【正文】 的功率變換器 SRD 傳動系統(tǒng)的反饋信號檢測 SRD 控制系統(tǒng)原理及其實現(xiàn) 基于單片機(jī)的 SRD控制系統(tǒng) 基于 DSP的 SRD控制系統(tǒng) 開關(guān)磁阻發(fā)電機(jī) 2 微特電機(jī) SRD傳動系統(tǒng) SRD傳動系統(tǒng)的組成 位置檢測 功率變換器 SR 電動機(jī) 電流檢測 控制信號 控制器 電 源 負(fù) 載 3 微特電機(jī) 一、 SR電動機(jī)定、轉(zhuǎn)子實際結(jié)構(gòu) 4 微特電機(jī) 微特電機(jī) 5 圖 SRM電機(jī)結(jié)構(gòu) 1—傳感器； 2—磁盤 微特電機(jī) 6 光電式位臵檢測器由齒盤和光電傳感器組成。齒盤截面和轉(zhuǎn)子截面相同，裝在轉(zhuǎn)子上，光電傳感器裝在定子上。 傳感器 SR電機(jī)結(jié)構(gòu)與原理 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： 雙凸極結(jié)構(gòu) 定子集中繞阻、繞組為單方向通電 轉(zhuǎn)子無繞阻 7 微特電機(jī) 開關(guān)磁阻電動機(jī)的相數(shù)與結(jié)構(gòu) 相數(shù)與級數(shù)關(guān)系 ?????)22kNNkmNsrs?為了避免單邊磁拉力，徑向必須對稱，所以雙凸極的 定子和轉(zhuǎn)子齒槽數(shù)應(yīng)為偶數(shù)。因為當(dāng)定子和轉(zhuǎn)子齒槽數(shù)相近時，就可能加大定子相繞組電感隨轉(zhuǎn)角的平均變化率，這是提高電機(jī)出力的重要因素。 微特電機(jī) 16 工作原理 順序給 A, B, C, D相繞組通電，則轉(zhuǎn)子便按逆時針方向連續(xù)轉(zhuǎn)動起來；反之，依次給 D ,C ,B , A相繞組通電，則轉(zhuǎn)子會沿順時針方向轉(zhuǎn)動。 當(dāng) 相中的定子繞組輪流通電一次，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一個轉(zhuǎn)子極距 。改變繞組導(dǎo)通順序，就可改變電機(jī)的轉(zhuǎn)向 通電一周期，轉(zhuǎn)過一個轉(zhuǎn)子極距 ?r=360/Nr 步距角 qb=?r/m=360/(mNr) 轉(zhuǎn)矩方向與電流無關(guān) ,但轉(zhuǎn)矩存在脈動。不能像普通異步電機(jī)一樣直接投入電網(wǎng)運(yùn)行，需要與控制器一同使用。 2)功率電路簡單可靠 因為電動機(jī)轉(zhuǎn)矩方向與繞組電流方向無關(guān)，即只需單方向繞組電流，故功率電路可以做到每相一個功率開關(guān)。而不像在一般電動機(jī)中必須在各相繞組和磁路共同作用下產(chǎn)生一個圓形旋轉(zhuǎn)磁場，電動機(jī)才能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。 （ SR:, acM:67IN,23TN） 43 微特電機(jī) SRD特點(diǎn)： 5)適用于頻繁起停及正反向轉(zhuǎn)運(yùn)行 SRD系統(tǒng)具有的高起動轉(zhuǎn)矩，低起動電流的特點(diǎn)，使之在起動過程中電流沖擊小，電動機(jī)和控制器發(fā)熱較連續(xù)額定運(yùn)行時還小。 44 微特電機(jī) 7) 效率高，損耗小 SRD系統(tǒng)是一種非常高效的調(diào)速系統(tǒng)。 9) 缺點(diǎn)： 轉(zhuǎn)矩脈動、振動、噪聲 但可通過特殊設(shè)計克服 SRD特點(diǎn)： 45 微特電機(jī) SRD發(fā)展概況 kW 、 1500 r/min幾種調(diào)速系統(tǒng)性能比較 46 微特電機(jī) 航空工業(yè) 家用電器 機(jī)械傳動 精密伺服系統(tǒng) 電動車 應(yīng)用 SRD的應(yīng)用與研究動向 47 微特電機(jī) SRD的研究方向 ? SR電機(jī)設(shè)計研究： ? 鐵心損耗計算、轉(zhuǎn)矩脈動、噪聲、優(yōu)化設(shè)計等理論 ? SR電機(jī)的控制策略研究： ? 最優(yōu)控制，減小轉(zhuǎn)矩脈動、降低噪聲 ? 具有較高動態(tài)性能、算法簡單、可抑制參數(shù)變化、擾動及各種不確定性干擾的新型控制策略 ? 智能控制策略 48 微特電機(jī) SRD的研究方向 ? SR電機(jī)的無位置傳感器控制 ? SR電機(jī)的振動、噪聲研究 ?無軸承 SR電機(jī)研究（磁懸?。? ? SR電機(jī)應(yīng)用研究：電動車、發(fā)電機(jī)、一體化電機(jī)等 49 微特電機(jī) SR電機(jī)基本方程與性能分析 不計磁滯、渦流及繞組間互感時， m相 SR電機(jī)系統(tǒng)示意圖 J—轉(zhuǎn) 子與負(fù)載的轉(zhuǎn)動慣量 D—粘 性摩擦系數(shù) TL—負(fù) 載轉(zhuǎn)矩 T e K ? J T L R 1 d ? 1 / d tt 1 u 1 + . . . R m d ? m / d t u m + 耦合磁場 i 1 i m 50 微特電機(jī) SR電機(jī)的基本方程 第 k相繞組的相電壓平衡方程 : —第 k相繞組的端電壓； —第 k相繞組的電流； —第 k相繞組的電阻； —第 k相繞組的磁鏈。因此磁鏈方程為： 電感與電流有關(guān)是由于磁路非線性的原因，電感隨位置值角變化正是 SR電機(jī)的特點(diǎn)，是產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的條件。 54 微特電機(jī) diiWc i? ?? 0 ),( q磁共能的表達(dá)式為： SR電機(jī)的瞬時電磁轉(zhuǎn)矩 Te可由磁共能 Wc導(dǎo)出： qq??? ),(iWT ce2/0 ( , )2rNra v emNT T i d? qq?? ?SR電機(jī)的平均電磁轉(zhuǎn)矩 Tav 55 微特電機(jī) 磁場儲能 磁共能 基于理想線性模型的 SR電動機(jī)分析 1. 線性模型：不計磁路飽和，假定繞組電感與電流無關(guān)，此時電感只與轉(zhuǎn)子位置有關(guān) SR電機(jī)相電感隨轉(zhuǎn)子位置變化 56 微特電機(jī) stator q = q1位置 rotor 轉(zhuǎn)子凹槽前沿與定子磁極前沿相遇位置 q1 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動方向 57 微特電機(jī) stator q=0o位置 rotor 定子磁極軸線與轉(zhuǎn)子凹槽中心重合 q=0o 58 微特電機(jī) stator q =q2位置 rotor 轉(zhuǎn)子磁極前沿與定子磁極前沿相遇位置 q2 59 微特電機(jī) stator q = q3位置 轉(zhuǎn)子磁極前沿與定子磁極前沿重合位置 rotor q3 60 微特電機(jī) stator q =q4位置 rotor 轉(zhuǎn)子凹槽前沿與定子磁極后沿重合位置 q4 61 微特電機(jī) stator q =q5位置 rotor 轉(zhuǎn)子凹槽前沿與定子磁極前沿相遇位置 q5 62 微特電機(jī) q=0 定子磁極軸線與轉(zhuǎn)子凹槽中心重合 q1(q5) 轉(zhuǎn)子凹槽前沿與定子磁極前沿相遇位置 q2 轉(zhuǎn)子磁極前沿與定子磁極前沿相遇位置 q3 轉(zhuǎn)子磁極前沿與定子磁極前沿重合位置 q4 轉(zhuǎn)子凹槽前沿與定子磁極后沿重合位置 63 微特電機(jī) SR電機(jī)繞組電感的分段線性解析式： ????????????????????544m a x43m a x32m i n221m i n)()()(qqqqqqqqqqqqqqqqqKLLLKLLK=(LmaxLmin)/(q3q2)= (LmaxLmin)/?s 特征： 隨定、轉(zhuǎn)子磁極重疊的增加和減少，相電感在 Lmax 和Lmin之間線性地變化 。 64 微特電機(jī) SR電動機(jī)一相繞組主電路如作圖所示，當(dāng)Us為常數(shù)時，電壓方程為： 式中， +對應(yīng)繞組與電源接通， ─對應(yīng)續(xù)流。 開關(guān) S S2合閘瞬間（ t=0）為電路的初始狀態(tài)，此時， 為繞組接通瞬間定、轉(zhuǎn)子磁極間的相對位置，稱開通角。 將上式積分，帶入初始條件，得續(xù)流階段磁鏈表達(dá)式為： 微特電機(jī) 67 offqq?m a x ()SSo f f o n cUUq q q? ? ? ? ? ???( 2 )S o ff o nU q q q? ? ? ??offqcq c on offq q q??一相繞組的磁鏈曲線 微特電機(jī) 68 ku0,s o n o ffs o ff zo n zUUq q qq q qq q q q? ? ???? ? ? ??????第 k相繞組模型 續(xù)流結(jié)束角 69 微特電機(jī) 忽略電阻，相繞組電壓方程 ： 所以 : 而： ?=L i dtdUS???d i d L d i d LU s L i L id t d t d t d q? ? ? ? ? ?相電流解析分析 同時可以導(dǎo)出： ?????????????????54243322200000qqqqqqqqqiKiKTTTKT為常數(shù) 70 微特電機(jī) 1) 當(dāng) q1?qq2,L=Lmin ,Us為 + sd i d LU L id t d q? ? ? ?sU d i d LLiddqq? ???? 因： L=Lmin , Us取 +, 則： m insU diLd q??又： i(qon)=0, 所以， m i n() s o nUi L qqq ?? ?當(dāng) q1?qq2時， 71 微特電機(jī) 2) 當(dāng) q2?qqoff， L=Lmin+K(qq2)， Us為 + m i n 2[ ( ) ]sU C L K iq q q? ? ? ??積分得： 式中， C為積分常數(shù) m i n 2m i n 2m i n 2[ ( ) ]()()()sU d i d L d iL i L K i Kd d dd i d iL K K i Kddd i d K iLKddqqq q qqqqqqqqq? ? ? ? ? ??? ? ? ?? ? ?72 微特電機(jī) 由初始條件： i(q2)=Us(q2qon)/(? Lmin) 確定積分常數(shù) C=Usqon/?，所以 , 2) 當(dāng) q2?q ? qoff時 m i n 2()()[ ( ) ]s o nUiLKqqqqq??? ? ?在 q2?qqoff 期間 73 微特電機(jī) 3) 當(dāng) qoffqq3,L=Lmin+K(qq2)， Us為 m i n 2( 2 )()[ ( ) ]s o f f o nUiLKq q qqqq???? ? ?4) 當(dāng) q3?qq4,L=Lmax， Us為 m a x( 2 )() s o f f o nUiLq q qq????5) 當(dāng) q4?2qoff qon?q5,L=LmaxK(qq4)， Us為 m a x 4( 2 )()[ ( ) ]s o f f o nUiLKq q qqqq???? ? ?74 微特電機(jī) 12m in2m in 23m in 234m a x45m a x 4()[ ( ) ]( 2 )()[ ( ) ]( 2 )( 2 )[ ( ) ]s ons onoffs off onoffs off ons off onULULKUiLKULULKqqq q qqqq q qqqq q qq q q qqqq q qq q qq q qq q qqq????????????? ? ?????? ? ??? ? ????????????