阻电机(Switched Reluctance Motor,简称SRM)是一种适用于高速、高效、高可靠性和低成本的电机。
它的特点是没有永磁体和绕组,通过磁阻来实现转矩产生。
本文将研究SRM的性能,并优化其设计。
首先,我们来分析SRM的性能。
SRM的核心是转子和定子,它们之间的间隙被称为磁阻。
在运行时,SRM通过改变定子和转子的磁阻来产生转矩,从而驱动负载。
与传统电机相比,SRM具有以下优点:结构简单、无永磁体、高效率、高可靠性和低成本。
然而,SRM也存在一些问题,如震动和噪音较大、起动困难、转矩脉动等。
因此,我们需要对SRM进行研究和优化设计,以提高其性能。
为了研究SRM的性能,我们可以从以下几个方面进行分析。
首先是电磁特性的研究。
我们可以通过建立数学模型来分析SRM的电磁特性,如磁场分布、磁阻变化和磁通变化等。
通过研究这些特性,我们可以了解SRM的工作原理和性能表现。
其次是电气特性的研究。
SRM的电气特性包括电流、电压和功率等。
我们可以通过实验和模拟来测量和分析这些特性,以了解SRM的工作状态和效果。
在研究电气特性时,我们还可以考虑SRM的控制方法,如直接转矩控制(Direct Torque Control,简称DTC)和传统的PWM控制方法等。
通过优化控制方法,我们可以提高SRM的响应速度、精度和效率。
第三是热力特性的研究。
SRM的工作会产生一定的热量,如果热量无法有效散发,会影响SRM的性能和寿命。
因此,我们可以通过热学分析来研究SRM的热力特性,如温升、热阻和散热方式等。
通过优化散热设计和材料选择,我们可以降低SRM的温升,提高其工作效率和稳定性。
最后是结构设计的研究。
SRM的结构设计直接影响其性能。
我们可以通过优化磁路设计、转子形状和定子绕组等方式来改善SRM的性能。
同时,我们还可以考虑使用新材料和新工艺,如磁性复合材料和三维打印技术等,来提升SRM的性能和制造效率。
三相交流异步电机永磁同步电机和开关磁阻电机在结构上及工作原理
三相交流异步电机永磁同步电机和开关磁阻电机在结构上及工作原理1. 引言1.1 概述在现代电力系统中,电机是不可或缺的设备之一。
三相交流异步电机、永磁同步电机和开关磁阻电机是常用的三种类型,在工业生产、家用电器以及交通领域广泛应用。
本文将重点探讨这三种电机在结构上及工作原理方面的差异和应用领域。
1.2 文章结构本文分为五个主要部分,首先是引言部分,对文章进行概述,并列出文章结构。
接下来会依次介绍三相交流异步电机、永磁同步电机和开关磁阻电机的结构、工作原理以及应用领域。
最后是结论部分,对比分析结果并评价各种电机的优缺点,并展望其发展前景。
1.3 目的本文旨在提供一个全面深入的了解三相交流异步电机、永磁同步电机和开关磁阻电机在结构和工作原理上的差异,帮助读者更好地理解它们在不同领域中的应用优势与适用条件。
通过对这些电机种类进行综合比较与评价,读者可以更加准确地选择合适的电机类型以满足特定应用需求,并对其未来发展做出预测。
2. 三相交流异步电机2.1 结构三相交流异步电机是一种常见的电动机类型,它由定子和转子组成。
定子是由三个互相偏移120度的线圈组成,这些线圈通过电路与外部电源连接以产生旋转磁场。
转子由铜质或导体材料制成,并包含永磁体。
2.2 工作原理当交流电源通入定子线圈时,产生的旋转磁场引起了转子内的感应电势。
根据感应法则,轴向排列的导体会在旋转磁场中感应出环形电流。
这个环形电流创造了一个反向磁场,与旋转磁场相互作用并引起了转子运动。
因此,转子开始以稍低于旋转磁场速度的速度运动。
2.3 应用领域三相交流异步电机被广泛应用于各种行业和领域。
它们常见于家庭及工业设备中的泵、风扇、压缩机、传送带等机械设备上。
此外,在交通工具如列车、地铁以及飞机中也经常使用它们。
以上为文章"2. 三相交流异步电机"部分内容的详细描述。
3. 永磁同步电机:永磁同步电机是一种通过在转子上安装永磁体来实现同步运转的电机。
开关磁阻电机特性的最优控制
开关磁阻电机特性的最优控制K. T omczewski, P. Wach摘要:本文介绍开关磁阻电机的特性,为获得电机或电机模拟转换的最大效率和电磁转矩的最小波动。
控制曲线的变量—开通角和关断角(或是导通角),以及每一项的电压都可以通过一个简单的数学模型估算来获得。
集中参数测量的模型需要考虑电机的磁路饱和,并且功率变换器参数的选择要确保系统的低功耗。
共调查研究了两种典型开关磁阻电机,定转子齿数比分别为Ns/Nr=8/6 和6/4,310电源整流供电。
时间曲线可以从数学模型和电机特性的最优估算得出,而且可以通过某种特殊的测试平台来验证其有效性。
关键字:磁阻电动机,模型,控制符号列表D 粘性摩擦阻尼系数,单位Nmse第k相绕组反电动势,单位VkI k第k相绕组电流,单位AJ 转动惯量,单位kg/m2L(θ) 不考虑饱和时相绕组电感系数L(θ,i) 考虑磁路饱和时相电感系数m 相数N s/N r定转子极数比n 转动速度R 相绕组阻抗,WR i电流测量阻值,WR k第k相总阻抗,WR s电源阻抗,WR TDSat饱和状态下晶体管漏源阻抗,Wr D二极管动态阻抗,WT e电磁转矩,NmT l负载转矩,NmU k每相电压,VU 磁阻电机电源电压,VU av每相平均电压,Vαon 开通角,rad αoff关断角,radαz =αon -αoff导通角,rad∈stroke angle of the motor, radηs 电机效率ηu 电机功率转换器效率θ 转子位置角λ(θ,i) 饱和绕组系数函数m p 转矩脉动占空比,% τr =2p/N r 转子极距角,radφk步进角,rad ψ(θ,i) 每相绕组磁链系数函数θω = 角速度,rad/sθω = 角加速度,rad/s 2绪论对电力电子元件和设备的不断改进和其高速发展使得人们增强了对开关磁阻电机应用研究的兴趣。
开关磁阻电机具有直流系列典型电机的特点,这使得它可以用于车辆的驱动部分。
自启动永磁同步电机与开关磁阻电机对比
自启动永磁同步电机与开关磁阻电机对比自启动永磁同步电机与开关磁阻电机对比1、自启动永磁同步电机工作原理起步过程与异步电机一样,定子绕组三相旋转磁场与转子鼠笼条(铜条)感应电流产生的磁场作用,让电机启动起来,此时永磁体不起作用,当转速起来后,由永磁体与定子旋转磁场作用带动转子旋转。
当同步转速稳定后,由于定子磁场转速与转子转速一致,及没有相对运动,不会产生感应电流,鼠笼条(铜条)也就不起作用。
基本结构主要由定子铁芯、绕组、机座、端盖、接线盒、转子铁芯、转轴、磁钢等组成。
定子结构转子结构2、开关磁阻电机工作原理开关磁阻电机磁路始终以“磁阻最小”为转动原则,及当绕组通交流时,会在气隙形成交流磁场,该磁场从定子流动转子,再留回定子形成回路,该回路始终从最小磁阻的路径流过。
然后通过控制器依次给三相绕组通电形成旋转磁场,从而带动转子旋转起来。
基本结构除转子上没有磁钢外,其余构建与永磁同步电机一致,只是转子形状和绕组排布有差异而已。
3、性能对比由于开关磁阻电机定子和转子都有齿槽,气隙磁场畸变比较严重,相比永磁同步电机只有定子开有槽,开关磁阻转矩脉动和电磁噪音大很多。
自启动永磁同步电机转子有启动绕组,可以直接启动,而开关磁阻电机必须通过控制器才能启动,成本增加,而且需增加控制器安装空间。
开关磁阻电机由于转子没有安装永磁体,出力全靠定子绕组电流产生,不仅增加了定子绕组和逆变器的负担,也提高了逆变器功率要求,当然成本也会提高。
永磁同步电机额定效率达95%以上,且高效率区域很宽,而开关磁阻基本在90%左右,高效区也很窄,在负载比较低的工况下,耗电量比较高。
同功率、转速下,永磁同步电机可以做得比开关磁阻体积小、重量轻。
综上:与开关磁阻电机相比,永磁同步电机的优势更明显,特别是在负载不高的工况下,节能效果比较突出。
不同结构的开关磁阻电动机对比分析
不同结构的开关磁阻电动机对比分析
陈坤;王喜莲
【期刊名称】《微特电机》
【年(卷),期】2014(42)12
【摘要】基于12/8极双通道开关磁阻电动机(dual-channel switched reluctance motor,DCSRM)和传统SRM的有限元模型,分别计算两种电机的自感、互感、转矩特性,并对比分析计算结果.为了更加深入研究该两种电机的性能,在已建立有限元模型的基础上,采用磁路电路联合仿真建模法,分别建立两种电机的动态仿
真模型,并对比分析了两种电机的可靠性和转矩脉动.经过有限元仿真和电路磁路联
合仿真,结果表明:传统SRM互感较小,可忽略互感对电机的影响,而DCSRM的互感较大,对电磁转矩的输出的影响较大.DCSRM能够实现单通道容错运行,提高了电机的可靠性.此外,经分析动态仿真结果表明,选择合适的控制策略,DCSRM的转矩脉动比传统SRM小.
【总页数】5页(P1-4,8)
【作者】陈坤;王喜莲
【作者单位】北京交通大学,北京100044;北京交通大学,北京100044
【正文语种】中文
【中图分类】TM352
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或右侧面积;,为铁心有效长度;也为定子齿右侧激
励源区剖分单元的矢量磁位;A,为定子齿左侧激 励源区剖分单元的矢量磁位;4为定子齿右侧激励 源区剖分单元的面积;△,为定子齿左侧激励源区 剖分单元的面积.
开关磁阻电机一相通电时,相绕组中有电流i,
则磁共能为
W’一l 1蚴J.
(3)
由电磁场基本理论可知,若转子有虚位移。则
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第5期
陈是等:两种开关磁阻电机系统的对比研究479
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三相s/4结梅开关磁阻呶机的定予毒6个齿, 转子有4个齿,定子绕组为三相制,即A.B,C相. 四相8/s结构开关磁阻电机的定子有8个齿,转子 有6个齿,定予绕组为露相销,静A,B,c,D稽.开 关磁阻电机镶向相对的两个怒子齿上的集中线圈 正串构成一攘绕组o~蟛。壹三翱6/4续梅牙美磁疆 电机与三相双开关式功率变换器组成的三相6/4 结构歼关磁臌电机系缝和四棚8/6缨掏开关磁阻 电机萄四相分裂电源武功率变换器组成的四相8/ 6结构开关磁阻电机系统。是目前常用的结构.
还是用作发电机系统,由三相双开关功率变换嚣和三相6/4结构电机组成的开关磁阻电帆系统
的电机筚位体积输出客鼹和系统效率均比由四相分裂电源式功事变换器和驾掘s/s结构电机组
成的舜燕磁阻电机系统离,
荚键词:开关磁阻;功率变换器;发电机;可调遣驱动装鬣
枣霾分类号:TM 301.2
变献标谖璃:A
开关磁阻电机结构坚固耐用、制造和维护方 使,系统诵投性能好。鹳象融藏翻灵活,近20 a来, 在电气传动界倍受圈内外攀术界和工程界的重 褪D“』。秀美磁疆毫撬系统熬凌电漉小,筵曩翻瑟 速力矩大,每小时起动次数不受限制,可做不问断 的连续起动、劁动转换运行,且易实瑷褥生铡魂.它 作为诵速电动机运行,是电动车辆理想的传动系 统,如应用于工矿电机车Es]、电动汽车、电动摩托车 及电凌鑫行举等的传动系统.开关磁融电视转子上 无刷、无绕组、无永磁体,转子惯量较小;在较宽的 转速莲塑内,其骞较蒜戆系绞效率.象作为夺麓巯 力发电机系缆亦具有良好的廒用前景.
度条件下,三相6/4结构开头磁阻电机的单位体积 输出容量大予四相8/6结构开关磁阻电机的单位
律税输出容鬣. 2.2功率变换器的比较
毫魂运褥捩态节,尾三翱双舞美式功率交换器
对三相6/4结构开麓磁阻电机的相绕组在o~45。 区阍通恒定电流,臻毂掘分裂电嚣式功率变换器对
四栩8/6结构开关磁阻电机的相绕组在o~45。区 问通恒定电流.当这两种功率变换器的直流供电电
磁能与机械能之间就发生转换,开关磁阻电机一相 通电时的电磁转矩为
丁。一em—一万警l…L。。。.’
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静态平均电磁转矩是开关磁阻电机输出容量
丁,一。瞄},㈣ 大小的标志.那么,m相开关磁阻电机的静态平均
电磁转矩为
丁,一。生兰b芝I, (5)
以
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式中:只为电机相绕组通电时的转子位置;以为电
机相绕组断电时的转子位置,电机转子齿距角
舔29卷第5精
中雷矿照大学学报
v01.29 No.5
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Sep.2000
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屏一竽,
(6)
其中z,为电机转子齿数. 由于开关磁阻电机装有转子位置检测器实现
位置闭环控制,因此,其电机电磁场变化的基本频 率以及电机功率变换器开关器件的基本开关频率 ,,与电机转速”,保持同步关系,即
f一筹n.
(7)
m相开关磁阻电机的合成电磁转矩特性为 71(曰)一7乙。Ee3+…+丁嘶p (m一1)q], (8) 式中啡为电机步距角,即
分别在口一0~45。间和目一45~90。间对三耗 6/4结构开关磁阻电机的相绕组通恒定电流,即,鼠 一00,岛一45。和巩一45。,口2—90。;分别在目=0~ 30。问和口一30~60。间对四相8/6结构开关磁阳 电机的相绕组通恒定电流,即,吼=0。,以=30。和 口l一30。,岛一60。,由式(3)~式(6),计算了这两科 电机的静态平均电磁转矩,如图3所示.在图3中,
文章编母:1000 1964(2000)05—0476—04
两种开关磁阻电机系统的对比研究
陈吴,谢桂林
(中国矿业犬学信息与电气工程学院,强苏徐媸221008)
摘要:从电机输出容量、功率变换器、基本工作频率及对特矩脉动影响等方面,对常用的三相开
是磁阻电机系娩和四鞠秀美磁瓣电规系统选嚣了砖出分糖。薅暴表嚼,无论是焉锋电番祝系统,
压为魄,蠢流供电电流大小为厶时,部在保证由 开关磁阻电机和功率变换器组成的电动机系统的 辕入餐量(S。一Us氏)据嚣条{孛下,镑黠邃强耱磅 率变换器进行了分析.结果见表2.发电运行状态
下,互相6/4结构开荧瑾阻呶枧靠夕}力克服铡动转
矩,其相绕缴在45~90。区间以恒定电流向三相双 开关式功率变换器馈电;四相8/6结构开关磁阻电 撬拣终蠢克黻裁羲转矩,其襁绕组程30~60。区t.--1 以懒定电流向四相分裂电源武功率变换器馈电.当
由式(7)可知.三糊6/4结构开关磁阻电机电 磁场变化的基本频率及其三棚双开关式功率变换 器开美器件的蒺本开关频率与电机转速的同步关 系为,一n/15,四相8/6结构开关磁阻电机电磁 凌交纯缒基本攘率及冀疆福分装电繇鼗凌率交换 器开关器件的熬本开荛频率与电机转遵的同步荚 系为,一n/lO.在相嚣的电提转速下,辨翅8/6结 构开美磁阻电机电磁场变化基本频率及其四棚分 裂电源式功率瘦换器开关器件撼本开荚频率是三 穗6/4结褐开荚磁阻电视电磁场变化蒸本频率及 其三相舣开关式功率变换器开荧器件基本开关频 率约l。5倍,爨就,三榻6/4续梅开关骥阻电撬系 统的电机铁损耗、功率变换器歼关损耗均比四糊 8/6结构开关磁阻电规系统的低. 2.4对转矩脉油的影响
定子 外径
定子 内径
铁心有气隙定于转子 效长度长度齿宽齿宽
三相6/4结构155
95
140
o.3
22.
24
四相8/6结构155
95
140
o3
17
19
2.1 电机输出容量的比较 开关磁阻电机相电感以转子齿距角只为周垮
随转子位置目而变化,当通电相定子齿轴线与转亍 槽轴线重合时,通电相相电感最小;当通电相定孑 齿轴线与转子齿轴线重合时,通电相相电感最大. 这里,口=o。为通电相最小相电感位置,口一巩/2美 通电相最大相电感位置.三相6/4结构开关磁阻电 机的转子齿距角为9矿,口一45。是其通电相最大耗 电感位置;四相8/6结构开关磁阻电机的转子齿距 角为60。,口一30。是其通电相最大相电感位置.
(9)
2对比分析
为了便于分析,这两种电机的定子外径、定亍
内径、铁心有效长度、气隙长度分别取相同的值趔
行比较,其主要尺寸如表1所示.
表1 两种开关磁阻电机的主要尺寸 Table 1 The main size of the two
Switched Reluctarice machines
£/ram
电机 结构
用式(1),(2)对两种开关磁阻电机进行了二纬 有限元磁场数值计算.三相6/4结构开关磁阻电捌 的定子槽面积比同体积的四相8/6结构开关磁阴 电机的定子槽面积大.为较合理地比较这两种结裢 电机的容量,在定子励磁电流密度相同的条件下, 进行了计算.图2给出了这两种电机在最大相电感 位置和最小相电感位置的磁化曲线.
主 i
万方图数2两据种电机的磁化曲线
Fi口.2 MagnetiTmtion f:qli*ve of the two machines
朋A ram。)
图3 两种电机的静态平均电磁转矩特性
Fig.3 Characteristics of the static average electromagnetic torque of the two machines
这嚣耪囊率变换器浆壤塞魂瞧压龚弧,辏窭蕊电 流太小为厶时.即在保证由汗关磁阻电机和功率 变换器组成的发电机系统的辕出容繁(s。一£,Js) 相两条件下.针对这两种功率变换器进行了分析,
结果亦见表2, 巍2蔫鞯臻事变按箍静老较
T抽le 2(孙mparI舯n 0f the two power t:oRverte料
蟹一篡∑(蛐一如岛), (2)
啦精日期:2000—05—07
善袅褒曩 万;方攥疑 数拜据学基囊蝥舞囊舞(97毫10104)
怍者简介;髂昊(1969.).男,山柬省烟台市^,中国矿北大学剐教授.工学博士(博士后)+从事电力传动及电力电子研芄
第5期
陈吴等:两种开关磁阻电机系统的对比研究
式中:^r为相绕组匝数;5为定子齿激励源区左侧
采用传统的电流斩波角度位置控制方式[9],由 于转子位置、梧电流及捩相重叠角之闯豹菲线性耦 合,开关磁阻电动机在脉冲性电流供电及转子步;拄 运爨孛,其辕爨转瘫会凑较大熬躲动,较蹇静赣感 转矩脉动是开荧磁阻电动机有较大振动和噪声的 根源之一.在静态平均电磁转娥棚同的条搏下,巍 式(8)式和式(9)分别计算了三相6/4络构开关磁 阻电动机和四棚8/6结构开关檄阻电动机的合成 转矩特住,蠲圈4新示.兰相6/4结梅开关磁函电 动机的步距角%=30。,四相8/6结构开关磁阻电 凌撬豹疹距是绵一l舅诗算结暴袭唆,三耀6/4缡 构开关磁阻电动机的转矩脉动幅度较大,四相8/e 结构开荧磁阻媳动机的转矩脒动频率较糍.通过桡 仡设计开关磁阻电动机定、转子檄弧和采用优化黼 控制策略,可有效地减小转矩脉动.