第2章开关磁阻电机
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开关磁阻电机的工作原理开关磁阻电机是一种常见的电机类型,它基于磁阻效应来实现电机转动。
下面将详细介绍开关磁阻电机的工作原理。
一、磁阻效应简介磁阻效应是指材料在外磁场作用下,磁通量通过材料时会引起材料内部磁场的变化。
根据材料的磁导率和磁场的变化情况,磁阻效应可分为正磁阻效应和负磁阻效应。
正磁阻效应是指在磁场作用下,磁通量增加时,材料的磁导率减小;负磁阻效应则相反,磁通量增加时,材料的磁导率增大。
二、磁阻电机的基本结构开关磁阻电机由转子、定子、磁阻切换器和电源组成。
其中,转子是电机的旋转部分,定子是电机的固定部分,磁阻切换器用于切换磁通的路径,电源提供电流给电机。
三、工作原理1. 初始状态:在电机初始状态下,磁阻切换器将磁通量导向转子的一个极性,使得转子与定子之间存在磁阻。
2. 通电启动:当电源给电机提供电流时,电流通过定子线圈,产生磁场。
此时,由于磁阻切换器的作用,磁通量无法直接通过转子,导致转子受到磁阻的阻碍,无法自由转动。
3. 磁阻切换:在转子受到磁阻的阻碍时,磁阻切换器会切换磁通的路径,使得磁通量可以通过转子。
通过切换,磁通量的路径发生变化,从而改变了转子所受到的磁阻大小。
4. 磁阻变化:磁阻切换后,转子所受到的磁阻发生变化,转子受到的力矩也随之改变。
根据磁阻效应的原理,当转子在磁阻变化的作用下,会趋向于转到较小磁阻路径的方向运动。
5. 转动运行:当转子受到磁阻的作用,趋向于转到较小磁阻路径的方向运动时,电机开始转动。
转子的转动会继续改变磁阻切换器的状态,从而引起磁通量的改变,进一步推动转子的转动。
这样就实现了电能向机械能的转换,使得电机正常运行。
四、优势和应用开关磁阻电机具有以下优势:1. 结构简单:相比传统的电机结构,开关磁阻电机的结构较为简单,减少了动力传输的损耗。
2. 超低速驱动:开关磁阻电机具有较好的低速性能,在一些特殊应用中具有优势。
3. 节能环保:开关磁阻电机的能效较高,能够有效节约能源和减少环境污染。
开关磁阻电机的原理及其控制系统1.工作原理:开关磁阻电机是一种以磁阻为主要工作原理的电机。
它利用电流在磁阻元件中产生的磁阻变化,从而实现驱动电机转动。
该电机主要由定子和转子两部分组成。
定子中心构造有磁阻元件(如磁阻电阻块或磁阻隐藏产生器),制造磁场,而转子是磁场作用下的动力元件。
电机通过改变定子和转子之间的磁阻关系来实现转矩调速。
工作过程如下:(1)当电机通电时,定子中的磁场会激励转子周围的物质,并产生磁阻。
(2)通过改变通电线圈的电流方向,可以改变磁场中的磁阻分布和大小。
(3)转子在磁场影响下,会发生转动,转动角度和方向与磁阻的变化有关。
(4)控制系统通过改变电流的大小和方向,以调节磁场中的磁阻,从而控制电机的转速和转矩。
2.控制系统:(1)电源供应:控制系统需要提供稳定的电源供应,以保证电机正常工作。
可以采用直流电源或交流电源供电,根据实际要求进行选择。
(2)电流控制:电流控制是开关磁阻电机的关键。
通过改变电流的大小和方向,可以实现对电机的转速和转矩的调节。
可以采用PID控制算法等来实现电流的闭环控制。
(3)角度控制:角度控制是实现电机转动角度的控制手段。
可以通过位置传感器等装置来检测电机转子的位置,然后通过控制系统来调整电流方向和大小,从而实现电机转子在指定角度上停留或转动。
(4)速度控制:速度控制是根据实际需求来调节电机转速的手段。
可以通过改变电流的大小和方向,或者改变供电频率等方式来实现速度的调节。
总结:开关磁阻电机是一种利用磁阻变化实现驱动的电机,通过改变电流的大小和方向,可以实现对电机的转速和转矩的调节。
其控制系统主要包括电源供应、电流控制、角度控制和速度控制等部分。
利用这些控制手段,可以实现对开关磁阻电机的精确控制,满足各种实际应用需求。
开关磁阻调速电动机毕业设计目录第1章绪论 (1)1.1 开关磁阻调速电动机发展简介 (1)1.2 开关磁阻电机的特点 (2)1.3 开关磁阻调速电动机的研究动向及应用 (3)第2章开关磁阻电机的基本机构及工作原理 (6)2.1 开关磁阻电机的基本组成环节 (6)2.1.1 功率主开关器件 (7)2.1.2 功率变换拓扑电路 (7)2.1.3 控制器 (10)2.1.4 位置检测 (11)2.1.5 电流检测 (12)2.2 SR电机的工作原理 (12)第3章开关磁阻电机控制策略 (15)3.1 角度位置控制 (15)3.2电流斩波控制 (15)3.3电压PWM控制 (16)3.4单相起动方式 (17)3.5双相起动方式 (17)第4章开关磁阻电机数学模型的建立 (19)4.1 开关磁阻电机的数学模型 (19)4.1.1建立模型常用的方法 (19)4.1.2 S R电机的方程 (20)4.2 SR电机系统的线性分析 (22)4.2.1电感与转子位置角的关系分析 (22)4.2.2基于线性模型的绕组电流分析 (24)4.3电磁转矩的分析 (28)4.4转速的控制 (28)4.5基于非线性电感特性的SR电机的数学模型 (29)4.5.1 绕组非线性电感特性研究 (29)4.5.2 SR电机的非线性数学模型 (30)第5章开关磁阻电机调速系统MATLAB/SIMULINK仿真 (34)5.1 SRD调速控制策略的研究 (34)5.1.1 SR电机的运行特性 (34)5.1.2控制策略 (36)5.2 SRD的仿真研究 (37)5.2.1 逆变器模型 (38)5.2.2 SR电机模型 (38)5.2.3 SRD系统模型 (39)5.2.4 电流控制器模型 (40)5.2.5 角度控制模型 (40)5.2.6 仿真结果与分析 (41)结论 (43)参考文献 (44)致谢 (45)第1章绪论1.1 开关磁阻调速电动机发展简介开关磁阻调速电动机(The Switched Reluctance Drive, 以下简称SRD)最早可以追溯到1970年,英国Leeds大学步进电机研究小组首创一个开关磁阻电机雏形。