开关磁阻电机PPT学习教案

1、会计学1开关磁阻电机开关磁阻电机第1页/共78页开关磁阻电机驱动系统组成开关磁阻电机驱动系统组成 位位置置检检测测 功功率率变变换换器器 SR电电动动机机 电电流流检检测测 控控制制信信号号 控控制制器器 电电 源源 负负 载载 SRD第2页/共78页定定子子转转子子转子凸转子凸极极定子凸极及绕组定子凸极及绕组第3页/共78页双凸极结构双凸极结构定子集中绕组定子集中绕组转子无绕组转子无绕组转子无永磁体转子无永磁体第4页/共78页磁阻最小原理磁阻最小原理磁通总要沿着磁阻磁通总要沿着磁阻最小路径闭合最小路径闭合，一，一定形状的铁心在移定形状的铁心在移动到最小磁阻位置动到最小磁阻位置时，必定使自己的

2、时，必定使自己的轴线与主磁场的轴轴线与主磁场的轴线重合。线重合。气隙气隙+-NS第5页/共78页A-A通电通电 1-1 与与A-A重合重合B-B通电通电 2-2与与B-B重合重合C-C通电通电 3-3 与与C-C重合重合D-D 通电通电 1-1与与D-D重合重合依次给依次给A-B-C-D绕组通电，转子逆励磁顺序方向旋转。绕组通电，转子逆励磁顺序方向旋转。第6页/共78页第7页/共78页ACBACBAABBCC第8页/共78页12/8 极三相开关磁阻电动机极三相开关磁阻电动机ACBACBAABBCC第9页/共78页12/8 极三相开关磁阻电动机极三相开关磁阻电动机ACBACBAABBCC第10页

3、/共78页12/8 极三相开关磁阻电动机极三相开关磁阻电动机ACBACBAABBCC第11页/共78页12/8 极三相开关磁阻电动机极三相开关磁阻电动机ACBACBAABBCC第12页/共78页12/8 极三相开关磁阻电动机极三相开关磁阻电动机第13页/共78页12/8 极三相开关磁阻电动机极三相开关磁阻电动机第14页/共78页12/8 极三相开关磁阻电动机极三相开关磁阻电动机第15页/共78页12/8 极三相开关磁阻电动机极三相开关磁阻电动机第16页/共78页12/8 极三相开关磁阻电动机极三相开关磁阻电动机第17页/共78页12/8 极三相开关磁阻电动机极三相开关磁阻电动机第18页/共78

4、页12/8 极三相开关磁阻电动机极三相开关磁阻电动机第19页/共78页12/8 极三相开关磁阻电动机极三相开关磁阻电动机第20页/共78页12/8 极三相开关磁阻电动机极三相开关磁阻电动机第21页/共78页12/8 极三相开关磁阻电动机极三相开关磁阻电动机第22页/共78页12/8 极三相开关磁阻电动机极三相开关磁阻电动机第23页/共78页12/8 极三相开关磁阻电动机极三相开关磁阻电动机第24页/共78页12/8 极三相开关磁阻电动机极三相开关磁阻电动机第25页/共78页12/8 极三相开关磁阻电动机极三相开关磁阻电动机第26页/共78页12/8 极三相开关磁阻电动机极三相开关磁阻电动机第2

5、7页/共78页12/8 极三相开关磁阻电动机极三相开关磁阻电动机第28页/共78页第29页/共78页)22kNNkmNsrs定子和转子齿槽数应为偶数。定子和转子齿槽数应为偶数。定子和转子齿槽数不相等。定子和转子齿槽数不相等。定子和转子齿槽数尽量接近。定子和转子齿槽数尽量接近。第30页/共78页 相数相数 3 4 5 6 7 8 9定子极数定子极数 6 8 10 12 14 16 18转子极数转子极数 4 6 8 10 12 14 16步进角步进角(度度) 30 15 9 6 4.28 3.21 2.5 开关磁阻电机常用方案开关磁阻电机常用方案相数越大，转矩脉动越小，但成本越高，故常用三相、四相

6、，还有学者在研究两相、单相相数越大，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。低于三相的低于三相的SRM 没有自起动能力！没有自起动能力！第31页/共78页两相两相 4/2结构结构三相三相 6/4结构结构四相四相 8/6结构结构六相六相 12/10结构结构第32页/共78页 Te K J TL R1 d 1/dtt1 u1 + - . . . Rm d m/dt um + - 耦合磁场耦合磁场 i1 im SRM系统示意系统示意图图第33页/共78页第第k相绕组的相电压平衡方程相绕组的相电压平衡方程:dtdiRukkkkkkkkkiiL),(磁链方程磁链方程:

7、第34页/共78页电阻压降电阻压降dtdLidtdiiLiLiRdtddtdiiiRUkkkkkkkkkkkkkkkk第35页/共78页LeTdtdDdtdJT22第36页/共78页diiWci0),(),(iWTcediTmNTrNerav/20),(2第37页/共78页不计磁路饱和，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 第38页/共78页stator = 1位置位置rotor1第39页/共78页statorrotor=0o = 0 位置位置第40页/共78页statorrotor2 = 2位置位置第41页/共78页statorrotor3 = 3位

8、置位置第42页/共78页statorrotor4 = 4位置位置第43页/共78页statorrotor5 = 5位置位置第44页/共78页 =0 定子磁极轴线与转子凹槽中心重合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转子凹槽前沿与定子磁极后沿重合位置 1 0 2 3 0 4 5 第45页/共78页SRSR电机绕组电感的分段线性解析式：电

9、机绕组电感的分段线性解析式：544max43max32min221min)()()(KLLLKLLK=(Lmax-Lmin)/(3-2)= (Lmax-Lmin)/s第46页/共78页54243322200000iKiKTTTSRSR电机转矩的分段线性解析式：电机转矩的分段线性解析式：=L iW=i /2 = L i 2/2第47页/共78页SRSR电机转矩的分段线性解析电机转矩的分段线性解析第48页/共78页 on 2 :电感上升，使绕组电感上升，使绕组电流下降电流下降 off 3 : 在电感达最大之前，绕组在电感达最大之前，绕组关断，绕组续流。关断，绕组续流。 3 z 4 (zz=2=2o

10、ffoff- -onon) ) 在电感下降之前，续流结在电感下降之前，续流结束。否则会产生反向转矩束。否则会产生反向转矩典型电流波形典型电流波形第49页/共78页一段为饱和段，视为与一段为饱和段，视为与 =0的位置的磁化曲线平行的位置的磁化曲线平行,斜率为斜率为Lmin；一段为非饱和段，为；一段为非饱和段，为L( ,i)的的 不饱和段。不饱和段。实际磁化曲线实际磁化曲线分段线性磁化曲分段线性磁化曲线线第50页/共78页准线性模型绕阻电感准线性模型绕阻电感第51页/共78页某某8/6 SRM实际特性分析实际特性分析磁通及磁力线分布磁通及磁力线分布第52页/共78页磁链特性磁链特性某某8/6 SR

11、M实际特性分析实际特性分析第53页/共78页电感特性电感特性某某8/6 SRM实际特性分析实际特性分析第54页/共78页互感特性互感特性某某8/6 SRM实际特性分析实际特性分析第55页/共78页静态转矩特性静态转矩特性某某8/6 SRM实际特性分析实际特性分析第56页/共78页SR电动机的矩角特性电动机的矩角特性 A B C D D A B C D D Te 30 O 导通相控制导通相控制 60 Tstmin 四相四相SR电动机的矩角特性电动机的矩角特性 第57页/共78页两相起动时合成转矩波形两相起动时合成转矩波形 D A C AB BC CD DA Te 30 O 导通相控制导通相控制

12、60 B D SR电动机的矩角特性电动机的矩角特性第58页/共78页可控量为：可控量为：Us、 on 、 off控制法控制法1：固定：固定 on , off，通过电流斩波限制电流，通过电流斩波限制电流，得到恒转矩得到恒转矩控制法2：固定on ,off，由速度设定值和实际值之差调制Us，进而改变转矩*基速以上，角度位置控制基速以上，角度位置控制(APC)，输出恒功率，输出恒功率第59页/共78页 O i Imin Imax 设定电流上、下幅值的斩波图设定电流上、下幅值的斩波图 4.15 开关磁阻电动机的控制策略开关磁阻电动机的控制策略第60页/共78页 O i Imax 设定电流上限和关断时间斩

13、波图设定电流上限和关断时间斩波图 4.15 开关磁阻电动机的控制策略开关磁阻电动机的控制策略第61页/共78页 O i PWM斩波调压控制的电流波形斩波调压控制的电流波形 4.15 开关磁阻电动机的控制策略开关磁阻电动机的控制策略第62页/共78页 O T off on增大增大 APC运行时运行时Tav与与 on、 off的关系的关系 4.15 开关磁阻电动机的控制策略开关磁阻电动机的控制策略第63页/共78页0 0 Amin Cmaxn 2 1 电电流流斩斩波波可可控控区区 起起动动斩斩波波 定定角角度度斩斩波波 变变角角度度斩斩波波 APC控控制制 可可变变角角度度运运行行区区 控制方式的

14、合理选择控制方式的合理选择 4.15 开关磁阻电动机的控制策略开关磁阻电动机的控制策略第64页/共78页4.16 开关磁阻电动机功率变换器开关磁阻电动机功率变换器第65页/共78页4.16 开关磁阻电动机功率变换器开关磁阻电动机功率变换器第66页/共78页1、双开关型、双开关型 + US - - VD1 VD2 VT1 VT2 4.16 开关磁阻电动机功率变换器开关磁阻电动机功率变换器第67页/共78页 + US - - VD1 VD4 VT1 VT4 VD2 VD5 VT2 VT5 VD3 VD6 VT3 VT6 A B C 4.16 开关磁阻电动机功率变换器开关磁阻电动机功率变换器第68页

15、/共78页4.16 开关磁阻电动机功率变换器开关磁阻电动机功率变换器2、H桥型桥型第69页/共78页4.16 开关磁阻电动机功率变换器开关磁阻电动机功率变换器主电路工作方式主电路工作方式第70页/共78页V0V0导通导通 V0V0关断关断单管斩波方式单管斩波方式4.16 开关磁阻电动机功率变换器开关磁阻电动机功率变换器第71页/共78页四相斩波方式四相斩波方式4.16 开关磁阻电动机功率变换器开关磁阻电动机功率变换器第72页/共78页斩波：斩波：V1V1关断，续流关断，续流换相：换相：V2V2关断，关断，V1V1导通导通两相斩波方式两相斩波方式4.16 开关磁阻电动机功率变换器开关磁阻电动机功

16、率变换器第73页/共78页 SRM 功功 率率 变变 换换 器器 - - US + 位位 置置 传传 感感 器器 转转 速速 计计 算算 逻逻 辑辑 控控 制制 ASR 控控 制制 模模式式 选选 择择 正正 反反 转转 指指 令令 ACR PW M 逻逻 辑辑 “与与 ” 放放 大大 驱驱 动动 * - - + + T* i* - - i on , off 4.17 开关磁阻电动机控制系统实现开关磁阻电动机控制系统实现第74页/共78页 键盘电路键盘电路 显示电路显示电路 故障检测电路故障检测电路 位置、速度信位置、速度信号检测电路号检测电路 EPROM 和和 E2PROM 电路电路 晶振和复位晶振和复位 电路电路 电流斩波与过电流斩波与过流保护电路流保护电路 电流检测电路电流检测电路 过电流保护过电流保护 电路电路 相控信号相控信号 输出电路输出电路 逻逻辑辑综综合合电电路路 CPU (80C196KC) 功功率率变变换换器器隔隔离离驱驱动动电电路路 HSI HSO PWM P0 ACH4 4.17