【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 83。 38 參考文獻(xiàn) 39 致 謝 40 天津理工大學(xué)中環(huán)信息學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 1 第一章 緒論 引言 開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng) (Switched Reluctance Motor Drive，簡(jiǎn)稱 SRD)，是繼異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)和直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)之后，又一極具發(fā)展?jié)摿Φ男滦驼{(diào)速系統(tǒng)。它集開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī) (Switched Reluctance Motor，簡(jiǎn)稱 SRM)、電力電子技術(shù)和控制技術(shù)為一體，它不僅保持了交流異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、堅(jiān)固可靠和直流電動(dòng)機(jī)可控性好的優(yōu)點(diǎn)，而且還具有價(jià)格低、效率高、適應(yīng)力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，顯示出廣闊的應(yīng)用前景。 SRM 作為 SRD 中的重要組成部分，是在磁阻電動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種高性能機(jī)電一體化的產(chǎn)品。它具有開(kāi)關(guān)性和磁阻性兩個(gè)基本特征。從結(jié)構(gòu)上看開(kāi)關(guān)磁阻電 機(jī)定轉(zhuǎn)子均采用雙凸極結(jié)構(gòu)，定子上有集中繞組，轉(zhuǎn)子無(wú)繞組，也無(wú)永磁體。因此具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、堅(jiān)固、工作可靠、維修方便等優(yōu)點(diǎn)。另外，電機(jī)在一相或多相缺相的情況下仍可以運(yùn)行使得它可以應(yīng)用于惡劣的工業(yè)環(huán)境中。 SRM 控制靈活，采用不同的控制方式，可以得到不同負(fù)載要求的機(jī)械特性，很容易實(shí)現(xiàn)四象限運(yùn)行和軟啟動(dòng)等要求。采用合理的控制策略，由 SR 人理組成的 SRD 系統(tǒng)的效率和出力能在很寬的速度和負(fù)載范圍內(nèi)都能維持較高的運(yùn)行特性。 然而，由于開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的雙凸極結(jié)構(gòu)，不能采用傳統(tǒng)的 AC 電機(jī)波形來(lái)作為輸入激勵(lì)，從而不能應(yīng)用 AC 電機(jī)很成 熟的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)理論。而且，電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩不平滑，必須采用適當(dāng)?shù)目刂撇呗詠?lái)消除轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。另外由于磁通的復(fù)雜分布使得電機(jī)的控制很復(fù)雜。電機(jī)不同相間的非線性禍合及電機(jī)參數(shù)的改變更增加了控制的復(fù)雜程度。只有從調(diào)速系統(tǒng)的總體性能指標(biāo)出發(fā)，通過(guò)采取優(yōu)化的控制策略，才能逐步解決這些問(wèn)題 [1]。 運(yùn)動(dòng)控制發(fā)展概述 運(yùn)動(dòng)控制是一門綜合性、多學(xué)科的交叉技術(shù)。它的主要研究?jī)?nèi)容是機(jī)械運(yùn)動(dòng)過(guò)程中涉及的力學(xué)、機(jī)械學(xué)、動(dòng)力驅(qū)動(dòng)、運(yùn)動(dòng)參數(shù)檢測(cè)和控制等方面的理論和技術(shù)問(wèn)題。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，尤其是電力電技術(shù)的進(jìn)步，微機(jī)技術(shù)的 應(yīng)用和新型控制策略的出現(xiàn)。今天的運(yùn)動(dòng)控制發(fā)展成為了根據(jù)預(yù)定方案及復(fù)雜環(huán)境，將計(jì)算機(jī)做出的決策命令變?yōu)槟撤N期望的機(jī)械運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)控制。運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)使被控機(jī)械運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)精確的位置控制、速度控制、加速度控制、轉(zhuǎn)矩或力的控制，以及這些被控機(jī)械量的綜合控制。典型的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)有運(yùn)輸機(jī)械、數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人等，這些系統(tǒng)是力學(xué)、機(jī)械、材料、電天津理工大學(xué)中環(huán)信息學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 2 工、電子、計(jì)算機(jī)、信息和自動(dòng)化等科學(xué)和技術(shù)領(lǐng)域的總和。 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中，精確的位置、速度、加速度乃至力矩的控制土要通過(guò)電動(dòng)機(jī)、驅(qū)動(dòng)器、反饋裝置、運(yùn)動(dòng)控制器、主控制器 (如計(jì)算機(jī)和可編 程控制器 )來(lái)實(shí)現(xiàn)。隨著微電子技術(shù)滲透到運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)并成為其控制技術(shù)的核心，功率變頻器和電動(dòng)機(jī)都具有了離散控制的基本特征。一般的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)包含了圍繞電動(dòng)機(jī)組成不同控制目標(biāo)所涉及的理論和技術(shù)。運(yùn)動(dòng)控制作為一門多學(xué)科交義的技術(shù)，每種技術(shù)出現(xiàn)的新進(jìn)展都使它向前邁進(jìn)一步，其技術(shù)進(jìn)步是日新月異的 [2]。 開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的研究概況及發(fā)展方向 開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的研究概況 磁阻電機(jī)是一種具有悠久歷史的電機(jī)，它誕生于 160 年前，但它一直被認(rèn)為是一種性能 (效率、功率因數(shù)、利用系數(shù)等 )不高的電機(jī)，故只應(yīng) 用于小功率范圍。經(jīng)過(guò)近 20年的研究和改進(jìn)，磁阻式電機(jī)的性能不斷提高，目前已能在較大的功率范圍內(nèi)使其性能不低于其他型式的電機(jī)。美國(guó) 、加拿大、南斯拉夫、埃及等國(guó)家都開(kāi)展了 開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)系統(tǒng)的研制工作 ， 在國(guó)外的應(yīng)用中， 開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī) 一般用于牽引中，例如電瓶車和電動(dòng)汽車 ， 同時(shí)高速性能是 開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī) 的一個(gè)特長(zhǎng)的方向。 對(duì)于低壓、小功率的應(yīng)用場(chǎng)合，開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)遠(yuǎn)優(yōu)于普通的異步電動(dòng)機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)。例如使用開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇、泵類、壓縮機(jī)等，可以在寬廣的速度范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)高效率的運(yùn)行且節(jié)能明顯，可以在短期內(nèi)收回成本，經(jīng)濟(jì)型小功 率開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)有廣闊的市場(chǎng)，尤其是在家用電器方面的應(yīng)用。據(jù)報(bào)導(dǎo)，英國(guó) Leeds 大學(xué)研制出一種用于洗衣機(jī)的開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)及其驅(qū)動(dòng)裝置，該電動(dòng)機(jī)重量為 ，最高轉(zhuǎn)速達(dá) 10000r/min，直徑為 100mm，長(zhǎng)度為 118mm，在不使洗滌性能降低的情況下，比標(biāo)準(zhǔn)的洗衣機(jī)電動(dòng)機(jī)尺寸減少一半。在開(kāi)發(fā)高速傳動(dòng)領(lǐng)域，開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)也有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，因?yàn)殚_(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、堅(jiān)固，控制開(kāi)關(guān)頻率低，在疊片性能和軸承滿足要求的條件下可實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)轉(zhuǎn)。 據(jù)報(bào)道，美國(guó)為空間技術(shù)研制了一個(gè) 25000r/min、 90kW 的高速 SRD 樣機(jī) [3]。 開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速 系統(tǒng) （ SRD） 的研究已被列入我國(guó)中、小型電機(jī) “ 八五 ”、“ 九五 ”和 “ 十五 ” 科研規(guī)劃項(xiàng)目。 華中科技大學(xué)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)課題組在 “九五 ”項(xiàng)目中研制出使用 SRD 的純電動(dòng)轎車，在 “十五 ”項(xiàng)目中將 SRD 應(yīng)用到混合動(dòng)力城市公交車，均取得了較好的運(yùn)行效果。紡織機(jī)械研究所將 SRD 應(yīng)用于毛巾印花機(jī)、卷布機(jī)，煤礦牽引及電動(dòng)車輛等， 取得了顯著的效益。 現(xiàn)如今功率電子技術(shù) ， 數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)和控制技術(shù)的快速發(fā)展，而且隨著智能技術(shù)的不斷成熟及高速高效低價(jià)格的數(shù)字信號(hào)處理芯片（ DSP）的出現(xiàn)，利 用高性能 DSP開(kāi)發(fā)各種復(fù)雜算法的間接位置檢測(cè)技術(shù) ， 無(wú)需附加外部硬件電路 ， 大大提高了開(kāi)關(guān)磁阻天津理工大學(xué)中環(huán)信息學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 3 電機(jī)檢測(cè)的可靠性和適用性 ， 必將更大限度地顯示 SRD 的優(yōu)越性 ， 現(xiàn)有研究都是基于SRD 機(jī)電系統(tǒng)簡(jiǎn)化為線性系統(tǒng)以實(shí)驗(yàn)研究方法為主進(jìn)行的，一方面缺少理論分析，另一方面對(duì) SR 電機(jī)振動(dòng)的非線性特性缺乏研究。只有立足于非線性振動(dòng)理論，在全面分析 SR 電機(jī)非線性電磁場(chǎng)和非線性徑向力的基礎(chǔ)上，才能對(duì)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)定子電磁振動(dòng)的非線性特性進(jìn)行系統(tǒng)的理論分析，計(jì)算和實(shí)驗(yàn)研究。近幾十年來(lái)， SRD 的研究在國(guó)內(nèi)外取得了很大的發(fā)展，但作為一種新型的調(diào)速 系統(tǒng)，研究的歷史還比較短，其技術(shù)設(shè)計(jì)電機(jī)學(xué)、微電子、電力電子、控制理論等眾多學(xué)科領(lǐng)域，并且 SR 電機(jī)本身的非線性特性，導(dǎo)致研究的困難性，存在著大量的工作要做。在應(yīng)用上， SRD 有著廣闊的市場(chǎng)前景，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、堅(jiān)固、成本低、工作可靠、控制靈活、運(yùn)行效率高，適于高速與惡劣環(huán)境運(yùn)行等特點(diǎn)，促使人們更深刻的去關(guān)注、研究、開(kāi)發(fā)。綜上所述， SRD 發(fā)展到現(xiàn)在，在控制策略方面雖然已取得了許多非常有用的成果，但是仍然很不完善，仍存在許多問(wèn)題待解決，而且尚未形成完善的控制理論。 雖 SRM 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是用來(lái)分析SRM 能量轉(zhuǎn)換過(guò)程的數(shù) 學(xué)方法卻相對(duì)復(fù)雜。由于 SRM 的雙凸極結(jié)構(gòu)和磁路的嚴(yán)重非線性以及脈沖供電方式，傳統(tǒng)電機(jī)學(xué)的一些理論和分析方法已不再適用于開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)。因此，研究 SRD 及其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)無(wú)論是在理論上還是在工業(yè)應(yīng)用中都具有重要意義[4]。 電機(jī)的控制策略綜述 眾所周知， SRD 融 SRM、功率變換器、控制器與位置檢測(cè)器為一體，其性能的改善不僅依靠?jī)?yōu)化 SRM 與功率變換器設(shè)計(jì)，而且必須借助于先進(jìn)控制策略的手段。從 20世紀(jì) 80 年代以來(lái)，在 SRD 控制方面已出現(xiàn)了大量先進(jìn)的控制思想，并取得了有益的成果。 SR 電機(jī)控制參數(shù)多，控制系 統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要問(wèn)題時(shí)努力實(shí)現(xiàn)參數(shù)最優(yōu)化、結(jié)構(gòu)最優(yōu)化和功能最優(yōu)化。根據(jù)改變控制參數(shù)的不同方式， SRM 又三種控制模式，即電流斬波控制 (簡(jiǎn)稱 CCC)、角度位置控制 (簡(jiǎn)稱 APC)、和電壓控制 (VC)。其中， CCC 一般應(yīng)用于低速運(yùn)行區(qū)，因?yàn)榇藭r(shí)旋轉(zhuǎn)電動(dòng)勢(shì)較小，必須限制系統(tǒng)的最大工作電流； APC 時(shí)電壓保持不變，通過(guò)改變開(kāi)通角和關(guān)斷角調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，適合于系統(tǒng)較高轉(zhuǎn)速區(qū)； VC 時(shí)在固定的開(kāi)關(guān)角條件下，通過(guò)調(diào)節(jié)繞組電壓控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)速。 基于線性假設(shè)的 SR 控制系統(tǒng)難以獲得理想的輸出特性，魯棒性差，其動(dòng)靜態(tài)性能無(wú)法與直流傳動(dòng)相媲美， 這嚴(yán)重阻礙了 SR 的商品化進(jìn)程。其主要原因在于： SRM 為高度非線性系統(tǒng)，具有雙凸極集中繞組的幾何結(jié)構(gòu)，為輸出最大轉(zhuǎn)矩而運(yùn)行于飽和狀態(tài)，磁阻轉(zhuǎn)矩是繞組電流和轉(zhuǎn)子位置的非線性函數(shù)。傳統(tǒng)的線性控制方法難以滿足動(dòng)態(tài)較快的 SRM 非線性、變參數(shù)要求。近年來(lái)，為改善系統(tǒng)的性能，國(guó)內(nèi)外發(fā)表了一些基于現(xiàn)代控制理論和智能控制技術(shù)建立 SR。動(dòng)態(tài)模型和系統(tǒng)設(shè)計(jì)的文獻(xiàn)。模糊控制器是一種語(yǔ)言控制器，無(wú)需被控對(duì)象的精確數(shù)學(xué)模型，本質(zhì)上也是一種非線性控制，具有較強(qiáng)的魯棒性。模糊控制器的這些特點(diǎn)，使得從原理上改善 SRD 系統(tǒng)的調(diào)速性能成為可能。天津理工大學(xué)中環(huán)信息學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 4 近年來(lái)，應(yīng)用模糊控制理論設(shè)計(jì) SRD 己受到重視。但模糊控制的動(dòng)靜態(tài)特性之間也存在一定的矛盾，采用固定的參數(shù)難以獲得滿意的性能，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)、振動(dòng)和噪聲是 SRD較為突出的問(wèn)題，也是控制策略所要研究的重點(diǎn)。轉(zhuǎn)矩的分布由相電流決定，因此關(guān)鍵是控制相電流使其輸出轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)最小化分布。但困難在于 SR 電機(jī)數(shù)學(xué)模型難以精確解析，而且 SRD 的結(jié)構(gòu)及其動(dòng)態(tài)特性在運(yùn)行中常逐步改變或突變，并且難以預(yù)知。因此常規(guī)控制方法部可能控制相電流按理想分布變化，只有引入自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)控制技術(shù)及智能控制技術(shù)，才能使系統(tǒng)根據(jù)運(yùn)行條件的改變，自動(dòng)的調(diào)整調(diào) 節(jié)器的結(jié)構(gòu)、參數(shù)，以保證系統(tǒng)連續(xù)處于輸出轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)最小化狀態(tài) [5]。 綜上所述， SRD 發(fā)展到現(xiàn)在，在控制策略方面雖然已取得了許多非常有用的成果，但是仍然很不完善，仍存在許多問(wèn)題待解決，而且尚未形成完善的 SR 控制理論。今后關(guān)于 SRM 控制策略的研究應(yīng)主要圍繞以下幾個(gè)方面展開(kāi)： ，以減小轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)、降低噪聲。 ，算法簡(jiǎn)單，能抑制參數(shù)變化、擾動(dòng)和各種不確定性干擾的 SRM 新型控制策略。 SRM 新型控制策略機(jī)器分析設(shè)計(jì)理論。 研究的主要內(nèi) 容和目標(biāo) 開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)作為一種新型調(diào)速系統(tǒng)，兼有直流傳動(dòng)和普通交流傳動(dòng)的特點(diǎn)，但是由于開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的雙凸極結(jié)構(gòu)和采用開(kāi)關(guān)性的供電電源，使得電機(jī)的特性和控制方式與傳統(tǒng)電機(jī)不同，尤其是非線性及飽和現(xiàn)象，造成電機(jī)的模型難以解析，比較突出的問(wèn)題是轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)和噪聲。另一方面， SRD 作為典型的機(jī)電一體化系統(tǒng)，融合了電機(jī)學(xué)、微電子、電力電子、控制理論等眾多科學(xué)領(lǐng)域，所以系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)還需從整體出發(fā)，基于以上原因提出了 開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)高性能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ，能夠消除轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，提高開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)在位置控制中的定位精度 [6]。 本設(shè)計(jì)主要研究?jī)?nèi)容有以下幾個(gè)方面： 。 ，達(dá)到優(yōu)化控制的目的。 。 天津理工大學(xué)中環(huán)信息學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 5 第二章 SR 電機(jī)調(diào)速系統(tǒng) 開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)及基本原理 的基本結(jié)構(gòu) 交 流 電 電 源 功 率 變 換 器S R M負(fù) 載電 流 檢 測(cè) 位 置 檢 測(cè)外 部 給 定 微 機(jī) 控 制 器 圖 SRD系統(tǒng)構(gòu)成框圖 Structure of SRD system 開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)主要由 SRM、功率變換器、控制器、位置檢測(cè)器構(gòu)成，如圖 示： 磁阻電機(jī)： SRM 是 SRD 中實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的部件，系雙凸極可變磁阻電動(dòng)機(jī)，其定轉(zhuǎn)子的凸極均由普通硅鋼片疊壓而成。轉(zhuǎn)子無(wú)繞組也無(wú)永磁體，定子極上繞有集中繞組，徑向相對(duì)的兩個(gè)繞組可串聯(lián)或并聯(lián)構(gòu)成一對(duì)磁極，稱為“一相”。 SRM 可以設(shè)計(jì)成多相結(jié)構(gòu)，且定、轉(zhuǎn)子的極數(shù)有多種不同的搭配。相數(shù)多，步距角小，有利于減小轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且主開(kāi)關(guān)器件多，成本高。因此電機(jī)定、轉(zhuǎn) 子的極數(shù)應(yīng)當(dāng)按使用的場(chǎng)合合理確定。 SRM 的轉(zhuǎn)向與電流方向無(wú)關(guān)，為單向電流，若改變相電流的大小，可改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的大小，進(jìn)而可以改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。若在轉(zhuǎn)子極轉(zhuǎn)離定子極時(shí)通電，所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相反，為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。 功率變換器的作用是將電源提供的能量經(jīng)適當(dāng)轉(zhuǎn)換后提供給 SRM，由蓄電池或交流電整流后得到的直流電供電。由于 SRM 繞組電流是單向的，使得其功率變換器主電路不僅結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，而且相繞組與主開(kāi)關(guān)器件是串聯(lián)的，因而可以避免直接短路故障。SRM 的功率變換器主電路的結(jié)構(gòu)形式與供電電壓、電動(dòng)機(jī)相數(shù)及主開(kāi)關(guān)器件 的種類等天津理工大學(xué)中環(huán)信息學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 6 有關(guān)。 控制器是系統(tǒng)的中樞，它綜合處理速度指令、速度反饋信號(hào)及電流傳感器、位置傳感器的反饋信息，控制功率變換器中主開(kāi)關(guān)器件的工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對(duì) SRM 運(yùn)行狀態(tài)的控制 [7]。 電機(jī)的工作原理 圖 所示為一臺(tái)典型四相 (8/6)SR 電機(jī)的橫截面和其中一相電路的原理示意圖。它的定子上有八個(gè)齒極 (即 N=8)，每個(gè)齒極上繞著一個(gè)線圈，直徑方向上相對(duì)的兩個(gè)齒極上的線圈串連成一相繞組，轉(zhuǎn)子沿圓周有六個(gè)均勻分布的齒極， (即 Nr=6)，齒極上沒(méi)有繞組。定、轉(zhuǎn)子間有很小的氣隙。 S1和 S2是電子開(kāi)關(guān)， VD1和 VD2是續(xù)流二極管，U 是直流電源。 圖 SR電機(jī)的工作原理圖 Principle of Four Phase SR motor SR 電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)整體工作過(guò)程如下：控制器接收啟動(dòng)命令信號(hào)，在檢測(cè)系統(tǒng)狀態(tài)一切正常的情況根據(jù)位置傳感器提供的各相定子齒極和轉(zhuǎn)子齒極相對(duì)位置的信息，按照起動(dòng)邏輯給出相應(yīng)的輸出信例如，在圖 中定子 A 相齒極軸線 AA39。與轉(zhuǎn)子齒極 1 的軸線 1139。不重合的情況下，應(yīng)使功率變換下號(hào)器中控制 A 相繞組的開(kāi)關(guān)元件 S1和 S2導(dǎo)通，A 相繞組通電，而 B、 C 和 D 三相繞組都不通電 。電動(dòng)機(jī)內(nèi)建立起以 AA39。為軸線的磁場(chǎng)，磁場(chǎng)通過(guò)氣隙的磁感應(yīng)線是彎曲的。此時(shí)，磁路的磁導(dǎo)小于定、轉(zhuǎn)子齒極軸線從 AA39。和 1139。重合時(shí)的磁導(dǎo)，轉(zhuǎn)子受到氣隙中彎曲磁感應(yīng)線的切向磁拉力所產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的作用，使轉(zhuǎn)子逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)子齒極 1 的軸線 1139。向定子齒極 AA39。趨近。當(dāng)軸線 AA39。和 1139。重合，即 A 相定、轉(zhuǎn)子齒對(duì)齊時(shí)，切線方向的磁拉力消失，轉(zhuǎn)子停止轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)稱轉(zhuǎn)子達(dá)到穩(wěn)定平衡位置。與此同時(shí)， B 相定子齒極軸線 BB39。與轉(zhuǎn)子齒極軸線 2239。的相對(duì)位置與圖 中 A 相的情況相同。此時(shí)，控制器根據(jù)位置傳感器提供的位置信息，命令斷開(kāi)A 相開(kāi)關(guān) S 和 S 并合上響應(yīng)的 B 相開(kāi)關(guān)，使 A 相繞組斷開(kāi)的同時(shí) B 相繞組通電。顯然，改變相電流的方向并不影響轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向。在多相電機(jī)實(shí)際運(yùn)行中，也常出現(xiàn)兩相或多相同時(shí)導(dǎo)通的情況。設(shè)每相繞組開(kāi)關(guān)頻率 (主開(kāi)關(guān)頻率 )為幾，轉(zhuǎn)子極數(shù)為 N，則 SR天津理工大學(xué)中環(huán)信息學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 7 電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速 (r/min)可表示為： 60 pkrfn N? （ ） 由于 SR 電機(jī)的轉(zhuǎn)向與繞組電流方向無(wú)關(guān)，所以使得功率變換器電路能夠充分簡(jiǎn)化。在圖 中，當(dāng)主開(kāi)關(guān) S S2 接通時(shí)， A 相繞組從直流電源 U 吸收電能，而當(dāng) S S2斷開(kāi)時(shí)，繞組電流通過(guò)續(xù)流 二 極管 VD VD2 將剩余能量回饋給電源。因此 SR 電機(jī)具有能量回饋的特點(diǎn)，系統(tǒng)效率高 [8]。 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與性能特點(diǎn) 、成本低、適于高速 開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的突出優(yōu)點(diǎn)是轉(zhuǎn)子上沒(méi)有任何型式的繞組，成本低；轉(zhuǎn)子的機(jī)械強(qiáng)度高，電動(dòng)機(jī)可高速運(yùn)轉(zhuǎn)而不致變形；轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，易于加、減速。