开关磁阻电机精品PPT课件
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器电路中每相可以只用一个可控开关元件，而且每个可控开关元件都与电机绕组串联，不 会出现像交流电机PWM逆变器那样有电源直通短路的危险，所以功率变换器电路简单， 可靠性高。 4. SR电机转子上无绕组，系统在低速运行时，不仅转矩大，而且转子发热不严重。 5. SRD系统可以通过对电流的导通、断开以及电流幅值等的控制，易于实现系统的软启动， 四象限运行和宽广的恒功率范围。 6. SRD系统的容错能力强，在缺相的情况下仍然能可靠运行。 7. SR电机原有的转矩脉动大、噪声大的缺点通过技术的进步也已经可以解决。
2.6
2.6.1
2.6.1
2.7 开关磁阻电机的优缺点
1. SRD电机转子上没有任何形式的绕组、永磁体、滑环等，定子上只有简单的集中绕组，绕 组端部较短，没有相间跨接线，因此SR电机的结构比鼠笼式感应电动机还要简单。
2. SR电机的材料利用系数高，与直流电机甚至感应电机相比，体积小、坚固、维护量小。 3. 由于SR电机的转矩与电流极性无关，只需要单方向的电流激励，因此在理论上功率变换
运动是由定、转子间气隙磁阻的变化产生的
当定子绕组通电时，产坐一个单相磁场，其分铀要遵循“磁阻 最小原则”，即磁通总要沿着磁阻最小的路径闭合。因此，当 转子轴线与定子磁极的轴线不重合时，便会有磁阻力作用在转 子上并产生转矩使其趋向于磁阻最小的位置。即两轴线重合位 置，这类似于磁铁吸引铁质物质的现象
开关磁阻电机就是属于这一类型的电机。
从左面图起，A相线圈接通电源产生磁通，磁力线 从最近的转子齿极通过转子铁芯，磁力线可看成 极有弹力的线，在磁力的牵引下转子开始逆时针 转动；中间图是转子转了10度的图，右面图是转 到20度的图，磁力一直牵引转子转到30度为止， 到了30度转子不再转动，此时磁路最短。
下面通过图示来说明转子的工作原理， 下面是磁阻电动机的正视图，定子六个齿 极上绕有线圈，径向相对的两个线圈是连 接在一起的，组成一“相”，该电机有3相， 结合定子与转子的极数就称该电机为三相6 / 4结构。在下图标注的A、B、C相线圈仅 为后面分析磁路带来方便，并不是连接三 相交流电。
# note 1. PMSM : Permanent Magnet Synchronous Motor 2. BLDC : Brushless DC 3. BLAC : Brushless AC 4. SRM : Switched Reluctance Motor 5. SynRm : Synchronous Reluctance Motor
下面通过一个 开关磁阻电动 机原理模型来 介绍工作原理
电机的定子铁芯有六个齿极，由
导磁良好的硅钢片冲制。
wenku.baidu.com
电机的转子铁芯有四个齿极， 由导磁良好的硅钢片冲制。
由于定子与转子都有凸起的 齿极，这种形式也称为双凸极 结构。在定子齿极上绕有线圈 （定子绕组），用来向电机提 供工作磁场。在转子上没有线 圈，这是磁阻电机的主要特点。
开关磁阻电机课件
日期：2016.4.15
课件的内容
一、MOTOR的种类 二、SRD的特点及应用 三、SRD的驱动原理 四、SRD控制策略
1、 电机的种类
电机 旋转式
直线式
交流电机
直流电机
感应式电机
w单相 w三相
同步电机
通用电机
磁极电机
w 永磁同步电机(BLDC, BLAC) w 开关磁阻电机 w 同步磁阻电机
1.1 两类不同原理的电动机
电机可以根据转矩 产生的原理划分
电磁作用原理产 生转矩的电机
运动是定、转子两个磁场相互作用的结果
相互作用产生使两个磁场趋于同向的电磁转矩，这 类似于两个磁铁的同极性相排斥、异极性相吸引的 现象
目前大部分电机都是遵循这一原理，例如一般的直流电 机和交流电机。
磁阻变化原理产 生转矩的电机
3 开关磁阻电机原理 工作原理
结构特点
3.1、 开关磁阻电机原理
在讲电动机工作原理时常用通电导线 在磁场中受力来解释电动机旋转的道理，磁 阻电机转子上没有绕组，那是靠什么力推动 转子转动呢？
磁阻电动机是利用磁阻最小原理，也就 是磁通总是沿磁阻最小的路径闭合，利用磁 引力拉动转子旋转。
在下面有一组磁阻电动机运转原理动画的截图， 从中我们将看到磁阻电动机是如何转动起来的， 图中红色的线圈是通电线圈，黄色的线圈没有电 流通过；通过定子与转子的深蓝色线是磁力线； 把转子启动前的转角定为0度。
它具有调速系统兼具直流、交流两类调 速系统的优点。
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w直到数百kw，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。
2.2
2.3 总体影响
2.4 SRD机械结构
2.5 电动机定、转子实际结构
3.1.1 开关磁阻电机原理
为了使转子继续转动，在转子转到30度 前已切断A相电源在30度接通B相电源， 磁通从最近的转子齿极通过转子铁芯， 见下左图，于是转子继续转动。中间图 是转子转到40度的图，右面图是转到50 度的图，磁力一直牵引转子转到60度为 止。
1.2 交流永磁同步电机
1.2.1 交流永磁同步电机控制结构
1.2.2 交流永磁同步电机控制原理
1.2.3 交流永磁同步电机控制要求
电磁场
2 开关磁阻电机发展历史
2.1 SRD的应 用
开关磁阻电动机（Switched Reluctance Drive ：SRD）是继变频调速系统、无刷直流电 动机调速系统之后发展起来的最新一代无级调速 系统，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。
2.7.1 SRD的特点
19
2.8
2.8.1
2.8.3
电动汽车用开关磁阻电机
五相SRM
三相SRM
2.9 SRD的研究方向
SR电机设计研究：
1、减小转矩脉动及噪声,电机的振动的研究 2、相数的研究与选择 3、电机铁耗、效率分析
SR电机的控制策略研究：
• 最优控制，减小转矩脉动、降低噪声 • 具有较高动态性能、算法简单、可抑制参数变化、扰动及各种不确定性干扰的新型控制策略 • 智能控制策略 • SR电机的无位置传感器控制 • SR电机的振动、噪声研究 • SR电机应用研究：电动车、发电机、一体化电机等 • 变换器方案确定和主开关元器件选择 • 微处理器和专用集成电路的应用
2.6
2.6.1
2.6.1
2.7 开关磁阻电机的优缺点
1. SRD电机转子上没有任何形式的绕组、永磁体、滑环等，定子上只有简单的集中绕组，绕 组端部较短，没有相间跨接线，因此SR电机的结构比鼠笼式感应电动机还要简单。
2. SR电机的材料利用系数高，与直流电机甚至感应电机相比，体积小、坚固、维护量小。 3. 由于SR电机的转矩与电流极性无关，只需要单方向的电流激励，因此在理论上功率变换
运动是由定、转子间气隙磁阻的变化产生的
当定子绕组通电时，产坐一个单相磁场，其分铀要遵循“磁阻 最小原则”，即磁通总要沿着磁阻最小的路径闭合。因此，当 转子轴线与定子磁极的轴线不重合时，便会有磁阻力作用在转 子上并产生转矩使其趋向于磁阻最小的位置。即两轴线重合位 置，这类似于磁铁吸引铁质物质的现象
开关磁阻电机就是属于这一类型的电机。
从左面图起，A相线圈接通电源产生磁通，磁力线 从最近的转子齿极通过转子铁芯，磁力线可看成 极有弹力的线，在磁力的牵引下转子开始逆时针 转动；中间图是转子转了10度的图，右面图是转 到20度的图，磁力一直牵引转子转到30度为止， 到了30度转子不再转动，此时磁路最短。
下面通过图示来说明转子的工作原理， 下面是磁阻电动机的正视图，定子六个齿 极上绕有线圈，径向相对的两个线圈是连 接在一起的，组成一“相”，该电机有3相， 结合定子与转子的极数就称该电机为三相6 / 4结构。在下图标注的A、B、C相线圈仅 为后面分析磁路带来方便，并不是连接三 相交流电。
# note 1. PMSM : Permanent Magnet Synchronous Motor 2. BLDC : Brushless DC 3. BLAC : Brushless AC 4. SRM : Switched Reluctance Motor 5. SynRm : Synchronous Reluctance Motor
下面通过一个 开关磁阻电动 机原理模型来 介绍工作原理
电机的定子铁芯有六个齿极，由
导磁良好的硅钢片冲制。
wenku.baidu.com
电机的转子铁芯有四个齿极， 由导磁良好的硅钢片冲制。
由于定子与转子都有凸起的 齿极，这种形式也称为双凸极 结构。在定子齿极上绕有线圈 （定子绕组），用来向电机提 供工作磁场。在转子上没有线 圈，这是磁阻电机的主要特点。
开关磁阻电机课件
日期：2016.4.15
课件的内容
一、MOTOR的种类 二、SRD的特点及应用 三、SRD的驱动原理 四、SRD控制策略
1、 电机的种类
电机 旋转式
直线式
交流电机
直流电机
感应式电机
w单相 w三相
同步电机
通用电机
磁极电机
w 永磁同步电机(BLDC, BLAC) w 开关磁阻电机 w 同步磁阻电机
1.1 两类不同原理的电动机
电机可以根据转矩 产生的原理划分
电磁作用原理产 生转矩的电机
运动是定、转子两个磁场相互作用的结果
相互作用产生使两个磁场趋于同向的电磁转矩，这 类似于两个磁铁的同极性相排斥、异极性相吸引的 现象
目前大部分电机都是遵循这一原理，例如一般的直流电 机和交流电机。
磁阻变化原理产 生转矩的电机
3 开关磁阻电机原理 工作原理
结构特点
3.1、 开关磁阻电机原理
在讲电动机工作原理时常用通电导线 在磁场中受力来解释电动机旋转的道理，磁 阻电机转子上没有绕组，那是靠什么力推动 转子转动呢？
磁阻电动机是利用磁阻最小原理，也就 是磁通总是沿磁阻最小的路径闭合，利用磁 引力拉动转子旋转。
在下面有一组磁阻电动机运转原理动画的截图， 从中我们将看到磁阻电动机是如何转动起来的， 图中红色的线圈是通电线圈，黄色的线圈没有电 流通过；通过定子与转子的深蓝色线是磁力线； 把转子启动前的转角定为0度。
它具有调速系统兼具直流、交流两类调 速系统的优点。
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w直到数百kw，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。
2.2
2.3 总体影响
2.4 SRD机械结构
2.5 电动机定、转子实际结构
3.1.1 开关磁阻电机原理
为了使转子继续转动，在转子转到30度 前已切断A相电源在30度接通B相电源， 磁通从最近的转子齿极通过转子铁芯， 见下左图，于是转子继续转动。中间图 是转子转到40度的图，右面图是转到50 度的图，磁力一直牵引转子转到60度为 止。
1.2 交流永磁同步电机
1.2.1 交流永磁同步电机控制结构
1.2.2 交流永磁同步电机控制原理
1.2.3 交流永磁同步电机控制要求
电磁场
2 开关磁阻电机发展历史
2.1 SRD的应 用
开关磁阻电动机（Switched Reluctance Drive ：SRD）是继变频调速系统、无刷直流电 动机调速系统之后发展起来的最新一代无级调速 系统，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。
2.7.1 SRD的特点
19
2.8
2.8.1
2.8.3
电动汽车用开关磁阻电机
五相SRM
三相SRM
2.9 SRD的研究方向
SR电机设计研究：
1、减小转矩脉动及噪声,电机的振动的研究 2、相数的研究与选择 3、电机铁耗、效率分析
SR电机的控制策略研究：
• 最优控制，减小转矩脉动、降低噪声 • 具有较高动态性能、算法简单、可抑制参数变化、扰动及各种不确定性干扰的新型控制策略 • 智能控制策略 • SR电机的无位置传感器控制 • SR电机的振动、噪声研究 • SR电机应用研究：电动车、发电机、一体化电机等 • 变换器方案确定和主开关元器件选择 • 微处理器和专用集成电路的应用