具有超強的起動和制動性能的開關(guān)磁阻電機驅(qū)動系統(tǒng)

紡織行業(yè)中主要生產(chǎn)設(shè)備是織布機?？棛C主傳動的作用是將電動機的功率通過傳動機構(gòu)傳遞給主軸及其相關(guān)運動部件以實現(xiàn)織機的各種動作。主傳動應(yīng)具備：起動迅速，在第一次打緯時，織機車速就應(yīng)達到或接近正常運轉(zhuǎn)的速度；制動平穩(wěn)、快捷，停車位置準確，符合工藝和操作要求。

織機主傳動系統(tǒng)分為直接式和間接式兩大類。間接式傳動方式是電動機通過摩擦離合器傳動織機主軸，離合器與制動器配對使用。通常，電動機總是在回轉(zhuǎn)，通過操縱離合器與制動器的接合和脫離來控制織機的啟動或制動。間接傳動方式，在織機啟動時，一直在轉(zhuǎn)動的電動機和離合器的轉(zhuǎn)子以及皮帶輪儲蓄著較大的動能，可以加快織機的啟動過程，因此對電動機的起動力矩沒有特殊的要求，織機通常采用此類傳動方式。但是離合器和剎車片的磨損以及皮帶打滑都會使織機起、停性能逐漸變差，而且要定期更換維修，成本較高。并且間接傳動采用的電機在織機停機時，依然保持空轉(zhuǎn)，增加了能耗。

直接式傳動方式，其驅(qū)動電動機是和織機直接聯(lián)動的，電動機與主軸之間的傳動鏈上不存在離合器，機構(gòu)簡化，當(dāng)織機停機時，電動機停止轉(zhuǎn)動，避免了電動機的空轉(zhuǎn)。直接式傳動方式要求電動機具有超強的起動力矩，以實現(xiàn)織機迅速啟動、確保第一次打緯具有充足的打緯力，避免織物出現(xiàn)開車痕。由于織機直接主傳動方式對驅(qū)動電機的起動和制動性能要求很高，一般難以滿足，織機通常采用間接式傳動方式。目前，國際上先進的織機采用直接主傳動方式。

天津工業(yè)大學(xué)電工電能新技術(shù)天津市重點實驗室，針對織機直接主傳動的電機驅(qū)動問題，開發(fā)研制了具有超強起動和制動性能的開關(guān)磁阻電機驅(qū)動系統(tǒng)(SRD)。該系統(tǒng)包括：開關(guān)磁阻電機、功率變換器、控制器和位置檢測部分。電機采用三相12/8極結(jié)構(gòu)的開關(guān)磁阻電機，控制器采用DSP（信號處理器）為核心的全數(shù)字控制系統(tǒng)。通過優(yōu)化設(shè)計和優(yōu)化控制，實現(xiàn)了對電機的超強起動和制動，并具有運行可靠、控制靈活、調(diào)速范圍寬的特點。而且，由于其具有良好的調(diào)速性能，因而，在織機慢速尋緯時，可代替慢速尋緯專用小電機，而由此電機帶動織機進行慢速尋緯運動，省去了慢速尋緯專用電機。

圖1為開發(fā)研制的具有超強的起動和制動性能以及寬速范圍調(diào)速的開關(guān)磁阻電機驅(qū)動系統(tǒng)，電機為5.5KW開關(guān)磁阻電機。該系統(tǒng)可在0.1秒內(nèi)帶載起動，能夠滿足織機主軸直接驅(qū)動的要求。圖2為帶載(負載為18.5Nm)起動和制動運行時的電機轉(zhuǎn)速實測波形。

為了實現(xiàn)實時在線監(jiān)測開關(guān)磁阻電機驅(qū)動系統(tǒng)的運行狀況，又開發(fā)研制了實時在線檢測系統(tǒng)，能實現(xiàn)對開關(guān)磁阻電機驅(qū)動系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速、電流、電壓、轉(zhuǎn)矩、功率、位置等變量的實時在線檢測，各變量的運行狀態(tài)可同步在上位機上實時動態(tài)顯示。

開發(fā)研制的開關(guān)磁阻電機驅(qū)動系統(tǒng)不僅可應(yīng)用于織機直接主傳動，也可應(yīng)用于其它需要電機快速起動、制動和調(diào)速運行的電機驅(qū)動領(lǐng)域。