盧承領(lǐng) 朱立超

(1.皖西學(xué)院機(jī)械與電子工程學(xué)院，安徽 六安 237012；2.濟(jì)寧學(xué)院物理與信息工程系，山東 濟(jì)寧 273155)

開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)開(kāi)通角對(duì)比研究

盧承領(lǐng)1朱立超2

(1.皖西學(xué)院機(jī)械與電子工程學(xué)院，安徽 六安 237012；2.濟(jì)寧學(xué)院物理與信息工程系，山東 濟(jì)寧 273155)

在分析SR電機(jī)結(jié)構(gòu)原理及傳動(dòng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，通過(guò)Simulink建立SR電機(jī)模型，通過(guò)改變模型中開(kāi)通角的參數(shù)，采集對(duì)應(yīng)相電流，作對(duì)比分析，得出開(kāi)通角越大，電流線性上升的幅度減小的結(jié)論，為四相8/6極開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)實(shí)物設(shè)計(jì)提供了一種有效的參考。

四相；傳動(dòng)系統(tǒng)；開(kāi)通角；仿真

0 引言

開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)(SR)主要由開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)和開(kāi)關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)2大類型，其中電動(dòng)機(jī)在生產(chǎn)實(shí)踐中最為常見(jiàn)。SR電動(dòng)機(jī)為雙凸極結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單堅(jiān)固，目前應(yīng)用較多的是三相12/8極結(jié)構(gòu)和四相8/6極結(jié)構(gòu)。SR電機(jī)的開(kāi)通角在控制電機(jī)的各項(xiàng)參數(shù)中發(fā)揮著巨大作用，本文以四相8/6極開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)為例，對(duì)其傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行建模，改變其開(kāi)通角，得到相電流波形，分析不同開(kāi)通角對(duì)相電流的影響。

1 結(jié)構(gòu)原理及傳動(dòng)系統(tǒng)

1.1 結(jié)構(gòu)原理

SR電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行遵循“磁阻最小原理”，也即是磁通總是沿著磁阻最小的路徑閉合，轉(zhuǎn)子鐵芯在轉(zhuǎn)動(dòng)到磁阻最小位置時(shí)，其主軸線與通電相主軸線重合。四相8/6極開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)工作原理如圖1所示。

圖1 8/6極SR電動(dòng)機(jī)工作原理圖

1.2 傳動(dòng)系統(tǒng)

開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)(SRD)主要由4部分組成：SR電動(dòng)機(jī)、功率變換器、控制器、檢測(cè)部分。功率變換器主要是把外部能量轉(zhuǎn)化成適合SR電動(dòng)機(jī)需要的能量形式，控制器主要處理位置檢測(cè)和電流檢測(cè)傳遞過(guò)來(lái)的信息并接受外界給予的命令。檢測(cè)部分主要通過(guò)傳感器等部件實(shí)現(xiàn)相應(yīng)信息的檢測(cè)。如圖2所示。

圖2 開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)

2 建模與仿真

2.1 位置傳感器建模

圖3 位置傳感器模型

2.2 功率變換器模塊建模

功率變換器采用雙開(kāi)關(guān)型主電路，當(dāng)2只主開(kāi)關(guān)IGBT1和IGBT2同時(shí)導(dǎo)通的時(shí)候，電源向電機(jī)繞組供電；當(dāng)IGBT1和IGBT2同時(shí)關(guān)斷時(shí)，相電流經(jīng)續(xù)流二極管續(xù)流，將電機(jī)的磁場(chǎng)儲(chǔ)能以電能形式迅速回饋電源，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)迫換相，建立仿真模型如圖4所示。

圖4 雙開(kāi)關(guān)型功率變換器模型

2.3 系統(tǒng)建模

系統(tǒng)的功率變換模塊封裝如圖5所示。電流滯環(huán)控制模塊主要是實(shí)現(xiàn)電流滯環(huán)控制方法，為功率變換器的通、斷提供信號(hào)，本文直接采用模塊庫(kù)中提供的環(huán)節(jié)，參數(shù)稍作修改使用，SR電動(dòng)機(jī)模塊修改其電機(jī)只讀屬性，根據(jù)數(shù)學(xué)模型中的相關(guān)變量，改變通往位置傳感器的開(kāi)通角，采集相電流I(A)進(jìn)行對(duì)比分析。

3 結(jié)果分析

分別設(shè)置開(kāi)通角30°和45°開(kāi)通角，

圖5 系統(tǒng)整體建模

采集對(duì)比波形如圖6所示。

圖6 相電流對(duì)比圖

通過(guò)改變主開(kāi)關(guān)開(kāi)通角對(duì)控制電流大小的作用非常明顯，開(kāi)通角增大，電流線性上升的幅度減小，電流峰值和電流波形的寬度增大，為SR電機(jī)實(shí)物設(shè)計(jì)提供一種參考。

[1] 嵇麗麗.基于Matlab的開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)非線性建模仿真[J].東南大學(xué)學(xué)報(bào)，2014(11)

[2] 孫會(huì)琴.基于Simuink的四相開(kāi)關(guān)磁阻速度控制系統(tǒng)仿真[J].長(zhǎng)江科學(xué)院院報(bào)，2014(1)

[3] 李潔，孫鶴旭，劉藝.對(duì)具有不同繞組結(jié)構(gòu)的四相8/6極開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的性能仿真[A]. 2008全國(guó)博士生學(xué)術(shù)論壇電氣工程論文集[C]，2008

本文系“六安市定向委托皖西學(xué)院市級(jí)研究項(xiàng)目”的研究成果，項(xiàng)目編號(hào)2013LW016

2014-09-15

盧承領(lǐng)(1985—)，男，山東菏澤人，碩士研究生，助教，研究方向：電機(jī)與電器。