第2章開關(guān)磁阻電機(jī)

1、特種電機(jī)及其控制特種電機(jī)及其控制2.1 SRM 傳動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)系統(tǒng)2.2 SRM 基本方程與性能分析基本方程與性能分析2.3 SRD的的 控制原理控制原理2.4 SRD 的功率變換器的功率變換器2.5 SRD 傳動(dòng)系統(tǒng)的反饋信號(hào)檢測(cè)傳動(dòng)系統(tǒng)的反饋信號(hào)檢測(cè)2.6 SRD 控制系統(tǒng)原理及其實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)原理及其實(shí)現(xiàn)2.7 基于單片機(jī)的基于單片機(jī)的SRD控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)2.8 基于基于DSP的的SRD控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)2.9 開關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)開關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)特種電機(jī)及其控制特種電機(jī)及其控制 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

2、負(fù)負(fù) 載載 特種電機(jī)及其控制特種電機(jī)及其控制特種電機(jī)及其控制特種電機(jī)及其控制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)繞阻繞阻特種電機(jī)及其控制特種電機(jī)及其控制電機(jī)原理演示電機(jī)原理演示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

3、通電 1-1 與與D-D重合重合特種電機(jī)及其控制特種電機(jī)及其控制12/8 極三相開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)極三相開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)特種電機(jī)及其控制特種電機(jī)及其控制特種電機(jī)及其控制特種電機(jī)及其控制)22kNNkmNsrs1 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)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，

4、這是提高電機(jī)出力的重要因素。機(jī)出力的重要因素。特種電機(jī)及其控制特種電機(jī)及其控制特種電機(jī)及其控制特種電機(jī)及其控制 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)上唷蜗嘤萌?、四相，還有人在研究?jī)上?、單相SRM低于三相的低于三相的SRM 沒有自起動(dòng)能力沒有自起動(dòng)能力特種電機(jī)及其控制特種電機(jī)及其控制

5、PM PM 特種電機(jī)及其控制特種電機(jī)及其控制（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特種電機(jī)及其控制特種電機(jī)及其控制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, , 開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)比通常認(rèn)為最簡(jiǎn)開關(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)單。2)2

6、)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)功率開關(guān)。個(gè)功率開關(guān)。特種電機(jī)及其控制特種電機(jī)及其控制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

7、轉(zhuǎn)磁場(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）特種電機(jī)及其控制特種電機(jī)及其控制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)過程中電流沖擊的特點(diǎn)，使之在起動(dòng)過程中電流沖擊小，電

8、動(dòng)機(jī)和控制器發(fā)熱較連續(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 控制開關(guān)控制開關(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: :相開通角相開通角, ,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。特種電機(jī)及其控制特種電機(jī)及其控制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)可通過機(jī)和電的統(tǒng)一協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)滿可通過機(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)

9、：轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)、振動(dòng)、噪聲缺點(diǎn)：轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)、振動(dòng)、噪聲 但但可通過特殊設(shè)計(jì)克服可通過特殊設(shè)計(jì)克服特種電機(jī)及其控制特種電機(jī)及其控制特種電機(jī)及其控制特種電機(jī)及其控制航空工業(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 特種電機(jī)及其控制特種電機(jī)及其控制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)

10、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?。﹙SR電機(jī)應(yīng)用研究：電動(dòng)車、發(fā)電機(jī)、一體化電機(jī)等電機(jī)應(yīng)用研究：電動(dòng)車、發(fā)電機(jī)、一體化電機(jī)等特種電機(jī)及其控制特種電機(jī)及其控制不計(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

11、t1 u1 + - . . . Rm d m/dt um + - 耦合磁場(chǎng)耦合磁場(chǎng) i1 im 特種電機(jī)及其控制特種電機(jī)及其控制第第k相繞組的相電壓平衡方程相繞組的相電壓平衡方程:特種電機(jī)及其控制特種電機(jī)及其控制所以：所以：電阻壓降電阻壓降dtdLidtdiiLiLiRdtddtdiiiRUkkkkkkkkkkkkkkkk特種電機(jī)及其控制特種電機(jī)及其控制22eLddTJkTdtdt特種電機(jī)及其控制特種電機(jī)及其控制diiWci0),(-i),(iWTcediTmNTrNerav/20),(2特種電機(jī)及其控制特種電機(jī)及其控制 不計(jì)磁路飽和，假定繞組電感與電流無(wú)關(guān)，不計(jì)磁路飽和，假定繞組電感與電流無(wú)

12、關(guān)，此時(shí)電感只與轉(zhuǎn)子位置有關(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)子位置變化電機(jī)相電感隨轉(zhuǎn)子位置變化特種電機(jī)及其控制特種電機(jī)及其控制stator = 1位置位置rotor轉(zhuǎn)子凹槽前沿與定子磁極前沿相遇位置轉(zhuǎn)子凹槽前沿與定子磁極前沿相遇位置 1特種電機(jī)及其控制特種電機(jī)及其控制stator =0o位置位置rotor定子磁極軸線與轉(zhuǎn)子凹槽中心重合定子磁極軸線與轉(zhuǎn)子凹槽中心重合 =0o特種電機(jī)及其控制特種電機(jī)及其控制stator = 2位置位置rotor轉(zhuǎn)子磁極前沿與定子磁極前沿相遇位置轉(zhuǎn)子磁極前沿與定子磁極前沿相遇位置 2特種電機(jī)及其控制特種電機(jī)及其控制stator

13、 = 3位置位置轉(zhuǎn)子磁極前沿與定子磁極前沿重合位置轉(zhuǎn)子磁極前沿與定子磁極前沿重合位置rotor 3特種電機(jī)及其控制特種電機(jī)及其控制stator = 4位置位置rotor轉(zhuǎn)子凹槽前沿與定子磁極后沿重合位置轉(zhuǎn)子凹槽前沿與定子磁極后沿重合位置 4特種電機(jī)及其控制特種電機(jī)及其控制stator = 5位置位置rotor轉(zhuǎn)子凹槽前沿與定子磁極前沿相遇位置轉(zhuǎn)子凹槽前沿與定子磁極前沿相遇位置 5特種電機(jī)及其控制特種電機(jī)及其控制 1 0 2 3 0 4 5 =0 定子磁極軸線與轉(zhuǎn)子凹槽中心重合定子磁極軸線與轉(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轉(zhuǎn)子凹槽前沿與定子磁極前沿相遇位置 2 轉(zhuǎn)

14、子磁極前沿與定子磁極前沿相遇位置轉(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轉(zhuǎn)子凹槽前沿與定子磁極后沿重合位置特種電機(jī)及其控制特種電機(jī)及其控制SR電機(jī)繞組電感的分段線性解析式：電機(jī)繞組電感的分段線性解析式：-544max43max32min221min)()()(KLLLKLLK=(Lmax-Lmin)/(3-2)= (Lmax-Lmin)/sLmin為定子磁極軸線對(duì)轉(zhuǎn)子凹槽中心時(shí)的電感為定子磁極軸線對(duì)轉(zhuǎn)子凹槽中心時(shí)的電感, Lmax定子磁極軸線對(duì)轉(zhuǎn)子磁極軸線的電感定子磁極軸線對(duì)轉(zhuǎn)子磁極軸線

15、的電感 。特種電機(jī)及其控制特種電機(jī)及其控制同時(shí)可以導(dǎo)出：同時(shí)可以導(dǎo)出：-54243322200000iKiKTTTKT為常數(shù)為常數(shù)特種電機(jī)及其控制特種電機(jī)及其控制 on 2 :電感上升，使繞組電感上升，使繞組電流下降電流下降 off 3 : 在電感達(dá)最大之前，繞組在電感達(dá)最大之前，繞組關(guān)斷，繞組續(xù)流。關(guān)斷，繞組續(xù)流。 3 z 4 (zz=2=2offoff- -onon) ) 在電感下降之前，續(xù)流結(jié)在電感下降之前，續(xù)流結(jié)束。否則會(huì)產(chǎn)生反向轉(zhuǎn)矩束。否則會(huì)產(chǎn)生反向轉(zhuǎn)矩典型電流波形典型電流波形特種電機(jī)及其控制特種電機(jī)及其控制特種電機(jī)及其控制特種電機(jī)及其控制特種電機(jī)及其控制特種電機(jī)及其控制結(jié)構(gòu)一定，在

16、結(jié)構(gòu)一定，在onon和和offoff不變時(shí)，不變時(shí)，繞組電流隨外加電壓的增大而增大，隨轉(zhuǎn)速繞組電流隨外加電壓的增大而增大，隨轉(zhuǎn)速的升高而減小；通過調(diào)整開關(guān)角和關(guān)斷角也的升高而減小；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(dòng)機(jī)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。的電磁轉(zhuǎn)矩增大。 ：外加電源電壓外加電源電壓UsUs、角、角速度速度r r、開通角、開通角onon、關(guān)斷角、關(guān)斷角offoff、最大電、最大電感感Lmaxmax、最小電感、最小電感Lminmin、定子極弧、定子極弧s s等。等。 線性模型忽略了許多因素，計(jì)算結(jié)果誤差很線性模型忽略了許多因素，計(jì)算結(jié)果誤差

17、很大，只能定性地說明影響電流、轉(zhuǎn)矩的因素。大，只能定性地說明影響電流、轉(zhuǎn)矩的因素。特種電機(jī)及其控制特種電機(jī)及其控制)21)(2minmax2min2222LLLUNmToffonoffSrav-特種電機(jī)及其控制特種電機(jī)及其控制1) on 是控制轉(zhuǎn)矩的重要參數(shù)：是控制轉(zhuǎn)矩的重要參數(shù)： 一定時(shí)，若一定時(shí)，若開通角開通角 on較小，相電流直線上升時(shí)間較長(zhǎng)，較小，相電流直線上升時(shí)間較長(zhǎng)，從而增大電流，提高轉(zhuǎn)矩從而增大電流，提高轉(zhuǎn)矩。2) 在在 on一定時(shí)，增大一定時(shí)，增大 off,平均轉(zhuǎn)矩也相應(yīng)增大。平均轉(zhuǎn)矩也相應(yīng)增大。但導(dǎo)通角但導(dǎo)通角 c= off- on有一個(gè)最佳值，超過此值，有一個(gè)最佳值，超過此

18、值， c 增大，平均轉(zhuǎn)矩反而減小。增大，平均轉(zhuǎn)矩反而減小。討論：討論：特種電機(jī)及其控制特種電機(jī)及其控制2.3 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)/savUFT 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)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/ 特種電機(jī)及其控制特種電機(jī)及其控制 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

19、式方式 1 2 c固定固定 o T 特種電機(jī)及其控制特種電機(jī)及其控制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，稱為為。特種電機(jī)及其控制特種電機(jī)及其控制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，通過電流斬波限，通過電流斬波限制電流，得到恒

20、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*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，輸出恒功率特種電機(jī)及其控制特種電機(jī)及其控制 O i Imin Imax 特種電機(jī)及其控制特種電機(jī)及其控制 O i Imax 特種電機(jī)及其控制特種電機(jī)及其控制 O i 特種電機(jī)及其控制特種電機(jī)及其控制 O T off on增大增大 特種電機(jī)及其控制特種電機(jī)及其控制0 0 Amin Cmaxn 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

21、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) 特種電機(jī)及其控制特種電機(jī)及其控制電流斬波控制方式具有如下特點(diǎn)：電流斬波控制方式具有如下特點(diǎn)：v適用于低速和制動(dòng)控制。適用于低速和制動(dòng)控制。v轉(zhuǎn)矩平穩(wěn)。轉(zhuǎn)矩平穩(wěn)。v適合于用作轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)系統(tǒng)。適合于用作轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)系統(tǒng)。v用作調(diào)速系統(tǒng)時(shí)動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度慢。用作調(diào)速系統(tǒng)時(shí)動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度慢。角度位置控制方式具有如下特點(diǎn)：角度位置控制方式具有如下特點(diǎn)：v轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)范圍大。轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)范圍大。v電動(dòng)機(jī)效率高。電動(dòng)機(jī)效率高。v不適用于低速。不適用于低速。特種電機(jī)及其控制特種電機(jī)及其控制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

22、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?，又能迅速向電源回饋能量。特種電機(jī)及其控制特種電機(jī)及其控制（1）較少數(shù)量的主開關(guān)元件；）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）可將全部電源電壓加給電動(dòng)機(jī)相繞組；組；（3）主開關(guān)器件的電壓額定值與電動(dòng)機(jī)）主開關(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）可通過主開關(guān)器件調(diào)制，有效地控）可通過主開關(guān)器件調(diào)制，有效地控制相電流；制相電流；（6）能將能量回饋給電源。）能將能量回饋給電源。特種

23、電機(jī)及其控制特種電機(jī)及其控制1、雙開關(guān)型、雙開關(guān)型每相有兩只主開關(guān)每相有兩只主開關(guān)和兩只續(xù)流二極管和兩只續(xù)流二極管。當(dāng)兩只主開關(guān)當(dāng)兩只主開關(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 特種電機(jī)及其控制特種電機(jī)及其控制雙開關(guān)型電路特點(diǎn)：雙開關(guān)型電路特點(diǎn)：1）適用于任意相數(shù)）適用于任意相數(shù)SR電機(jī)電機(jī)2 2）

24、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 特種電機(jī)及其控制特種電機(jī)及其控制 + US - - VD1 VD4 VT1 VT4 VD2 VD5 VT2 VT5 VD3 VD6 VT3 VT6 A B C 特種電機(jī)及其控制特種電機(jī)及其控制 雙繞組型電路特點(diǎn)雙繞組型電路特點(diǎn)主開關(guān)主開關(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，通過二副繞組，通過二極管極管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

25、。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。特種電機(jī)及其控制特種電機(jī)及其控制 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)

26、點(diǎn)：適用于任何相數(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)合特種電機(jī)及其控制特種電機(jī)及其控制兩個(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)主開關(guān)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，經(jīng)相供電，經(jīng)下側(cè)電容下側(cè)電容C2構(gòu)成構(gòu)成回路；當(dāng)回路；當(dāng)S1關(guān)斷關(guān)斷時(shí)，時(shí)，A相電流經(jīng)相電流經(jīng)D1續(xù)流，向下側(cè)續(xù)流，向下側(cè)電容電容C2充電。充電。 特種電機(jī)及其控制特種電機(jī)

27、及其控制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）主開關(guān)數(shù)較少）主開關(guān)數(shù)較少3）相控獨(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)電位漂移位漂移特種電機(jī)及其控制特種電機(jī)及其控制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。特種電機(jī)及其控制特種電機(jī)及其控制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

28、關(guān)數(shù)較少）主開關(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特種電機(jī)及其控制特種電機(jī)及其控制 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 正正反反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)指指令令 ACR PWM 邏邏輯輯 “與與” 放放 大大 驅(qū)驅(qū) 動(dòng)動(dòng) * - - + + T* i* - - i on , off 特種電機(jī)及其控制特種電機(jī)及其

29、控制 鍵盤電路鍵盤電路 顯示電路顯示電路 故障檢測(cè)電路故障檢測(cè)電路 位置、速度信位置、速度信號(hào)檢測(cè)電路號(hào)檢測(cè)電路 EPROM 和和 E2PROM 電路電路 晶振和復(fù)位晶振和復(fù)位 電路電路 電流斬波與過電流斬波與過流保護(hù)電路流保護(hù)電路 電流檢測(cè)電路電流檢測(cè)電路 過電流保護(hù)過電流保護(hù) 電路電路 相控信號(hào)相控信號(hào) 輸出電路輸出電路 邏邏輯輯綜綜合合電電路路 CPU (80C196KC) 功功率率變變換換器器隔隔離離驅(qū)驅(qū)動(dòng)動(dòng)電電路路 HSI HSO PWM P0 ACH4 特種電機(jī)及其控制特種電機(jī)及其控制特種電機(jī)及其控制特種電機(jī)及其控制DSP 具具有有PWM發(fā)生單元，可產(chǎn)生發(fā)生單元，可產(chǎn)生16路路PW

30、M 信號(hào)信號(hào); ;特種電機(jī)及其控制特種電機(jī)及其控制：光電傳感器反饋轉(zhuǎn)子光電傳感器反饋轉(zhuǎn)子位置信號(hào)。通過位置信號(hào)。通過F2407 的捕獲單元的捕獲單元(CAP14 4) 對(duì)脈沖信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)子位置信對(duì)脈沖信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)子位置信號(hào)的檢測(cè)。號(hào)的檢測(cè)。CAP 單元不僅能檢測(cè)信號(hào)的變化單元不僅能檢測(cè)信號(hào)的變化,而且還能記錄兩次信號(hào)變化的時(shí)間間隔而且還能記錄兩次信號(hào)變化的時(shí)間間隔，由此由此，進(jìn)而準(zhǔn)確地控制各相的開通和關(guān)進(jìn)而準(zhǔn)確地控制各相的開通和關(guān)斷斷。特種電機(jī)及其控制特種電機(jī)及其控制使用磁場(chǎng)平衡式霍爾檢測(cè)器使用磁場(chǎng)平衡式霍爾檢測(cè)器(LEM 模塊模塊) 來(lái)檢測(cè)電機(jī)的三相電流。來(lái)檢測(cè)電

31、機(jī)的三相電流。LEM的的輸出一方面輸入到輸出一方面輸入到F240 的的A/D 轉(zhuǎn)換口轉(zhuǎn)換口,轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后用以控制電流斬波限數(shù)字信號(hào)后用以控制電流斬波限;一方面輸入一方面輸入到保護(hù)電路到保護(hù)電路,實(shí)現(xiàn)對(duì)功率變換器主開關(guān)的過流實(shí)現(xiàn)對(duì)功率變換器主開關(guān)的過流保護(hù)。保護(hù)。5) 鍵盤、顯示電路鍵盤、顯示電路:特種電機(jī)及其控制特種電機(jī)及其控制 位位置置檢檢測(cè)測(cè) 功功率率變變換換器器 SR 發(fā)發(fā)電電機(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 電電功功率率輸輸出出 機(jī)機(jī)械械功功率率輸輸入入 特種電機(jī)及其控制特種電機(jī)及其控制特種電機(jī)及其控制特種電機(jī)及其控制特種電機(jī)及其控制特種電機(jī)及其控制特種電機(jī)及其控制特種電機(jī)及其控制特種電機(jī)及其控制特