開關(guān)磁阻電機(jī)PPT學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1開關(guān)磁阻電機(jī)開關(guān)磁阻電機(jī)第1頁/共78頁開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)組成開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)組成 位位置置檢檢測測 功功率率變變換換器器 SR電電動動機(jī)機(jī) 電電流流檢檢測測 控控制制信信號號 控控制制器器 電電 源源 負(fù)負(fù) 載載 SRD第2頁/共78頁定定子子轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子轉(zhuǎn)子凸轉(zhuǎn)子凸極極定子凸極及繞組定子凸極及繞組第3頁/共78頁雙凸極結(jié)構(gòu)雙凸極結(jié)構(gòu)定子集中繞組定子集中繞組轉(zhuǎn)子無繞組轉(zhuǎn)子無繞組轉(zhuǎn)子無永磁體轉(zhuǎn)子無永磁體第4頁/共78頁磁阻最小原理磁阻最小原理磁通總要沿著磁阻磁通總要沿著磁阻最小路徑閉合最小路徑閉合，一，一定形狀的鐵心在移定形狀的鐵心在移動到最小磁阻位置動到最小磁阻位置時，必定使自己的

2、時，必定使自己的軸線與主磁場的軸軸線與主磁場的軸線重合。線重合。氣隙氣隙+-NS第5頁/共78頁A-A通電通電 1-1 與與A-A重合重合B-B通電通電 2-2與與B-B重合重合C-C通電通電 3-3 與與C-C重合重合D-D 通電通電 1-1與與D-D重合重合依次給依次給A-B-C-D繞組通電，轉(zhuǎn)子逆勵磁順序方向旋轉(zhuǎn)。繞組通電，轉(zhuǎn)子逆勵磁順序方向旋轉(zhuǎn)。第6頁/共78頁第7頁/共78頁ACBACBAABBCC第8頁/共78頁12/8 極三相開關(guān)磁阻電動機(jī)極三相開關(guān)磁阻電動機(jī)ACBACBAABBCC第9頁/共78頁12/8 極三相開關(guān)磁阻電動機(jī)極三相開關(guān)磁阻電動機(jī)ACBACBAABBCC第10頁

3、/共78頁12/8 極三相開關(guān)磁阻電動機(jī)極三相開關(guān)磁阻電動機(jī)ACBACBAABBCC第11頁/共78頁12/8 極三相開關(guān)磁阻電動機(jī)極三相開關(guān)磁阻電動機(jī)ACBACBAABBCC第12頁/共78頁12/8 極三相開關(guān)磁阻電動機(jī)極三相開關(guān)磁阻電動機(jī)第13頁/共78頁12/8 極三相開關(guān)磁阻電動機(jī)極三相開關(guān)磁阻電動機(jī)第14頁/共78頁12/8 極三相開關(guān)磁阻電動機(jī)極三相開關(guān)磁阻電動機(jī)第15頁/共78頁12/8 極三相開關(guān)磁阻電動機(jī)極三相開關(guān)磁阻電動機(jī)第16頁/共78頁12/8 極三相開關(guān)磁阻電動機(jī)極三相開關(guān)磁阻電動機(jī)第17頁/共78頁12/8 極三相開關(guān)磁阻電動機(jī)極三相開關(guān)磁阻電動機(jī)第18頁/共78

4、頁12/8 極三相開關(guān)磁阻電動機(jī)極三相開關(guān)磁阻電動機(jī)第19頁/共78頁12/8 極三相開關(guān)磁阻電動機(jī)極三相開關(guān)磁阻電動機(jī)第20頁/共78頁12/8 極三相開關(guān)磁阻電動機(jī)極三相開關(guān)磁阻電動機(jī)第21頁/共78頁12/8 極三相開關(guān)磁阻電動機(jī)極三相開關(guān)磁阻電動機(jī)第22頁/共78頁12/8 極三相開關(guān)磁阻電動機(jī)極三相開關(guān)磁阻電動機(jī)第23頁/共78頁12/8 極三相開關(guān)磁阻電動機(jī)極三相開關(guān)磁阻電動機(jī)第24頁/共78頁12/8 極三相開關(guān)磁阻電動機(jī)極三相開關(guān)磁阻電動機(jī)第25頁/共78頁12/8 極三相開關(guān)磁阻電動機(jī)極三相開關(guān)磁阻電動機(jī)第26頁/共78頁12/8 極三相開關(guān)磁阻電動機(jī)極三相開關(guān)磁阻電動機(jī)第2

5、7頁/共78頁12/8 極三相開關(guān)磁阻電動機(jī)極三相開關(guān)磁阻電動機(jī)第28頁/共78頁第29頁/共78頁)22kNNkmNsrs定子和轉(zhuǎn)子齒槽數(shù)應(yīng)為偶數(shù)。定子和轉(zhuǎn)子齒槽數(shù)應(yīng)為偶數(shù)。定子和轉(zhuǎn)子齒槽數(shù)不相等。定子和轉(zhuǎn)子齒槽數(shù)不相等。定子和轉(zhuǎn)子齒槽數(shù)盡量接近。定子和轉(zhuǎn)子齒槽數(shù)盡量接近。第30頁/共78頁 相數(shù)相數(shù) 3 4 5 6 7 8 9定子極數(shù)定子極數(shù) 6 8 10 12 14 16 18轉(zhuǎn)子極數(shù)轉(zhuǎn)子極數(shù) 4 6 8 10 12 14 16步進(jìn)角步進(jìn)角(度度) 30 15 9 6 4.28 3.21 2.5 開關(guān)磁阻電機(jī)常用方案開關(guān)磁阻電機(jī)常用方案相數(shù)越大，轉(zhuǎn)矩脈動越小，但成本越高，故常用三相、四相

6、，還有學(xué)者在研究兩相、單相相數(shù)越大，轉(zhuǎn)矩脈動越小，但成本越高，故常用三相、四相，還有學(xué)者在研究兩相、單相SRM。低于三相的低于三相的SRM 沒有自起動能力！沒有自起動能力！第31頁/共78頁兩相兩相 4/2結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)三相三相 6/4結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)四相四相 8/6結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)六相六相 12/10結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)第32頁/共78頁 Te K J TL R1 d 1/dtt1 u1 + - . . . Rm d m/dt um + - 耦合磁場耦合磁場 i1 im SRM系統(tǒng)示意系統(tǒng)示意圖圖第33頁/共78頁第第k相繞組的相電壓平衡方程相繞組的相電壓平衡方程:dtdiRukkkkkkkkkiiL),(磁鏈方程磁鏈方程:

7、第34頁/共78頁電阻壓降電阻壓降dtdLidtdiiLiLiRdtddtdiiiRUkkkkkkkkkkkkkkkk第35頁/共78頁LeTdtdDdtdJT22第36頁/共78頁diiWci0),(),(iWTcediTmNTrNerav/20),(2第37頁/共78頁不計磁路飽和，假定繞組電感與電流無關(guān)，此時電感只與轉(zhuǎn)子位置有關(guān)。 1 0 2 3 0 4 5 第38頁/共78頁stator = 1位置位置rotor1第39頁/共78頁statorrotor=0o = 0 位置位置第40頁/共78頁statorrotor2 = 2位置位置第41頁/共78頁statorrotor3 = 3位

8、置位置第42頁/共78頁statorrotor4 = 4位置位置第43頁/共78頁statorrotor5 = 5位置位置第44頁/共78頁 =0 定子磁極軸線與轉(zhuǎn)子凹槽中心重合定子磁極軸線與轉(zhuǎn)子凹槽中心重合 1( 5) 轉(zhuǎn)子凹槽前沿與定子磁極前沿相遇位置轉(zhuǎn)子凹槽前沿與定子磁極前沿相遇位置 2 轉(zhuǎn)子磁極前沿與定子磁極前沿相遇位置轉(zhuǎn)子磁極前沿與定子磁極前沿相遇位置 3 轉(zhuǎn)子磁極前沿與定子磁極前沿重合位置轉(zhuǎn)子磁極前沿與定子磁極前沿重合位置 4 轉(zhuǎn)子凹槽前沿與定子磁極后沿重合位置轉(zhuǎn)子凹槽前沿與定子磁極后沿重合位置 1 0 2 3 0 4 5 第45頁/共78頁SRSR電機(jī)繞組電感的分段線性解析式：電

9、機(jī)繞組電感的分段線性解析式：544max43max32min221min)()()(KLLLKLLK=(Lmax-Lmin)/(3-2)= (Lmax-Lmin)/s第46頁/共78頁54243322200000iKiKTTTSRSR電機(jī)轉(zhuǎn)矩的分段線性解析式：電機(jī)轉(zhuǎn)矩的分段線性解析式：=L iW=i /2 = L i 2/2第47頁/共78頁SRSR電機(jī)轉(zhuǎn)矩的分段線性解析電機(jī)轉(zhuǎn)矩的分段線性解析第48頁/共78頁 on 2 :電感上升，使繞組電感上升，使繞組電流下降電流下降 off 3 : 在電感達(dá)最大之前，繞組在電感達(dá)最大之前，繞組關(guān)斷，繞組續(xù)流。關(guān)斷，繞組續(xù)流。 3 z 4 (zz=2=2o

10、ffoff- -onon) ) 在電感下降之前，續(xù)流結(jié)在電感下降之前，續(xù)流結(jié)束。否則會產(chǎn)生反向轉(zhuǎn)矩束。否則會產(chǎn)生反向轉(zhuǎn)矩典型電流波形典型電流波形第49頁/共78頁一段為飽和段，視為與一段為飽和段，視為與 =0的位置的磁化曲線平行的位置的磁化曲線平行,斜率為斜率為Lmin；一段為非飽和段，為；一段為非飽和段，為L( ,i)的的 不飽和段。不飽和段。實(shí)際磁化曲線實(shí)際磁化曲線分段線性磁化曲分段線性磁化曲線線第50頁/共78頁準(zhǔn)線性模型繞阻電感準(zhǔn)線性模型繞阻電感第51頁/共78頁某某8/6 SRM實(shí)際特性分析實(shí)際特性分析磁通及磁力線分布磁通及磁力線分布第52頁/共78頁磁鏈特性磁鏈特性某某8/6 SR

11、M實(shí)際特性分析實(shí)際特性分析第53頁/共78頁電感特性電感特性某某8/6 SRM實(shí)際特性分析實(shí)際特性分析第54頁/共78頁互感特性互感特性某某8/6 SRM實(shí)際特性分析實(shí)際特性分析第55頁/共78頁靜態(tài)轉(zhuǎn)矩特性靜態(tài)轉(zhuǎn)矩特性某某8/6 SRM實(shí)際特性分析實(shí)際特性分析第56頁/共78頁SR電動機(jī)的矩角特性電動機(jī)的矩角特性 A B C D D A B C D D Te 30 O 導(dǎo)通相控制導(dǎo)通相控制 60 Tstmin 四相四相SR電動機(jī)的矩角特性電動機(jī)的矩角特性 第57頁/共78頁兩相起動時合成轉(zhuǎn)矩波形兩相起動時合成轉(zhuǎn)矩波形 D A C AB BC CD DA Te 30 O 導(dǎo)通相控制導(dǎo)通相控制

12、60 B D SR電動機(jī)的矩角特性電動機(jī)的矩角特性第58頁/共78頁可控量為：可控量為：Us、 on 、 off控制法控制法1：固定：固定 on , off，通過電流斬波限制電流，通過電流斬波限制電流，得到恒轉(zhuǎn)矩得到恒轉(zhuǎn)矩控制法2：固定on ,off，由速度設(shè)定值和實(shí)際值之差調(diào)制Us，進(jìn)而改變轉(zhuǎn)矩*基速以上，角度位置控制基速以上，角度位置控制(APC)，輸出恒功率，輸出恒功率第59頁/共78頁 O i Imin Imax 設(shè)定電流上、下幅值的斬波圖設(shè)定電流上、下幅值的斬波圖 4.15 開關(guān)磁阻電動機(jī)的控制策略開關(guān)磁阻電動機(jī)的控制策略第60頁/共78頁 O i Imax 設(shè)定電流上限和關(guān)斷時間斬

13、波圖設(shè)定電流上限和關(guān)斷時間斬波圖 4.15 開關(guān)磁阻電動機(jī)的控制策略開關(guān)磁阻電動機(jī)的控制策略第61頁/共78頁 O i PWM斬波調(diào)壓控制的電流波形斬波調(diào)壓控制的電流波形 4.15 開關(guān)磁阻電動機(jī)的控制策略開關(guān)磁阻電動機(jī)的控制策略第62頁/共78頁 O T off on增大增大 APC運(yùn)行時運(yùn)行時Tav與與 on、 off的關(guān)系的關(guān)系 4.15 開關(guān)磁阻電動機(jī)的控制策略開關(guān)磁阻電動機(jī)的控制策略第63頁/共78頁0 0 Amin Cmaxn 2 1 電電流流斬斬波波可可控控區(qū)區(qū) 起起動動斬斬波波 定定角角度度斬斬波波 變變角角度度斬斬波波 APC控控制制 可可變變角角度度運(yùn)運(yùn)行行區(qū)區(qū) 控制方式的

14、合理選擇控制方式的合理選擇 4.15 開關(guān)磁阻電動機(jī)的控制策略開關(guān)磁阻電動機(jī)的控制策略第64頁/共78頁4.16 開關(guān)磁阻電動機(jī)功率變換器開關(guān)磁阻電動機(jī)功率變換器第65頁/共78頁4.16 開關(guān)磁阻電動機(jī)功率變換器開關(guān)磁阻電動機(jī)功率變換器第66頁/共78頁1、雙開關(guān)型、雙開關(guān)型 + US - - VD1 VD2 VT1 VT2 4.16 開關(guān)磁阻電動機(jī)功率變換器開關(guān)磁阻電動機(jī)功率變換器第67頁/共78頁 + US - - VD1 VD4 VT1 VT4 VD2 VD5 VT2 VT5 VD3 VD6 VT3 VT6 A B C 4.16 開關(guān)磁阻電動機(jī)功率變換器開關(guān)磁阻電動機(jī)功率變換器第68頁

15、/共78頁4.16 開關(guān)磁阻電動機(jī)功率變換器開關(guān)磁阻電動機(jī)功率變換器2、H橋型橋型第69頁/共78頁4.16 開關(guān)磁阻電動機(jī)功率變換器開關(guān)磁阻電動機(jī)功率變換器主電路工作方式主電路工作方式第70頁/共78頁V0V0導(dǎo)通導(dǎo)通 V0V0關(guān)斷關(guān)斷單管斬波方式單管斬波方式4.16 開關(guān)磁阻電動機(jī)功率變換器開關(guān)磁阻電動機(jī)功率變換器第71頁/共78頁四相斬波方式四相斬波方式4.16 開關(guān)磁阻電動機(jī)功率變換器開關(guān)磁阻電動機(jī)功率變換器第72頁/共78頁斬波：斬波：V1V1關(guān)斷，續(xù)流關(guān)斷，續(xù)流換相：換相：V2V2關(guān)斷，關(guān)斷，V1V1導(dǎo)通導(dǎo)通兩相斬波方式兩相斬波方式4.16 開關(guān)磁阻電動機(jī)功率變換器開關(guān)磁阻電動機(jī)功

16、率變換器第73頁/共78頁 SRM 功功 率率 變變 換換 器器 - - US + 位位 置置 傳傳 感感 器器 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 速速 計計 算算 邏邏 輯輯 控控 制制 ASR 控控 制制 模模式式 選選 擇擇 正正 反反 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 指指 令令 ACR PW M 邏邏 輯輯 “與與 ” 放放 大大 驅(qū)驅(qū) 動動 * - - + + T* i* - - i on , off 4.17 開關(guān)磁阻電動機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)開關(guān)磁阻電動機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)第74頁/共78頁 鍵盤電路鍵盤電路 顯示電路顯示電路 故障檢測電路故障檢測電路 位置、速度信位置、速度信號檢測電路號檢測電路 EPROM 和和 E2PROM 電路電路 晶振和復(fù)位晶振和復(fù)位 電路電路 電流斬波與過電流斬波與過流保護(hù)電路流保護(hù)電路 電流檢測電路電流檢測電路 過電流保護(hù)過電流保護(hù) 電路電路 相控信號相控信號 輸出電路輸出電路 邏邏輯輯綜綜合合電電路路 CPU (80C196KC) 功功率率變變換換器器隔隔離離驅(qū)驅(qū)動動電電路路 HSI HSO PWM P0 ACH4 4.17