開關(guān)磁阻電機(jī)開通角對比研究

盧承領(lǐng) 朱立超

(1.皖西學(xué)院機(jī)械與電子工程學(xué)院，安徽 六安 237012；2.濟(jì)寧學(xué)院物理與信息工程系，山東 濟(jì)寧 273155)

開關(guān)磁阻電機(jī)開通角對比研究

盧承領(lǐng)1朱立超2

(1.皖西學(xué)院機(jī)械與電子工程學(xué)院，安徽 六安 237012；2.濟(jì)寧學(xué)院物理與信息工程系，山東 濟(jì)寧 273155)

在分析SR電機(jī)結(jié)構(gòu)原理及傳動(dòng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，通過Simulink建立SR電機(jī)模型，通過改變模型中開通角的參數(shù)，采集對應(yīng)相電流，作對比分析，得出開通角越大，電流線性上升的幅度減小的結(jié)論，為四相8/6極開關(guān)磁阻電機(jī)實(shí)物設(shè)計(jì)提供了一種有效的參考。

四相；傳動(dòng)系統(tǒng)；開通角；仿真

0 引言

開關(guān)磁阻電機(jī)(SR)主要由開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)和開關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)2大類型，其中電動(dòng)機(jī)在生產(chǎn)實(shí)踐中最為常見。SR電動(dòng)機(jī)為雙凸極結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單堅(jiān)固，目前應(yīng)用較多的是三相12/8極結(jié)構(gòu)和四相8/6極結(jié)構(gòu)。SR電機(jī)的開通角在控制電機(jī)的各項(xiàng)參數(shù)中發(fā)揮著巨大作用，本文以四相8/6極開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)為例，對其傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行建模，改變其開通角，得到相電流波形，分析不同開通角對相電流的影響。

1 結(jié)構(gòu)原理及傳動(dòng)系統(tǒng)

1.1 結(jié)構(gòu)原理

SR電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行遵循“磁阻最小原理”，也即是磁通總是沿著磁阻最小的路徑閉合，轉(zhuǎn)子鐵芯在轉(zhuǎn)動(dòng)到磁阻最小位置時(shí)，其主軸線與通電相主軸線重合。四相8/6極開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)工作原理如圖1所示。

圖1 8/6極SR電動(dòng)機(jī)工作原理圖

1.2 傳動(dòng)系統(tǒng)

開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)(SRD)主要由4部分組成：SR電動(dòng)機(jī)、功率變換器、控制器、檢測部分。功率變換器主要是把外部能量轉(zhuǎn)化成適合SR電動(dòng)機(jī)需要的能量形式，控制器主要處理位置檢測和電流檢測傳遞過來的信息并接受外界給予的命令。檢測部分主要通過傳感器等部件實(shí)現(xiàn)相應(yīng)信息的檢測。如圖2所示。

圖2 開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)

2 建模與仿真

2.1 位置傳感器建模

圖3 位置傳感器模型

2.2 功率變換器模塊建模

功率變換器采用雙開關(guān)型主電路，當(dāng)2只主開關(guān)IGBT1和IGBT2同時(shí)導(dǎo)通的時(shí)候，電源向電機(jī)繞組供電；當(dāng)IGBT1和IGBT2同時(shí)關(guān)斷時(shí)，相電流經(jīng)續(xù)流二極管續(xù)流，將電機(jī)的磁場儲(chǔ)能以電能形式迅速回饋電源，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)迫換相，建立仿真模型如圖4所示。

圖4 雙開關(guān)型功率變換器模型

2.3 系統(tǒng)建模

系統(tǒng)的功率變換模塊封裝如圖5所示。電流滯環(huán)控制模塊主要是實(shí)現(xiàn)電流滯環(huán)控制方法，為功率變換器的通、斷提供信號，本文直接采用模塊庫中提供的環(huán)節(jié)，參數(shù)稍作修改使用，SR電動(dòng)機(jī)模塊修改其電機(jī)只讀屬性，根據(jù)數(shù)學(xué)模型中的相關(guān)變量，改變通往位置傳感器的開通角，采集相電流I(A)進(jìn)行對比分析。

3 結(jié)果分析

分別設(shè)置開通角30°和45°開通角，

圖5 系統(tǒng)整體建模

采集對比波形如圖6所示。

圖6 相電流對比圖

通過改變主開關(guān)開通角對控制電流大小的作用非常明顯，開通角增大，電流線性上升的幅度減小，電流峰值和電流波形的寬度增大，為SR電機(jī)實(shí)物設(shè)計(jì)提供一種參考。

[1] 嵇麗麗.基于Matlab的開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)非線性建模仿真[J].東南大學(xué)學(xué)報(bào)，2014(11)

[2] 孫會(huì)琴.基于Simuink的四相開關(guān)磁阻速度控制系統(tǒng)仿真[J].長江科學(xué)院院報(bào)，2014(1)

[3] 李潔，孫鶴旭，劉藝.對具有不同繞組結(jié)構(gòu)的四相8/6極開關(guān)磁阻電機(jī)的性能仿真[A]. 2008全國博士生學(xué)術(shù)論壇電氣工程論文集[C]，2008

本文系“六安市定向委托皖西學(xué)院市級研究項(xiàng)目”的研究成果，項(xiàng)目編號2013LW016

2014-09-15

盧承領(lǐng)(1985—)，男，山東菏澤人，碩士研究生，助教，研究方向：電機(jī)與電器。