1、開關(guān)磁阻電機課件,作者：蔡維倫 日期：2016.4.15,1,課件的內(nèi)容,一、MOTOR的種類 二、SRD的特點及應(yīng)用 三、SRD的驅(qū)動原理 四、SRD控制策略,2,# 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,交流電機,直流電機,感應(yīng)式電機,同步電機,通用電機,磁極電機,單相 三相,永磁同步

2、電機(BLDC, BLAC) 開關(guān)磁阻電機 同步磁阻電機,旋轉(zhuǎn)式,直線式,1、 電機的種類,3,1.1 兩類不同原理的電動機,電機可以根據(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,磁阻變化原理產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的電機,運動是定、轉(zhuǎn)子兩個磁場相互作用的結(jié)果,相互作用產(chǎn)生使兩個磁場趨于同向的電磁轉(zhuǎn)矩，這類似于兩個磁鐵的同極性相排斥、異極性相吸引的現(xiàn)象,目前大部分電機都是遵循這一原理，例如一般的直流電機和交流電機。,運動是由定、轉(zhuǎn)子間氣隙磁阻的變化產(chǎn)生的,當定子繞組通電時，產(chǎn)坐一個單相磁場，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，當轉(zhuǎn)子軸線與定子磁極的軸線不重合時，便會有磁

3、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)物質(zhì)的現(xiàn)象,開關(guān)磁阻電機就是屬于這一類型的電機。,4,1.2 交流永磁同步電機,5,1.2.1 交流永磁同步電機控制結(jié)構(gòu),6,1.2.2 交流永磁同步電機控制原理,7,電磁場,1.2.3 交流永磁同步電機控制要求,8,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，世界上大批學者投入到SR電機的研究領(lǐng)域,1980年，Lawrenson及其同事在ICEM會議上，發(fā)表著名論文“開關(guān)磁阻調(diào)速電動機”，系統(tǒng)地介紹

4、了他們的工作成果，闡述了SR電機的原理及設(shè)計特點，在國際上奠定了現(xiàn)代SR電機的地位，這也標志著SRD正式得到國際認證,最早文獻卻可追溯到1838年，英格蘭學者Davidson制造了一臺用以推動蓄電池機車的驅(qū)動系統(tǒng),70年代左右，英國Leeds大學步進電機和磁阻電機研究小組首創(chuàng)了一臺現(xiàn)代開關(guān)磁阻電機的雛形,2開關(guān)磁阻電機發(fā)展歷史,通過30多年的研究和改進，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,9,2.1 SRD的應(yīng)用,開關(guān)磁阻電動機（Switched Reluctance Drive ：SRD）是繼變頻調(diào)速系統(tǒng)、無刷直流電動機調(diào)速系統(tǒng)之后發(fā)展起

5、來的最新一代無級調(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)計和制作技術(shù)為一體的光、機、電一體化高新技術(shù)。 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。 英、美等經(jīng)濟發(fā)達國家對開關(guān)磁阻電動機調(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、機械及電動車輛等領(lǐng)域。,10,2.2,11,2.3 總體影響,12,2.4 SRD機械結(jié)構(gòu),13,下面通過一個開關(guān)磁阻電動機原理模型來介紹工作原理,電機的定子鐵芯有六個齒極，由導(dǎo)磁良好的硅鋼片沖制。,電機的轉(zhuǎn)子鐵芯有四個齒極，由導(dǎo)磁良好的硅鋼片沖制。,由

6、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），用來向電機提供工作磁場。在轉(zhuǎn)子上沒有線圈，這是磁阻電機的主要特點。,2.5電動機定、轉(zhuǎn)子實際結(jié)構(gòu),14,2.6,15,2.6.1,16,2.6.1,17,2.7開關(guān)磁阻電機的優(yōu)缺點,SRD電機轉(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電機的結(jié)構(gòu)比鼠籠式感應(yīng)電動機還要簡單。 SR電機的材料利用系數(shù)高，與直流電機甚至感應(yīng)電機相比，體積小、堅固、維護量小。 由于SR電機的轉(zhuǎn)矩與電流極性無關(guān)，只需要單方向的電流激勵，因此在理論上功率變換器電路中每相可以

7、只用一個可控開關(guān)元件，而且每個可控開關(guān)元件都與電機繞組串聯(lián)，不會出現(xiàn)像交流電機PWM逆變器那樣有電源直通短路的危險，所以功率變換器電路簡單，可靠性高。 SR電機轉(zhuǎn)子上無繞組，系統(tǒng)在低速運行時，不僅轉(zhuǎn)矩大，而且轉(zhuǎn)子發(fā)熱不嚴重。 SRD系統(tǒng)可以通過對電流的導(dǎo)通、斷開以及電流幅值等的控制，易于實現(xiàn)系統(tǒng)的軟啟動，四象限運行和寬廣的恒功率范圍。 SRD系統(tǒng)的容錯能力強，在缺相的情況下仍然能可靠運行。 SR電機原有的轉(zhuǎn)矩脈動大、噪聲大的缺點通過技術(shù)的進步也已經(jīng)可以解決。,18,19,2.7.1SRD的特點,19,2.8,20,2.8.1,21,電動汽車用開關(guān)磁阻電機,三相SRM,五相SRM,2.8.3,2

8、2,2.9SRD的研究方向,SR電機設(shè)計研究： 1、減小轉(zhuǎn)矩脈動及噪聲,電機的振動的研究 2、相數(shù)的研究與選擇 3、電機鐵耗、效率分析 SR電機的控制策略研究： 最優(yōu)控制，減小轉(zhuǎn)矩脈動、降低噪聲 具有較高動態(tài)性能、算法簡單、可抑制參數(shù)變化、擾動及各種不確定性干擾的新型控制策略 智能控制策略 SR電機的無位置傳感器控制 SR電機的振動、噪聲研究 SR電機應(yīng)用研究：電動車、發(fā)電機、一體化電機等 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,23,工作原理,結(jié)構(gòu)特點,3開關(guān)磁阻電機原理,24,在講電動機工作原理時常用通電導(dǎo)線在磁場中受力來解釋電動機旋轉(zhuǎn)的道理，磁阻電機轉(zhuǎn)子上沒有繞組

9、，那是靠什么力推動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動呢？ 磁阻電動機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，下面是磁阻電動機的正視圖，定子六個齒極上繞有線圈，徑向相對的兩個線圈是連接在一起的，組成一“相”，該電機有3相，結(jié)合定子與轉(zhuǎn)子的極數(shù)就稱該電機為三相6 / 4結(jié)構(gòu)。在下圖標注的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機運轉(zhuǎn)原理動畫的截圖，從中我們將看到磁阻電動機是如何轉(zhuǎn)動起來的，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)子的深藍色線是磁力線；把轉(zhuǎn)子啟動前的轉(zhuǎn)角定為0度。 從

10、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)子開始逆時針轉(zhuǎn)動；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，此時磁路最短。,3.1、 開關(guān)磁阻電機原理,25,為了使轉(zhuǎn)子繼續(xù)轉(zhuǎn)動，在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到30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。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度時接通C相電源，磁通從最近的轉(zhuǎn)子齒極通過轉(zhuǎn)子鐵芯，

11、見下左圖。轉(zhuǎn)子繼續(xù)轉(zhuǎn)動，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度開始時一樣，重復(fù)前面過程，接通A相電源，轉(zhuǎn)子繼續(xù)轉(zhuǎn)動，這樣不停的重復(fù)下去，轉(zhuǎn)子就會不停的旋轉(zhuǎn)。這就是磁阻電動機的工作原理。 由于是運用了利用磁阻最小原理，故稱為磁阻電動機，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)磁阻電動機。,3.1.1開關(guān)磁阻電機原理,26,向線圈供電的開關(guān)是用開關(guān)晶體管進行的，下面就是三相線圈與開關(guān)晶體管的連接示意圖，BG1、BG2、BG3是三個開關(guān)晶體管，分別控制三相線圈A、B、C的電流通斷

12、，三極管旁邊并聯(lián)的二極管是用來續(xù)流的。,由于電機靠磁阻工作，跟磁通方向無關(guān)，即跟電流方向無關(guān)，故在上面運行圖中沒有標明磁力線的方向。 A、B、C各相線圈輪流通電似乎簡單，實際情況要復(fù)雜些，線圈切斷電源后產(chǎn)生的自感電流不會立即消失，要提前關(guān)斷電源進行續(xù)流；為加大力矩相鄰相線圈有電流的時間會有部分重合；調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩也要調(diào)整開關(guān)時間，各相線圈開通與關(guān)斷時間與轉(zhuǎn)子定子間的相對位置直接相關(guān)，故電機還裝有轉(zhuǎn)子位置檢測裝置為準時開關(guān)各相線圈電流提供依據(jù)，何相線圈何時通斷必須根據(jù)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到的位置與控制參數(shù)決定。,3.1.2開關(guān)磁阻電機原理,27,3.1.3開關(guān)磁阻電機的非線性特性 以上分析都是在線性條

13、件下進行的。實際電機磁路為非線性。,磁場分布,28,3.2 SRD交流電機控制原理,29,3.2.1 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。,對功率變換器主電路的要求 ：,（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機相繞組； （3）主開關(guān)器件的電壓額定值與電動機接近； （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

14、電源。,30,3.3 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。當兩只主開關(guān)VT1和VT2同時導(dǎo)通時，電源US 向電機相繞組供電 ；當VT1和VT2同時關(guān)斷時，將電機的磁場儲能以電能形式迅速回饋電源，實現(xiàn)強迫換相。,雙開關(guān)型電路特點：,1）適用于任意相數(shù)SR電機 2）相控獨立性：獨立 3）相電壓=電源電壓 4）器件數(shù)量多,31,我司三相SRD 12/8極電機常采用雙開關(guān)型主電路,雙開關(guān)型主電路又稱為不對稱半橋型主電路,3.3 主電路常見形式,32,2雙繞組型電路特點,主開關(guān)S1導(dǎo)通時，電源對主繞組A供電；當其關(guān)斷時，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

15、，向電源回饋電能，實現(xiàn)強迫換相。,早期使用的雙繞組結(jié)構(gòu)，每相有主、副兩個繞組，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,33,雙繞組型缺點： 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、副兩個繞組，因而電機槽及銅線利用率低。銅耗增加、體積增大。,優(yōu)點：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,3.3 主電路常見形式,34,3電容分壓型 （電源分裂式）,兩個相串聯(lián)的電容C1和C2將電源電壓一分為二,構(gòu)成中點電位。每相只有一個主開關(guān)S和一只續(xù)流二極管

16、D。,當S1導(dǎo)通時，上側(cè)電容C1對A相繞組放電，電源對A相供電，經(jīng)下側(cè)電容C2構(gòu)成回路；當S1關(guān)斷時，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,35,電容分壓型電路的特點,1）只適用于偶數(shù)相SR電機 2）主開關(guān)數(shù)較少 3）相控獨立性：不獨立 4）電源利用率低，每相電壓為電源電壓的1/2。 5）需限制中點電位漂移,3.3 主電路常見形式,36,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，引起中點電位的較大浮動。它要求每一瞬間必須上、下各有一相導(dǎo)通。,工作制：AB-BC-CD-DA,3

17、.3 主電路常見形式,37,H橋型電路的特點,1）只適用于4的倍數(shù)相SR電機 2）主開關(guān)數(shù)較少 3）相控獨立性：不獨立 4）相繞組電壓浮動 5）本電路特有的優(yōu)點:可以實現(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電機最常用的主電路形式,3.3 主電路常見形式,38,3.4 開關(guān)磁阻電動機的相數(shù)與結(jié)構(gòu),相數(shù)與級數(shù)關(guān)系,1、為了避免單邊磁拉力，徑向必須對稱，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。因為當定子和轉(zhuǎn)子齒槽數(shù)相近時，就可能加大定子相繞組電感隨轉(zhuǎn)角的平均變化率，這是提高電機出力的重要因素。,SR電動機常用的相數(shù)與極數(shù)組合,39,相數(shù) 3

18、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 步進角(度) 30 15 9 6 4.28 3.21 2.5,3.5SR電機常用方案,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 沒有自起動能力,（4） 5-phase 10 stator pole/8 rotor pole,利用永磁體輔助起動的單相SR電動機,40,3.6 SR電機基本方程與性能分析,不計磁滯、渦流及繞組間互感時，m相SR電機系統(tǒng)示意圖 J轉(zhuǎn)子與負載的轉(zhuǎn)動慣量 TL負載轉(zhuǎn)矩,電路

19、方程,第k相繞組的相電壓平衡方程:,41,3.6.1磁鏈方程,所以：,42,為電磁轉(zhuǎn)矩,Wf為磁場儲能， wr為轉(zhuǎn)子機械角速度,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,43,3.6.2轉(zhuǎn)矩方程,44,3.6.3基本控制策略 A. 低速時的電流斬波控制（Current chopping control- CCC),在電感很小時使繞組開通，電流快速上升。為防止電流過大而損壞電機，當電流達到最大值Imax時，使繞組關(guān)斷，電流開始衰減，當電流衰減咸至Imin時，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)到負轉(zhuǎn)矩區(qū)。,45,B. 高速時的角度位置控制（Angul

20、ar position control-APC),高速時，由于反電勢大，電流受到限制，上升較慢。當?shù)竭_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)到負轉(zhuǎn)矩區(qū)，繞組要在電感到達最大值之前關(guān)斷。速度越高，要關(guān)斷的越早。,3.6.3基本控制策略,46,3.6.3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，從而實現(xiàn)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的調(diào)節(jié)，這就是電壓斬波控制,47,3.6.4當前基本控制

21、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結(jié)合角度控制。當轉(zhuǎn)速提高時，使 off適當提前。 2、變角度電壓斬波控制 電壓斬波調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，并使on和off隨轉(zhuǎn)速改變。電動機電動工作，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)間對應(yīng)的時間越短，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)節(jié)范圍大，

22、高低速均有較好的電動機性能，亦不存在兩種控制方式的轉(zhuǎn)換問題。缺點是控制方式的實現(xiàn)較復(fù)雜，對功率開關(guān)的工作頻率要求較高，否則斬波噪聲較大。,48,3.6.5理想線性模型的SR電動機分析,線性模型：不計磁路飽和，假定繞組電感與電流無關(guān)，此時電感只與轉(zhuǎn)子位置有關(guān),1 0 2 3 0 4 5,SR電機相電感隨轉(zhuǎn)子位置變化,49, = 1位置,轉(zhuǎn)子凹槽前沿與定子磁極前沿相遇位置,1,3.6.5理想線性模型的SR電動機分析,50,=0o位置,定子磁極軸線與轉(zhuǎn)子凹槽中心重合,=0o,3.6.5理想線性模型的SR電動機分析,51, =2位置,轉(zhuǎn)子磁極前沿與定子磁極前沿相遇位置,2,3.6.5理想線性模型的SR

23、電動機分析,52, = 3位置,轉(zhuǎn)子磁極前沿與定子磁極前沿重合位置,rotor,3,3.6.5理想線性模型的SR電動機分析,53, =4位置,轉(zhuǎn)子凹槽前沿與定子磁極后沿重合位置,4,3.6.5理想線性模型的SR電動機分析,54, =5位置,rotor,轉(zhuǎn)子凹槽前沿與定子磁極前沿相遇位置,5,3.6.5理想線性模型的SR電動機分析,55,1 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理想線性模型的SR電

24、動機分析,56,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為定子磁極軸線對轉(zhuǎn)子凹槽中心時的電感, Lmax定子磁極軸線對轉(zhuǎn)子磁極軸線的電感 。,3.6.5理想線性模型的SR電動機分析,57,3.6.5理想線性模型的SR電動機分析,58,3.6.5理想線性模型的SR電動機分析,59,3.7相電流解析分析,第k相繞組模型,60,3.7相電流解析分析,61,on2 : 在電感上升前開通，迅速建立電流，以獲得足夠轉(zhuǎn)矩,2 :電感上升，使繞組電流下降,off3 : 在電感達最大之前，

25、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。否則會產(chǎn)生反向轉(zhuǎn)矩,3.8典型電流波形,62,不同開通角下電流波形,開通角越小，電流幅值越大，續(xù)流時間越長。,不同關(guān)斷角下電流波形,3.8典型電流波形,63,變化趨勢：結(jié)構(gòu)一定，在on和off不變時，繞組電流隨外加電壓的增大而增大，隨轉(zhuǎn)速的升高而減??；通過調(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機的電磁轉(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，計算結(jié)果誤差很大，只能定性地說明影響電

26、流、轉(zhuǎn)矩的因素。,3.8典型電流波形,64,SR電機的基速,SR電機的固有機械特性類似與直流電機的串勵特性。 對給定SR電機，在最高電壓Us和最大允許電流條件下，存在一個臨界角速度。即SR電機得到最大轉(zhuǎn)矩的最高角速度，稱為基速。,3.9 SR電機固有機械特性,機械運動方程：,式中Te電磁轉(zhuǎn)矩；J 系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣量；K摩擦系數(shù)；TL負載轉(zhuǎn)矩。,65,4SR電機控制策略：,*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)定值和實際值之差調(diào)制Us，進而改變轉(zhuǎn)矩,*基速以上，角度位置控制(APC)，輸出恒功率,66,設(shè)定電流上、下幅值的斬波圖,設(shè)定電流上限和關(guān)斷時間斬波圖,4SR電機控制策略：,67,控制方式的合理選擇,4SR電機控制策略：,68,SR電動機的起動運行,四相SR電動機的矩角特性,兩相起動時合成轉(zhuǎn)矩波形,69,SR電動機的四象限運行控制,SR電動機正反轉(zhuǎn)控制原理,4SR電機控制策略：,70,制動狀態(tài)下L,i,Te與轉(zhuǎn)子 位置角 的關(guān)系示意圖,4SR電機控制策略：,71