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开关磁阻电机-有驾

来源:电竞企鹅直播平台    发布时间:2024-06-19 19:55:27

产品描述:

  开关磁阻电机(SwitchedReluctanceMotor:SRM)是继直流电机、无刷直流电机(BLDC)之后发展起来的一种调速电机类型。

  开关磁阻电机基于磁通总是沿磁导最大的路径闭合的原理,当定子、转子齿中心线不重合、磁导不为最大时,磁场就会产生磁拉力,形成磁阻转矩,使转子转到磁导最大的位置。当向定子各相绕组中依次通入电流时,电机转子将一步一步低沿着通电相序相反的方向转动。如何改变定子各相的通电次序,电机将改变转向。但相电流通流方向的改变是不可能影响转子的转向的。

  主要有开关磁阻电机、功率变换器、控制器与位置检测器四部分所组成。控制器内包含功率变换器和控制电路,而转子位置检测器则安装在电机的一端。

  SRM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有一点形式的绕组,因此不会有鼠笼感应电机制作的完整过程中铸造不良和使用的过程中的断条等问题。其转子机械强度极高,能够适用于超高速运转(如每分钟上万转)。在定子方面,它只有几个集中绕组,因此制造简便、绝缘结构简单。

  因为电动机转矩方向与绕组电流方向无关,即只需单方相绕组电流,故功率电路能做到每相一个功率开关。对比异步电动机绕组需流过双向电流,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系统较PWM变频器功率电路中所需的功率元件少,电路结构相对比较简单。另外,PWM变频器功率电路中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系统中每个功率开关器件均直接与电动机绕组相串联,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系统中功率电路的保护电路能简化,即降低了成本,又有较高的可靠性。

  从电动机的电磁结构上看,各项绕组和磁路相互独立,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中必须在各相绕组和磁路共同作用下产生一个旋转磁场,电动机才能正常运作。从控制结构上看,各相电路各自给一相绕组供电,一般也是相互独立工作。由此可知,当电动机一相绕组或控制器一相电路出现故障时,只需停止该相工作,电动机除总输出功率能力有所减小外,并无其他妨碍。

  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系统的一大特点。典型产品的数据是: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%。而其他调速系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,因此本系统十分合适那些需要重载起动和较长时间低速重载运行的机械。

  本系统具有的高起动转矩、低起动电流的特点,使之在起动过程中电流冲击小,电动机发热较连续额定运行时要小。可控参数多使其制动运行能与电动运行具有同样优良的转矩输出能力和工作特性。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。

  控制开关磁阻电动机的主要运行参数和常用方法至少有四种:相导通角、相关断角、相电流幅值、相绕组电压,灵活方便。能够准确的通过对电动机的运行要求和电动机的情况,采取不同操控方法和参数值,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。如使电动机具有完全相同的四象限运行能力,并具有最高起动转矩和串励电动机的负载能力曲线。能够适用于速度闭环控制,可以很方便的构成无静差调速系统。

  开关磁阻电机系统是一种非常高效的调速系统。这是因为一方面电动机绕组无铜损;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,其系统效率在很宽范围内都在87%以上,这是其它一些调速系统不容易达到的。将本系统同PWM变频器鼠笼型异步电动机的系统来进行比较,本系统在不同转速和不同负载下的效率均比变频器系统高,一般要高5~10个百分点。

  1、有转矩脉动。从工作原理可知,S开关磁阻电动机转子上产生的转矩是由一些列脉冲转矩叠加而成的,由于双凸极结构和磁路饱和非线性的影响,合成转矩不是一个恒定转矩,而有一定的谐波分量,这影响了SR电动机低速运行性能。

  3、SR电动机的出线头较多,如三相SR电动机至少有四根出线头,四相SR电动机至少有五根出线头,并且还有位置检测器出线端。

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