开关磁阻电机1.ppt

2.1.4 SRD特点
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。
2)功率电路简单可靠 因为电动机转矩方向 与绕组电流方向无关，即只需单方向绕 组电流，故功率电路可以做到每相一个 功率开关。
SRD特点：
3)各相独立工作，可构成极高可靠性系统 从电 动机的电磁结构上看，各相绕组和磁路相互 独立，各自在一定轴角范围内产生电磁转矩。 而不像在一般电动机中必须在各相绕组和磁 路共同作用下产生一个圆形旋转磁场，电动 机才能正常运转。
第2章开关磁阻电机及其驱动 控制系统 (SRD)
2.1 SRM 传动系统 2.2 SRM 基本方程与性能分析 2.3 SRD的 控制原理 2.4 SRD 的功率变换器 2.5 SRD 传动系统的反馈信号检测 2.6 SRD 控制系统原理及其实现 2.7 基于单片机的SRD控制系统 2.8 基于DSP的SRD控制系统 2.9 开关磁阻发电机
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
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
12/8 极三相开关磁阻电动机
• 以不同的颜色表示磁场 强弱，蓝色磁场最弱， 绿色强
2.1.5 SRD发展概况
7.5 kW 、1500 r/min几种调速系统性能比较
2.1.6 SRD的应用与研究动向
电动车
航空工业
应
家用电器
用
机械传动
精密伺服系统
SRD的研究方向
• SR电机设计研究：
– 铁心损耗计算、转矩脉动、噪声、优化设计等理论
• 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
6)可控参数多，调速性能好 控制开关磁 阻电动机的主要运行参数和常用方法 至少有四种:相开通角,相关断角, 相电 流幅值,相绕组电压。
SRD特点：
7)效率高，损耗小 SRD系统是一种 非常高效的调速系统。
8)可通过机和电的统一协调设计满 足各种特殊使用要求 。
9)缺点：转矩脉动、振动、噪声 但 可通过特殊设计克服
4)高起动转矩，低起动电流 控制器从电源侧吸 收较少的电流，在电机侧得到较大的起动转 矩是本系统的一大特点。
（SR:0.4IN,1.4TN IM:6-7IN,2-3TN）
SRD特点：
5)适用于频繁起停及正反向转运行 SRD 系统具有的高起动转矩，低起动电流 的特点，使之在起动过程中电流冲击 小，电动机和控制器发热较连续额定 运行时还小。
5、需要根据定、转子相对位置投励。不能像普 通异步电机一样直接投入电网运行，需要与控制 器一同使用。
2.1.3 开关磁阻电动机的相数与结构
相数与级数关系
Ns 2km Nr Ns 2k)
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。
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。
• 当某一相通电时，磁极 极尖处磁场强
结 论：
1、依次给A-B-C-A绕组通电，转子逆励磁顺序方 向连续旋转。改变绕组导通顺序，就可改变电机 的转向
2、通电一周期，转过一个转子极距tr=360/Nr 3、步距角 qb=tr/m=360/(mNr) 4、转矩方向与电流无关,但转矩存在脉动。
2.1 SRD传动系统 2.1.1 SRD传动系统的组成
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
SR电动机定、转子实际结构
SR电机结构与原理
结构特点：
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
2.1.2 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
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 • 无轴承SR电机研究（磁悬浮） • SR电机应用研究：电动车、发电机、一体化电机等
2.2 SR电机基本方程与性能分析
+
R1
i1
u1
d1/dt
-
+
Rm t...1 im
um
dm/dt
-
耦合磁场
低于三相的SRM 没有自起动能力
外转子单相SR电动机
利用永磁体辅助起动的单相SR电动机
PM
PM
（（（12））34）24--p35p-hhpaahssaees4e8s61stt0asatstoatoratrotporporopllepoe/ol/2e6l/er4r/o8orttorortorotproporopllepoeolele
SR电动机常用的相数与极数组合
相数
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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
K J
Te
TL
不计磁滞、涡流及绕组间互感时，m相SR电 机系统示意图
J—转子与负载的转动惯量
D—粘性摩擦系数
TL—负载转矩
电路方程
第k相绕组的相电压平衡方程:
磁链方程
所以：
Uk Rkik
k dik ik dt
kd dt
Rk ik
电阻压降
Lk ik
Lk dik ik dt
ik
Lk d dt
变压器电动势
运动电动势 (转子位置改变)
机械运动方程：
d2
d
Te
J dt2
D dt
TL
式中 Te——电磁转矩； J—— 系 统 的 转 动 惯 量 ； K——摩擦系数；
TL——负载转矩。
电磁转矩：
SR电机的瞬时电磁转矩Te可由磁共能Wc导出：
Te
Wc (i, )
磁共能的表达式为：
Wc i (i, )di 0
SR电机的平均电磁转矩Tav
Y-i
Tav
mNr 2
2 0
/Nr Te (i,
)d
2.2.2基于理想线性模型的SR电动机分析