新能源汽車技術(shù)第3章2電動(dòng)汽車用電動(dòng)機(jī)

第3章電動(dòng)汽車用電動(dòng)機(jī)(二)3.4異步電動(dòng)機(jī)

3.5永磁同步電動(dòng)機(jī)

3.6開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)3.4異步電動(dòng)機(jī)異步電動(dòng)機(jī)又稱感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，是由氣隙旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電流相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，從而實(shí)現(xiàn)電能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械能量的一種交流電動(dòng)機(jī)。異步電動(dòng)機(jī)的種類很多。最常見的方法是按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)和定子繞組相數(shù)分類。按照轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)來分，有籠型異步電動(dòng)機(jī)和繞線型異步電動(dòng)機(jī)；按照定子繞組相數(shù)來分，有單相異步電動(dòng)機(jī)、兩相異步電動(dòng)機(jī)和三相異步電動(dòng)機(jī)。1.異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)1)．異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)異步電動(dòng)機(jī)主要由靜止的定子和旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子兩大局部組成。(1)定子異步電動(dòng)機(jī)的定子由定子鐵心、定子繞組和機(jī)座構(gòu)成。(2)轉(zhuǎn)子。異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)軸組成。1.異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)三相異步電動(dòng)機(jī)的典型結(jié)構(gòu)2).異步電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)轉(zhuǎn)子繞組不需與其他電源相連，其定子電流直接取自交流電力系統(tǒng)；結(jié)構(gòu)簡單，制造、使用、維護(hù)方便，運(yùn)行可靠性高，重量輕，本錢低。異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與其旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速有固定的轉(zhuǎn)差率，因而調(diào)速性能較差。此外，異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，從電力系統(tǒng)吸取無功功率以勵(lì)磁，這會導(dǎo)致電力系統(tǒng)的功率因數(shù)變壞。1.異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)2.異步電動(dòng)機(jī)的工作原理異步電動(dòng)機(jī)工作原理圖2.異步電動(dòng)機(jī)的工作原理異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與定子旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速之間存在轉(zhuǎn)速差，它的大小決定著轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢及其頻率的大小，直接影響異步電動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)。通常將轉(zhuǎn)速差與同步轉(zhuǎn)速的比值，用轉(zhuǎn)差率表示，即有式中，為轉(zhuǎn)差率；為定子旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速；為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速。3.異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性

1)．異步電動(dòng)機(jī)的工作特性異步電動(dòng)機(jī)的工作特性是指電動(dòng)機(jī)在保持額度電壓和額定頻率不變的情況下，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、電磁轉(zhuǎn)矩、定子電流、效率和功率因數(shù)隨輸出功率變化的特性。轉(zhuǎn)速特性和轉(zhuǎn)矩特性關(guān)系到電動(dòng)機(jī)與機(jī)械負(fù)載匹配的合理性；定子電流特性可以說明電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱情況，關(guān)系到電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的可靠性和使用壽命；效率特性和功率因數(shù)特性關(guān)系到電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。3.異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性異步電動(dòng)機(jī)的工作特性3.異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性2)．異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性是指電動(dòng)機(jī)在恒定電壓和恒定頻率的情況下，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系。異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性分為自然機(jī)械特性和人為機(jī)械特性。3.異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性在電源電壓和電源頻率恒定且定、轉(zhuǎn)子回路不接入任何附加設(shè)備時(shí)的機(jī)械特性稱為自然機(jī)械特性。3.異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性電源電壓、電源頻率、電動(dòng)機(jī)極對數(shù)、定子或轉(zhuǎn)子回路接入其它附屬設(shè)備，其中任意一項(xiàng)改變得到的機(jī)械特性稱為人為機(jī)械特性。4.異步電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型三相異步電動(dòng)機(jī)的物理模型4.異步電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型〔1〕電壓方程三相定子繞組的電壓平衡方程為4.異步電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型三相轉(zhuǎn)子繞組折算到定子側(cè)后的電壓方程為分別為定子和轉(zhuǎn)子相電壓的瞬時(shí)值；分別為定子和轉(zhuǎn)子相電流的瞬時(shí)值；分別為各相繞組的全磁鏈；分別為定子和轉(zhuǎn)子繞組的電阻。

4.異步電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型上述各量度已折算到定子側(cè)。將電壓方程寫成矩陣形式，并以微分算子代替微分符號

。4.異步電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型〔2〕磁鏈方程六個(gè)繞組的磁鏈可表示為對角線元素是各有關(guān)繞組的自感，其余各項(xiàng)是繞組間的互感。4.異步電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型根據(jù)磁鏈方程和電壓方程，可以得到展開后的電壓方程為4.異步電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型〔3〕運(yùn)動(dòng)方程在一般情況下，電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式是式中，TL為負(fù)載轉(zhuǎn)矩；J為機(jī)組的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；D為與轉(zhuǎn)速成正比的負(fù)載轉(zhuǎn)矩阻尼系數(shù)；K為扭轉(zhuǎn)彈性轉(zhuǎn)矩系數(shù)；為極對數(shù)。對于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，D=0，K=0，那么4.異步電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型〔4〕轉(zhuǎn)矩方程按照機(jī)電能量轉(zhuǎn)換原理，可求出電磁轉(zhuǎn)矩Te的表達(dá)式為)]120sin()()120sin()(sin)[(1oo-+++++++++=qqqbCcBcAaCcBbAcCbBaAmeiiiiiiiiiiiiiiiiiipLT4.異步電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型三相異步電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型將前述式子歸納起來，便構(gòu)成在恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載下三相異步電動(dòng)機(jī)的多變量非線性數(shù)學(xué)模型。5.異步電動(dòng)機(jī)的控制異步電動(dòng)機(jī)是一個(gè)多變量〔多輸入輸出〕系統(tǒng)，其中變量電壓〔電流〕、頻率、磁通、轉(zhuǎn)速之間又相互影響，所以其又是強(qiáng)耦合的多變量系統(tǒng)。如何對這樣一個(gè)非線性、多變量、強(qiáng)耦合的復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行有效控制，成為研究的重點(diǎn)。目前對異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速控制主要有恒壓頻比開環(huán)控制〔VVVF〕、轉(zhuǎn)差控制、矢量控制〔VC〕以及直接轉(zhuǎn)矩控制〔DTC〕等。5.異步電動(dòng)機(jī)的控制5.異步電動(dòng)機(jī)的控制異步電動(dòng)機(jī)矢量控制原理對于籠型轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)子短路，那么有，數(shù)學(xué)模型中的電壓矩陣方程式可簡化為

轉(zhuǎn)矩方程為5.異步電動(dòng)機(jī)的控制在矢量控制系統(tǒng)中，被控制量是定子電流，因此，必須從數(shù)學(xué)模型中找出定子電流的兩個(gè)分量與其他物理量的關(guān)系。運(yùn)算得所以運(yùn)算得到式中，為轉(zhuǎn)子勵(lì)磁時(shí)間常數(shù)。5.異步電動(dòng)機(jī)的控制由簡化得電壓矩陣方程式可得

進(jìn)一步計(jì)算可得

5.異步電動(dòng)機(jī)的控制異步電動(dòng)機(jī)矢量控制的特點(diǎn)

(1)可以從零轉(zhuǎn)速起進(jìn)行速度控制，因此調(diào)速范圍很寬廣；(2)可以對轉(zhuǎn)矩實(shí)行較為精確控制；(3)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度很快；(4)電動(dòng)機(jī)的加速度特性很好。5.異步電動(dòng)機(jī)的控制

2).異步電動(dòng)機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制

直接轉(zhuǎn)矩控制是將電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩作為直接控制對象，通過控制定子磁場向量控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。通過控制PWM型逆變器的導(dǎo)通和切換方式，控制電動(dòng)機(jī)的瞬時(shí)輸入電壓，改變磁鏈的旋轉(zhuǎn)速度來控制瞬時(shí)轉(zhuǎn)矩，使系統(tǒng)性能對轉(zhuǎn)子參數(shù)呈現(xiàn)魯棒性。5.異步電動(dòng)機(jī)的控制異步電動(dòng)機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與原理直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)框圖如以下圖所示。它主要包括磁鏈調(diào)節(jié)器、轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器、磁鏈和轉(zhuǎn)矩觀測器、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器等。其中磁鏈觀測器對磁鏈的觀測是否準(zhǔn)確對整個(gè)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性有著舉足輕重的作用，而開關(guān)策略和磁鏈、轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)是先進(jìn)控制算法的核心局部。直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖5.異步電動(dòng)機(jī)的控制3.5永磁同步電動(dòng)機(jī)

永磁同步電動(dòng)機(jī)〔PermanentMagnetSynchronousMotor，簡稱PMSM〕具有高效、高控制精度、高轉(zhuǎn)矩密度、良好的轉(zhuǎn)矩平穩(wěn)性及低振動(dòng)噪聲的特點(diǎn)，通過合理設(shè)計(jì)永磁磁路結(jié)構(gòu)能獲得較高的弱磁性能，在電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)方面具有很高的應(yīng)用價(jià)值，受到國內(nèi)外電動(dòng)汽車界的高度重視，是最具競爭力的電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)之一。1.永磁同步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)

1)．永磁同步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)

永磁同步電動(dòng)機(jī)分為正弦波驅(qū)動(dòng)電流的永磁同步電動(dòng)機(jī)和方波驅(qū)動(dòng)電流的永磁同步電動(dòng)機(jī)。這里介紹的主要是以三相正弦波驅(qū)動(dòng)的永磁同步電動(dòng)機(jī)。

永磁同步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖

外表嵌入式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)a〕內(nèi)置徑向式b〕內(nèi)置切向式c〕內(nèi)置混合式內(nèi)置式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)1.永磁同步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)2)．永磁同步電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：〔1〕用永磁體取代繞線式同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子中的勵(lì)磁繞組，從而省去了勵(lì)磁線圈、滑環(huán)和電刷，以電子換向?qū)崿F(xiàn)無刷運(yùn)行，結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行可靠；〔2〕永磁同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與電源頻率間始終保持準(zhǔn)確的同步關(guān)系，控制電源頻率就能控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速；〔3〕永磁同步電動(dòng)機(jī)具有較硬的機(jī)械特性，對于因負(fù)載的變化而引起的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的擾動(dòng)具有較強(qiáng)的承受能力；1.永磁同步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)〔4〕永磁電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子為永久磁鐵無需勵(lì)磁，因此電動(dòng)機(jī)可以在很低的轉(zhuǎn)速下保持同步運(yùn)行，調(diào)速范圍寬；〔5〕永磁同步電動(dòng)機(jī)與異步電動(dòng)機(jī)相比，不需要無功勵(lì)磁電流，因而功率因數(shù)高，定子電流和定子銅耗小，效率高；〔6〕體積小、重量輕?！?〕結(jié)構(gòu)多樣化，應(yīng)用范圍廣。1.永磁同步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)缺點(diǎn)：〔1〕由于永磁同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子為永磁體，無法調(diào)節(jié)，必須通過加定子直軸去磁電流分量來削弱磁場，這會增大定子的電流，增加電動(dòng)機(jī)的銅耗；〔2〕永磁電動(dòng)機(jī)的磁鋼價(jià)格較高。

2.永磁同步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行原理與特性1)．電樞反響永磁同步電動(dòng)機(jī)帶負(fù)載時(shí)，氣隙磁場是永磁體磁動(dòng)勢和電樞磁動(dòng)勢共同建立的。電樞磁動(dòng)勢對氣隙磁場有影響，電樞磁動(dòng)勢的基波對氣隙磁場的影響稱為電樞反響。電樞反響不僅使氣隙磁場波形發(fā)生畸變，而且還會產(chǎn)生去磁或增磁作用，因此，氣隙磁場將影響永磁同步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性。2.永磁同步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行原理與特性2)．電壓方程式忽略磁飽和效應(yīng)的影響，永磁同步電動(dòng)機(jī)的電壓方程式為式中，為電樞端電壓；為勵(lì)磁電動(dòng)勢；為電樞電流；為電樞電流在d軸的分量；為電樞電流在q軸的分量；為電樞繞組電阻；為直軸同步電抗；為交軸同步電抗。2.永磁同步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行原理與特性3)．功率與轉(zhuǎn)矩當(dāng)永磁同步電動(dòng)機(jī)具有滯后功率因數(shù)并考慮電樞電阻的影響，電動(dòng)機(jī)從電網(wǎng)輸入的電功率為式中，為電動(dòng)機(jī)的功率角。

電動(dòng)機(jī)的電磁功率為式中，為電動(dòng)機(jī)的電樞繞組銅耗。2.永磁同步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行原理與特性如果忽略電樞電阻的影響，那么上式的前半局部稱為根本電磁功率，由永磁磁場與電樞磁場相互作用產(chǎn)生；后半局部因凸極效應(yīng)產(chǎn)生，稱為附加電磁功率或磁阻功率。電磁功率與功率角的關(guān)系稱為永磁同步電動(dòng)機(jī)的功角特性。永磁同步電動(dòng)機(jī)的功角特性和矩角特性

2.永磁同步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行原理與特性4)．運(yùn)行特性

永磁同步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性主要是機(jī)械特性和工作特性。永磁同步電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性為平行于橫軸的直線，調(diào)節(jié)電源頻率來調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速時(shí)，轉(zhuǎn)速將嚴(yán)格地與頻率成正比例變化。永磁同步電動(dòng)機(jī)的工作特性是指當(dāng)電源電壓恒定時(shí)，電動(dòng)機(jī)的輸入功率、電樞電流、效率、功率因數(shù)等隨輸出功率變化的關(guān)系。

永磁同步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性

永磁同步電動(dòng)機(jī)的工作特性3.永磁同步電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型

假定：〔1〕磁路不飽和，電動(dòng)機(jī)電感不受電流變化影響，不計(jì)渦流和磁滯損耗；〔2〕忽略齒槽、換相過程和電樞反響的影響；〔3〕電動(dòng)機(jī)的反電動(dòng)勢是正弦的；〔4〕電動(dòng)機(jī)各相繞組電阻相等；〔5〕轉(zhuǎn)子上無阻尼繞組，永磁體也沒有阻尼作用。3.永磁同步電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型靜止三相坐標(biāo)系(ABC)模型3.永磁同步電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型三相繞組的靜止坐標(biāo)系(ABC)電壓方程為3.永磁同步電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型通過坐標(biāo)變換，可以將永磁同步電動(dòng)機(jī)在ABC三相靜止坐標(biāo)系下的電壓電流量變換到轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下。由此可以得3.永磁同步電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型電磁轉(zhuǎn)矩方程為式中，為電動(dòng)機(jī)磁極對數(shù)；為永磁體產(chǎn)生的磁鏈；，直交流電感；，為直交流電流。定子電流空間矢量與定子磁鏈空間矢量同相，且定子磁鏈與永磁體產(chǎn)生的氣隙磁場間的空間角度為，那么3.永磁同步電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型下式代入上式得到

由上式可以看出，永磁同步電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩中包含兩個(gè)分量，第一項(xiàng)為哪一項(xiàng)由兩磁場互相作用所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩，第二項(xiàng)是由凸極效應(yīng)引起，并與兩軸電感參數(shù)的差值成正比的磁阻轉(zhuǎn)矩。4.永磁同步電動(dòng)機(jī)的控制1).恒壓頻比開環(huán)控制(VVVF)VVVF的控制變量為電動(dòng)機(jī)的外部變量即電壓和頻率?？刂葡到y(tǒng)將參考電壓和頻率輸入到實(shí)現(xiàn)控制策略的調(diào)制器中，最后由逆變器產(chǎn)生一個(gè)交變的正弦電壓施加在電動(dòng)機(jī)的定子繞組上，使之運(yùn)行在指定的電壓和參考頻率下。4.永磁同步電動(dòng)機(jī)的控制2)．矢量控制永磁同步電動(dòng)機(jī)矢量控制策略與異步電動(dòng)機(jī)矢量控制策略有些不同。由于永磁同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和電源頻率嚴(yán)格同步，其轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速等于旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)差恒等于零，沒有轉(zhuǎn)差功率，控制效果受轉(zhuǎn)子參數(shù)影響小。因此，在永磁同步電動(dòng)機(jī)上更容易實(shí)現(xiàn)矢量控制。永磁同步電動(dòng)機(jī)矢量控制系統(tǒng)框圖4.永磁同步電動(dòng)機(jī)的控制3)．直接轉(zhuǎn)矩控制實(shí)際系統(tǒng)中，開關(guān)信號是由轉(zhuǎn)矩和定子磁鏈的給定值與反響值的偏差經(jīng)滯環(huán)比較得到。而轉(zhuǎn)矩和定子磁鏈的給定值是由電磁轉(zhuǎn)矩和定子磁鏈估算模型計(jì)算得到的。PMSM直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)4.永磁同步電動(dòng)機(jī)的控制4)．智能控制采用智能控制方法的永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)，在多環(huán)控制結(jié)構(gòu)中，智能控制器處于最外環(huán)充當(dāng)速度控制器，而內(nèi)環(huán)電流控制、轉(zhuǎn)矩控制仍采用PI控制、直接轉(zhuǎn)矩控制這些方法。

3.6開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)1.開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)是由雙凸極的定子和轉(zhuǎn)子組成，其定子、轉(zhuǎn)子的凸極均由普通的硅鋼片疊壓而成。定子極上繞有集中繞組，把沿徑向相對的兩個(gè)繞組串聯(lián)成一個(gè)兩級磁極，稱為“一相〞；轉(zhuǎn)子既無繞組又無永磁體，僅由硅鋼片疊成。

1.開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：〔1〕可控參數(shù)多，調(diào)速性能好；〔2〕結(jié)構(gòu)簡單，本錢低；〔3〕損耗小，運(yùn)轉(zhuǎn)效率高；1.開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)

缺點(diǎn)：〔1〕轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)現(xiàn)象較大；〔2〕振動(dòng)和噪聲較大，特別是在負(fù)載運(yùn)行的時(shí)候；〔3〕電動(dòng)機(jī)出線頭較多，還有位置檢測器出線端；〔4〕電動(dòng)機(jī)數(shù)學(xué)模型比較復(fù)雜，準(zhǔn)確模型難建立；〔5〕控制復(fù)雜，依賴于電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)。2.開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)工作原理與運(yùn)行特性1)．開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的工作原理

開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的工作原理示意圖2.開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)工作原理與運(yùn)行特性2).開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性

SR電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性圖3.開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型1〕根本方程當(dāng)恒定直流電源給開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)供電時(shí)，其電壓方程為式中，為電源電壓；為繞組電阻；為繞組電流；為繞組磁鏈。繞組磁鏈與繞組電流和轉(zhuǎn)子位置有關(guān)，即式中，為轉(zhuǎn)子位置角；定子繞組電感。3.開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型

根據(jù)力學(xué)原理，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩平衡方程式為電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩也可以通過磁共能和轉(zhuǎn)子位置求得式中，為磁共能。

有上述兩式得

3.開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型2〕繞組電感

相電感與轉(zhuǎn)子位置關(guān)系3.開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型由相電感與轉(zhuǎn)子位置的關(guān)系可得開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)任意一相繞組電感方程為

定子磁極極弧。3.開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型3〕電磁轉(zhuǎn)矩當(dāng)電流為一恒定值時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩為

綜上得電磁轉(zhuǎn)矩為3.開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型4〕繞組電流電壓方程可改寫為設(shè)開通角為，關(guān)斷角為，假設(shè)己知初始條件，，那么根據(jù)上兩式可得繞組電流。4.開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的控制開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)既可以通過控制電動(dòng)機(jī)自身的參數(shù)(如開通角、關(guān)斷角)來實(shí)現(xiàn)，也可以用適用于其它電動(dòng)機(jī)上的控制理論，如PID控制、模糊控制等，對功率變換器局部進(jìn)行控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的速度調(diào)節(jié)。針對SRM自身參數(shù)進(jìn)行控制，目前主要使用的幾種根本控制方式有：角度位置控制(APC)、電流斬波控制(CCC)和電壓控制(VC)。4.開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的控制

1).角度位置控制方式(APC)角度位置控制是，在加在繞組上的電壓一定的情況下，通過改變繞組上主開關(guān)的開通角和關(guān)斷角，來改變繞組的通、斷電時(shí)刻，調(diào)節(jié)相電流的波形，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制。

4.開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的控制2).電流斬波控制根據(jù)電動(dòng)勢平衡方程式可知，電動(dòng)機(jī)低速運(yùn)行特別是啟動(dòng)時(shí)，旋轉(zhuǎn)電動(dòng)勢引起的壓降