一、 开关磁阻电机发展历史
开关磁阻电机的最早文献却可追溯到1838年,英格兰学者Davidson制造了一台用以推动蓄电池机车的驱动系统,70年代左右,英国Leeds大学步进电机和磁阻电机研究小组首创了一台现代开关磁阻电机的雏形。1980年,Lawrenson及其同事在ICEM会议上,发表著名论文“开关磁阻调速电动机”,系统地介绍了他们的工作成果,阐述了SR电机的原理及设计特点,在国际上奠定了现代SR电机的地位,这也标志着SRD正式得到国际认证。
从此,世界上大批学者投入到SR电机的研究领域。到目前为止,在SRD系统的开发研制方面,英国一直处于国际领先地位。除英国外,美国、中国、加拿大、印度、韩国等国家也都开展了SRD系统的研究工作。通过20多年的研究和改进,SRD的性能不断提高,目前已能在数百瓦到数百千瓦的功率范围内使其性能不低于其他形式的电机。
二、开关磁阻电机的结构:
开关磁阻电机调速系统兼具直流、交流两类调速系统的优点,是继变频调速系统、无刷直流电动机调速系统的最新一代无极调速系统。它的结构简单、坚固、维护方便甚至免维护,起动及低速时转矩大、电流小;高速恒功率区范围宽、性能好,在宽广转速和功率范围内都具有高输出和高效率而且有很好的容错能力。
我国对开关磁阻电动机调速系统的研究与试制起步于20世纪80年代末90年代初,取得了从基础理论到设计制造技术多方面的成果与进展,但产业化及应用性研究工作相对滞后。
三、SRD系统(Switched Reluctance Drive system, SRD)
开关磁阻电动机调速系统所用的开关磁阻电动机(SRM)是SRD中实现机电能量转换的部件,也是SRD有别于其他电动机驱动系统的主要标志。SRM系双凸极可变磁阻电动机,其定、转子的凸极均由普通硅钢片叠压而成。转子既无绕组也无永磁体,定子极上绕有集中绕组,径向相对的两个绕组联接起来,称为“一相”。电动机可以设计成多种不同相数结构,且定、转子的极数有多种不同的搭配。相数多、步距角小,有利于减少转矩脉动,但结构复杂,且主开关器件多,成本高,现今应用较多的是四相(8/6)结构和三相(12/8)结构。
通过控制加到电动机绕组中电流脉冲的幅值、宽度及其与转子的相对位置(即导通角、关断角),即可控制电动机转矩的大小与方向,这正是SR电动机调速控制的基本原理。