【正文】 電路。下圖給出三種常用的逆變電路，即雙電源電路、雙開關(guān)電路和雙繞組電路。在續(xù)流過程中，繞組承受反向電源電壓，使電流迅速衰減。這里要求角位移傳感器具有輸出信號較大、抗干擾能力強、位移精度高、溫度范圍寬、環(huán)境適應(yīng)能力強、耐振動、壽命長和安裝定位方便的特點。在 SRD 中，要求控制器具有以下性能： （ 1） 電流斬波控制（ CCC 控制）； （ 2） 角度位置控制（ APC 控制）； （ 3） 起動、制動、停車及四象限運行； （ 4） 速度調(diào)節(jié)。當電動機轉(zhuǎn)速達一定值時，控制電路從起動邏輯轉(zhuǎn)換為低速運行邏輯，或再從低速運行邏輯轉(zhuǎn)換為高速運行邏輯。 由上述工作過程可以更深刻地體會到，開關(guān)磁阻電動機調(diào)速系統(tǒng)是由電動機、角位移傳感器、功率變換電 路和控制電路組成的機電系統(tǒng)一體，各部分密切結(jié)合，缺一不可。 轉(zhuǎn)矩方向與相電流無關(guān)，從而可減少功率變換器的開關(guān)器件數(shù)，降低系統(tǒng)成本。 在寬廣的轉(zhuǎn)速和功率范圍內(nèi)都具有高效率。但是，近年來的研究表明，采用合適的設(shè)計、 SRD的噪聲完全可以做到高質(zhì)量的 PWM 型異步電動機的噪聲水平。定、轉(zhuǎn)子沖片上均有齒槽，構(gòu)成雙凸極結(jié)構(gòu)。 對內(nèi)轉(zhuǎn)子電機，最常用的關(guān)系為 ZS=ZR+2 （ 21） 對外轉(zhuǎn)子電機，最常用的關(guān)系為 ZS=ZR2 （ 22） 每個定子極上套一個集中繞組。選擇電動機的極數(shù)及相數(shù)與電機性能和經(jīng)濟性密切相關(guān)，一般地說，極數(shù)和相數(shù)增多，電動機轉(zhuǎn)矩脈動減小，運行平穩(wěn)，但增加了電動機的復雜性，特別是功率電路的成本提高。如此循環(huán)工作，實現(xiàn)電能到機械能的轉(zhuǎn)換。相繞組有最大電感。此外，不對齊位置的大氣隙亦提高了電感比值。每轉(zhuǎn)步數(shù) Np 為 12。/α P=mZr (26) 由于電動機每轉(zhuǎn)過轉(zhuǎn)角，對應(yīng)繞組通斷切換一次；電動機每轉(zhuǎn)過一轉(zhuǎn)則繞組通斷切 NP次。 四相 8/6 極電動機 四相電機也是得到廣泛研究和應(yīng)用的開關(guān)磁阻電機。按式計算的轉(zhuǎn)子極距角為θ r=60186。 NP=24186。 SR 電動機的基本方程式 盡管 SR 電動機的參數(shù)和各個物理量，隨著轉(zhuǎn)子位置不同而變化的情況相當復雜，但其所有電磁 過程仍然符合電工理論中的基本定律。 磁鏈方程 各相繞組磁鏈都是該相電流與電感、其余各相電流與電感以及轉(zhuǎn)子位 置角的函數(shù)。線形模型有利于對 SR 電機的定性分析，了解其運行的物理狀況，內(nèi)部各 物理量的基本特點和相互關(guān)系；準線形模型具有一定的計算精度，多用于分析和設(shè)計功率變換器和制定控制策略；非線形模型則用于電機性能計算、仿真，是電機設(shè)計的必需手段。 電機恒定運轉(zhuǎn)。θ 3 是定、轉(zhuǎn)子齒極全部重疊時的位置角；θ 4 是轉(zhuǎn)子齒極的后極邊與定子齒極的后極邊相遇時的位置角；繞組電感 L與轉(zhuǎn)子位置角θ的關(guān)系用函數(shù)表示為： L（θ） =544332214m in21)(Km a xLm a xLL)(KLm i n??????????????????????????????????? （ 213） 式中 K= ?)min)LL( 23max ??? ?=smin)LmaxL( ?? β s為以角度表示的定子齒極極弧寬度。因此，一相繞組在導通、續(xù)流的一個變化周期內(nèi)，磁鏈可表示為 ψ =其他位置onof fof fof fononOf fOn20)2(U)(U????????????????????????????? （ 215） 式中θ on—— 開通角 θ off—— 關(guān)斷角。 SR 電機的靜態(tài)轉(zhuǎn)矩的計算，可通過磁場儲能或磁共能對轉(zhuǎn)子位置角的偏導數(shù)求取。 =? ??i0 di),i( （ 218） 在理想線形模型假設(shè)下，可寫出電磁轉(zhuǎn)矩的解析表達式為： T=21i2 ???L （ 219） 即為 T=?????????? 2T2TiK210iK210??????????????????????????32211000 （ 220） SRM的電磁設(shè)計 主要技術(shù)指標 電源電壓： UN=260V 額定功率： PN=11KW 額定轉(zhuǎn)速： nN=1000r/min 效率： η N= 調(diào)整范圍： 100～ 1000r/min 為恒轉(zhuǎn)矩特性， 1000～ 1500r/min 為恒功率特性。 Di1=(～ )D1, β s=(～ ) τ r, β r=(～ ) β s, hc=(～ )(D1Di1)/2, hr=(～ )(D2Di2)/2 5) 選擇導通角和磁負荷，計算繞組匝數(shù)； 6） 選擇槽滿率，計算導線 線徑及每相繞組電阻； 7） 核算電機性能 （ 1） 計算并模化最大電感位置、最小電感位置、交界位置的磁化曲線； （ 2） 計算實際繞組電流的峰值和有效值； （ 3） 選擇系數(shù)，計算理想方波電流幅值； （ 4） 計算并判斷平均電磁轉(zhuǎn)矩、鐵心各部分平均磁密極值、繞組電流密度是否滿足額定數(shù)據(jù)和限制條件。 起動性能 起動是 SR電機運行中的一個組成部分。 一相起動 當四相繞組通以恒定方波電流時，在起動過程中，由于反電動勢很小，電流很大，因此電機實際上運行于電流斬波狀態(tài)，且起動初期控制參數(shù)，可等效為幅值為的理想方波電流。 A、 D相中任一相繞組導通產(chǎn)生的起動轉(zhuǎn)矩相同。θ S位置上起動轉(zhuǎn)矩 Tstmin 稱為最小起動轉(zhuǎn)矩。忽略相間磁耦合和磁路飽和的影響，起動轉(zhuǎn)矩可根據(jù)各相矩角特性相加，起動轉(zhuǎn)矩波動明顯減小，平均轉(zhuǎn)矩增大。下表為一臺四 相 8/6 極 SR電機兩相起動方式比較計算值。 由于 SR 電動機的繞組只需單向電流勵磁，故其功率變換器比其他交流調(diào)速系統(tǒng)的逆變器更簡單可靠。事實上， SRD 的一些參數(shù)，如相數(shù)、定轉(zhuǎn)子極數(shù)、定轉(zhuǎn)子極弧尺寸、直徑、匝數(shù)、功率變換器的主電路、運行方式及控制變量、 SR電機的繞組形式等，在設(shè)計中有很大的選擇余地。理想的 SR電機功率變換器應(yīng)具備以下幾個性能： （ 1）、在任何速度下，均能給相繞組提供充分的勵磁電壓，以迅速建立相電 流，且迅速釋放繞組磁場能量； （ 2）、能通過對主開關(guān)器件的控制，有效地控制相電流； （ 3）、對有電流重疊的電動機，能提供各相電流的獨立控制； （ 4）、對電動機相數(shù)沒有限制； （ 5）、開關(guān)器件的額定電壓與供電電壓接近； （ 6）、低開關(guān) /相數(shù)比。上下兩只主開關(guān)同時導通和關(guān)斷，各主開關(guān)管的電壓為電源 US。主開關(guān)器件的額定電壓為 2US+? U（? U 為考慮不完全耦合所加的裕量），至少是電動機繞組電壓額定值的兩倍。 圖 33表示由裂相電源供電的電路，每相只有一個主開關(guān)器件。每個主開關(guān)器件和續(xù)流二極管的額定電壓為 US+? U（? U 系因換相引起的任一瞬變電壓），而加到繞組兩端的電源電壓僅為US/2。圖中電源 US 為三相交流電經(jīng)整流后的電壓，并由大電容 C C2分壓，得到中點電位 U0=US/2。其中 SCR 具有耐高壓和容量大的優(yōu)點，但無自關(guān)斷能力，且其開關(guān)頻率低；STR 可自關(guān)斷，但承受浪涌電流能力差，且其在二次擊 圈問題，不易保護； GTO 雖然可自關(guān)斷，容量也可很大，但關(guān)斷控制問題困難，要求相當大的反向控制電流； MOSFET的開關(guān)頻率可很高，但價格昂貴，容量也做不大，一般僅用于小功率場合； IGBT 則集MOSFET 和 GTR 的優(yōu)點于一身，既具有 MOSFET 的輸入阻抗高、速度快、熱穩(wěn)定好、驅(qū)動電路簡單的優(yōu)點，又具有 GTR 的通態(tài)電壓低、耐壓高、抗浪涌電流能力強、無二次擊穿現(xiàn)象等優(yōu)點。 圖 34 四相電容裂相式主電路 主開關(guān)器件的選擇 對于驅(qū)動系統(tǒng)的功率變換器，其主開關(guān)元件的選擇必須考慮的因數(shù)有：電 動機的功率等級、供電電壓、峰值電流、主開關(guān)的開關(guān)難度、觸發(fā)難易程度、開關(guān)損耗、元件價格、驅(qū)動電路的復雜程度、并行運行的可靠性、電流峰值 /有效值的比值大小以及電力電子器件的技術(shù)水平等等。 SR 電動機功率變換器主電路的結(jié)構(gòu)形式很多 ，這主要表現(xiàn)在其主開關(guān)器件的定額大小、元器件的數(shù)量、能量回饋的方法以及適用的場合。下臂從下半部電容吸收能量，剩余能量回饋給上半部。其優(yōu)點是開關(guān)元件較少。這種電路適宜在高壓、大功率及 SR 電動機相數(shù)較少的場合應(yīng)用。其中，為簡化分析，僅畫出了其中的一相電路。 功率變換電路的主電路拓撲形式 合理設(shè)計功率變化器是提高 SRD 性能 /價格的關(guān)鍵。因此，合理設(shè)計變換器便是整個系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵。這個變換器由直流（或交流整流） 電源，構(gòu)成周期性的脈沖電流，供給電動機各相繞組，以驅(qū)動電動機運行并實現(xiàn)各種控制。但由于兩相間同時導通，電流有效值增大，起動過渡過程中能量損耗有所增加。反之，則存在起動死區(qū)。如果改變電機起動轉(zhuǎn)向，應(yīng)給 B、 C 相中任一相繞組通電，產(chǎn)生反向轉(zhuǎn)矩。由于電機轉(zhuǎn)子初始位置不同，起動轉(zhuǎn)矩大小不同。通常，單相 SR 電機沒有自起動 能力；兩相 SR 電機可以在任意轉(zhuǎn)子位置上起動，但只能但方向起動；三相和三相以上的 SR 電機在任意轉(zhuǎn)子位置上都具有正反向的自起動能力。下表給出了11KWSR 電動機幾何尺寸的優(yōu)化結(jié)果。理論研究和實際應(yīng)用表明，SR 電動機與同機座號異步電動機的額定輸出轉(zhuǎn)矩相當，可參照異步電動機尺寸初選SR 電動機主要尺寸； 3） 確定定、轉(zhuǎn)子極弧，可依據(jù) 一定比例關(guān)系優(yōu)選； 4） 計算電動機的其他尺寸。 ),i(W??? ?? （ 217） 磁共能 W39。當轉(zhuǎn)子不處于對齊位置和不對齊位置時，由于磁場扭曲而產(chǎn)生磁阻性質(zhì)的電磁轉(zhuǎn)矩 。設(shè)主開關(guān)管導通瞬間