開關(guān)磁阻電機(jī)講座

1、新一代電動機(jī)的開發(fā)與應(yīng)用前景發(fā)表人:李珍國 (韓國慶星大學(xué)) Li zhenguo (Kyungsung univ.) leezhenguo -目錄-:開關(guān)磁阻電動機(jī)的工作原理:國內(nèi)、外開關(guān)磁阻電機(jī)的研究現(xiàn)狀及展望開關(guān)磁阻電動機(jī)的最新控制技術(shù)開關(guān)磁阻電機(jī)的工作原理 Swi tched Re Iuctance Motor (SRM)開關(guān)磁阻電機(jī)的結(jié)構(gòu)原理圖-定轉(zhuǎn)子雙凸極結(jié)構(gòu)-定子各極上繞有集中線圈-轉(zhuǎn)子上無繞組，無永磁鐵，僅有疊片疊壓而成-按照“磁阻最小化原理”，產(chǎn)生磁阻電磁轉(zhuǎn)矩Page 1-按轉(zhuǎn)子位置給定子繞組逐次供電，以便旋轉(zhuǎn)開關(guān)磁阻電機(jī)的工作原理SRM的結(jié)構(gòu)Page #R開關(guān)磁阻電機(jī)的工作

2、原理SRM的特點(diǎn)Page 3Page #開關(guān)磁阻電機(jī)的特點(diǎn)-電氣及機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單、堅(jiān)固，制造工藝簡單（可媲美于感應(yīng)電機(jī)）-需要專門的驅(qū)動電路，也因此容易實(shí)現(xiàn)多功能-損耗主要產(chǎn)生在定子端，因此驅(qū)動系統(tǒng)的效率高（相對于感應(yīng)電機(jī)）-電機(jī)的制作成本低，因此其經(jīng)濟(jì)性能好-起動轉(zhuǎn)矩大，低速性能好-調(diào)速范圍寬（可工作于達(dá)幾萬rpm轉(zhuǎn)速）-在寬領(lǐng)域內(nèi)的調(diào)速范圍內(nèi)，控制靈活，易于實(shí)現(xiàn)各種轉(zhuǎn)矩一速度特性-可四象限運(yùn)行，具有再生制動能力-噪音，振動大（缺點(diǎn)）Page #,.vu77/WUu-V,5uWwq/sJU/ 1 Ok source voltage in 100V/D/Vphase current tn 1O

3、s0.025 n Tage 29PFC開關(guān)磁阻電機(jī)的最新控制技術(shù)-1Page #PFC開關(guān)磁阻電機(jī)的最新控制技術(shù)-1已有功率因數(shù)改善 常用方法Page 31PFC開關(guān)磁阻電機(jī)的最新控制技術(shù)-1Page #PFC開關(guān)磁阻電機(jī)的最新控制技術(shù)-13.模式分析放電電流勵磁模式輸入電流勵磁模式收模式電源充電模式能量Page 33PFC開關(guān)磁阻電機(jī)的最新控制技術(shù)-1Switching topology6000rpmf I oadPage #PFC開關(guān)磁阻電機(jī)的最新控制技術(shù)-14.只謀求改善功率因數(shù)2001501OO巨50 -50-10O-150-2000 04-150 0450 035Time Sec-2

4、00 030 040 0450 035Tima (Sac)Norna 1ZOOkSzs bniu2O05Z1Z/14 14:18:43Stopped8863Switching topology6000rpmf I oadPage 35PFC開關(guān)磁阻電機(jī)的最新控制技術(shù)-10cotPage #PFC開關(guān)磁阻電機(jī)的最新控制技術(shù)-15.綜合考慮功率因數(shù)和轉(zhuǎn)矩脈動+ 毋下Switching topology0cotPage 37PFC開關(guān)磁阻電機(jī)的最新控制技術(shù)-1*開關(guān)磁阻電機(jī)的最新控制技術(shù)6仿真結(jié)果0 03250W500-500050 .1-10.0180 0200220.0240.0260 0280

5、.030 032Time Sec1510-15-100 0180.0200220 0240 0260 028003Time Sec1&2014106 2e Current【UJ N】 anbOJ_5 4 3 2 1 051O465【E N】anbOJL4 3 2 1 0Page #PFC開關(guān)磁阻電機(jī)的最新控制技術(shù)-1Phase TorquePage #PFC開關(guān)磁阻電機(jī)的最新控制技術(shù)-1Page #PFC開關(guān)磁阻電機(jī)的最新控制技術(shù)-10 0180.0200220 0240 0260 0280.030032Time Secproposed6000 rpm 470nFload0 0180.020.

6、0220 0240 0260.0280.030 032Time Secproposed6000 rpm 68uFloadPage #PFC開關(guān)磁阻電機(jī)的最新控制技術(shù)-1Page 39PFC開關(guān)磁阻電機(jī)的最新控制技術(shù)-17.頭驗(yàn)系統(tǒng)DynamometerSRMEncoderPower analyzerDSP controllercontrol1converterOscilloscopeMonitora 【a00口0a 9 9 QQ9 0 90 o電a 00a0 00 _Page #PFC開關(guān)磁阻電機(jī)的最新控制技術(shù)-1|開關(guān)磁阻電機(jī)的最新控制技術(shù)-18實(shí)驗(yàn)結(jié)果0 s0.025 s0.05 s100

7、6/02/27 21:08:5621或 g Norna10.025 sOs0.05 sPage 41PFC開關(guān)磁阻電機(jī)的最新控制技術(shù)-1Page #PFC開關(guān)磁阻電機(jī)的最新控制技術(shù)-19000rpm6000rpmPage #PFC開關(guān)磁阻電機(jī)的最新控制技術(shù)-19 功率因數(shù)改善效果分析Proposed0.4 .0.6、0.5、Speed rpmSpeed rpmm、， S 3.$*、 、厶w =6 兀.4.吋旨8 eOW電流中基波分量的有效值/PF二十cos -一 基波的功率因數(shù)*電流的有效值（含高次諧波）Load and no load with exper imentPage #PFC開關(guān)磁

8、阻電機(jī)的最新控制技術(shù)-1Page 43PFC開關(guān)磁阻電機(jī)的最新控制技術(shù)-110.轉(zhuǎn)矩脈動減小效果分析= 21dcg.J一16|込J220 CM門Cf 33O/ZFh】雀2 荒2 、；、卜空4 0 5 0 5 0 5 02 3 2 2 1 1 BJoadsonbjol0 5 0 5 0 5 0-3 2 2 11 s C-&E omucl皿 j=12000pwr)葉 _ 18000 /pw一 一 330II10 E8、4 .4*QaH onb 吉恒定速度恒定導(dǎo)通角恒定電容值Page #高速運(yùn)行開關(guān)磁阻電機(jī)的最新控制技術(shù)24 I eve I converterregionA高速運(yùn)行1 研究背景厶禺）

9、因電機(jī)高速運(yùn)行，而確保所.需電流時間和消磁時間會減小O 為此本研究提出了解決這個 問題的新的驅(qū)動電路一如Ph 一廠盲tVgtOflmin nnPage 45高速運(yùn)行開關(guān)磁阻電機(jī)的最新控制技術(shù)2提出的4 level converterPage #高速運(yùn)行開關(guān)磁阻電機(jī)的最新控制技術(shù)22 新舊電路+提出的4 level converterPage 47般減磁模式快速減磁模式快速勵磁模式般勵磁模式Page #高速運(yùn)行11開關(guān)磁阻電機(jī)的最新控制技術(shù)24 Switching topologyQcd0%tninWtPage 49高速運(yùn)行開關(guān)磁阻電機(jī)的最新控制技術(shù)2Page #高速運(yùn)行開關(guān)磁阻電機(jī)的最新控制技

10、術(shù)25.驅(qū)動系統(tǒng)方框圖及實(shí)驗(yàn)裝置Proposed4-Level InverterSwitching Pattern GeneratorExcitation PatternSpeed ControllerM A;gVEPage 51高速運(yùn)行開關(guān)磁阻電機(jī)的最新控制技術(shù)2Page #高速運(yùn)行開關(guān)磁阻電機(jī)的最新控制技術(shù)2&實(shí)驗(yàn)結(jié)果非對稱 橋式converter4 I eve I converterPage #DITCu開關(guān)磁阻電機(jī)的最新控制技術(shù)3A直接瞬時轉(zhuǎn)矩控制(DITC)1 研究背景通過一般的控制方法驅(qū)動SRM 時，轉(zhuǎn)矩為離散或脈動大。為此本研究提出了從根本上解 決這個問題的新的算法一 Direc

11、t Instantaneous Torque ControlPage 53DITCu開關(guān)磁阻電機(jī)的最新控制技術(shù)3Page #DITCu開關(guān)磁阻電機(jī)的最新控制技術(shù)3(DITC)Page #DITC開關(guān)磁阻電機(jī)的最新控制技術(shù)3理想的電流和轉(zhuǎn)矩波形Page 55DITC開關(guān)磁阻電機(jī)的最新控制技術(shù)30Region 3Region 1妥S一填】I!根據(jù)豳go特性把每相個部分A11/ /%-一、XJqeon_B1 B2 82_BsluaulsanlwiTsH+Tc合成轉(zhuǎn)矩是連續(xù)且恒定的理想的電流和轉(zhuǎn)矩波形Page #DITCu開關(guān)磁阻電機(jī)的最新控制技術(shù)33. DITC系統(tǒng)的方框圖Page 57DITCu開

12、關(guān)磁阻電機(jī)的最新控制技術(shù)3Page #DITCu開關(guān)磁阻電機(jī)的最新控制技術(shù)3Hysteresis ControllerSwichi ngTableuo-euj 二 swQ-6UB co unlInverterSRMd dlTorque EstimationEncoderPage #DITCu開關(guān)磁阻電機(jī)的最新控制技術(shù)34.轉(zhuǎn)矩的實(shí)時計算-通過查找相電流、轉(zhuǎn)子位置、磁通與轉(zhuǎn)矩的look-table-通過把電感Profile模型化后，利用轉(zhuǎn)矩公式求取-通過自適應(yīng)控制Page 59DITCu開關(guān)磁阻電機(jī)的最新控制技術(shù)3Page #DITCu開關(guān)磁阻電機(jī)的最新控制技術(shù)3E2.GHraXH mnlueI

13、cPage #DITCu開關(guān)磁阻電機(jī)的最新控制技術(shù)3Page 61DITCu開關(guān)磁阻電機(jī)的最新控制技術(shù)35.相開關(guān)狀態(tài)的設(shè)定狀態(tài)1狀態(tài)0狀態(tài)1Page #DITCu開關(guān)磁阻電機(jī)的最新控制技術(shù)36.利用二維磁滯環(huán)來實(shí)現(xiàn)隨轉(zhuǎn)矩偏差決定的相開關(guān)狀態(tài)A加）Phase A 0（0） 耳（T）加)Phase A 。 爐)I1加)一Phase A 0(0)你Phase B 0(0)1)kiiiiv (1)SrJ!:i111111；I nase o su/i IO IyIa -一J: :；111 1 f CA ：: * :f!:1加)Phase B o(o)%(T)Region 1Region 2即-氐1Re

14、gion 3Page 63DITC開關(guān)磁阻電機(jī)的最新控制技術(shù)3Total Tortiuv in N. m0 32 r0 750 657. DITC仿真結(jié)果Total Torque in X. m07ww030 260 )150 020 0250 0050 010 0150 020 0251.5IIII10.5匚、/匚-O/II /I0 0050 0100150 02in A0 0250 01Phase otiques in Mr050150 020 0250 32Total Torque? in Mm030 280 010 0150 020 0050150 020 0250 0252050150 02OCX Region .0 025 Tine in s0(X5Rwsp 6s2dso,-0 0?d6 8 10 12 Time jns1416proposed TSF (35. 86%)Cosine TSF (35. 4%)Page #TSF開關(guān)磁阻電機(jī)的最新控制技術(shù)4TSF開關(guān)磁阻電機(jī)的最新控制技術(shù)45.訪真(6/4 SRM)Qrren1|A10 “PotUcc