SRD开关磁阻电动机及其控制

开关磁阻电动机的工作原理
当控制器接收到位置检测器提供的电动机各相定子齿极与转 子齿极相对位置信息，向功率变换器发出命令。
SR电动机常用的相数与极数组合
相数
SR电机常用方案 34567
89
定子极数 6 8 10 12 14 16 18
转子极数 4 6 8 10 12 14 16
步进角(度) 30 15 9 6 4.28 3.21 2.5
相数与转矩、性能关系：
相数越大，转矩脉动越小，但成本越高，故常 用三相、四相，还有人在研究两相、单相SRM
定子装有集中绕组（concentrated winding）、直径（diameter）方向相对的两个绕组 串联（series）成为一相。
转子由叠片（laminated iron sheet）构成。无绕 组、无换向器（commutator）、无集电环(slip ring)。
SR电机结构与原理
结构特点：
依次给A-B-C-D绕组通电，转 子逆励磁顺序方向连续旋转
电机原理演示
VV’ 相通电→2-2’ 与V-V’ 重合
UU’相通电→1-1’ 与U-U依’重合次给U -V-W-R绕组通WW电’ 相，通电→3-3’ 与W-W’重合 转子逆励磁顺序方向连续旋转
RR’相通电→ 1-1’ 与R-R’重合
UU’相通电→ 2-2’ 与U-U’重合
command），实现对SR电机运行状态的控制。 ▪ 构造：由微机或数字逻辑电路（digital logic
circuit）及接口电路（interface circuit）构成。 ▪ 要求控制器具有如下性能（performance）： ▪ 1）电流斩波控制（chopper control）； ▪ 2）角度位置控制（angle-position control）； ▪ 3）起动（start）、制动（brake）、停车及四象
二、开关磁阻电动机的工作原理
(work principle)
▪ 当控制器接收到位置检测器提供的电动机内各相 定子齿极与转子齿极相对位置信息，向功率变换器 发出命令。每改变通电相一次，定子磁场轴线移动
2π/NS，转子则每次转过 Гr/ m 。四相轮流(in turn) 通电一次，转子转过一个齿极距。若顺序给U、V、 W、R相通电，则转子按逆时钟方向连续转动。若 顺序给U—R‘—W‘—V’—U轮流导通，则转子按顺 时钟方向转动。故改变轮流通电的顺序(order)，就 可改变电动机的转向，而与通电电流的方向
电源
功率变换器
SR 电动机
负载
控制信号
电流检测 位置检测 控制器
（一）开关磁阻电动机SRM
1、工作原理：遵循磁通总是要沿着磁导最大的路径 （maximum path）闭合的原理，产生磁场拉力形成 转矩——磁阻转矩（reluctance torque）。 2、结构（configuration）：一般采用凸极定子 （salient stator）和凸极转子（rotor）。
低于三相的SRM 没有自起动能力
（1） 2-phase 4 stator pole/2 rotor pole （2） 4-phase 8 stator pole/6 rotor pole （3） 3-phase 6 stator pole/4 rotor pole （4）5-phase 10 stator pole/8 rotor pole
一、开关磁阻电动机的组成
▪ 开关磁阻电动机驱动系统SRD（Switched reluctance motor driven system）组成： 1）开关磁阻电动机SRM 2）功率变换器（power converter） 3）控制器（controller） 4）检测器 （detector）
SRD传动系统组成
开关磁阻电机及其控制
内容提纲
一）开关磁阻电机组成与原理 二）开关磁阻电机的基本电磁关系 三）开关磁阻电机的运行状态与控制方式 四）开关磁阻电机电磁设计与性能计算 五）开关磁阻电机控制系统组成
第一节开关磁阻电机组成与原理
一、开关磁阻电动机系统的组成 二、开关磁阻电动机的工作原理
（working principle） 三、开关磁阻电动机传动系统的特（trait） 四、国内外发展概况和应用（application ）
1、双凸极 结构
2、定子集 中绕阻、绕 组为单方向 通电
3、转子无 绕阻
SR电动机定、转子实际结构
开关磁阻电动机的相数与结构
相数与极数关系
1、为了避免单边磁拉力，径向必须对称，所以 双凸极的定子和转子齿槽数应为偶数(even number)。 2、定子和转子齿槽数不相等，但应尽量接近。 因为当定子和转子齿槽数相近时，就可能加大定 子相绕组电感随转角的平均变化率，这是提高电 机出力的重要因素。
12/8 极三相开关磁阻电动机
（二）功率变换器(power converter)
▪ SRM电机运行时所需能量的供给者 ，是连 接电源（power supply）和电动机绕组的关 键部件（key component）。
（三）控制器(controller)
▪ 作用（function）：综合处理位置检测器、电流 检测器提供的电机转子位置、速度和电流等反馈 （backfeed）及外部输入的命令（external input
限运行（four quadrant operation）； ▪ 4）速度调节（speed regulating）。
（四）位置检测器
向控制器提供转子位置及速度等信号 （signal），使控制器能正确地决定绕组的导 通（conduction/on）和关断（shut /off）时 刻。通常采用光电器件（photoelectric element）、霍耳元件或电磁线圈法进行位置检 测(detecting)。
(orientation/direction)无关。
运行原理：磁阻最小原理
磁通总要沿着磁阻最小路径闭合，一定形状的铁心 在移动到最小磁阻位置时，必定使自己的轴线与主 磁场的轴线重合
A-A’ 通电 ⃗ 1-1‘ 与A-A’重合 B-B’ 通电 ⃗ 2-2‘ 与B-B’重合 C-C’ 通电 ⃗ 3-3‘ 与C-C’重合 D-D’ 通电 ⃗ 1-1‘ 与D-D’重合