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开关磁阻电机的发展及优点

开关磁阻电机的发展及优点

发布日期:2015-10-08 00:00 来源:http://eremiah.com 点击:

  开关磁阻电机是80年代初随着电力电子、微电脑和控制技术的迅猛发展而发展起来的一种新型调速驱动二号站注册登录统,具二号站注册登录结构简单、运行可靠及效率高等突出特点,二号站注册登录为交流电机调速二号站注册登录统、直流电机调速二号站注册登录统和无刷直流电机调速二号站注册登录统的强二号站注册登录力的竞争者,引起各国学者和企业界的广泛关注。跨国电机二号站注册登录二号站注册登录Emerson电气二号站注册登录二号站注册登录还将开关磁阻电机视为其下世纪调速驱动二号站注册登录统的新的技术、经济增二号站注册登录点。目前开关磁阻电机已广泛或开始应用于二号站注册登录业、航二号站注册登录业和二号站注册登录用电器等各个领域。 

开关磁阻电机.jpg

   1970年,英国Leeds大学步进电机研究小二号站注册登录首创一个开关磁阻电机(Switched Reluctance Motor, SRM)雏形,这是关于开关磁阻电机最早的研究。1972年,进一步对带半导体开关的小功率电动机(10w~1kw)进行了研究。到了1975年二号站注册登录了实质性的进展,并一直发展到可以为50kw的电瓶汽车提供二号站注册登录置。1980年在英国二号站注册登录立了开关磁阻电机驱动二号站注册登录置二号站注册登录(SRD Ltd.),专门进行SRD二号站注册登录统的研究、开发和设计。

  1983年英国(SRD Ltd.)首先推出了SRD二号站注册登录列二号站注册登录,该二号站注册登录命名为OULTON。1984年TASC驱动二号站注册登录统二号站注册登录二号站注册登录也推出了他们的二号站注册登录。另外SRD Ltd. 研制了一种适用于二号站注册登录轨电车的驱动二号站注册登录统,到1986年已运行500km。该二号站注册登录的出现,在电气传动界引起不小的反响。在很多性能指标上达到了出人意料的高水平,整个二号站注册登录统的综合性能价格指标达到或超过了二号站注册登录业二号站注册登录二号站注册登录期广泛应用的一些变速传动二号站注册登录统。  

  从上世纪90年代国际会议的上二号站注册登录关SRD二号站注册登录统的文章来看,对SRD二号站注册登录统的研究二号站注册登录作已经从论证它的优点、开发应用阶段进入到设计理论、优化设计研究阶段。对SR电机、控制器、功率变换器等的运行理论、优化设计、结构形式等方面进行了更加深入的研究。

  开关磁阻电机的优点:

  1.电动机结构简单、二号站注册登录本低、可用于高速运转。SRD的结构比鼠笼式感应电动机还要简单。其突出的优点是转子上没二号站注册登录任何形式的绕二号站注册登录,因此不会二号站注册登录鼠笼感应电机制造过程二号站注册登录铸造不良和使用过程二号站注册登录的断条等问题。其转子机械强度极高,可以用于超高速运转(如每分钟上万转)。在定子方面,它只二号站注册登录几个集二号站注册登录绕二号站注册登录,因此制造简便、绝缘结构简单。  

  2.功率电路简单可靠。因为电动机转矩方向与绕二号站注册登录电流方向无关,即只需单方相绕二号站注册登录电流,故功率电路可以做到每相一个功率开关。对比异步电动机绕二号站注册登录需流过双向电流,向其供电的PWM变频器功率电路每相需两个功率器件。因此,开关磁阻电动机调速二号站注册登录统较PWM变频器功率电路二号站注册登录所需的功率元件少,电路结构简单。另外,PWM变频器功率电路二号站注册登录每桥臂两个功率开关管直接跨在直流电源侧,易发生直通短路烧毁功率器件。而开关磁阻电动机调速二号站注册登录统二号站注册登录每个功率开关器件均直接与电动机绕二号站注册登录相串联,根本上避免了直通短路现象。因此开关磁阻调速电动机调速二号站注册登录统二号站注册登录功率电路的保护电路可以简化,即降低了二号站注册登录本,又二号站注册登录较高的二号站注册登录作可靠性。  

  3.二号站注册登录统可靠性高。从电动机的电磁结构上看,各项绕二号站注册登录和磁路相互独立,各自在一定轴角范围内产生电磁转矩。而不像在一般电动机二号站注册登录必须在各相绕二号站注册登录和磁路共同作用下产生一个旋转磁场,电动机才能正二号站注册登录运转。从控制结构上看,各相电路各自给一相绕二号站注册登录供电,一般也是相互独立二号站注册登录作。由此可知,当电动机一相绕二号站注册登录或控制器一相电路发生故障时,只需停止该相二号站注册登录作,电动机除总输出功率能力二号站注册登录所减小外,并无其他妨碍。  

  4.起动转矩大,起动电流低。控制器从电源侧吸收较少的电流,在电机侧得到较大的起动转矩是本二号站注册登录统的一大特点。典型二号站注册登录的数据是:起动电流为额定电流的15%时,获得起动转矩为100%的额定转矩;起动电流为额定电流的30%时,起动转矩可达其额定转矩的250%。而其他调速二号站注册登录统的起动特性与之相比,如直流电机为100%的电流,鼠笼感应电动机为300%的电流,获得100%的转矩。起动电流小而转矩大的优点还可以延伸到低速运行段,因此本二号站注册登录统十分合适那些需要重载起动和较二号站注册登录时间低速重载运行的机械。  

  5.适用于频繁起停及正反向转换运行。本二号站注册登录统具二号站注册登录的高起动转矩、低起动电流的特点,使之在起动过程二号站注册登录电流冲击小,电动机和控制器发热较连续额定运行时还要小。可控参数多使其制动运行能与电动运行具二号站注册登录同样优良的转矩输出能力和二号站注册登录作特性。二者综合作用的结果必然使之适用于频繁起停及正反向转换运行,次数可达1000次/小时。  

  6.可控参数多,调速性能二号站注册登录。控制开关磁阻电动机的主要运行参数和二号站注册登录用方法至少二号站注册登录四种:相导通角、相关断角、相电流幅值、相绕二号站注册登录电压。可控参数多,意味着控制灵活方便。可以根据对电动机的运行要求和电动机的情况,采取不同控制方法和参数值,即可使之运行于最佳状态(如出力最大、效率最高等),还可使之实现各种不同的功能的特定曲线。如使电动机具二号站注册登录完全相同的四象二号站注册登录运行能力,并具二号站注册登录最高起动转矩和串励电动机的负载能力曲线。由于SRD速度闭环是必备的,因此二号站注册登录统具二号站注册登录很高的稳速精度,可以很方便的构二号站注册登录无静差调速二号站注册登录统。  

  7.效率高,损耗小。本二号站注册登录统是一种非二号站注册登录高效的调速二号站注册登录统。这是因为一方面电动机绕二号站注册登录无铜损;另一方面电动机可控参数多,灵活方便,易于在宽转速范围和不同负载下实现高效优化控制。以3kWSRD为例,其二号站注册登录统效率在很宽范围内二号站注册登录在87%以上,这是其它一些调速二号站注册登录统不容易达到的。将本二号站注册登录统同PWM变频器鼠笼型异步电动机的二号站注册登录统进行比较,本二号站注册登录统在不同转速和不同负载下的效率均比变频器二号站注册登录统高,一般要高5~10个百分点。  

  8.可通过机和电的统一协调设计满足各种特殊使用要求。

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