4 开关磁阻电机电驱动系统.ppt

双开关型主电路又称为不对称半桥型主电路 4.16 开关磁阻电动机功率变换器 工作制：AB-BC-CD-DA 4.16 开关磁阻电动机功率变换器 2、H桥型 4相8/6极SR电机主电路 4.16 开关磁阻电动机功率变换器 主电路工作方式 V0导通 V0关断 单管斩波方式 4.16 开关磁阻电动机功率变换器 四相斩波方式 4.16 开关磁阻电动机功率变换器 斩波：V1关断，续流 换相：V2关断，V1导通 两相斩波方式 4.16 开关磁阻电动机功率变换器 4.17 开关磁阻电动机控制系统实现 4.17 开关磁阻电动机控制系统实现 4.17 开关磁阻电动机控制系统实现 不计磁滞、涡流及绕组间互感时，m相SR电机系统示意图： J—转子与负载的转动惯量 D—粘性摩擦系数 TL—负载转矩 * 4.13 开关磁阻电动机的相数与结构 定子和转子齿槽数应为偶数。 定子和转子齿槽数不相等。 定子和转子齿槽数尽量接近。 相数与极数关系： 4.13 开关磁阻电动机的相数与结构 相数 3 4 5 6 7 8 9 定子极数 6 8 10 12 14 16 18 转子极数 4 6 8 10 12 14 16 步进角(度) 30 15 9 6 4.28 3.21 2.5 开关磁阻电机常用方案 相数与转矩、性能关系： 相数越大，转矩脉动越小，但成本越高，故常用三相、四相，还有学者在研究两相、单相SRM。 低于三相的SRM 没有自起动能力！ 常用开关磁阻电机方案结构 两相 4/2结构 三相 6/4结构 四相 8/6结构 六相 12/10结构 4.14 开关磁阻电机基本方程及性能 SRM系统示意图 电路方程 第k相绕组的相电压平衡方程: 磁链方程: 电路方程 电阻压降 感应电动势 （电流变化） 运动电动势 (转子位置改变) 机械运动方程： 式中 Te——电磁转矩； J——系统的转动惯量； D——摩擦系数； TL——负载转矩。 电磁转矩： 磁共能的表达式为： SR电机的瞬时电磁转矩Te可由磁共能Wc导出： SR电机的平均电磁转矩Tav 基于理想线性模型的SR电动机分析 线性模型：不计磁路饱和，假定绕组电感与电流无关，此时电感只与转子位置有关。 ?1 0 ?2 ?3 ?0 ?4 ?5 stator ? = ?1位置 rotor ?1 基于理想线性模型的SR电动机分析 stator rotor ?=0o 基于理想线性模型的SR电动机分析 ? = 0 位置 stator rotor ?2 基于理想线性模型的SR电动机分析 ? = ?2位置 stator rotor ?3 基于理想线性模型的SR电动机分析 ? = ?3位置 stator rotor ?4 基于理想线性模型的SR电动机分析 ? = ?4位置 stator rotor ?5 基于理想线性模型的SR电动机分析 ? = ?6位置 ?=0 定子磁极轴线与转子凹槽中心重合 ?1(?5) 转子凹槽前沿与定子磁极前沿相遇位置 ?2 转子磁极前沿与定子磁极前沿相遇位置 ?3 转子磁极前沿与定子磁极前沿重合位置 ?4 转子凹槽前沿与定子磁极后沿重合位置 基于理想线性模型的SR电动机分析 ?1 0 ?2 ?3 ?0 ?4 ?5 SR电机绕组电感的分段线性解析式： K=(Lmax-Lmin)/(?3-?2)= (Lmax-Lmin)/?s 特征：随定、转子磁极重叠的增加和减少，相电感在Lmax 和Lmin之间线性地变化 。 SR电机转矩的分段线性解析式： ?=L i W’=?i /2 = L i 2/2 ?on?2 : 在电感上升前开通，迅速建立电流，以获得足够转矩 ??2 :电感上升，使绕组电流下降 ?off?3 : 在电感达最大之前，绕组关断，绕组续流。 ?3?z?4 (θz=2θoff-θon) 在电感下降之前，续流结束。否则会产生反向转矩 典型电流波形 两段线性处理：一段为饱和段，视为与?=0的位置的磁化曲线平行,斜率为Lmin；一段为非饱和段，为L(?,i)的 不饱和段。 准线性模型分析 实际磁化曲线 分段线性磁化曲线 准线性模型绕阻电感 SR电动机的矩角特性