开关磁阻电机SRM的原理及建模

中图分类号：TM35 文献标识码：A 文章编号：1007-0745（2013）11-0147-02

1、SRM工作原理

SRM的转矩是磁阻性质，其运行原理遵循“磁阻最小原理”——磁通总是要沿磁阻最小的路径闭合。当定子某相绕组通电时，所产生的磁场由于磁力线扭曲而产生切向磁拉力，试图使相近的转子极旋转到其轴线对齐的位置，即磁阻最小位置。

SRM为双凸极结构，其定、转子均由普通硅钢片叠加而成。转子上既无绕组也无永磁体，定子齿极上绕有几种绕组，径向相对的两个绕组可以串联或并联在一起，构成“一相”。转动方向总是逆着磁场轴线的移动方向，改变SRM的定子绕组的通电顺序，即可改变电机的转动方向；而改变通电相电流的方向，并不影响转子转动的方向。

2、SRM控制方式

（1）斩波控制：

在SRM起动、低、中速运行时，电压不变，旋转电动势引起的压降小，电感上升期的时间长，而的值相当大，为避免电流脉冲峰值超过电流的允许值，采用滞环控制来限制电流。

如本文中的电流滞环控制模块的作用是实现电流斩波，两个输入分别为实际电流和参考电流，输出即作为SRM的输入信号，模块结构如图1-1所示。当A相主开关开始导通，相电流I从零开始上升，当I超过参考电流且偏差大于滞环比较器的环宽时，即实际电流I大于电流上限值Imax，开始斩波；主开关器件关断，I下降，当I低于参考电流且偏差大于滞环比较器的环宽时，即实际电流I小于电流下限值控制Imin，主开关器件重新导通，I便开始上升，如此主开关器件反复通断，直到转子转到关断角的位置时，主开关器件关断，I一直下降到零。当转子转过一个周期后，这相电流斩波过程又开始重复。

一般斩波是在相电感变化区域内进行的，由于电机的平均电磁转矩与相电流I的平方成正比，因此通过设定相电流允许限值Imax和Imin，可使SRM工作在恒转矩区。在一个周期内，由于相绕组电感不同，电流的变化率也不同，因此，斩波频率疏密不均。在低电感区，斩波频率较高；高电感区，斩波频率下降。其电流波形如图1-2所示。

（2）角度控制：

直接调控主开关器件的导通角θon和关断角θoff，可以影响电机的励磁过程。通常导通角只能在电感不变和电感增大的区域，关断角只能在电感上升区域或电感最大区域，不能在电感下降区域。θon提前或θoff推后都增加励磁时间，增励磁电流。但值得注意的是，对于SR发电机，θoff推后比θon提前对电流的影响大，这一点与SR电动机有所不同。

（3）电压控制：

将导通角和关断角固定在优化值上，用PWM信号对功率变换器中主开关的触发信号，调整PWM信号的占空比来调节平均励磁电压，从而调控励磁电流，占空比增大，励磁电流增大。

PWM控制需要较高的开关频率，增加了开关损耗及电机损耗，所以系统效率略微降低。对于关型功率变换器主电路，可以采用双管同时调制，也可单管调制。单管调制比多管调制有利，可以减小电流脉动，有利于降低振动噪声；可以减小功率开关的动态损耗，提高运行效率。

3、三相6/4 SRM建模