開關磁阻電機開通角對比研究

盧承領 朱立超

(1.皖西學院機械與電子工程學院，安徽 六安 237012；2.濟寧學院物理與信息工程系，山東 濟寧 273155)

開關磁阻電機開通角對比研究

盧承領1朱立超2

(1.皖西學院機械與電子工程學院，安徽 六安 237012；2.濟寧學院物理與信息工程系，山東 濟寧 273155)

在分析SR電機結構原理及傳動系統(tǒng)的基礎上，通過Simulink建立SR電機模型，通過改變模型中開通角的參數(shù)，采集對應相電流，作對比分析，得出開通角越大，電流線性上升的幅度減小的結論，為四相8/6極開關磁阻電機實物設計提供了一種有效的參考。

四相；傳動系統(tǒng)；開通角；仿真

0 引言

開關磁阻電機(SR)主要由開關磁阻電動機和開關磁阻發(fā)電機2大類型，其中電動機在生產(chǎn)實踐中最為常見。SR電動機為雙凸極結構，結構簡單堅固，目前應用較多的是三相12/8極結構和四相8/6極結構。SR電機的開通角在控制電機的各項參數(shù)中發(fā)揮著巨大作用，本文以四相8/6極開關磁阻電動機為例，對其傳動系統(tǒng)進行建模，改變其開通角，得到相電流波形，分析不同開通角對相電流的影響。

1 結構原理及傳動系統(tǒng)

1.1 結構原理

SR電動機的運行遵循“磁阻最小原理”，也即是磁通總是沿著磁阻最小的路徑閉合，轉(zhuǎn)子鐵芯在轉(zhuǎn)動到磁阻最小位置時，其主軸線與通電相主軸線重合。四相8/6極開關磁阻電動機工作原理如圖1所示。

圖1 8/6極SR電動機工作原理圖

1.2 傳動系統(tǒng)

開關磁阻電動機傳動系統(tǒng)(SRD)主要由4部分組成：SR電動機、功率變換器、控制器、檢測部分。功率變換器主要是把外部能量轉(zhuǎn)化成適合SR電動機需要的能量形式，控制器主要處理位置檢測和電流檢測傳遞過來的信息并接受外界給予的命令。檢測部分主要通過傳感器等部件實現(xiàn)相應信息的檢測。如圖2所示。

圖2 開關磁阻電動機傳動系統(tǒng)

2 建模與仿真

2.1 位置傳感器建模

圖3 位置傳感器模型

2.2 功率變換器模塊建模

功率變換器采用雙開關型主電路，當2只主開關IGBT1和IGBT2同時導通的時候，電源向電機繞組供電；當IGBT1和IGBT2同時關斷時，相電流經(jīng)續(xù)流二極管續(xù)流，將電機的磁場儲能以電能形式迅速回饋電源，實現(xiàn)強迫換相，建立仿真模型如圖4所示。

圖4 雙開關型功率變換器模型

2.3 系統(tǒng)建模

系統(tǒng)的功率變換模塊封裝如圖5所示。電流滯環(huán)控制模塊主要是實現(xiàn)電流滯環(huán)控制方法，為功率變換器的通、斷提供信號，本文直接采用模塊庫中提供的環(huán)節(jié)，參數(shù)稍作修改使用，SR電動機模塊修改其電機只讀屬性，根據(jù)數(shù)學模型中的相關變量，改變通往位置傳感器的開通角，采集相電流I(A)進行對比分析。

3 結果分析

分別設置開通角30°和45°開通角，

圖5 系統(tǒng)整體建模

采集對比波形如圖6所示。

圖6 相電流對比圖

通過改變主開關開通角對控制電流大小的作用非常明顯，開通角增大，電流線性上升的幅度減小，電流峰值和電流波形的寬度增大，為SR電機實物設計提供一種參考。

[1] 嵇麗麗.基于Matlab的開關磁阻電動機驅(qū)動系統(tǒng)非線性建模仿真[J].東南大學學報，2014(11)

[2] 孫會琴.基于Simuink的四相開關磁阻速度控制系統(tǒng)仿真[J].長江科學院院報，2014(1)

[3] 李潔，孫鶴旭，劉藝.對具有不同繞組結構的四相8/6極開關磁阻電機的性能仿真[A]. 2008全國博士生學術論壇電氣工程論文集[C]，2008

本文系“六安市定向委托皖西學院市級研究項目”的研究成果，項目編號2013LW016

2014-09-15

盧承領(1985—)，男，山東菏澤人，碩士研究生，助教，研究方向：電機與電器。