前沿技術(shù)講座(新型電機(jī))

1、新型電機(jī) 電氣工程系 王兵 一、概述 一級(jí)學(xué)科：0808電氣工程 電機(jī)與電器（080801）、 電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化、高電 壓與絕緣技術(shù)、電力電子與 電氣傳動(dòng)（080804）、電工 理論與新技術(shù)五個(gè)二級(jí)學(xué)科. 1.電機(jī)與電器 主要研究電機(jī)電器及其控制系統(tǒng)的 運(yùn)行理論、電磁問(wèn)題、設(shè)計(jì)和控制理論， 涉及電機(jī)電器的基本理論、特種電機(jī)及 其控制系統(tǒng)、電機(jī)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)及優(yōu) 化技術(shù)、電機(jī)電磁場(chǎng)數(shù)學(xué)模型與數(shù)值分 析、電機(jī)的控制理論及方法、特種電機(jī) 設(shè)計(jì)等研究領(lǐng)域。 在不同的學(xué)校，研究方向略有不 同，但主要研究方向如下： （1）新型電機(jī)及機(jī)電一體化技術(shù)、能 源變換技術(shù) （2）電機(jī)控制（電機(jī)控制理論與高性 能運(yùn)

2、動(dòng)控制方法）與電力電子應(yīng)用技 術(shù) （3）智能電器及在線監(jiān)測(cè)技術(shù) （4）高頻功率磁元件分析與應(yīng)用 （5）電機(jī)電器智能測(cè)試技術(shù) （6）電氣裝備檢測(cè)與故障診斷 2、電力電子與電氣傳動(dòng) 電力電子與電力傳動(dòng)學(xué)科主要研究新型 電力電子器件、電能的變換與控制、功率源、 電力傳動(dòng)及其自動(dòng)化等理論技術(shù)和應(yīng)用。它 是綜合了電能變換、電磁學(xué)、自動(dòng)控制、微 電子及電子信息、計(jì)算機(jī)等技術(shù)的新成就而 迅速發(fā)展起來(lái)的交叉學(xué)科，對(duì)電氣工程學(xué)科 的發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步具有廣泛的影響和巨大的 作用。 研究方向: （1）諧波抑制與無(wú)功補(bǔ)償 （2）電力電子電路仿真與設(shè)計(jì) （3）計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng) （4）電氣系統(tǒng)智能控制技術(shù) （5）現(xiàn)代控制理論

3、及其在電氣傳動(dòng)中的應(yīng)用 （6）系統(tǒng)故障診斷技術(shù)及應(yīng)用 （7）現(xiàn)代交、直流電機(jī)調(diào)速技術(shù) （8）功率變換技術(shù)的研究 3、新型電機(jī)重點(diǎn)發(fā)展方向 (1)現(xiàn)代高品質(zhì)電氣驅(qū)動(dòng)與智能控制，包括 電動(dòng)汽車、艦船推進(jìn)、高性能電梯等使用 的高品質(zhì)電氣驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和全數(shù)字、智能化 交流伺服系統(tǒng)的研究。 (2) 新型特種電機(jī)與新能源技術(shù)，包括各 種新概念、新原理、新材料電機(jī)的理論、 模型、控制及應(yīng)用，新能源利用中所需特 種電機(jī)及關(guān)鍵技術(shù)的研究。 (3) 電磁工程與電物理技術(shù)，包括電磁場(chǎng) 分析技術(shù)、特種電磁裝備等。 二、無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī) Brushless DC Motor ( BLDCM) 9 2.1.1 基本組成基本組成

4、 位位 置置 檢檢 測(cè)測(cè) 器器 逆逆 變變 器器 電電 機(jī)機(jī) 本本 體體 控控 制制 信信 號(hào)號(hào) 控控 制制 器器 輸輸 出出 直直 流流 電電 源源 無(wú)刷直流電機(jī)構(gòu)成框圖無(wú)刷直流電機(jī)構(gòu)成框圖 10 定定子子 永永磁磁轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子 傳傳感感器器定定子子 傳傳感感器器轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子 (a) 結(jié)構(gòu)示意圖結(jié)構(gòu)示意圖 (b) 定轉(zhuǎn)子實(shí)際結(jié)構(gòu)定轉(zhuǎn)子實(shí)際結(jié)構(gòu) 11 N S N S N S N S 表面式磁極表面式磁極 N N N N N N S S S S S S 嵌入式磁極嵌入式磁極 N S N S N S N S 環(huán)形磁極環(huán)形磁極 內(nèi)內(nèi) 12 實(shí)際電機(jī)實(shí)際電機(jī) 外外轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子 繞繞組組 永永磁磁體體 內(nèi)內(nèi)定定子子

5、 結(jié)構(gòu)示意圖結(jié)構(gòu)示意圖 13 US A B C D b) b) 四相半橋主電路四相半橋主電路 US A B C a) a) 三相半橋主電路三相半橋主電路 1) 非橋式（半橋式）非橋式（半橋式）半控型半控型 14 2) 橋式橋式全控型全控型 c) c) 星形聯(lián)結(jié)三相橋式主電路星形聯(lián)結(jié)三相橋式主電路 US VD1 VD4 VT1 VT4 VD5 VD2 VT3 VT6 VD3 VD6 VT5 VT2 A B C 15 d) 三角形聯(lián)結(jié)三相橋式主電路三角形聯(lián)結(jié)三相橋式主電路 2) 橋式橋式全控型全控型 US VD1 VD4 VT1 VT4 VD5 VD2 VT3 VT6 VD3 VD6 VT5 VT

6、2 A B C 16 2) 橋式橋式全控型全控型 e)正交兩相全控型主電路正交兩相全控型主電路 US A B 17 2) 橋式橋式全控型全控型 f) 封閉形聯(lián)結(jié)四相橋式主電路封閉形聯(lián)結(jié)四相橋式主電路 US A B C D 18 繞組利用率：繞組利用率：三相繞組優(yōu)于四相、五相繞組三相繞組優(yōu)于四相、五相繞組 轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)：轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)：相數(shù)越多，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)越小相數(shù)越多，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)越小 電路成本：電路成本：相數(shù)越多，電路成本越高相數(shù)越多，電路成本越高 星形聯(lián)接三相橋式主電路應(yīng)用最多星形聯(lián)接三相橋式主電路應(yīng)用最多 19 位位 置置 檢檢 測(cè)測(cè) 器器 有位有位 置傳置傳 感器感器 檢測(cè)檢測(cè) 無(wú)位無(wú)位 置傳置傳 感器

7、感器 檢測(cè)檢測(cè) 磁敏式磁敏式 光電式光電式 電磁式電磁式 接近開(kāi)關(guān)式接近開(kāi)關(guān)式 正余弦變壓器正余弦變壓器 編碼器編碼器 反電動(dòng)勢(shì)檢測(cè)反電動(dòng)勢(shì)檢測(cè) 續(xù)流二極管工作狀態(tài)檢測(cè)續(xù)流二極管工作狀態(tài)檢測(cè) 定子三次諧波檢測(cè)定子三次諧波檢測(cè) 瞬時(shí)電壓方程法瞬時(shí)電壓方程法 20 控控 制制 器器 模擬模擬 控制控制 系統(tǒng)系統(tǒng) 數(shù)字?jǐn)?shù)字 控制控制 系統(tǒng)系統(tǒng) 分立元件加少量集分立元件加少量集 成電路構(gòu)成的模擬成電路構(gòu)成的模擬 控制系統(tǒng)控制系統(tǒng) 基于專用集成電路基于專用集成電路 的控制系統(tǒng)的控制系統(tǒng) 數(shù)?；旌峡刂葡到y(tǒng)數(shù)?；旌峡刂葡到y(tǒng) 全數(shù)字控制系統(tǒng)全數(shù)字控制系統(tǒng) 是無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行并實(shí)現(xiàn)各種調(diào)速伺服是無(wú)刷直流電

8、動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行并實(shí)現(xiàn)各種調(diào)速伺服 功能的指揮中心功能的指揮中心 21 永磁無(wú)刷直流永磁無(wú)刷直流 電機(jī)系統(tǒng)圖電機(jī)系統(tǒng)圖 控制電路對(duì)轉(zhuǎn)子位置傳感器檢測(cè)的信號(hào)進(jìn)行邏輯變換控制電路對(duì)轉(zhuǎn)子位置傳感器檢測(cè)的信號(hào)進(jìn)行邏輯變換 后產(chǎn)生脈寬調(diào)制后產(chǎn)生脈寬調(diào)制PWMPWM信號(hào)，經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)電路放大送至逆信號(hào)，經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)電路放大送至逆 變器各功率開(kāi)關(guān)管，從而控制電動(dòng)機(jī)各相繞組按一定變器各功率開(kāi)關(guān)管，從而控制電動(dòng)機(jī)各相繞組按一定 順序工作，在電機(jī)氣隙中產(chǎn)生跳躍式旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。順序工作，在電機(jī)氣隙中產(chǎn)生跳躍式旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。 22 工作原理工作原理 磁極圖示位置磁極圖示位置位置信號(hào)位置信號(hào) 邏輯變換邏輯變換V1、V6開(kāi)通開(kāi)通 A、B相導(dǎo)

9、通相導(dǎo)通I:E+-A- B-E- 電機(jī)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)電機(jī)順時(shí)針旋轉(zhuǎn) 磁極轉(zhuǎn)過(guò)磁極轉(zhuǎn)過(guò)60o圖示位置圖示位置 位置信號(hào)位置信號(hào)邏輯變換邏輯變換 V1、V2 開(kāi)通開(kāi)通 A、C 相導(dǎo)通相導(dǎo)通I: E+-A-C-E- 電機(jī)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)電機(jī)順時(shí)針旋轉(zhuǎn) 轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)過(guò)轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)過(guò)60o，逆變器開(kāi)關(guān)管換流一次、定子磁狀，逆變器開(kāi)關(guān)管換流一次、定子磁狀 態(tài)改變一次，電機(jī)有態(tài)改變一次，電機(jī)有6個(gè)磁狀態(tài)，三相各導(dǎo)通個(gè)磁狀態(tài)，三相各導(dǎo)通120o 轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)順時(shí)針連續(xù)旋轉(zhuǎn)、定子磁場(chǎng)隔轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)順時(shí)針連續(xù)旋轉(zhuǎn)、定子磁場(chǎng)隔60O跳躍旋轉(zhuǎn)跳躍旋轉(zhuǎn) 23 由變頻器供電的永磁同步電動(dòng)機(jī)加上轉(zhuǎn)子位置閉環(huán)由變頻器供電的永磁同步電動(dòng)機(jī)加上轉(zhuǎn)子位置閉

10、環(huán) 控制系統(tǒng)后構(gòu)成自同步永磁電動(dòng)機(jī)，既具有永磁直控制系統(tǒng)后構(gòu)成自同步永磁電動(dòng)機(jī)，既具有永磁直 流電動(dòng)機(jī)的優(yōu)異調(diào)速性能，又實(shí)現(xiàn)了無(wú)刷化。流電動(dòng)機(jī)的優(yōu)異調(diào)速性能，又實(shí)現(xiàn)了無(wú)刷化。 無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)與永磁同步電動(dòng)機(jī)兩種驅(qū)動(dòng)無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)與永磁同步電動(dòng)機(jī)兩種驅(qū)動(dòng) 模式的波形比較如下圖所示。模式的波形比較如下圖所示。 無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)出力大、控制簡(jiǎn)單、成本低，其調(diào)無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)出力大、控制簡(jiǎn)單、成本低，其調(diào) 速性能已能達(dá)到低速轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小于速性能已能達(dá)到低速轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小于3、調(diào)速比大、調(diào)速比大 于于1:10000的水平，因而越來(lái)越多地受到人們的青的水平，因而越來(lái)越多地受到人們的青 睞。睞。 24 ia B B

11、ea ea ia Ta Ta Te Te t t t t t t t t t t O O O O O O O O O O (a) 無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī) (b) 永磁同步電動(dòng)機(jī)永磁同步電動(dòng)機(jī) 25 VT3 US A B C VT1 VT2 H1 H2 H3 26 在三相半橋主電路中，位置信號(hào)有在三相半橋主電路中，位置信號(hào)有1/3周期為高電平、周期為高電平、2/3 周期為低電平，各傳感器之間的相位差也是周期為低電平，各傳感器之間的相位差也是1/3周期，如周期，如 圖所示。圖所示。 0 120 240 360 480 t 0 120 240 360 480 t 0 120 240 360 4

12、80 t H1 H2 H3 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在360360 電角度范圍內(nèi)有三種磁狀態(tài)，每種電角度范圍內(nèi)有三種磁狀態(tài)，每種 磁狀態(tài)持續(xù)磁狀態(tài)持續(xù)120120 電角度。我們把這種工作方式叫做單電角度。我們把這種工作方式叫做單 相導(dǎo)通星形相導(dǎo)通星形三相三狀態(tài)三相三狀態(tài)。 27 VT2 VT6 VT 4 VT1 VT3 VT5 A B C + US - - 位置檢測(cè)器的三個(gè)輸出信號(hào)通過(guò)邏輯電路控制這些位置檢測(cè)器的三個(gè)輸出信號(hào)通過(guò)邏輯電路控制這些 開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通和截止，其控制方式有兩種：開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通和截止，其控制方式有兩種： 。 28 電機(jī)的瞬時(shí)電磁轉(zhuǎn)矩可由電樞繞組的電磁功率求得： a abbc c e

13、 EiEiEi T 式中式中E Ea a、E Eb b、E Ec cA A、B B、C C三相繞組的反電動(dòng)勢(shì)；三相繞組的反電動(dòng)勢(shì)； i ia a、i ib b、i ic cA A、B B、C C三相繞組的電流；三相繞組的電流； 轉(zhuǎn)子的機(jī)械角速度。轉(zhuǎn)子的機(jī)械角速度。 可見(jiàn)，電磁轉(zhuǎn)矩取決于反電動(dòng)勢(shì)的大小。在一定的轉(zhuǎn)可見(jiàn)，電磁轉(zhuǎn)矩取決于反電動(dòng)勢(shì)的大小。在一定的轉(zhuǎn) 速下，如果電流一定，反電動(dòng)勢(shì)越大，轉(zhuǎn)矩越大。速下，如果電流一定，反電動(dòng)勢(shì)越大，轉(zhuǎn)矩越大。 29 三相繞組的反電動(dòng)勢(shì)波形及其二二導(dǎo)通方式下的導(dǎo)通規(guī)律三相繞組的反電動(dòng)勢(shì)波形及其二二導(dǎo)通方式下的導(dǎo)通規(guī)律 30 三相繞組的反電動(dòng)勢(shì)波形及其三三導(dǎo)通方

14、式下的導(dǎo)通規(guī)律三相繞組的反電動(dòng)勢(shì)波形及其三三導(dǎo)通方式下的導(dǎo)通規(guī)律 31 V T 2 V T 6 V T4 V T 1 V T 3 V T 5 C + U S - - A C B 如圖所示的角形聯(lián)結(jié)三相橋式主電路的開(kāi)關(guān)管也采用功率如圖所示的角形聯(lián)結(jié)三相橋式主電路的開(kāi)關(guān)管也采用功率 MOSFET。與星形聯(lián)結(jié)一樣，角形聯(lián)結(jié)的控制方式也有。與星形聯(lián)結(jié)一樣，角形聯(lián)結(jié)的控制方式也有二二 二導(dǎo)通和三三導(dǎo)通二導(dǎo)通和三三導(dǎo)通兩種。兩種。 32 電樞繞組的反電動(dòng)勢(shì)波形及其角形聯(lián)結(jié)二二導(dǎo)通方式的導(dǎo)通規(guī)律電樞繞組的反電動(dòng)勢(shì)波形及其角形聯(lián)結(jié)二二導(dǎo)通方式的導(dǎo)通規(guī)律 33 電樞繞組的反電動(dòng)勢(shì)波形及其角形聯(lián)結(jié)三三導(dǎo)通方式的導(dǎo)

15、通規(guī)律電樞繞組的反電動(dòng)勢(shì)波形及其角形聯(lián)結(jié)三三導(dǎo)通方式的導(dǎo)通規(guī)律 34 電動(dòng)機(jī)負(fù)載時(shí)電樞繞組產(chǎn)生的磁場(chǎng)對(duì)主磁場(chǎng)的影響稱為電動(dòng)機(jī)負(fù)載時(shí)電樞繞組產(chǎn)生的磁場(chǎng)對(duì)主磁場(chǎng)的影響稱為 電樞反應(yīng)電樞反應(yīng)。 電樞繞組的合成磁動(dòng)勢(shì)變化電樞繞組的合成磁動(dòng)勢(shì)變化如下圖所示如下圖所示 A Z B X C Y Fa Fr N S I Faq Fad II 35 A Z B X C Y Fa Fr N S I Faq Fad II 可見(jiàn)，在一個(gè)磁狀態(tài)范圍內(nèi)，電樞磁動(dòng)勢(shì)在剛開(kāi)始為最可見(jiàn)，在一個(gè)磁狀態(tài)范圍內(nèi)，電樞磁動(dòng)勢(shì)在剛開(kāi)始為最 大去磁，然后去磁磁動(dòng)勢(shì)逐漸減??；在大去磁，然后去磁磁動(dòng)勢(shì)逐漸減??；在1/21/2磁狀態(tài)時(shí)既不磁狀態(tài)

16、時(shí)既不 去磁也不增磁；在后半個(gè)磁狀態(tài)內(nèi)增磁逐漸增大，最后去磁也不增磁；在后半個(gè)磁狀態(tài)內(nèi)增磁逐漸增大，最后 達(dá)到最大值。增磁和去磁磁動(dòng)勢(shì)的大小等于電樞合成磁達(dá)到最大值。增磁和去磁磁動(dòng)勢(shì)的大小等于電樞合成磁 動(dòng)勢(shì)動(dòng)勢(shì)F Fa a在轉(zhuǎn)子磁極軸線上的投影，其最大值為在轉(zhuǎn)子磁極軸線上的投影，其最大值為 36 adm sin2 sin2sin 222 mmm aaw FFFIWK 式中F 每相繞組的磁動(dòng)勢(shì)； W每相繞組的串聯(lián)匝數(shù)； Kw繞組系數(shù)。 37 無(wú)刷直流電機(jī)的磁場(chǎng)、電勢(shì)、電流波形無(wú)刷直流電機(jī)的磁場(chǎng)、電勢(shì)、電流波形 38 假設(shè)假設(shè) (1) (1) 電動(dòng)機(jī)的氣隙磁感應(yīng)強(qiáng)度在空間呈梯形電動(dòng)機(jī)的氣隙磁感應(yīng)

17、強(qiáng)度在空間呈梯形( (近近 似為方波似為方波) )分布；分布； (2) (2) 定子齒槽的影響忽略不計(jì)；定子齒槽的影響忽略不計(jì)； (3) (3) 電樞反應(yīng)對(duì)氣隙磁通的影響忽略不計(jì)；電樞反應(yīng)對(duì)氣隙磁通的影響忽略不計(jì)； (4) (4) 忽略電機(jī)中的磁滯和渦流損耗；忽略電機(jī)中的磁滯和渦流損耗； (5) 三相繞組完全對(duì)稱。三相繞組完全對(duì)稱。 39 定子相繞 組電壓 定子相繞 組電流 定子相繞組 自感、互感 定子相繞 組電動(dòng)勢(shì) 微分算子 c b a c b a c b a c b a e e e i i i dt d LMM MLM MML i i i r r r u u u 00 00 00 40 ：

18、 ia+ib+ic=0 Mia+Mib=-Mic Mib+Mic=-Mia Mia+Mic=-Mib c b a c b a c b a c b a e e e i i i dt d ML ML ML i i i r r r u u u 00 00 00 00 00 00 41 r LM ec U S VD 1 VD 4 VT 1 VT 4 VD 5 VD 2 VT 3 VT 6 VD 3 VD 6 VT 5 VT 2 r LM ea + - - + - - + - - ia ib ic r LM eb A B C 42 無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)氣隙磁密及反電動(dòng)勢(shì)波形如下圖所示無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)氣隙磁密及反

19、電動(dòng)勢(shì)波形如下圖所示 43 設(shè)電樞繞組導(dǎo)體的有效長(zhǎng)度為設(shè)電樞繞組導(dǎo)體的有效長(zhǎng)度為L(zhǎng) La a，導(dǎo)體的線速度為，導(dǎo)體的線速度為v v，則，則 單根導(dǎo)體在氣隙磁場(chǎng)中感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)為單根導(dǎo)體在氣隙磁場(chǎng)中感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)為 (V) vLBe a 60 2 60 np n D v (m/s) 如電樞繞組每相串聯(lián)匝數(shù)為如電樞繞組每相串聯(lián)匝數(shù)為W ，則每相繞組的感應(yīng)電動(dòng)，則每相繞組的感應(yīng)電動(dòng) 勢(shì)幅值為勢(shì)幅值為 nCn pW eWE e i m 15 2 ai LB 44 依據(jù)基爾霍夫定律，可得換相過(guò)程中的電路方程為依據(jù)基爾霍夫定律，可得換相過(guò)程中的電路方程為 ()0 () 0 ac MaaMcc bc MbbMc

20、cS abc didi LrieLrie dtdt didi LrieLrieU dtdt iii 續(xù)流結(jié)束后，換相完成，電路方程變?yōu)椋豪m(xù)流結(jié)束后，換相完成，電路方程變?yōu)椋?0 )( cb Scc c Mbb b M ii Ueri dt di Leri dt di L 45 為了簡(jiǎn)化分析，假設(shè)不考慮開(kāi)關(guān)器件動(dòng)作的過(guò)渡過(guò)程，并為了簡(jiǎn)化分析，假設(shè)不考慮開(kāi)關(guān)器件動(dòng)作的過(guò)渡過(guò)程，并 忽略電樞繞組的電感。這樣，無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的電壓方程忽略電樞繞組的電感。這樣，無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的電壓方程 可以簡(jiǎn)化為：可以簡(jiǎn)化為： 22 STa UUErI 式中UT開(kāi)關(guān)器件的管壓降； Ia 電樞電流； E 線電動(dòng)勢(shì)，即電機(jī)

21、的反電動(dòng)勢(shì)。 46 對(duì)于對(duì)于無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)，任一時(shí)刻都有兩相繞無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)，任一時(shí)刻都有兩相繞 組導(dǎo)通，故電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)為組導(dǎo)通，故電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)為 2 2 15 me i pW EEnCn 式中Ce 電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)常數(shù)， i e pW C 15 2 r EUU I TS a 2 2 在任一時(shí)刻，電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩由兩相繞組的合成磁場(chǎng)和在任一時(shí)刻，電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩由兩相繞組的合成磁場(chǎng)和 轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生，則轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生，則 4 2 m aa eaTa i pW E IEI TICI 47 e aTS C rIUU n 22 pW UU pW UU C UU n TS i i TS e T

22、S 2 5 . 7 15 2 22 0 i ee pW C n E K 15 2 a i T a e T I pW C I T K 4 48 2 2222 STaST e eeeT UUrIUUr nT CCCC 機(jī)械特性曲線 為為 r UU CICT T TstTst 2 2 49 調(diào)節(jié)特性 調(diào)節(jié)特性的始動(dòng)電壓和斜率分別為調(diào)節(jié)特性的始動(dòng)電壓和斜率分別為 T T e U C rT U2 2 0 e C K 1 50 工作特性 :實(shí)驗(yàn)值 ：設(shè)計(jì)值 120W樣機(jī)效率特性 51 轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)定義為轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)定義為 maxmin 100% r N TT T T （1 1）電磁因素引起的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)；）電磁因素引

23、起的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)； （2 2）換相引起的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)）換相引起的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng) ； （3 3）定子齒槽引起的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)；）定子齒槽引起的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)； （4 4）電樞反應(yīng)的影響）電樞反應(yīng)的影響 ； （5 5）機(jī)械工藝引起的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)）機(jī)械工藝引起的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng) 。 52 1.1.換相過(guò)程中的相電流和轉(zhuǎn)矩?fù)Q相過(guò)程中的相電流和轉(zhuǎn)矩 0 )( 0)( cba Sc c Mb b M c c Ma a M iii Ue dt di Le dt di L e dt di Le dt di L mcba Eeee dt di dt di dt di b ac0 cba iii 由于由于 又又 得得 53 SmM a M mM a

24、M UE dt di L dt di L E dt di L dt di L 22 022 b b 整理，得整理，得 b c 2 3 2 () 3 4 3 aSm M Sm M Sm M d iUE d tL d iUE d tL d iUE d tL 54 解上述微分方程組，并考慮各相電流的初值和終值為換相解上述微分方程組，并考慮各相電流的初值和終值為換相 前后各相電流的穩(wěn)態(tài)值前后各相電流的穩(wěn)態(tài)值 ，得，得 c 2 3 2 3 4 3 Sm a M Sm b M Sm M UE iIt L (UE) it L UE iI L 55 3 2 M f Sm LI t UE 3 2() M f S

25、m L I t UE 56 2 m ec E Ti 24 () 3 mSm e M EUE TIt L 1 () em am bm c TE iE iE i 57 在非換相時(shí)，即每個(gè)導(dǎo)通狀態(tài)內(nèi)，電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩為在非換相時(shí)，即每個(gè)導(dǎo)通狀態(tài)內(nèi)，電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩為 58 59 v新型無(wú)位置傳感器檢測(cè)方法與控制新型無(wú)位置傳感器檢測(cè)方法與控制 v全數(shù)字、高性能控制系統(tǒng)全數(shù)字、高性能控制系統(tǒng) v特殊結(jié)構(gòu)電機(jī)及其準(zhǔn)確分析特殊結(jié)構(gòu)電機(jī)及其準(zhǔn)確分析 v應(yīng)用研究應(yīng)用研究(電動(dòng)車、電梯曳引電機(jī)、電動(dòng)車、電梯曳引電機(jī)、 智能家電智能家電) 60 三、開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)(SRD) 可以承受很高機(jī)械強(qiáng)度和離心力，高 速性能優(yōu)異，

26、對(duì)高溫等惡劣運(yùn)行環(huán)境適 應(yīng)性好。 繞組間耦合弱，缺相故障運(yùn)行能力強(qiáng)， 系統(tǒng)可靠性高、容錯(cuò)能力強(qiáng)。 控制靈活，方便實(shí)現(xiàn)四象限運(yùn)行。 電機(jī)啟動(dòng)電流小、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，加速性 能好。 轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)和噪聲相對(duì)較大。 位位置置檢檢測(cè)測(cè) 功功率率變變換換器器 SR電電動(dòng)動(dòng)機(jī)機(jī) 電電流流檢檢測(cè)測(cè) 控控制制信信號(hào)號(hào) 控控制制器器 電電 源源 負(fù)負(fù) 載載 1、雙凸極、雙凸極 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 2、定子集、定子集 中繞阻、繞中繞阻、繞 組為單方向組為單方向 通電通電 3、轉(zhuǎn)子無(wú)、轉(zhuǎn)子無(wú) 繞阻繞阻 磁通總要沿著磁阻最小路徑閉合，一定形狀的鐵心磁通總要沿著磁阻最小路徑閉合，一定形狀的鐵心 在移動(dòng)到最小磁阻位置時(shí)，必定使自己的軸線與主

27、在移動(dòng)到最小磁阻位置時(shí)，必定使自己的軸線與主 磁場(chǎng)的軸線重合磁場(chǎng)的軸線重合 A-A 通電通電 1-1 與與A-A重合重合 B-B 通電通電 2-2 與與B-B重合重合 C-C 通電通電 3-3 與與C-C重合重合 D-D 通電通電 1-1 與與D-D重合重合 12/8 極三相開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)極三相開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī) )2 2 kNN kmN sr s 1 1、為了避免單邊磁拉力，徑向必須對(duì)稱，所以、為了避免單邊磁拉力，徑向必須對(duì)稱，所以 雙凸極的雙凸極的定子和轉(zhuǎn)子齒槽數(shù)應(yīng)為偶數(shù)。定子和轉(zhuǎn)子齒槽數(shù)應(yīng)為偶數(shù)。 2 2、定子和轉(zhuǎn)子齒槽數(shù)不相等，但應(yīng)盡量接近。、定子和轉(zhuǎn)子齒槽數(shù)不相等，但應(yīng)盡量接近。 因?yàn)楫?dāng)

28、定子和轉(zhuǎn)子齒槽數(shù)相近時(shí)，就可能加大定因?yàn)楫?dāng)定子和轉(zhuǎn)子齒槽數(shù)相近時(shí)，就可能加大定 子相繞組電感隨轉(zhuǎn)角的平均變化率，這是提高電子相繞組電感隨轉(zhuǎn)角的平均變化率，這是提高電 機(jī)出力的重要因素。機(jī)出力的重要因素。 相數(shù)相數(shù) 3 4 5 6 7 8 9 定子極數(shù)定子極數(shù) 6 8 10 12 14 16 18 轉(zhuǎn)子極數(shù)轉(zhuǎn)子極數(shù) 4 6 8 10 12 14 16 步進(jìn)角步進(jìn)角(度度) 30 15 9 6 4.28 3.21 2.5 SR電機(jī)常用方案電機(jī)常用方案 相數(shù)越大，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)越小，但成本越高，故常相數(shù)越大，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)越小，但成本越高，故常 用三相、四相，還有人在研究?jī)上?、單相用三相、四相，還有人在研究?jī)上?/p>

29、、單相SRM 低于三相的低于三相的SRM 沒(méi)有自起動(dòng)能力沒(méi)有自起動(dòng)能力 PM PM （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 1)1)電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、適用于高速電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、適用于高速, , 開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)比通常認(rèn)為最簡(jiǎn)開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)比通常認(rèn)為最簡(jiǎn) 單的鼠籠式感應(yīng)電動(dòng)機(jī)還要簡(jiǎn)單。單的鼠籠式感應(yīng)電動(dòng)機(jī)還要簡(jiǎn)

30、單。 2)2)功率電路簡(jiǎn)單可靠功率電路簡(jiǎn)單可靠 因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩方因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩方 向與繞組電流方向無(wú)關(guān)，即只需單方向向與繞組電流方向無(wú)關(guān)，即只需單方向 繞組電流，故功率電路可以做到每相一繞組電流，故功率電路可以做到每相一 個(gè)功率開(kāi)關(guān)。個(gè)功率開(kāi)關(guān)。 3)3)各相獨(dú)立工作，可構(gòu)成極高可靠性系統(tǒng)各相獨(dú)立工作，可構(gòu)成極高可靠性系統(tǒng) 從從 電動(dòng)機(jī)的電磁結(jié)構(gòu)上看，各相繞組和磁路相電動(dòng)機(jī)的電磁結(jié)構(gòu)上看，各相繞組和磁路相 互獨(dú)立，各自在一定軸角范圍內(nèi)產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)互獨(dú)立，各自在一定軸角范圍內(nèi)產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn) 矩。而不像在一般電動(dòng)機(jī)中必須在各相繞組矩。而不像在一般電動(dòng)機(jī)中必須在各相繞組 和磁路共同作用下產(chǎn)生一個(gè)圓形旋轉(zhuǎn)磁

31、場(chǎng)，和磁路共同作用下產(chǎn)生一個(gè)圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)， 電動(dòng)機(jī)才能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。電動(dòng)機(jī)才能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。 4)4)高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，低起動(dòng)電流高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，低起動(dòng)電流 控制器從電源側(cè)控制器從電源側(cè) 吸收較少的電流，在電機(jī)側(cè)得到較大的起動(dòng)吸收較少的電流，在電機(jī)側(cè)得到較大的起動(dòng) 轉(zhuǎn)矩是本系統(tǒng)的一大特點(diǎn)。轉(zhuǎn)矩是本系統(tǒng)的一大特點(diǎn)。 （SR:0.4IN,1.4TN IM:6-7IN,2-3TN） 5)5)適用于頻繁起停及正反向轉(zhuǎn)運(yùn)行適用于頻繁起停及正反向轉(zhuǎn)運(yùn)行 SRDSRD 系統(tǒng)具有的高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，低起動(dòng)電流系統(tǒng)具有的高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，低起動(dòng)電流 的特點(diǎn)，使之在起動(dòng)過(guò)程中電流沖擊的特點(diǎn)，使之在起動(dòng)過(guò)程中電流沖擊 小，電動(dòng)機(jī)和控制器發(fā)熱較連

32、續(xù)額定小，電動(dòng)機(jī)和控制器發(fā)熱較連續(xù)額定 運(yùn)行時(shí)還小。運(yùn)行時(shí)還小。 6)6)可控參數(shù)多，調(diào)速性能好可控參數(shù)多，調(diào)速性能好 控制開(kāi)關(guān)控制開(kāi)關(guān) 磁阻電動(dòng)機(jī)的主要運(yùn)行參數(shù)和常用方磁阻電動(dòng)機(jī)的主要運(yùn)行參數(shù)和常用方 法至少有四種法至少有四種: :相開(kāi)通角相開(kāi)通角, ,相關(guān)斷角相關(guān)斷角, , 相電流幅值相電流幅值, ,相繞組電壓。相繞組電壓。 7)7)效率高，損耗小效率高，損耗小 SRDSRD系統(tǒng)是一種系統(tǒng)是一種 非常高效的調(diào)速系統(tǒng)。非常高效的調(diào)速系統(tǒng)。 8)8)可通過(guò)機(jī)和電的統(tǒng)一協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)滿可通過(guò)機(jī)和電的統(tǒng)一協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)滿 足各種特殊使用要求足各種特殊使用要求 。 9)9)缺點(diǎn)：轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)、振動(dòng)、噪聲缺點(diǎn)：轉(zhuǎn)矩脈

33、動(dòng)、振動(dòng)、噪聲 但但 可通過(guò)特殊設(shè)計(jì)克服可通過(guò)特殊設(shè)計(jì)克服 航空工業(yè)航空工業(yè) 家用電器家用電器 機(jī)械傳動(dòng)機(jī)械傳動(dòng) 精密伺服系統(tǒng)精密伺服系統(tǒng) 電動(dòng)車電動(dòng)車 vSR電機(jī)設(shè)計(jì)研究：電機(jī)設(shè)計(jì)研究： 鐵心損耗計(jì)算、轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)、噪聲、優(yōu)化設(shè)計(jì)等理論鐵心損耗計(jì)算、轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)、噪聲、優(yōu)化設(shè)計(jì)等理論 vSR電機(jī)的控制策略研究：電機(jī)的控制策略研究： 最優(yōu)控制，減小轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)、降低噪聲最優(yōu)控制，減小轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)、降低噪聲 具有較高動(dòng)態(tài)性能、算法簡(jiǎn)單、可抑制參數(shù)變化、擾動(dòng)及具有較高動(dòng)態(tài)性能、算法簡(jiǎn)單、可抑制參數(shù)變化、擾動(dòng)及 各種不確定性干擾的新型控制策略各種不確定性干擾的新型控制策略 智能控制策略智能控制策略 vSR電機(jī)的無(wú)位

34、置傳感器控制電機(jī)的無(wú)位置傳感器控制 vSR電機(jī)的振動(dòng)、噪聲研究電機(jī)的振動(dòng)、噪聲研究 v無(wú)軸承無(wú)軸承SR電機(jī)研究（磁懸浮）電機(jī)研究（磁懸?。?vSR電機(jī)應(yīng)用研究：電動(dòng)車、發(fā)電機(jī)、一體化電機(jī)等電機(jī)應(yīng)用研究：電動(dòng)車、發(fā)電機(jī)、一體化電機(jī)等 不計(jì)磁滯、渦流及繞組間互感時(shí)，不計(jì)磁滯、渦流及繞組間互感時(shí)，m相相SR電電 機(jī)系統(tǒng)示意圖機(jī)系統(tǒng)示意圖 J轉(zhuǎn)子與負(fù)載的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量轉(zhuǎn)子與負(fù)載的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 D粘性摩擦系數(shù)粘性摩擦系數(shù) TL負(fù)載轉(zhuǎn)矩負(fù)載轉(zhuǎn)矩 Te K J TL R1 d 1/dt t1 u1 + - . . . Rm d m/dt um + - 耦合磁場(chǎng)耦合磁場(chǎng) i1 im 第第k相繞組的相電壓平衡方程相繞組的

35、相電壓平衡方程: 所以：所以： 電阻壓降電阻壓降 dt dL i dt di i L iLiR dt d dt di i iRU k k k k k kkkk kk k k kkk Le T dt d D dt d JT 2 2 diiWc i 0 ),( i ),(iW T c e diT mN T r N e r av /2 0 ),( 2 3.3 SR電機(jī)的控制原理電機(jī)的控制原理 F為以電機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)為以電機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)(m，Nr， 2，Lmax，Lmin)和和 控制參數(shù)控制參數(shù)( on , off)為變量的函數(shù)為變量的函數(shù) / sav UFT 整理得：整理得： 對(duì)一定電機(jī)，結(jié)構(gòu)參數(shù)一定。如對(duì)

36、一定電機(jī)，結(jié)構(gòu)參數(shù)一定。如Us、 on 、 off 一定，則一定，則電機(jī)的固有機(jī)械特性電機(jī)的固有機(jī)械特性為：為： Tav=k/ 2 P=k/ 恒轉(zhuǎn)矩區(qū)恒轉(zhuǎn)矩區(qū) 恒功率區(qū)恒功率區(qū) 串勵(lì)特性區(qū)串勵(lì)特性區(qū) CCC 方式方式 APC 方式方式 1 2 c固定固定 o T SR電機(jī)的基速電機(jī)的基速 vSR電機(jī)的固有機(jī)械特性類似與直流電機(jī)電機(jī)的固有機(jī)械特性類似與直流電機(jī) 的串勵(lì)特性。的串勵(lì)特性。 v對(duì)給定對(duì)給定SR電機(jī)，在最高電壓電機(jī)，在最高電壓Us和最大允和最大允 許電流條件下，存在一個(gè)臨界角速度。即許電流條件下，存在一個(gè)臨界角速度。即 SR電機(jī)得到最大轉(zhuǎn)矩的最高角速度，稱電機(jī)得到最大轉(zhuǎn)矩的最高角速度，

37、稱 為為。 SR電機(jī)控制策略：電機(jī)控制策略： 可控量為：可控量為：Us、 on 、 off 控制法控制法1：固定：固定 on , off，通過(guò)電流斬波限，通過(guò)電流斬波限 制電流，得到恒轉(zhuǎn)矩制電流，得到恒轉(zhuǎn)矩 控制法控制法2：固定：固定 on , off，由速度設(shè)定值和，由速度設(shè)定值和 實(shí)際值之差調(diào)制實(shí)際值之差調(diào)制Us，進(jìn)而改變轉(zhuǎn)矩，進(jìn)而改變轉(zhuǎn)矩 v電流斬波控制 v在低速時(shí)，旋轉(zhuǎn)電勢(shì)很小，繞組導(dǎo)電 周期長(zhǎng)，電流峰值和有效值大，為保護(hù) 電機(jī)和主開(kāi)關(guān)器件，必須限制電流峰值。 常用的控制方式是保持開(kāi)通角和關(guān)斷角 不變，通過(guò)調(diào)節(jié)主開(kāi)關(guān)器件的開(kāi)通和關(guān) 斷，使電流限制在一個(gè)給定的范圍內(nèi)。 0 0 Amin

38、Cmax n 2 1 電電流流斬?cái)夭ú煽煽乜貐^(qū)區(qū) 起起動(dòng)動(dòng)斬?cái)夭ú?定定角角度度斬?cái)夭ú?變變角角度度斬?cái)夭ú?APC控控制制 可可變變角角度度運(yùn)運(yùn)行行區(qū)區(qū) *基速以上，角度位置控制基速以上，角度位置控制(APC)，輸出恒功率，輸出恒功率 v角度位置控制 v通過(guò)控制開(kāi)通角和關(guān)斷角，可以改變 繞組電流波形，實(shí)現(xiàn)對(duì)相電流性質(zhì)、大 小和波形的控制，從而可有效調(diào)節(jié)電機(jī) 的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩以及轉(zhuǎn)向。 v采用角度位置控制，電流變化范圍較 寬，因此轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)范圍較寬；通過(guò)角度 優(yōu)化，能使電動(dòng)機(jī)在不同負(fù)載下保持較 高的效率。適用于較高轉(zhuǎn)速。 onS L U i min )( H onS C IL U 2 min m

39、ax v功率變換器是直流電源和SRM的接口，起著 將電能分配到SRM繞組中的作用，同時(shí)接受 控制器的控制。 v由于SRM遵循“最小磁阻原理”工作，因 此只需要單極性供電的功率變換器。功率 變換器應(yīng)能迅速?gòu)碾娫唇邮茈娔埽帜苎?速向電源回饋能量。 （1）較少數(shù)量的主開(kāi)關(guān)元件；）較少數(shù)量的主開(kāi)關(guān)元件； （2）可將全部電源電壓加給電動(dòng)機(jī)相繞）可將全部電源電壓加給電動(dòng)機(jī)相繞 組；組； （3）主開(kāi)關(guān)器件的電壓額定值與電動(dòng)機(jī)）主開(kāi)關(guān)器件的電壓額定值與電動(dòng)機(jī) 接近；接近； （4）具備迅速增加相繞組電流的能力；）具備迅速增加相繞組電流的能力； （5）可通過(guò)主開(kāi)關(guān)器件調(diào)制，有效地控）可通過(guò)主開(kāi)關(guān)器件調(diào)制，有效地

40、控 制相電流；制相電流； （6）能將能量回饋給電源。）能將能量回饋給電源。 1、雙開(kāi)關(guān)型、雙開(kāi)關(guān)型 每相有兩只主開(kāi)關(guān)每相有兩只主開(kāi)關(guān) 和兩只續(xù)流二極管和兩只續(xù)流二極管。 當(dāng)兩只主開(kāi)關(guān)當(dāng)兩只主開(kāi)關(guān)VTVT1 1 和和VTVT2 2同時(shí)導(dǎo)通時(shí)，同時(shí)導(dǎo)通時(shí)， 電源電源U US S 向電機(jī)相向電機(jī)相 繞組供電繞組供電 ；當(dāng)當(dāng)VTVT1 1 和和VTVT2 2同時(shí)關(guān)斷時(shí)，同時(shí)關(guān)斷時(shí)， 將電機(jī)的磁場(chǎng)儲(chǔ)能將電機(jī)的磁場(chǎng)儲(chǔ)能 以電能形式迅速回以電能形式迅速回 饋電源，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)迫饋電源，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)迫 換相。換相。 + US - - VD1 VD2 VT1 VT2 雙開(kāi)關(guān)型電路特點(diǎn)：雙開(kāi)關(guān)型電路特點(diǎn)： 1）適用于任意相數(shù)

41、）適用于任意相數(shù)SR電機(jī)電機(jī) 2 2）相控獨(dú)立性：獨(dú)立）相控獨(dú)立性：獨(dú)立 3 3）相電壓）相電壓= =電源電壓電源電壓 4 4）器件數(shù)量多）器件數(shù)量多 + US - - VD1 VD4 VT1 VT4 VD2 VD5 VT2 VT5 VD3 VD6 VT3 VT6 A B C 雙繞組型電路特點(diǎn)雙繞組型電路特點(diǎn) 主開(kāi)關(guān)主開(kāi)關(guān)S1S1導(dǎo)通時(shí)，導(dǎo)通時(shí)， 電源對(duì)主繞組電源對(duì)主繞組A A供供 電；電；當(dāng)其關(guān)斷時(shí)，當(dāng)其關(guān)斷時(shí)， 靠磁耦合將主繞靠磁耦合將主繞 組組A A的電流轉(zhuǎn)移到的電流轉(zhuǎn)移到 副繞組，通過(guò)二副繞組，通過(guò)二 極管極管D1D1續(xù)流，向續(xù)流，向 電源回饋電能，電源回饋電能， 實(shí)現(xiàn)強(qiáng)迫換相。實(shí)現(xiàn)強(qiáng)

42、迫換相。 早期使用的雙繞組結(jié)構(gòu)，每相有主、 副兩個(gè)繞組，主、副繞組雙線并繞， 同名端反接，其匝數(shù)比為1：1。 2 2、雙繞組型、雙繞組型 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 1 1）由于主、副繞組之）由于主、副繞組之 間不可能完全耦合，間不可能完全耦合， 在在S1S1關(guān)斷的瞬間，因關(guān)斷的瞬間，因 漏磁及漏感作用，其漏磁及漏感作用，其 上會(huì)形成較高的尖峰上會(huì)形成較高的尖峰 電壓，故電壓，故S1S1需要有良需要有良 好的吸收回路。好的吸收回路。 2 2）由于采用主、副兩）由于采用主、副兩 個(gè)繞組，因而電機(jī)槽個(gè)繞組，因而電機(jī)槽 及銅線利用率低。銅及銅線利用率低。銅 耗增加、體積增大。耗增加、體積增大。 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：適用于

43、任何相數(shù)的適用于任何相數(shù)的SRMSRM， 尤其適宜于低壓直流電源供尤其適宜于低壓直流電源供 電場(chǎng)合電場(chǎng)合 兩個(gè)相串聯(lián)的電容兩個(gè)相串聯(lián)的電容C1和和C2將電源電壓一分為二將電源電壓一分為二, ,構(gòu)成中構(gòu)成中 點(diǎn)電位。每相只有一個(gè)主開(kāi)關(guān)點(diǎn)電位。每相只有一個(gè)主開(kāi)關(guān)S和一只續(xù)流二極管和一只續(xù)流二極管D。 當(dāng)當(dāng)S1導(dǎo)通時(shí)，上導(dǎo)通時(shí)，上 側(cè)電容側(cè)電容C1對(duì)對(duì)A相相 繞組放電，電源繞組放電，電源 對(duì)對(duì)A相供電；當(dāng)相供電；當(dāng) S1關(guān)斷時(shí)，關(guān)斷時(shí)，A相相 電流經(jīng)電流經(jīng)D1續(xù)流，續(xù)流， 向下側(cè)電容向下側(cè)電容C2充充 電。電。 1）只適用于偶數(shù)）只適用于偶數(shù) 相相SR電機(jī)電機(jī) 2）主開(kāi)關(guān)數(shù)較少）主開(kāi)關(guān)數(shù)較少 3）相

44、控獨(dú)立性：）相控獨(dú)立性： 不獨(dú)立不獨(dú)立 4）電源利用率低，）電源利用率低， 每相電壓為電源電每相電壓為電源電 壓的壓的1/2。 5）需限制中點(diǎn)電）需限制中點(diǎn)電 位漂移位漂移 該變換器比四相電 容分壓型功率變換 器主電路少了兩個(gè) 串聯(lián)的分壓電容， 換相相的磁能以電 能形式一部分回饋 電源，另一部分注 入導(dǎo)通相繞組，引 起中點(diǎn)電位的較大 浮動(dòng)。它要求每一它要求每一 瞬間必須上、下各瞬間必須上、下各 有一相導(dǎo)通。有一相導(dǎo)通。 1）只適用于）只適用于4的倍數(shù)相的倍數(shù)相SR電機(jī)電機(jī) 2）主開(kāi)關(guān)數(shù)較少）主開(kāi)關(guān)數(shù)較少 3）相控獨(dú)立性：不獨(dú)立）相控獨(dú)立性：不獨(dú)立 4）相繞組電壓浮動(dòng)）相繞組電壓浮動(dòng) 可以實(shí)現(xiàn)零壓續(xù)流，可以實(shí)現(xiàn)零壓續(xù)流， 提高系統(tǒng)的控制性能。提高系統(tǒng)的控制性能。 H橋型電路為橋型電路為4相相SR電機(jī)最常電機(jī)最常 用的主電路形式用的主電路形式 SRM 功功率率 變變換換器器 - - US + 位位置置 傳傳感感器器 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速速計(jì)計(jì)算算 邏邏輯輯控控制制 ASR 控控制制模模 式式選選擇擇