开关磁阻电机工作原理及其驱动系统

范围

内都具有高输出和高效率而且有很好的容 错能力。这使得

SR

电机驱动系统在家

用电器、通用工业、伺服与调速系统、牵引电机、高转速电机、航空航天等领域

得到广泛应用。

S R

电机是一种机电能量转换装置。根据可逆原理，

SR

电机和传统电

机一样，它既可将电能转换为机械能——电动运行，在这方 面的理论趋于成熟

;

也可将机械能转换为电能——发电运行，< /p>

其内部的能量转换关系不能简单看成是

SR

电动机的逆过程。

开关磁阻电机的发展概况和发展趋势

“开关磁阻电机(Switched reluctance motor)”一词源见 于美国学者

969

年所撰论文，它描述了这种电机的两个基本特 征：①开关性——

电机必须工作在一种连续的开关模式，这是为什么在各种新型功率

半导体

器

件

可以获得后这种电机才得以发展的主要原因；②磁阻性——它是真正的磁阻电

机，定、转子具有可变磁阻磁路，更确切地说，是一种双凸极电机。开关磁阻电

机的

概念实际非常久远，

可以追溯到

19

世纪称为“电磁发动机”的发明，

这也

是现代步进电机的先驱。在美国，这种电机常常被称为“可变磁阻电机

(variable reluctance motor, VR

电机)”一词

,

但是

电机也是步进电机的

一种形式，

容易引起混淆。

有时人们也用“无刷磁阻电机

(Br ushless

reluctance

motor)”一词 ，以强调这种电机的无刷性。“

电子

换

向磁阻电机

(Electronically

commutated

reluctance

motor)”一词也曾采用，从工作原理

来看，

甚 至比“开关磁阻”的说法更准确—些，

但也容易与电子换向的水磁直流

< br>电机相混淆。毫无疑问，正是由于英国

P

．

．

Lawrenson

教授及其同事们的杰

出贡献，赋予了现代

SR

< br>电机新的意义，开关磁阻电机一词也因此逐渐为人们所

接受和采用。

从电机结构和运行原理上看，

SR

电机与大步距角的反应式步进电机十分相似，

因此有人将

SR

电机看成是一种高速大步距角的步进电机。但事实上，两者是有

< br>本质差别的，

这种差别体现在电机设计、

控制方法、

性能特性和应用场合等方面，

见表

11-1

。

开关磁 阻电机也可视为一种反应式同步磁阻电机，

但它与常规的反应式同步磁阻

电机有许多个同之处，见表

11-2

1.1

开关磁阻电机驱动系统的组成

开关磁阻电机驱动系统

(SRD)

主要 由开关磁阻电机、功率变换器、控制器和检测

器四部分组成，如图

1-1

所示。

1.1.1

开关磁阻电机

SR

电机可以设计成单相、两相、三 相、四相及多相等不同相数结构，且有每极

单齿结构和每极多齿结

构，轴向气隙、径向气隙和轴向—径向混合气隙结构，

内转 子和外转子结构，低于三相的

SR

电机一般没有自起动能力。相 数多，有利

于减小转矩波动，但导致结构

复杂、主开关器件多、成本增高。目前应用较多

的是二相

6

／

4

极结构和四相

8

／

6

极结构。下表为常见

SR

电机定、转子极数组

合方案。