開關(guān)磁阻電機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)【文獻(xiàn)綜述】

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1、畢業(yè)設(shè)計(jì)文獻(xiàn)綜述電氣工程及其自動(dòng)化開關(guān)磁阻電機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)一、前言開關(guān)磁阻電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、容錯(cuò)性高、功率密度高能夠高速運(yùn)行，并且它能方便地實(shí)現(xiàn)起動(dòng)和發(fā)電雙功能，因此，目前越來越廣泛的應(yīng)用于航空和汽車上的起動(dòng)／發(fā)電系統(tǒng)。開關(guān)磁阻電機(jī)具有很大的發(fā)展?jié)摿Α６?、主題（一）、開關(guān)磁阻電機(jī)的發(fā)展概述“開關(guān)磁阻電機(jī)”一詞源于美國(guó)學(xué)者S.A.Nasar1969年所撰論文，它描述了這種電機(jī)的兩個(gè)基本特征：開關(guān)性和磁阻性。20世紀(jì)80年代以來，越來越多的學(xué)者開始關(guān)注開關(guān)磁阻電機(jī)，并對(duì)此進(jìn)行了大量的研究。美國(guó)空軍和GE公司聯(lián)合開發(fā)了航空發(fā)動(dòng)機(jī)用SRD電機(jī)系統(tǒng)，有30KW、270V、最大轉(zhuǎn)速為52

2、000r/min和250KW、270V最大轉(zhuǎn)速為23000r/min兩種規(guī)格。加拿大、前南斯拉夫在SR電機(jī)的運(yùn)行理論電磁場(chǎng)分析上做了大量研究工作。一些學(xué)者還研究了盤式SRM/外轉(zhuǎn)子式SRM、直線式SRM和無位置傳感器SRM等新型結(jié)構(gòu)的電機(jī)。1984年開始，我國(guó)許多單位先后開展了SR電機(jī)的研究工作且SRM被列入中小型電機(jī)“七五”科研規(guī)劃項(xiàng)目。在借鑒國(guó)外經(jīng)驗(yàn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，我國(guó)的SR電機(jī)研究技術(shù)進(jìn)展很快。近年來，中國(guó)在開關(guān)磁阻電機(jī)的研發(fā)方面取得了很大的進(jìn)步例如南京航空航天大學(xué)開發(fā)了3KW、6KW及7.5KW三套原理樣機(jī)，電機(jī)采用的是風(fēng)冷形式。但在大功率方面的研究還很少，僅有原理樣機(jī)方面的仿

3、真。（二）、開關(guān)磁阻電機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)開關(guān)磁阻電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能優(yōu)越，可靠性高，覆蓋功率范圍10W~5MW的各種高低速驅(qū)動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)。使得開關(guān)磁阻電機(jī)在各種需要調(diào)速和高效率的場(chǎng)合均能得到廣泛使用（電動(dòng)車驅(qū)動(dòng)、通用工業(yè)、家用電器、紡織機(jī)械、電力傳動(dòng)系統(tǒng)等各個(gè)領(lǐng)域）。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，電機(jī)的轉(zhuǎn)子沒有繞阻和磁鐵。6（1）轉(zhuǎn)矩方向與電流方向無關(guān)，只需單方相繞阻電流，每相一個(gè)功率開關(guān)，功率電路簡(jiǎn)單可靠，可降低系統(tǒng)成本。（2）易于實(shí)現(xiàn)各種再生制動(dòng)能力。（3）定子線圈嵌裝容易，熱耗大部分在定子，易于冷卻，效率高，損耗小，允許有較大的溫升。（4）轉(zhuǎn)子上沒有電刷，結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，適用于危險(xiǎn)環(huán)境，控制靈活。（5）

4、調(diào)速范圍寬，控制靈活并且輸出效率很高。（6）電機(jī)的繞組電流方向?yàn)閱畏较颍刂齐娐泛?jiǎn)單，具有較高的經(jīng)濟(jì)性和可靠性，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，有較高轉(zhuǎn)矩慣量比。其主要缺點(diǎn)為轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)大、需要根據(jù)轉(zhuǎn)子與定子相對(duì)位置投勵(lì)、必須與控制器一同使用才能穩(wěn)速運(yùn)行、主接線數(shù)隨著相數(shù)的增多而大量增多。（三）、基本內(nèi)容功率變化器在SRD中占的比重非常的大，因此合理的設(shè)計(jì)功率變換器是提高SRD性能跟價(jià)格的關(guān)鍵之一。從功率變換器與電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)匹配、效率高，控制方便，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低的要求出發(fā)，一個(gè)理想的功率變換器應(yīng)該具備如下條件：（1）最少數(shù)量的主開關(guān)器件；（2）基數(shù)相和偶數(shù)相的SR電機(jī)都適合用；（3）所有的電源電壓都可

5、以加到相繞阻上；（4）主開關(guān)器件的額定電壓接近電動(dòng)機(jī)額定電壓；（5）相繞阻電流變化速度快；（6）通過主開關(guān)器件調(diào)制，能夠有效的控制相電流；（7）繞阻磁鏈減少的同時(shí)能夠?qū)⒛芰炕仞伣o電源。具備以上條件的電路有很多。主要有每相只有一個(gè)主開關(guān)管的電路，據(jù)有最少數(shù)量主開關(guān)器件的功率變換電路。3.1每相只有一個(gè)主開關(guān)管的電路每相只有一個(gè)主開關(guān)管的電路包括雙繞阻功率變換器、采用分裂式直流電源的功率變換器、帶儲(chǔ)存電容的功率變換器和再生式SR電動(dòng)機(jī)功率變換器。6雙繞阻功率變換器要求SR電動(dòng)機(jī)每相有一個(gè)二次繞阻與一次繞阻完全耦合器主開關(guān)器件裝置的額定電壓至少是電機(jī)繞阻額定值的兩倍，因此未能用足主開關(guān)器件

6、的額定電壓，另一缺點(diǎn)是銅線的利用率低。但是就逆變電路而言它是經(jīng)濟(jì)的。采用分裂式直流電源的功率變換器這種功率變換器中電容量和電源電壓的定額將顯著增加。為了保證三線電源兩側(cè)的負(fù)載相等，使上下臂各相工作電壓相等，采用這種功率變換器方案只適用于偶數(shù)相的SR電機(jī)，這種方案對(duì)蓄電池供電系統(tǒng)是十分合適的。帶儲(chǔ)存電容的功率變換器根據(jù)能量回饋電源的方法不同可以有如下幾種方案：1、利用諧振回收能量2、利用阻尼回收能量3、利用斬波器回收能量。其各有優(yōu)缺點(diǎn)。3.2具有最少數(shù)量主開關(guān)器件的功率變換器它是在不對(duì)稱半橋電路的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新的少主開關(guān)器件的功率變換電路它保留了橋式電路的所有優(yōu)點(diǎn)但所用的每相主

7、開關(guān)可以少于兩個(gè)。但是主開關(guān)的工作狀態(tài)必須根據(jù)與其連接的所有相繞阻的電流來決定，所以必須提出對(duì)所有相電流獨(dú)立控制的主開關(guān)器件策略，同時(shí)SR電機(jī)相繞阻接至功率變換器的方式必須加以限定。電流檢測(cè)電路用來檢測(cè)定子繞組的電流大小，將其反饋到控制器中。四相電機(jī)可以采取A/C、B/D共用一套電流傳感器，SRM功率變化器輸出的相電流是單向的，可以用電阻采樣，直流電流互感器，霍爾元件采樣，磁敏電阻采樣。位置檢測(cè)的目的是確定轉(zhuǎn)子定子的的相對(duì)位置，即要用絕對(duì)位置傳感器檢測(cè)定子