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开关磁阻电机发电及其控制方法综述
摘要：
开关磁阻电机（SwitchedReluctanceMotor,SRM）是一种新型的电机，其电磁结构简单、制造成本低、可靠性高、响应快、扭矩密度大、适用于高温、高海拔等恶劣环境。SRM的发电原理是利用电机反作用转为电能，将机械能转化为电能。
本文综述了开关磁阻电机发电及其控制方法的研究现状与发展方向。首先介绍了开关磁阻电机的结构与运行原理，然后阐述了开关磁阻电机的发电模型和参数识别方法，接着分析了开关磁阻电机空载及负载情况下的电磁特性及变换过程，最后探讨了开关磁阻电机的控制策略及其应用。
关键词：开关磁阻电机；发电；控制方法；电磁特性；参数识别。
一、开关磁阻电机的结构与运行原理
开关磁阻电机的结构比传统的电机简单，电机中没有永磁体和同步绕组，其结构如图1所示。
图1开关磁阻电机的结构示意图
开关磁阻电机的电磁结构由定子和转子两部分组成。定子上有N个相同的齿，每个齿宽度为δ，中间有绕组，其绕组数目与供电电源相同。转子上有M个相同的齿，与定子齿数、齿宽相同，两齿直径上有一个小凸起，称为极鼓，其角度为α。通过电源向定子绕组通入电流，即在齿间形成电磁场，当转子的齿在电机磁场中运动时，电机能够将机械能转换为电能（发电）或将电能转换成机械能（驱动负载），如图2所示。
图2开关磁阻电机的运行原理
二、开关磁阻电机的发电模型和参数识别方法
开关磁阻电机的发电模型是分析其发电特性的重要工具。发电模型主要包括电磁特性方程、机械特性方程和电源系统方程。开关磁阻电机的电磁特性由转子位置和电源信号控制，其机械特性包括转矩-转速特性和机械损耗方程，如图3所示。
图3开关磁阻电机的发电模型
开关磁阻电机的参数识别方法主要有最小二乘法和遗传算法。最小二乘法是通过最小化测量数据与理论模型之差来确定未知参数的一种方法，具有计算复杂度低的优点。遗传算法是模拟生物进化过程的优化算法，在处理复杂问题时可以寻找最优解，具有全局优化能力强的优点。
三、开关磁阻电机空载及负载情况下的电磁特性及变换过程
开关磁阻电机在空载时，由于电机内部没有承受任务负载，是电机发电的状态。在空载情况下，转子对定子的磁阻值变化是一个周期的，这个变化可以用于控制电机输出电压或电流等参数。在负载情况下，开关磁阻电机的磁阻值会发生变化，电机转速和转矩也会发生变化。电机的控制方法主要是通过调整电机相电流，改变电机的转速和转矩等参数，控制机械输出，实现电机的发电和驱动负载等功能。
四、开关磁阻电机的控制策略及其应用
开关磁阻电机的控制策略主要有定时方式和电流调制方式两种。定时方式包括固定转子位置控制和基于转子位置反馈的控制，电流调制方式包括直接调制电流和间接调制电流。
开关磁阻电机在制造成本低、适用于高温、高海拔等恶劣环境等方面具有优越性，由此可知，开关磁阻电机的应用前景良好。其最主要的应用领域是风力发电，高瞬时响应的开关磁阻电机在风力发电中用于提高风力发电系统的吸收瞬时风能能力，从而提高风电系统的发电效率。此外，开关磁阻电机还用于驱动机床、高速列车等领域。
五、结论
本文综述了开关磁阻电机发电及其控制方法的研究现状与发展方向。开关磁阻电机具有结构简单、制造成本低、可靠性高、响应快、扭矩密度大、适用于高温、高海拔等恶劣环境等特点。开关磁阻电机的发电模型和参数识别方法是分析其发电特性的重要工具，其空载及负载情况下的电磁特性及变换过程也是研究开关磁阻电机的重要方向。开关磁阻电机的控制策略包括定时方式和电流调制方式，其应用领域主要是风力发电、驱动机床、高速列车等。