Journal of Electrical Engineering 电气工程, 2016, 4(1), 55-62
Published Online March 2016 in Hans. /journal/jee /10.12677/jee.2016.41008
文章引用: 杜舟, 吴定祥, 唐立军. 开关磁阻电机速度控制[J]. 电气工程, 2016, 4(1): 55-62. /10.12677/jee.2016.41008
Speed Control Strategy of Switched
Reluctance Motor
Zhou Du1,2, Dingxiang Wu2,3, Lijun Tang1,2
1School of Physics and Electronic Sciences, Changsha University of Science & Technology, Changsha Hunan 2Hunan Province Higher Education Key Laboratory of Modeling and Monitoring on the Near-Earth
Eletromagnetic Environments, Changsha Hunan 3Billion Set Electronic Technology Co, Ltd., Changsha Hunan
Received: Mar. 1st, 2016; accepted: Mar. 19th, 2016; published: Mar. 24th, 2016
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7.2 开关磁阻电动机
开关磁阻电动机调速系统（Switched Reluctance Drive，简称SRD）是20世纪80年代中期发展起来的新型交流调速系统，它由开关磁阻电动机（SRM）、功率变换器、位置检测器及控制器所构成，其系统构成与永磁无刷直流电动机几乎一样，如图7-19所示。它以其电机结构简单可靠、系统效率高、高速运行区域宽等优良性能成为交流调速领域中的一支新军。
7.2.1 开关磁阻电动机的结构及其动作原理
典型的三相开关磁阻电动机的结构如图7-20所示。其定子和转子均为凸极结构，图示电机的定子有6个极（6sN），转子有4个极（4rN）。定子极上套有集中线圈，两个空间位置相对的极上的线圈顺向串联构成一相绕组，图7-20 a)中只画出了A相绕组；转子由硅钢片叠压而成，转子上无绕组。该电机则称三相6/4极开关磁阻电动机。在结构形式及工作原理上，开关磁阻电动机与大步距反应式步进电机并无差别；但在控制方式上步进电机应归属于他控式变频，而开关磁阻电动机则归属于自控式变频；在应用上步进电机都用作“控制电机”而开关磁阻电机则是拖动用电机，因此电机设计时所追求的目标不同而使电机的设计参数不同.
工作原理
当A相绕组通电时，因磁通总要沿着磁阻最小的路径闭合，将力图使转子转动最终使转子1、3极和定子A、A极对齐，A相断电、B相通电时，则B相电流产生的磁吸力要吸引转子2、4极，使转子逆时针转动，最终使转子2、4极与定子B、B对齐，转子在空间转过30机械角。再使B相断电、C相通电，转子又将逆时针转过30,一个通电周期使转子在空间转过了一个齿距。电机若按A-C-B-A的顺序通电，则反方向旋转。电流的方向不影响上述的动作过程。
为保证开关磁阻电动机能连续旋转，当A相吸合时,B相的定、转子极轴线应错开1/m个转子极距，m为电机相数，若电机极对数为p，定子极数2sNmp，则转子极数应为pmNr/)1(2。根据这个规律，可得到各种不同相数、不同极数的开关磁阻电机，常用的有：三相6/4极，三相6/8极，四相8/6极，四相8/10极，三相12/8极等。
微电机专题
开关磁阻电机发展及应用
刘迪吉
(南京航空航天大学南京210016)
摘要开关磁阻电机(Theswit。hedRelu。tanceMachine，以下简称SR电机)由开关电路和磁
阻电机组合而成，是一种新型机电一体化电机系统。
关键词:开关磁阻电机发展应用
DeveloPmentandAPPlicationoftheSwitchedReluctanceMotor
LiuDi一1(NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsNanjing2l00l6China)
AbstractTheswitchedreluctancemotoriscombinationoftheswitchingcireuitandthemagnetic
resistanceelectricalmachinery，isanewintegrationmechatronicselectricmachinesystem.Introducedits
develoPment，thetechnicalcharacteristicandtheaPPlicationfields，andsooninthisarticle.
Keywords:SwitchedreluctancemotorDeveloPmentAPPlication
1发展概况
典型的SR电机调速系统川组成框图如图1。
图2三相6/4结构双凸极磁阻电机截面图
图ISR电机调速系统基本框图其电机是双凸极磁阻电机，它的定、转子均为
凸极齿槽结构，定子设有集中绕组、转子无绕组，以广为应用的三相6/4结构电机为例，截面如图2。
该定子有6个齿极、转子4个齿极，每个定子齿极上设有一个线圈，位于径向相对的两线圈串接成一相绕组，组成A、B、C三相。但是它们是直流供电
工作，如图3为不对称半桥组成的三相开关电路。
开关电路起到电流分配器的作用，即根据转子位置信号开通相应相，使电机转子产生合理的电磁转矩，输出机械能。实际上，电磁转矩不仅是大小可控，而且方向也能控制，因而电流方向也可改变。这就
开关磁阻电机的基本学习内容
1 开关磁阻电机的基本原理以及结构
开关磁阻电动机(Switched Reluctance Motor，简称SRM) 定转子为双凸极结构，铁心均由普通硅钢片叠压而成，其定子极上有集中绕组，径向相对的两个绕组串联构成一相，转子非永磁体，其上也无绕组[1,3]。SRM的定转子极数必须满足如下约束关系：
srsN =2km N= N+ 2k (1-1)
其中，Ns，Nr分别为电机定、转子数；m为电机相数值减1；k为一常数。以下图1-1所示一个典型四相8/6极SRM为例，相数为4，因而m=3，取k=1，则Ns=6，Nr=8。m及k值越高，越利于高控制性能控制，但相应成本越高，结构越复杂。目前技术较为成熟，发展较为迅速的产品多为三、四相SRM[2]。
图1-1即为一典型四相8/6结构的SRM电机本体及其不对称功率变换器主电路的示意图（图1-1在末尾手画）。为表述清晰，图中仅画出不对称半桥电路的一相，其他各相均与该相相同，并省略了相应的驱动及检测电路。完整的开关磁阻电机调速系统（Switched Reluctance Motor Drive，简称SRD）则由SRM、功率变换器、控制器、位置检测器等四大部分组成，如下图1-2示。
SRM可以认为是同步电机的一个分支，它运行时遵循磁阻最小原理，同步进电机较为类似[2,30]。其具体运行原理如下：首先要保证励磁相的定子凸极和最近的转子凹极中心线不重合，也即初始位移不能位于磁阻最小位置。通以交流电后，经过一个整流桥变为直流电源，当开关S1和S2开通时，AA’相通电励磁，产生一个磁拉力。在该电磁力的轴向分量作用下，产生电磁转矩，凸极转子铁心趋向于旋转到定转子极轴线B-B’与A-A’重合的位置；而电磁力的径向力分量则造成定子的“变形”，这也是产生转矩脉动和电机噪声的根本原因之一。在该过程中电机吸收电能。关断S1和S2，开通BB’相，此时AA’相经续流二极管VD1、VD2将电能回馈给电源，同时BB’相趋向运行到定转子极轴线C-C’与B-B’重合的位置。以此类推，顺次给A→B→C→D相循环励磁，在惯性和轴向力的作用下，转子将一直逆着励磁顺序旋转，从而完成自同步运行。同理若改变励磁顺序为C→B→A→D，则转子沿顺时针方向转动。由此可以看出， SRM与直流电机不同，其运行方向与相电流方向无关，而仅与相绕组通电顺序有关。
