雙凸極電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)

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1、雙凸極電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)9.雙凸極電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)一、開關(guān)磁阻電機(jī)（SwitchedReluctanceMotor)1.結(jié)構(gòu)特點(diǎn)a.定子和轉(zhuǎn)子均為凸極結(jié)構(gòu)；b.定子上空間相對的兩個極上的線圈串聯(lián)或并聯(lián)構(gòu)成一相繞組;c.轉(zhuǎn)子上無繞組;d.最常見的組合為6/4極，8/6極或12/8極。9.雙凸極電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)定子6極，轉(zhuǎn)子4極定子8極，轉(zhuǎn)子6極定子12極，轉(zhuǎn)子8極9.雙凸極電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)組成框圖9.雙凸極電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)2.工作原理1當(dāng)轉(zhuǎn)子齒正對定子槽時，繞組電感有最小值；2當(dāng)轉(zhuǎn)子齒與定子齒對齊時，繞組電感有最大值；3當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，繞組電感隨之變化。9.雙凸極電機(jī)驅(qū)動系

2、統(tǒng)開關(guān)磁阻電機(jī)的運(yùn)行原理是“磁阻最小原則”。在圖示位置，當(dāng)給B相繞組通電，轉(zhuǎn)子將傾向于順時針方向旋轉(zhuǎn)，使磁路磁阻減小，直至轉(zhuǎn)子齒2與定子齒B完全重合。然后，B相斷開，A相通電，轉(zhuǎn)子磁阻轉(zhuǎn)矩將進(jìn)一步使轉(zhuǎn)子向前轉(zhuǎn)動至轉(zhuǎn)子齒1與A相重合。轉(zhuǎn)矩方向總是朝著最接近的定轉(zhuǎn)子齒重疊的位置。按B-A-D-C順序通電，轉(zhuǎn)子將按順時針方向連續(xù)旋轉(zhuǎn)。9.雙凸極電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)為電磁轉(zhuǎn)矩，Wf為磁場儲能wr為轉(zhuǎn)子機(jī)械角速度9.雙凸極電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)由轉(zhuǎn)矩公式可知：開關(guān)磁阻電機(jī)的轉(zhuǎn)矩大小與電流平方成正比，因此轉(zhuǎn)矩方向與電流方向無關(guān)，故可以采用單極性電流供電；轉(zhuǎn)矩與繞組電感對轉(zhuǎn)子位置角的變化率成正比。因

3、此，只有當(dāng)繞組電感隨轉(zhuǎn)子位置角而增大時，給繞組通電才能產(chǎn)生正向電動轉(zhuǎn)矩。當(dāng)電感隨轉(zhuǎn)子位置角而下降時，如繞組中仍有電流，則將產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)矩；相繞組關(guān)斷后繞組電流不能突變?yōu)榱悖幸粋€延續(xù)過程。為防止繞組電流延續(xù)到負(fù)轉(zhuǎn)矩區(qū)，必須在繞組電感開始下降之前提前關(guān)斷繞組。9.雙凸極電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)3基本控制策略A.低速時的電流斬波控制（Currentchoppingcontrol-CCC)在電感很小時使繞組開通，電流快速上升。為防止電流過大而損壞電機(jī)，當(dāng)電流達(dá)到最大值Imax時，使繞組關(guān)斷；電流開始衰減，當(dāng)電流衰減咸至Imin時，繞組重新開通。在最大電感出現(xiàn)之前必須將繞組關(guān)斷，以免電流延

4、續(xù)到負(fù)轉(zhuǎn)矩區(qū)。9.雙凸極電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)B.高速時的角度位置控制（Angularpositioncontrol-APC)高速時，由于反電勢大，電流受到限制，上升較慢。當(dāng)?shù)竭_(dá)最大值后，因電感的增加，電流反而下降。同樣，為避免電流延續(xù)到負(fù)轉(zhuǎn)矩區(qū)，繞組要在電感到達(dá)最大值之前關(guān)斷。速度越高，要關(guān)斷的越早。9.雙凸極電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)典型機(jī)械特性9.雙凸極電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)4功率變換電路每相一個開關(guān)管四相驅(qū)動電路（每相二個開關(guān)管）9.雙凸極電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)5開關(guān)磁阻電機(jī)的非線性特性以上分析都是在線性條件下進(jìn)行的。實際電機(jī)磁路為非線性。磁場分布9.雙凸極電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)非線性電感非線性轉(zhuǎn)矩9.雙凸極電機(jī)

5、驅(qū)動系統(tǒng)6開關(guān)磁阻電機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，無刷，轉(zhuǎn)子上無繞組和永磁體，可靠性高；采用集中式繞組，繞組端部短，省銅，繞組電阻小，效率高；因轉(zhuǎn)矩與電流方向無關(guān)，可用單極性電流供電，故功率變換器可簡化，每相可用一個功率器件，不僅降低了成本，還避免了上、下橋臂直通問題。缺點(diǎn)：由于只有當(dāng)電感變化率為正時繞組才能導(dǎo)通，一個周期中只有半個得到利用，因此系統(tǒng)效率和材料利用率相對較低；定子繞組既要提供有功電流，又要提供無功電流，增大。9.雙凸極電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)了繞組和功率變換器的VA容量；無功（勵磁）電流在繞組和功率器件中產(chǎn)生損耗，降低了系統(tǒng)效率；由于開關(guān)磁阻電機(jī)的繞組電感較大，并且

6、繞組關(guān)斷時電感處于電感最大值位置，關(guān)斷后電流衰減慢，很容易延續(xù)到負(fù)轉(zhuǎn)矩區(qū)，因此繞組需要提前關(guān)斷，速度越高，提前量就要越大，使繞組有效導(dǎo)通區(qū)間減速小，削弱了電機(jī)的出力；因定轉(zhuǎn)子為雙凸極結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)矩脈動分量較大，會引起振動和噪聲。9.雙凸極電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)二、雙凸極永磁電機(jī)（Doublysalientpermanentmagnetmotor-DSPMmotor)1結(jié)構(gòu)特點(diǎn)定轉(zhuǎn)子均為凸極結(jié)構(gòu)；定子齒上裝有集中式繞組；轉(zhuǎn)子上既沒有繞組，也沒有永磁體—適合高速運(yùn)行；定子上裝有永磁體—結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，易于冷卻；由于主磁路中放有兩塊磁導(dǎo)率與空氣相近的永磁體，繞組電感比SR電機(jī)要小很多。8/6極

7、DSPM電機(jī)截面圖9.雙凸極電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)6/4-poleDSPMmotor12/8-poleDSPMmotor9.雙凸極電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)2工作原理當(dāng)轉(zhuǎn)子齒進(jìn)入定子齒下時，該定子繞組的磁鏈和電感均隨之增加，當(dāng)轉(zhuǎn)子齒與定子齒完全重合時，磁鏈有最大值；當(dāng)轉(zhuǎn)子齒離開定子齒時，磁鏈隨之減小，當(dāng)轉(zhuǎn)子齒對著定子槽時，磁鏈有最小值。9.雙凸極電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)忽略銅耗和鐵耗，則電磁功率為：每相電磁轉(zhuǎn)矩為：Tpm為永磁磁鏈與電樞電流相互作用產(chǎn)生的永磁轉(zhuǎn)矩；Tr為繞組電感變化而產(chǎn)生的磁阻轉(zhuǎn)矩，因電感很小，磁阻轉(zhuǎn)矩分量較小，永磁轉(zhuǎn)矩占主導(dǎo)地位。9.雙凸極電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)當(dāng)磁通變化率為正