開關(guān)磁阻電機(jī)課件(ppt)

1、開關(guān)磁阻電機(jī)課件(ppt)課件的內(nèi)容一、MOTOR的種類二、SRD的特點(diǎn)及應(yīng)用三、SRD的驅(qū)動(dòng)原理四、SRD控制策略# 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電機(jī)交流電機(jī)直流電機(jī)感應(yīng)式電機(jī)同步電機(jī)通用電機(jī)磁極電機(jī)單相三相 永磁同步電機(jī)(BLDC, BLAC) 開關(guān)磁阻電機(jī) 同步磁阻電機(jī)旋轉(zhuǎn)式直線式

2、1、 電機(jī)的種類 1.1 兩類不同原理的電動(dòng)機(jī) 電機(jī)可以根據(jù)轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的原理劃分電磁作用原理產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的電機(jī)磁阻變化原理產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的電機(jī)運(yùn)動(dòng)是定、轉(zhuǎn)子兩個(gè)磁場相互作用的結(jié)果相互作用產(chǎn)生使兩個(gè)磁場趨于同向的電磁轉(zhuǎn)矩，這類似于兩個(gè)磁鐵的同極性相排斥、異極性相吸引的現(xiàn)象目前大部分電機(jī)都是遵循這一原理，例如一般的直流電機(jī)和交流電機(jī)。運(yùn)動(dòng)是由定、轉(zhuǎn)子間氣隙磁阻的變化產(chǎn)生的當(dāng)定子繞組通電時(shí)，產(chǎn)坐一個(gè)單相磁場，其分鈾要遵循“磁阻最小原則”，即磁通總要沿著磁阻最小的路徑閉合。因此，當(dāng)轉(zhuǎn)子軸線與定子磁極的軸線不重合時(shí)，便會(huì)有磁阻力作用在轉(zhuǎn)子上并產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩使其趨向于磁阻最小的位置。即兩軸線重合位置，這類似于磁鐵吸引鐵質(zhì)物

3、質(zhì)的現(xiàn)象開關(guān)磁阻電機(jī)就是屬于這一類型的電機(jī)。1.2 交流永磁同步電機(jī)1.2.1 交流永磁同步電機(jī)控制結(jié)構(gòu)1.2.2 交流永磁同步電機(jī)控制原理電磁場1.2.3 交流永磁同步電機(jī)控制要求到日前為止，在SRD系統(tǒng)的開發(fā)研制方面，英國一直處于國際領(lǐng)先地位。除英國外，美國、中國、加拿大、印度、韓國等國家也都開展了SRD系統(tǒng)的研究工作從此，世界上大批學(xué)者投入到SR電機(jī)的研究領(lǐng)域1980年，Lawrenson及其同事在ICEM會(huì)議上，發(fā)表著名論文“開關(guān)磁阻調(diào)速電動(dòng)機(jī)”，系統(tǒng)地介紹了他們的工作成果，闡述了SR電機(jī)的原理及設(shè)計(jì)特點(diǎn)，在國際上奠定了現(xiàn)代SR電機(jī)的地位，這也標(biāo)志著SRD正式得到國際認(rèn)證最早文獻(xiàn)卻可追

4、溯到1838年，英格蘭學(xué)者Davidson制造了一臺(tái)用以推動(dòng)蓄電池機(jī)車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)70年代左右，英國Leeds大學(xué)步進(jìn)電機(jī)和磁阻電機(jī)研究小組首創(chuàng)了一臺(tái)現(xiàn)代開關(guān)磁阻電機(jī)的雛形2開關(guān)磁阻電機(jī)發(fā)展歷史通過30多年的研究和改進(jìn)，SRD的性能不斷提高，目前已能在數(shù)百瓦到數(shù)百千瓦的功率范圍內(nèi)使其性能不低于其他形式的電機(jī)2.1 SRD的應(yīng)用 開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)（Switched Reluctance Drive ：SRD）是繼變頻調(diào)速系統(tǒng)、無刷直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)之后發(fā)展起來的最新一代無級(jí)調(diào)速系統(tǒng)，是集現(xiàn)代微電子技術(shù)、數(shù)字技術(shù)、電力電子技術(shù)、紅外光電技術(shù)及現(xiàn)代電磁理論、設(shè)計(jì)和制作技術(shù)為一體的光、機(jī)、電一體化高新技術(shù)

5、。它具有調(diào)速系統(tǒng)兼具直流、交流兩類調(diào)速系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。英、美等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家對(duì)開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的研究起步較早，并已取得顯著效果，產(chǎn)品功率等級(jí)從數(shù)w直到數(shù)百kw，廣泛應(yīng)用于家用電器、航空、航天、電子、機(jī)械及電動(dòng)車輛等領(lǐng)域。 2.2 2.3 總體影響 2.4 SRD機(jī)械結(jié)構(gòu)下面通過一個(gè)開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)原理模型來介紹工作原理電機(jī)的定子鐵芯有六個(gè)齒極，由導(dǎo)磁良好的硅鋼片沖制。電機(jī)的轉(zhuǎn)子鐵芯有四個(gè)齒極，由導(dǎo)磁良好的硅鋼片沖制。 由于定子與轉(zhuǎn)子都有凸起的齒極，這種形式也稱為雙凸極結(jié)構(gòu)。在定子齒極上繞有線圈（定子繞組），用來向電機(jī)提供工作磁場。在轉(zhuǎn)子上沒有線圈，這是磁阻電機(jī)的主要特點(diǎn)。 2.5電動(dòng)機(jī)定、轉(zhuǎn)子實(shí)

6、際結(jié)構(gòu) 2.62.6.12.6.12.7開關(guān)磁阻電機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)SRD電機(jī)轉(zhuǎn)子上沒有任何形式的繞組、永磁體、滑環(huán)等，定子上只有簡單的集中繞組，繞組端部較短，沒有相間跨接線，因此SR電機(jī)的結(jié)構(gòu)比鼠籠式感應(yīng)電動(dòng)機(jī)還要簡單。SR電機(jī)的材料利用系數(shù)高，與直流電機(jī)甚至感應(yīng)電機(jī)相比，體積小、堅(jiān)固、維護(hù)量小。由于SR電機(jī)的轉(zhuǎn)矩與電流極性無關(guān)，只需要單方向的電流激勵(lì)，因此在理論上功率變換器電路中每相可以只用一個(gè)可控開關(guān)元件，而且每個(gè)可控開關(guān)元件都與電機(jī)繞組串聯(lián)，不會(huì)出現(xiàn)像交流電機(jī)PWM逆變器那樣有電源直通短路的危險(xiǎn)，所以功率變換器電路簡單，可靠性高。SR電機(jī)轉(zhuǎn)子上無繞組，系統(tǒng)在低速運(yùn)行時(shí)，不僅轉(zhuǎn)矩大，而且轉(zhuǎn)子發(fā)熱

7、不嚴(yán)重。SRD系統(tǒng)可以通過對(duì)電流的導(dǎo)通、斷開以及電流幅值等的控制，易于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的軟啟動(dòng)，四象限運(yùn)行和寬廣的恒功率范圍。SRD系統(tǒng)的容錯(cuò)能力強(qiáng)，在缺相的情況下仍然能可靠運(yùn)行。SR電機(jī)原有的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)大、噪聲大的缺點(diǎn)通過技術(shù)的進(jìn)步也已經(jīng)可以解決。192.7.1SRD的特點(diǎn)2.82.8.1電動(dòng)汽車用開關(guān)磁阻電機(jī)三相SRM五相SRM2.8.32.9SRD的研究方向SR電機(jī)設(shè)計(jì)研究：1、減小轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)及噪聲,電機(jī)的振動(dòng)的研究2、相數(shù)的研究與選擇3、電機(jī)鐵耗、效率分析SR電機(jī)的控制策略研究： 最優(yōu)控制，減小轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)、降低噪聲具有較高動(dòng)態(tài)性能、算法簡單、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智能控

8、制策略SR電機(jī)的無位置傳感器控制SR電機(jī)的振動(dòng)、噪聲研究SR電機(jī)應(yīng)用研究：電動(dòng)車、發(fā)電機(jī)、一體化電機(jī)等變換器方案確定和主開關(guān)元器件選擇微處理器和專用集成電路的應(yīng)用工作原理結(jié)構(gòu)特點(diǎn)3開關(guān)磁阻電機(jī)原理 在講電動(dòng)機(jī)工作原理時(shí)常用通電導(dǎo)線在磁場中受力來解釋電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)的道理，磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)子上沒有繞組，那是靠什么力推動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)呢？ 磁阻電動(dòng)機(jī)是利用磁阻最小原理，也就是磁通總是沿磁阻最小的路徑閉合，利用磁引力拉動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。 下面通過圖示來說明轉(zhuǎn)子的工作原理，下面是磁阻電動(dòng)機(jī)的正視圖，定子六個(gè)齒極上繞有線圈，徑向相對(duì)的兩個(gè)線圈是連接在一起的，組成一“相”，該電機(jī)有3相，結(jié)合定子與轉(zhuǎn)子的極數(shù)就稱該電機(jī)為三相6 /

9、 4結(jié)構(gòu)。在下圖標(biāo)注的A、B、C相線圈僅為后面分析磁路帶來方便，并不是連接三相交流電。 在下面有一組磁阻電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)原理動(dòng)畫的截圖，從中我們將看到磁阻電動(dòng)機(jī)是如何轉(zhuǎn)動(dòng)起來的，圖中紅色的線圈是通電線圈，黃色的線圈沒有電流通過；通過定子與轉(zhuǎn)子的深藍(lán)色線是磁力線；把轉(zhuǎn)子啟動(dòng)前的轉(zhuǎn)角定為0度。從左面圖起，A相線圈接通電源產(chǎn)生磁通，磁力線從最近的轉(zhuǎn)子齒極通過轉(zhuǎn)子鐵芯，磁力線可看成極有彈力的線，在磁力的牽引下轉(zhuǎn)子開始逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)；中間圖是轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)了10度的圖，右面圖是轉(zhuǎn)到20度的圖，磁力一直牽引轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到30度為止，到了30度轉(zhuǎn)子不再轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)磁路最短。 3.1、 開關(guān)磁阻電機(jī)原理為了使轉(zhuǎn)子繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到3

10、0度前已切斷A相電源在30度接通B相電源，磁通從最近的轉(zhuǎn)子齒極通過轉(zhuǎn)子鐵芯，見下左圖，于是轉(zhuǎn)子繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。中間圖是轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到40度的圖，右面圖是轉(zhuǎn)到50度的圖，磁力一直牽引轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到60度為止。在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到60度前切斷B相電源在60度時(shí)接通C相電源，磁通從最近的轉(zhuǎn)子齒極通過轉(zhuǎn)子鐵芯，見下左圖。轉(zhuǎn)子繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，中間圖是轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到70度的圖，右面圖是轉(zhuǎn)到80度的圖，磁力一直牽引轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到90度為止。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到90度前切斷C相電源，轉(zhuǎn)子在90度的狀態(tài)與前面0度開始時(shí)一樣，重復(fù)前面過程，接通A相電源，轉(zhuǎn)子繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣不停的重復(fù)下去，轉(zhuǎn)子就會(huì)不停的旋轉(zhuǎn)。這就是磁阻電動(dòng)機(jī)的工作原理。由于是運(yùn)用了利用磁阻最小原理，故稱

11、為磁阻電動(dòng)機(jī)，又由于線圈電流通斷、磁通狀態(tài)直接受開關(guān)控制，故稱為開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)。3.1.1開關(guān)磁阻電機(jī)原理向線圈供電的開關(guān)是用開關(guān)晶體管進(jìn)行的，下面就是三相線圈與開關(guān)晶體管的連接示意圖，BG1、BG2、BG3是三個(gè)開關(guān)晶體管，分別控制三相線圈A、B、C的電流通斷，三極管旁邊并聯(lián)的二極管是用來續(xù)流的。由于電機(jī)靠磁阻工作，跟磁通方向無關(guān)，即跟電流方向無關(guān)，故在上面運(yùn)行圖中沒有標(biāo)明磁力線的方向。A、B、C各相線圈輪流通電似乎簡單，實(shí)際情況要復(fù)雜些，線圈切斷電源后產(chǎn)生的自感電流不會(huì)立即消失，要提前關(guān)斷電源進(jìn)行續(xù)流；為加大力矩相鄰相線圈有電流的時(shí)間會(huì)有部分重合；調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩也要調(diào)整開關(guān)時(shí)間，各

12、相線圈開通與關(guān)斷時(shí)間與轉(zhuǎn)子定子間的相對(duì)位置直接相關(guān)，故電機(jī)還裝有轉(zhuǎn)子位置檢測裝置為準(zhǔn)時(shí)開關(guān)各相線圈電流提供依據(jù)，何相線圈何時(shí)通斷必須根據(jù)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到的位置與控制參數(shù)決定。3.1.2開關(guān)磁阻電機(jī)原理3.1.3開關(guān)磁阻電機(jī)的非線性特性 以上分析都是在線性條件下進(jìn)行的。實(shí)際電機(jī)磁路為非線性。磁場分布3.2 SRD交流電機(jī)控制原理3.2.1 SRM 功率變換器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。 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)能迅速從電源接受電能，又能迅速向電源回饋能量。對(duì)功率變換器主電路的要求

13、：（1）較少數(shù)量的主開關(guān)元件；（2）可將全部電源電壓加給電動(dòng)機(jī)相繞組；（3）主開關(guān)器件的電壓額定值與電動(dòng)機(jī)接近；（4）具備迅速增加相繞組電流的能力；（5）可通過主開關(guān)器件調(diào)制，有效地控制相電流；（6）能將能量回饋給電源。3.3 主電路常見形式1、雙開關(guān)型每相有兩只主開關(guān)和兩只續(xù)流二極管。當(dāng)兩只主開關(guān)VT1和VT2同時(shí)導(dǎo)通時(shí)，電源US 向電機(jī)相繞組供電 ；當(dāng)VT1和VT2同時(shí)關(guān)斷時(shí)，將電機(jī)的磁場儲(chǔ)能以電能形式迅速回饋電源，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)迫換相。雙開關(guān)型電路特點(diǎn)：1）適用于任意相數(shù)SR電機(jī)2）相控獨(dú)立性：獨(dú)立3）相電壓=電源電壓4）器件數(shù)量多 我司三相SRD 12/8極電機(jī)常采用雙開關(guān)型主電路雙開關(guān)型主電

14、路又稱為不對(duì)稱半橋型主電路3.3 主電路常見形式2雙繞組型電路特點(diǎn)主開關(guān)S1導(dǎo)通時(shí)，電源對(duì)主繞組A供電；當(dāng)其關(guān)斷時(shí)，靠磁耦合將主繞組A的電流轉(zhuǎn)移到副繞組，通過二極管D1續(xù)流，向電源回饋電能，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)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。3.3 主電路常見形式雙繞組型缺點(diǎn)：1）由于主、副繞組之間不可能完全耦合，在S1關(guān)斷的瞬間，因漏磁及漏感作用，其上會(huì)形成較高的尖峰電壓，故S1需要有良好的吸收回路。2）由于采用主、副兩個(gè)繞組，因而電機(jī)槽及銅線利用率低。銅耗增加、體積增大。優(yōu)點(diǎn)：適用于任何相數(shù)的SRM，尤其適宜于低壓直流電源供電場合3.

15、3 主電路常見形式3電容分壓型 （電源分裂式）兩個(gè)相串聯(lián)的電容C1和C2將電源電壓一分為二,構(gòu)成中點(diǎn)電位。每相只有一個(gè)主開關(guān)S和一只續(xù)流二極管D。 當(dāng)S1導(dǎo)通時(shí)，上側(cè)電容C1對(duì)A相繞組放電，電源對(duì)A相供電，經(jīng)下側(cè)電容C2構(gòu)成回路；當(dāng)S1關(guān)斷時(shí)，A相電流經(jīng)D1續(xù)流，向下側(cè)電容C2充電。 3.3 主電路常見形式電容分壓型電路的特點(diǎn)1）只適用于偶數(shù)相SR電機(jī)2）主開關(guān)數(shù)較少3）相控獨(dú)立性：不獨(dú)立4）電源利用率低，每相電壓為電源電壓的1/2。5）需限制中點(diǎn)電位漂移3.3 主電路常見形式H橋型 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

16、注入導(dǎo)通相繞組，引起中點(diǎn)電位的較大浮動(dòng)。它要求每一瞬間必須上、下各有一相導(dǎo)通。工作制：AB-BC-CD-DA3.3 主電路常見形式H橋型電路的特點(diǎn)1）只適用于4的倍數(shù)相SR電機(jī)2）主開關(guān)數(shù)較少3）相控獨(dú)立性：不獨(dú)立4）相繞組電壓浮動(dòng)5）本電路特有的優(yōu)點(diǎn):可以實(shí)現(xiàn)零壓續(xù)流，提高系統(tǒng)的控制性能。H橋型電路為4相SR電機(jī)最常用的主電路形式3.3 主電路常見形式3.4 開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的相數(shù)與結(jié)構(gòu) 相數(shù)與級(jí)數(shù)關(guān)系1、為了避免單邊磁拉力，徑向必須對(duì)稱，所以雙凸極的定子和轉(zhuǎn)子齒槽數(shù)應(yīng)為偶數(shù)。2、定子和轉(zhuǎn)子齒槽數(shù)不相等，但應(yīng)盡量接近。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

17、是提高電機(jī)出力的重要因素。SR電動(dòng)機(jī)常用的相數(shù)與極數(shù)組合 相數(shù) 3 4 5 6 7 8 9定子極數(shù) 6 8 10 12 14 16 18轉(zhuǎn)子極數(shù) 4 6 8 10 12 14 16步進(jìn)角(度) 30 15 9 6 4.28 3.21 2.5 3.5SR電機(jī)常用方案相數(shù)與轉(zhuǎn)矩、性能關(guān)系：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，還有人在研究兩相、單相SRM低于三相的SRM 沒有自起動(dòng)能力（4） 5-phase 10 stator pole/8 rotor pole利用永磁體輔助起動(dòng)的單相SR電動(dòng)機(jī) 3.6 SR電機(jī)基本方程與性能分析不計(jì)磁滯、渦流及繞組間互感時(shí)，m相SR電機(jī)系統(tǒng)示意圖

18、 J轉(zhuǎn)子與負(fù)載的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 TL負(fù)載轉(zhuǎn)矩電路方程第k相繞組的相電壓平衡方程:3.6.1磁鏈方程所以：電阻壓降變壓器電動(dòng)勢運(yùn)動(dòng)電動(dòng)勢(轉(zhuǎn)子位置改變)為電磁轉(zhuǎn)矩Wf為磁場儲(chǔ)能，wr為轉(zhuǎn)子機(jī)械角速度如果忽略繞組電阻R，則上面的方程可寫為：3.6.1磁鏈方程3.6.2轉(zhuǎn)矩方程 3.6.3基本控制策略A. 低速時(shí)的電流斬波控制（Current chopping control- CCC)在電感很小時(shí)使繞組開通，電流快速上升。為防止電流過大而損壞電機(jī)，當(dāng)電流達(dá)到最大值Imax時(shí)，使繞組關(guān)斷，電流開始衰減，當(dāng)電流衰減咸至Imin時(shí)，繞組重新開通。在最大電感出現(xiàn)之前必須將繞組關(guān)斷，以免電流延續(xù)到負(fù)轉(zhuǎn)矩區(qū)。B.

19、高速時(shí)的角度位置控制（Angular position control-APC)高速時(shí)，由于反電勢大，電流受到限制，上升較慢。當(dāng)?shù)竭_(dá)最大值后，因電感的增加，電流返而下降。同樣，為避免電流延續(xù)到負(fù)轉(zhuǎn)矩區(qū)，繞組要在電感到達(dá)最大值之前關(guān)斷。速度越高，要關(guān)斷的越早。 3.6.3基本控制策略 3.6.3基本控制策略C.電壓斬波控制(Voltage Control，簡稱VC) 在導(dǎo)通區(qū)間內(nèi)，使功率開關(guān)按PWM方式工作。其脈沖周期T固定，占空比T可凋。在Tt內(nèi)，繞組加正電壓，T內(nèi)加零電壓或反電壓。改變占空比，則繞組電壓的平均值U變化，繞組電流也相應(yīng)變化，從而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的調(diào)節(jié)，這就是電壓斬波控制 3.6.

20、4當(dāng)前基本控制策略_選擇和應(yīng)用1、高速角度控制，低速電流斬波控制 低速電流斬波控制電流脈沖窄而尖，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)和電流峰值大：若采用電流斬波控，則在aoff 后，續(xù)流過程較長，影響出力和效率。解決方法是在低速電流斬波控制時(shí)結(jié)合角度控制。當(dāng)轉(zhuǎn)速提高時(shí)，使 off適當(dāng)提前。2、變角度電壓斬波控制 電壓斬波調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，并使on和off隨轉(zhuǎn)速改變。電動(dòng)機(jī)電動(dòng)工作，希望盡量將電流波形置于電感上升段。由于電流的建立過程和續(xù)流消失的過程需要一定的時(shí)間，因而電流波形總比通電區(qū)域onoff有所滯后。轉(zhuǎn)速越高，通電區(qū)間對(duì)應(yīng)的時(shí)間越短，電流波形滯后越多，因此要求通電區(qū)間提前的角度就越多。 此控制方式轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩調(diào)

21、節(jié)范圍大，高低速均有較好的電動(dòng)機(jī)性能，亦不存在兩種控制方式的轉(zhuǎn)換問題。缺點(diǎn)是控制方式的實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜，對(duì)功率開關(guān)的工作頻率要求較高，否則斬波噪聲較大。3.6.5理想線性模型的SR電動(dòng)機(jī)分析 線性模型：不計(jì)磁路飽和，假定繞組電感與電流無關(guān)，此時(shí)電感只與轉(zhuǎn)子位置有關(guān)1 0 2 3 0 4 5 SR電機(jī)相電感隨轉(zhuǎn)子位置變化 = 1位置轉(zhuǎn)子凹槽前沿與定子磁極前沿相遇位置statorrotor13.6.5理想線性模型的SR電動(dòng)機(jī)分析 stator=0o位置rotor定子磁極軸線與轉(zhuǎn)子凹槽中心重合=0o3.6.5理想線性模型的SR電動(dòng)機(jī)分析 stator =2位置rotor轉(zhuǎn)子磁極前沿與定子磁極前沿相遇位置2

22、3.6.5理想線性模型的SR電動(dòng)機(jī)分析 stator = 3位置轉(zhuǎn)子磁極前沿與定子磁極前沿重合位置rotor33.6.5理想線性模型的SR電動(dòng)機(jī)分析 stator =4位置rotor轉(zhuǎn)子凹槽前沿與定子磁極后沿重合位置43.6.5理想線性模型的SR電動(dòng)機(jī)分析 stator =5位置rotor轉(zhuǎn)子凹槽前沿與定子磁極前沿相遇位置53.6.5理想線性模型的SR電動(dòng)機(jī)分析 1 0 2 3 0 4 5 =0 定子磁極軸線與轉(zhuǎn)子凹槽中心重合1(5) 轉(zhuǎn)子凹槽前沿與定子磁極前沿相遇位置2 轉(zhuǎn)子磁極前沿與定子磁極前沿相遇位置3 轉(zhuǎn)子磁極前沿與定子磁極前沿重合位置4 轉(zhuǎn)子凹槽前沿與定子磁極后沿重合位置3.6.5理

23、想線性模型的SR電動(dòng)機(jī)分析 K=(Lmax-Lmin)/(3-2)= (Lmax-Lmin)/s特征：隨定、轉(zhuǎn)子磁極重疊的增加和減少，相電感在Lmax 和Lmin之間線性地變化 。Lmin為定子磁極軸線對(duì)轉(zhuǎn)子凹槽中心時(shí)的電感, Lmax定子磁極軸線對(duì)轉(zhuǎn)子磁極軸線的電感 。3.6.5理想線性模型的SR電動(dòng)機(jī)分析 3.6.5理想線性模型的SR電動(dòng)機(jī)分析 3.6.5理想線性模型的SR電動(dòng)機(jī)分析 3.7相電流解析分析第k相繞組模型續(xù)流結(jié)束角3.7相電流解析分析on2 :電感上升，使繞組電流下降off3 : 在電感達(dá)最大之前，繞組關(guān)斷，繞組續(xù)流。3z4 (z=2off-on) 在電感下降之前，續(xù)流結(jié)束。

24、否則會(huì)產(chǎn)生反向轉(zhuǎn)矩3.8典型電流波形不同開通角下電流波形開通角越小，電流幅值越大，續(xù)流時(shí)間越長。不同關(guān)斷角下電流波形3.8典型電流波形變化趨勢：結(jié)構(gòu)一定，在on和off不變時(shí)，繞組電流隨外加電壓的增大而增大，隨轉(zhuǎn)速的升高而減?。煌ㄟ^調(diào)整開關(guān)角和關(guān)斷角也可以影響繞組電流，從而就間接地使電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩增大。 影響繞組電流的因素：外加電源電壓Us、角速度r、開通角on、關(guān)斷角off、最大電感Lmax、最小電感Lmin、定子極弧s等。 線性模型忽略了許多因素，計(jì)算結(jié)果誤差很大，只能定性地說明影響電流、轉(zhuǎn)矩的因素。3.8典型電流波形SR電機(jī)的基速SR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。對(duì)給定S

25、R電機(jī)，在最高電壓Us和最大允許電流條件下，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，稱為基速。3.9 SR電機(jī)固有機(jī)械特性機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程：式中Te電磁轉(zhuǎn)矩；J 系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；K摩擦系數(shù)；TL負(fù)載轉(zhuǎn)矩。 4SR電機(jī)控制策略：*基速以下，電流斬波控制(CCC)，輸出恒轉(zhuǎn)矩可控量為：Us、 on 、off控制法1：固定on ,off，通過電流斬波限制電流，得到恒轉(zhuǎn)矩控制法2：固定on ,off，由速度設(shè)定值和實(shí)際值之差調(diào)制Us，進(jìn)而改變轉(zhuǎn)矩*基速以上，角度位置控制(APC)，輸出恒功率設(shè)定電流上、下幅值的斬波圖 設(shè)定電流上限和關(guān)斷時(shí)間斬波圖 4SR電機(jī)控制策略：控制方式的合理選擇 4SR電機(jī)控制策略：SR電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)運(yùn)行 四相SR電動(dòng)機(jī)的矩角特性 兩相起動(dòng)時(shí)合成轉(zhuǎn)矩波形 SR電動(dòng)機(jī)的四象限運(yùn)行控制 SR電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制原理 4SR電機(jī)控制策略：制動(dòng)狀態(tài)下L