5/13/2012
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• 功率变换器是开关磁阻电动机运行时所需能量的提供者， 是连接电源和电动机绕组的开关部件。通过它将电源能量 馈入电机，也可将电机内的磁场储能反馈回电源。由于SR 电机绕组电流是单向的，使得其功率变换器主电路不仅简 单，而且具有普通交流及无刷直流驱动系统所没有的优点 ，即相绕组与主开关器件是串联的，因而可预防短路赦障 。功率变换器有多种形式，并且与供电电压、电机相数和 开关器件的种类等有关。开关磁阻电机转矩方向只与各相 通电顺序有关，而和绕组电流的方向无关。只要控制主开 关器件的导通关断角度，便可改变电动机的工作状态，即 只要控制各相在不同电感区域内的瞬时电流，电路不会出 现直通故障，可靠性高。
5/13/2012
5/13/2012
• C-DUMP转换器
5/13/13/2012
5/13/2012
• 早期使用的双绕组结构，通常主副绕组采用双线并绕的形 式，以得到最大的互感系数，主绕组开关元件Q断开后， 主绕组的能量通过互感传到副绕组，再通过二极管续流。 该电路主开关元件的额定工作电压为2(1+D)Vs，其中Vs是 整流桥输出的峰值电压，D是开关元件关断时的过电压系 数，功率变换器的伏安容量为2m(1+D)Im。，m为电动机 的相数，Im为电动机的峰值电流。双绕组主电路十分简单 ，每相绕组只有一只主开关及一只续流二极管。缺点是主 副绕组之间不可能完全耦合，主开关元件关断时会产生较 高的冲击电压，对主开关元件的额定工作电压要求比较高 ，并需有良好的吸收网络；同时由于电动机采用双绕组结 构，绕组利用率下降，铜耗增加、体积增大。这种主电路 可适用于任意相数的开关磁阻电机，尤其适宜于低压直流 电源。
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实际控制时，为避免造成控制动作的过于频繁，引起输出振荡，从而引入带 死区的PI控制：
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其中e0为可调的死区。若e0太小，则控制动作过于频繁；若e0太大，则系统 将产生较大的滞后。同时为了防止控制量输出过大造成系统受到较大冲击， 有必要对控制量的输出进行幅度限制。对转速的输出和电流环的输出上下幅 度进行限制。实现PI控制算法的关键问题是kp、ki系数的整定，它直接影响到 系统的动、静态特性和控制质量。然而，由于SR电机电机是一个时变、非线 性系统，不能准确地建立数学模型，这些参数是根据实际反复试验试凑得到 的。在整定过程中，先屏蔽积分运算，调整比例系数，使其尽量取最大值， 以得到反应快、超调小、静差小的调节效果，以不产生振荡为准。然后，加 入积分环节，调节积分系数由小到大，在使系统不产生振荡的前提下，尽快 消除静差。
5/13/2012
• 电源分裂转换器
5/13/2012
5/13/2012
• 将整流桥输出的电压用双电容裂相(电容同时也起 滤波、存储绕组回馈能量的作用)，采用这种电路 ，可对电动机的各相独立控制，每相只需一个主 开关元件和一个续流二极管。因为两个裂相电容 上的电压需要保持平衡，所以同两个电容并联的 绕组数应相等，且上下桥的电容只能轮流或者同 时给电动机的绕组供电，因而这种主电路结构只 适用于偶数相的开关磁阻电机。主开关元件的额 定工作电压为(1+D)Vs，采用电容裂相以后，电源 电压利用率降低，主开关元件的电流为双绕线组 转换器的两倍(同功率情况下)。
开关磁阻电机简介
简单介绍
• 开关磁阻电机是一种新型调速电机，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，调速范围宽，调速性能优异， 且在整个调速范围内都具有较高效率，系 统可靠性高。主要有开关磁阻电机、功率 变换器、控制器与位置检测器四部分组成。 控制器内包含控制电路与功率变换器，而 转子位置检测器则安装在电机的一端。
5/13/2012
• 一个理想的功率变换器主电路结构形式应同时具 备如下条件 • (1)最少数量的主开关元件； • (2)可将全部电源电压加给电动机相绕组； • (3)主开关器件的电压额定值与电动机接近； • (4)具备迅速增加相绕组电流的能力； • (5)可通过主开关器件调制，有效地控制相电流； • (6)在绕组磁链减少的同时，能将能量迅速地回馈 给电源。
5/13/2012
开关磁阻电机的驱动电路（功 率转换器）
• 1.不对称桥式转换器（Asymmetric bridge converter）
5/13/2012
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• 这种不对称半桥型线路具有如下的特点： • (1)各主开关管的电压定额为Vs； • (2)由于主开关管的电压定额与电动机绕组的电压 定额近似相等，用足了主开关管的额定电压，有 效的全部电源电压可用来控制相绕组电流； • (3)由于每相绕组接至各自的不对称半桥，每相需 要两个主开关管和两个二极管，相与相之间是完 全独立的，故这种结构对绕组相数没有任何限制 ，适合任意相数电机，不存在上、下桥臂直通的 故障隐患。
5/13/2012
开关磁阻电机的双闭环PI控制
• SRD双闭环控制系统，下图为SR电机控制原 理图。速度控制采用PI控制器，电流控制采 用电压斩波控制，功率变换器采用四相IGBT 不对称半桥电路，其中忽略功率器件对电 路的影响，控制器采用双闭环PWM斩波控 制。
5/13/2012
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