具有超強(qiáng)的起動(dòng)和制動(dòng)性能的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

紡織行業(yè)中主要生產(chǎn)設(shè)備是織布機(jī)?？棛C(jī)主傳動(dòng)的作用是將電動(dòng)機(jī)的功率通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳遞給主軸及其相關(guān)運(yùn)動(dòng)部件以實(shí)現(xiàn)織機(jī)的各種動(dòng)作。主傳動(dòng)應(yīng)具備：起動(dòng)迅速，在第一次打緯時(shí)，織機(jī)車(chē)速就應(yīng)達(dá)到或接近正常運(yùn)轉(zhuǎn)的速度；制動(dòng)平穩(wěn)、快捷，停車(chē)位置準(zhǔn)確，符合工藝和操作要求。

織機(jī)主傳動(dòng)系統(tǒng)分為直接式和間接式兩大類(lèi)。間接式傳動(dòng)方式是電動(dòng)機(jī)通過(guò)摩擦離合器傳動(dòng)織機(jī)主軸，離合器與制動(dòng)器配對(duì)使用。通常，電動(dòng)機(jī)總是在回轉(zhuǎn)，通過(guò)操縱離合器與制動(dòng)器的接合和脫離來(lái)控制織機(jī)的啟動(dòng)或制動(dòng)。間接傳動(dòng)方式，在織機(jī)啟動(dòng)時(shí)，一直在轉(zhuǎn)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)和離合器的轉(zhuǎn)子以及皮帶輪儲(chǔ)蓄著較大的動(dòng)能，可以加快織機(jī)的啟動(dòng)過(guò)程，因此對(duì)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)力矩沒(méi)有特殊的要求，織機(jī)通常采用此類(lèi)傳動(dòng)方式。但是離合器和剎車(chē)片的磨損以及皮帶打滑都會(huì)使織機(jī)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(dòng)采用的電機(jī)在織機(jī)停機(jī)時(shí)，依然保持空轉(zhuǎn)，增加了能耗。

直接式傳動(dòng)方式，其驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)是和織機(jī)直接聯(lián)動(dòng)的，電動(dòng)機(jī)與主軸之間的傳動(dòng)鏈上不存在離合器，機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)化，當(dāng)織機(jī)停機(jī)時(shí)，電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，避免了電動(dòng)機(jī)的空轉(zhuǎn)。直接式傳動(dòng)方式要求電動(dòng)機(jī)具有超強(qiáng)的起動(dòng)力矩，以實(shí)現(xiàn)織機(jī)迅速啟動(dòng)、確保第一次打緯具有充足的打緯力，避免織物出現(xiàn)開(kāi)車(chē)痕。由于織機(jī)直接主傳動(dòng)方式對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的起動(dòng)和制動(dòng)性能要求很高，一般難以滿(mǎn)足，織機(jī)通常采用間接式傳動(dòng)方式。目前，國(guó)際上先進(jìn)的織機(jī)采用直接主傳動(dòng)方式。

天津工業(yè)大學(xué)電工電能新技術(shù)天津市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，針對(duì)織機(jī)直接主傳動(dòng)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)問(wèn)題，開(kāi)發(fā)研制了具有超強(qiáng)起動(dòng)和制動(dòng)性能的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(SRD)。該系統(tǒng)包括：開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)、功率變換器、控制器和位置檢測(cè)部分。電機(jī)采用三相12/8極結(jié)構(gòu)的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)，控制器采用DSP（信號(hào)處理器）為核心的全數(shù)字控制系統(tǒng)。通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)和優(yōu)化控制，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電機(jī)的超強(qiáng)起動(dòng)和制動(dòng)，并具有運(yùn)行可靠、控制靈活、調(diào)速范圍寬的特點(diǎn)。而且，由于其具有良好的調(diào)速性能，因而，在織機(jī)慢速尋緯時(shí)，可代替慢速尋緯專(zhuān)用小電機(jī)，而由此電機(jī)帶動(dòng)織機(jī)進(jìn)行慢速尋緯運(yùn)動(dòng)，省去了慢速尋緯專(zhuān)用電機(jī)。

圖1為開(kāi)發(fā)研制的具有超強(qiáng)的起動(dòng)和制動(dòng)性能以及寬速范圍調(diào)速的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，電機(jī)為5.5KW開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)。該系統(tǒng)可在0.1秒內(nèi)帶載起動(dòng)，能夠滿(mǎn)足織機(jī)主軸直接驅(qū)動(dòng)的要求。圖2為帶載(負(fù)載為18.5Nm)起動(dòng)和制動(dòng)運(yùn)行時(shí)的電機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)測(cè)波形。

為了實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，又開(kāi)發(fā)研制了實(shí)時(shí)在線(xiàn)檢測(cè)系統(tǒng)，能實(shí)現(xiàn)對(duì)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速、電流、電壓、轉(zhuǎn)矩、功率、位置等變量的實(shí)時(shí)在線(xiàn)檢測(cè)，各變量的運(yùn)行狀態(tài)可同步在上位機(jī)上實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示。

開(kāi)發(fā)研制的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)不僅可應(yīng)用于織機(jī)直接主傳動(dòng)，也可應(yīng)用于其它需要電機(jī)快速起動(dòng)、制動(dòng)和調(diào)速運(yùn)行的電機(jī)驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域。