中英文翻譯--開關磁阻電機的前景.doc

開關磁阻電機的前景一、開關磁阻電機發(fā)展簡介開關磁阻電機是80年代初隨著電力電子、微電腦和控制技術的迅猛發(fā)展而發(fā)展起來的一種新型調速驅動系統(tǒng)，具有結構簡單、運行可靠及效率高等突出特點，成為交流電機調速系統(tǒng)、直流電機調速系統(tǒng)和無刷直流電機調速系統(tǒng)的強有力的競爭者，引起各國學者和企業(yè)界的廣泛關注?？鐕姍C公司Emerson電氣公司還將開關磁阻電機視為其下世紀調速驅動系統(tǒng)的新的技術、經濟增長點。目前開關磁阻電機已廣泛或開始應用于工業(yè)、航空業(yè)和家用電器等各個領域。1970年，英國Leeds大學步進電機研究小組首創(chuàng)一個開關磁阻電機（SwitchedReluctanceMotor,SRM）雛形，這是關于開關磁阻電機最早的研究。1972年，進一步對帶半導體開關的小功率電動機（10w1kw）進行了研究。到了1975年有了實質性的進展，并一直發(fā)展到可以為50kw的電瓶汽車提供裝置。1980年在英國成立了開關磁阻電機驅動裝置有限公司（SRDLtd.），專門進行SRD系統(tǒng)的研究、開發(fā)和設計。1983年英國（SRDLtd.）首先推出了SRD系列產品，該產品命名為OULTON。1984年TASC驅動系統(tǒng)公司也推出了他們的產品。另外SRDLtd.研制了一種適用于有軌電車的驅動系統(tǒng)，到1986年已運行500km。該產品的出現(xiàn)，在電氣傳動界引起不小的反響。在很多性能指標上達到了出人意料的高水平，整個系統(tǒng)的綜合性能價格指標達到或超過了工業(yè)中長期廣泛應用的一些變速傳動系統(tǒng)。從上世紀90年代國際會議的上有關SRD系統(tǒng)的文章來看，對SRD系統(tǒng)的研究工作已經從論證它的優(yōu)點、開發(fā)應用階段進入到設計理論、優(yōu)化設計研究階段。對SR電機、控制器、功率變換器等的運行理論、優(yōu)化設計、結構形式等方面進行了更加深入的研究。二、原理簡介及優(yōu)越性簡介開關磁阻電動機驅動系統(tǒng)（SRD）是較為復雜的機電一體化裝置，SRD的運行需要在線實時檢測的反饋量一般有轉子位置、速度及電流等，然后根據(jù)控制目標綜合這些信息給出控制指令，實現(xiàn)運行控制及保護等功能。轉子位置檢測環(huán)節(jié)是SRD的重要組成部分，檢測到的轉子位置信號是各相主開關器件正確進行邏輯切換的根據(jù)，也為速度控制環(huán)節(jié)提供了速度反饋信號。開關磁阻電機具有再生的能力，系統(tǒng)效率高。對開關磁阻電機的理論研究和實踐證明，該系統(tǒng)具有許多顯著的優(yōu)點：（1）電機結構簡單、堅固，制造工藝簡單，成本低，可工作于極高轉速；定子線圈嵌放容易，端部短而牢固，工作可靠，能適用于各種惡劣、高溫甚至強振動環(huán)境。（2）損耗主要產生在定子，電機易于冷卻；轉子無永磁體，可允許有較高的溫升。（3）轉矩方向與電流方向無關，從而可最大限度簡化功率變換器，降低系統(tǒng)成本。（4）功率變換器不會出現(xiàn)直通故障，可靠性高。（5）起動轉矩大，低速性能好，無感應電動機在起動時所出現(xiàn)的沖擊電流現(xiàn)象。（6）調速范圍寬，控制靈活，易于實現(xiàn)各種特殊要求的轉矩速度特性。（7）在寬廣的轉速和功率范圍內都具有高效率（8）能四象限運行，具有較強的再生制動能力。（9）容錯能力強。開關磁阻電機的容錯體現(xiàn)在電機某一相損壞，電機照樣可以運行。與當前廣泛應用的變頻調速感應電動機相比，開關磁阻電機在成本、效率、調速性能、單位體積功率、可靠性、散熱性等都具有明顯的優(yōu)勢或競爭力。如果說第一代開關磁阻電機（1983年研制）在小功率范圍的效率比高效變頻調速感應電動機低，第二代開關磁阻電機（1988年研制）的效率已全面超過了高效變頻調速感應電動機。更難得的是，開關磁阻電機在寬廣的速度和功率范圍內都能保持較高的效率，這是變頻調速感應電動機難以比擬的。感應電動機要取得與直流電機相近的調速特性需采用復雜的矢量控制系統(tǒng)，而開關磁阻電機通過調整開通角、關斷角、電壓和電流，可以得到不同負載要求的機械特性，控制簡單、靈活，能容易地實現(xiàn)軟啟動和四象限運行，而且由于這是一種純邏輯的控制方式，很容易智能化，通過修改軟件調整電機工作特性滿足不同應用要求。由于開關磁阻電機固有的轉矩波動，可能導致較大的噪聲和振動，事實上這種情況的發(fā)生往往與電機設計和控制的不合理相關，通過優(yōu)化電機設計和控制策略，轉矩波動和噪聲完全可以得到有效的抑制，正確認識到這一點對開關磁阻電機的開發(fā)和應用是很重要的。SRDLtd.公司開發(fā)的伺服應用開關磁阻電機，轉矩波動僅為0.05%。近年研究的最優(yōu)勵磁控制策略、兩次換流控制策略、電機噪聲根源、定子振動模態(tài)、定子固有頻率計算等成果對降低電機噪聲都有積極的促進作用。隨著設計和制造水平的提高，噪聲必將進一步降低。TheprospectofSwitchedReluctanceMotorFirst,thedevelopmentofSwitchedReluctanceMotorIntroductionSwitchedReluctanceMotoristheearly80swiththepowerelectronics,micro-computercontroltechnologyandtherapiddevelopmentanddevelopedanewtypeofspeedcontroldrivesystem,withasimplestructure,reliableandefficientoperationoftheprominentcharacteristicsofhigherhasbecomeACmotorspeedcontrolsystem,DCmotorspeedcontrolsystemandthebrushlessDCmotorspeedcontrolsystemofstrongcompetitors,scholarsandbusinesscausedbytheextensiveattention.TransnationalEmersonElectricCo.,Ltd.ElectricCompanywillberegardedasoneoftheswitchedreluctancemotorspeeddrivesystemthenextcentury,newtechnologies,economicgrowth.Switchedreluctancemotorcurrentorthebeginninghasbeenwidelyappliedinindustry,aviationindustryandhouseholdappliancesandotherfields.In1970,theUnitedKingdomUniversityofLeedsresearchteamfirststeppermotorofaswitchedreluctancemotor(SwitchedReluctanceMotor,SRM)prototype,whichisswitchedreluctancemotoronthefirststudy.In1972,furthersemiconductorswitcheswithlow-powermotor(10w1kw)werestudied.By1975,substantialprogresshasbeenandhasbeenthedevelopmentofthebatteryforcars50kwdevice.IntheUnitedKingdomin1980setupaSwitchedReluctanceMotorDriveCo.,Ltd.(SRDLtd.),DevotedtotheSRDsystemresearch,developmentanddesign.In1983theUnitedKingdom(SRDLtd.)FirstintroducedtheSRDSeriesproducts,theproductnamedOULTON.TASC-drivensystemin1984alsolaunchedtheirproducts.InadditionSRDLtd.Developedatramdriverforthesystemtorunin1986has500km.Theemergenceofelectricdriveinthesectorcausedthereaction.Inmanyperformanceindicatorsreachedanunexpectedhighlevelofperformancethroughoutthesystemmeetorexceedthepriceindicesofindustriallong-termanumberofwidelyusedvariable-speeddrivesystem.90sfromthelastcenturyoftheInternationalConferenceontheSRDsystem,lookatthearticleontheSRDsystemhasitsadvantagesfromthedemonstration,developmentandapplicationoftheorytothedesignstage,optimizingthedesignofaresearchstage.OntheSRmotor,controller,powerconverter,suchastheoryofoperation,andoptimizethedesign,structureandotheraspectsoftheformofmorein-depthresearch.Second,theprincipleofthesuperiorityofabriefingandbriefingSwitchedreluctancemotordrivesystem(SRD)isamorecomplexintegrationofmechanicalandelectricaldevices,SRDoperationalneedsofonlinereal-timefeedbackonthevolumeofageneralrotorposition,speedandcurrent,etc.,andthenunderthecontrolobjectivesaregivencontroloftheinformationintegratedcommand,toachieveoperationalcontrolandprotectionfunctions.RotorpositiondetectionistheSRDanimportantcomponentoftherotorpositiondetectedsignalistherightofthemainswitchingdevicetoswitchtothelogicofthebasisforspeedcontrolprovidesalinkspeedfeedbacksignal.SwitchedReluctanceMotorhasaregenerationcapacity,systemsandhighefficiency.SwitchedReluctanceMotorforthetheoreticalstudyandpracticehasprovedthatthesystemhasmanysignificantadvantages:(1)motorstructureissimple,robust,simplemanufacturingprocess,lowcost,canworkinahighspeed；releaseeasilyembeddedstatorcoils,theendsofshortandstrong,reliable,abletoapplytoavarietyofharsh,hightemperatureorstrongvibrationenvironment.(2)arisingprimarilyfromthelossinthestator,motorcoolingiseasy；freepermanentmagnetrotorcanbeallowedtohaveahighertemperaturerise.(3)thedirectionoftorquehasnothingtodowiththecurrentdirection,whichcanbesimplifiedtomaximizepowerconverter,reducingsystemcost.(4)powerconverterdoesnotarisethroughfailure,andhighreliability.(5)startingtorque,andlow-speedperformance,non-inductionmotorinthestart-uparisingfromtheimpactofcurrentphenomena.(6)widerangespeedcontrol,controlflexibility,easytoimplementthespecialrequirementsofavarietyoftorque-speedcharacteristics.(7)Inabroadrangeofspeedandpowerefficiencyare(8)Tofour-quadrantoperation,hasastrongcapacityofregenerativebraking.(9)Fault-tolerantcapability.Fault-tolerantswitchedreluctancemotorinthemotorwithadamagedmotorcanrunthesame.Withthecurrentextensiveuseofvariablefrequencyinductionmotorspeedcomparedtoswitchedreluctancemotorintermsofcost,efficiency,speedperformance,powerperunitvolume,reliability,heatdissipationandsohastheobviousadvantageorcompetitiveedge.Ifthefirstgenerationofswitchedreluctancemotor(developedin1983)inthescopeoftheefficiencyoflow-powerefficientthanthelow-frequencyinductionmotorspeedcontrol,second-generationswitchedreluctancemotor(developedin1988)theefficiencyhasbeenmorethanahigh-performanceVVVFinductionmotor.Whatisevenmoreencouragingisthatofswitchedreluctancemotorinabroadrangeofspeedandpowertomaintainhighefficiency,thisisthevariablefrequencyinductionmotorspeedcannotmatch.InductionmotorandDCmotortogetclosetothespeedcharacteristicsofthevectortobecomplexcontrolsystems,andswitchedreluctancemotorsbyadjustingtheopeningangle,turn-offangle,voltageandcurrent,youcanloadtherequirementsofdifferentmechanicalproperties,controlissimple,flexibleandcanbeeasiertoachievesoft-startandfourquadrantoperation,andbecauseitisapurelogicofcontrol,itiseasytointelligent,bymodifyingthesoftwaretoadjustpropertiesoftheelectricalworktomeettherequirementsofdifferentapplications.Switchedreluctancemotora