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开关磁阻电机调速系统

开关磁阻电机调速系统(SwitchedReluctanceDriver，简称SRD)是以现代电力电
子与微机控制技术为基础的机电—体化产品。除了具有显著的节能效果外，开关
磁阻电机的理论研究和实践证明，它与常用的三相异步电动机相比还有以下优点:
1.电机结构简单、坚固，制造工艺简单，成本低，可工作于极高转速；定子线
圈嵌放容易，端部短而牢固，工作可靠，能适用于各种恶劣、高温甚至强振动环
境；
2.起动转矩大，低速性能好，无感应电动机在起动时所出现的冲击电流现象；
3.调速范围宽，控制灵活，易于实现各种特殊要求的转矩；
4.在宽广的转速和功率范围内都具有高效率；
5.损耗主要产生在定子，电机易于冷却，转子无永磁体，无高温退磁现象；
6.转矩方向与电流方向无关，从而可最大限度简化功率变换器，降低系统成本；
7.功率变换器不会出现直通故障，可靠性高；
8.能四象限运作，具有较强的再生制动能力；

开关磁阻电机调速系统(SRD)

开关磁阻电机调速系统(SRD)是当今世界最新、性能价格比最高的调速系统。它
是一种基于改变供电电源频率的调速方式——交流变频调速系统应运而生。而开
关磁阻电机调速系统(又称开关磁阻电机驱动系统)简称SRD系统,是它们中崭新
的一种系统,并且已经是智能化和模块化,不仅调速性优越，而且各种保护功能也
很完善，已在很多方面大量使用。这项技术一经问世，便以其宽广的调速范围，
良好的机械特性，卓越的启动制动性能，节能，易维护等一系列突出优点而引起
电气及其他行业的关注。SRD系统是磁阻电动机和电力电子技术相结合而产生的
一种机电一体化装置,主要由SRM开关磁阻电动机、功率变换器、单片机(或DSP
芯片)、电流及位置检测器等五大部分组成。其组成与特点：1.1开关磁阻电动
机(SwitchedReluctanceMotor,简称SRM)是系统中实现能量转换的部件,它
与传统的磁阻电动机相比，具有本质的区别。在结构上，SRM采用双凸极形式，
即定子、转子均为凸极式构造；定子线圈采用集中式而不是分布式绕组；加在定
子绕组上的电压为不连续的矩形波而非连续的正弦波。转子仅由硅钢片叠压而
成，既无绕组也无永磁体，定子各极上绕有集中绕组。图2所示为8/6极（定子
八极、转子六极）四相SRM剖面图.SRM有两种独特的运行方式：低速时采用电
流斩波方式；高速时采用单脉冲角度控制方式。在电流斩波方式中，系统是通过
调节相绕组电流的大小来控制转矩，因此能准确知道绕组中实际电流的大小，对
电流进行反馈是很必要的；在角度位置控制方式中，系统通过调节触发角和关断
角来实现对转矩的控制，此时电流己不再作为控制量，但为了防止系统过载或故
障则要进行过流保护，所以系统中需要进行电流检测。1.11开关磁阻电动机
(SRM)工作原理遵循“磁阻最小原理”，通电后，磁路有向磁阻最小路径变或化
的趋势。当转子凸极与电子凸极错位时，气隙大、磁阻大：一旦定子磁极绕组通
电，就会形成对转子凸起的磁拉力，使气隙变小一一磁路磁阻变小。与此同时用
电子开关按一定逻辑关系切换定子磁极绕组的通电相序，即可形成连续旋转的力
矩。开关磁阻调速电动机的调速功能是由开关磁阻电动机转子位置检测器、功率
变换器和控制器(即单片机或DSP芯片)共同配合实.

开关磁阻电动机的发展趋势展望
作为一种新型调速驱动系统，开关磁阻电机以其结构简单、低成本、高效率、
优良的调速性能和灵活的可控性，愈来愈得到人们的认可和应用。目前已成功应
用于在电动车用驱动系统、家用电器、工业应用、伺服系统、高速驱动、航空航
天等众多领域中，成为交流电机调速系统、直流电机调速系统和无刷直流电机调
速系统的强有力竞争者。美国、加拿大、南斯拉夫、埃及等国家都开展了
SRD系统的研制工作。在国外的应用中，SRD一般用于牵引中，例如电瓶车和
电动汽车。同时高速性能是SRD的一个特长的方向。据报道，美国为空间技术
研制了一个25000r/min、90kW的高速SRD样机。SRD系统的研究已被列入我
国中、小型电机“八五”、“九五”和“十五”科研规划项目。华中科技大学开
关磁阻电机课题组在“九五”项目中研制出使用SRD的纯电动轿车，在“十五”项
目中将SRD应用到混合动力城市公交车，均取得了较好的运行效果。纺织机械
研究所将SRD应用于毛巾印花机、卷布机，煤矿牵引及电动车辆等，取得了显
著的经济效益。近年来功率电子技术,数字信号处理技术和控制技术的快速
发展，而且随着智能技术的不断成熟及高速高效低价格的数字信号处理芯片
（DSP）的出现，利用高性能DSP开发各种复杂算法的间接位置检测技术,无需
附加外部硬件电路，大大提高了开关磁阻电机检测的可靠性和适用性,必将更大
限度地显示SRD的优越性。9