一、開關(guān)磁阻電機(jī)的工作原理

開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中使用的開關(guān)磁阻電機(jī)（SRM）是SRD中實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的部分，也是SRD與其他電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)不同的主要標(biāo)志。SRM系列雙凸極可變磁阻電動(dòng)機(jī)，定轉(zhuǎn)子的凸極由普通硅鋼片層壓而成。轉(zhuǎn)子既沒有繞組也沒有永磁體。集中繞組纏繞在定子極上。兩個(gè)截然相反的繞組連接在一起，稱為“一相”。SR電機(jī)可以設(shè)計(jì)成各種不同的相數(shù)。定子和轉(zhuǎn)子有許多不同的極點(diǎn)組合。相數(shù)多、步距角小有利于減小轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，主開關(guān)器件大，成本高。如今，四相（8/6）結(jié)構(gòu)和六相（12/8）結(jié)構(gòu)更為常用。

該圖顯示了四相（8/6）結(jié)構(gòu)SR電動(dòng)機(jī)的原理圖。為簡(jiǎn)單起見，圖中僅顯示了A相繞組及其電源電路。SR電機(jī)的工作原理遵循“最小磁阻原理”——‘磁通量總是沿著磁阻最小的路徑閉合，當(dāng)具有一定形狀的鐵芯移動(dòng)到最小磁阻位置時(shí)，必須使其主軸和磁場(chǎng)。軸重合。圖中，當(dāng)定子D-D’極被激勵(lì)時(shí)，1-1‘旋轉(zhuǎn)到定子軸線D-D’重疊的位置，使D相勵(lì)磁繞組的電感最大化。如果以圖中定子和轉(zhuǎn)子的相對(duì)位置為起始位置，D→A→B→C相繞組依次通電，轉(zhuǎn)子繼續(xù)逆時(shí)針逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)勵(lì)磁序列;相反，如果按順序給出 當(dāng)相位 B→A→D→C 通電時(shí)，電機(jī)將順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)?？梢钥闯?，SR電機(jī)的方向與相繞組的電流方向無(wú)關(guān)，而僅取決于相繞組通電的順序。此外，從圖2可以看出，當(dāng)主開關(guān)器件S1和S2導(dǎo)通時(shí)，A相繞組吸收直流電源US的電能，當(dāng)S1和S2關(guān)閉時(shí)，繞組電流繼續(xù)流過續(xù)流二極管VD1和VD2。并反饋到電源美國(guó)。因此，SR電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的共同特點(diǎn)是具有再生效果和較高的系統(tǒng)效率。

可以看出，通過控制添加到SR電機(jī)繞組的電流脈沖的幅值和寬度及其與轉(zhuǎn)子的相對(duì)位置（即導(dǎo)通角，關(guān)閉角），可以控制SR電機(jī)轉(zhuǎn)矩的大小和方向。它是SR電機(jī)速度控制的基本原理。

二、開關(guān)磁阻電機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)勢(shì)

1.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單;電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，可用于高速運(yùn)行。SRM的結(jié)構(gòu)比鼠籠式感應(yīng)電動(dòng)機(jī)簡(jiǎn)單。轉(zhuǎn)子具有極高的機(jī)械強(qiáng)度，可用于超高速運(yùn)行（如每分鐘數(shù)萬(wàn)轉(zhuǎn)）。至于定子，它只有幾個(gè)集中的繞組，因此易于制造且絕緣結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。

2、電路可靠;電源電路簡(jiǎn)單可靠。由于電機(jī)轉(zhuǎn)矩方向與繞組電流方向無(wú)關(guān)，即只需要一個(gè)單相繞組電流，因此電源電路可以實(shí)現(xiàn)每相一個(gè)電源開關(guān)。相比之下，異步電動(dòng)機(jī)的繞組需要流動(dòng)雙向電流，而為其供電的PWM逆變器的電源電路每相需要兩個(gè)功率器件。因此，開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)比PWM變頻器電源電路需要更少的功率元件，并且電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。此外，PWM逆變電源電路的每個(gè)橋臂中的兩個(gè)電源開關(guān)管直接橫跨直流電源側(cè)，容易直接短路和燒毀功率器件。在開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中，各功率開關(guān)裝置直接與電機(jī)繞組串聯(lián)，從根本上避免了通短路現(xiàn)象。因此，可以簡(jiǎn)化開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中電源電路的保護(hù)電路，從而降低成本并具有更高的可靠性。

3、系統(tǒng)可靠性高;系統(tǒng)可靠性高。從電動(dòng)機(jī)的電磁結(jié)構(gòu)來看，每個(gè)繞組和磁路相互獨(dú)立，并且在一定的軸角范圍內(nèi)產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。與一般電機(jī)不同，必須在各相繞組和磁路的共同作用下產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，以使電機(jī)正常運(yùn)行。從控制結(jié)構(gòu)的角度來看，每個(gè)相電路為相繞組供電，并且通常彼此獨(dú)立工作。

4.啟動(dòng)優(yōu)點(diǎn)：?jiǎn)?dòng)轉(zhuǎn)矩大，啟動(dòng)電流低。控制器輸出的電流較小，電機(jī)獲得較大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩是該系統(tǒng)的主要特點(diǎn)。典型產(chǎn)品的數(shù)據(jù)為：當(dāng)啟動(dòng)電流為額定電流的15%時(shí)，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩為100%額定轉(zhuǎn)矩;當(dāng)啟動(dòng)電流為額定電流的30%時(shí)，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩可以達(dá)到其額定扭矩的250%。與其他速度控制系統(tǒng)的啟動(dòng)特性相比，例如，直流電動(dòng)機(jī)使用100%電流，鼠籠式感應(yīng)電動(dòng)機(jī)使用300%電流以獲得100%扭矩。啟動(dòng)電流小、扭矩大的優(yōu)點(diǎn)也可以延伸到低速運(yùn)行段，因此該系統(tǒng)非常適合那些需要重載啟動(dòng)和長(zhǎng)時(shí)間低速重載運(yùn)行的機(jī)器。

5.頻繁啟停;適合頻繁啟停和正反轉(zhuǎn)換操作。該系統(tǒng)具有高啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩和低啟動(dòng)電流的特點(diǎn)，因此在啟動(dòng)過程中電流沖擊小，電機(jī)發(fā)熱小于連續(xù)額定運(yùn)行期間。它適用于頻繁的啟停和正向和反向轉(zhuǎn)換操作。

6.性能好;調(diào)速性能好。控制開關(guān)磁阻電機(jī)至少有四種主要運(yùn)行參數(shù)和常用方法：相導(dǎo)角、相關(guān)分?jǐn)嘟?、相電流幅值、相繞組電壓，靈活方便。根據(jù)電機(jī)的運(yùn)行要求和電機(jī)的狀況，可以采用不同的控制方法和參數(shù)值，使其以最佳狀態(tài)運(yùn)行（如最大輸出，最高效率等），還可以實(shí)現(xiàn)各種功能。特定曲線。例如，電機(jī)具有完全相同的四象限運(yùn)行能力，具有最高的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩和串聯(lián)勵(lì)磁電機(jī)的負(fù)載能力曲線?？捎糜谒俣乳]環(huán)控制，形成非靜態(tài)速度控制系統(tǒng)可以非常方便。

7.效率高;開關(guān)磁阻電機(jī)系統(tǒng)是一種高效的調(diào)速系統(tǒng)。以3kW SRM系統(tǒng)為例，系統(tǒng)效率在寬范圍內(nèi)可以達(dá)到87%。

弊

轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)大、噪聲、振動(dòng)大：從工作原理上看，開關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩疊加一系列脈沖轉(zhuǎn)矩，影響SRM的性能。

三、開關(guān)磁阻電機(jī)的發(fā)展

開關(guān)磁阻電機(jī)作為一種新型調(diào)速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、效率高、調(diào)速性能優(yōu)異、可控性靈活等特點(diǎn)，越來越受到人們的認(rèn)可和應(yīng)用。已成功應(yīng)用于電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、家用電器、工業(yè)應(yīng)用、伺服系統(tǒng)、高速驅(qū)動(dòng)、航空航天等多個(gè)領(lǐng)域，成為交流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)、直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)、無(wú)刷直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的有力競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。

如今，隨著電力電子技術(shù)、數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)、控制技術(shù)的飛速發(fā)展，隨著智能技術(shù)的不斷成熟和高速、高效、低成本數(shù)字信號(hào)處理芯片（DSP）的出現(xiàn)，利用高性能DSP開發(fā)了各種復(fù)雜的算法，無(wú)需額外的外部硬件電路即可間接位置檢測(cè)技術(shù)大大提高了可靠性和適用性。 的開關(guān)磁阻電機(jī)檢測(cè)，肯定會(huì)在更大程度上展示SRD的優(yōu)越性。

在 1990 年代，它進(jìn)一步與計(jì)算機(jī)控制的柔性制造系統(tǒng)、主倉(cāng)庫(kù)和裝配機(jī)器人相結(jié)合。計(jì)算機(jī)控制材料和組件的供應(yīng)管理，以實(shí)現(xiàn)整個(gè)工廠的高效、高質(zhì)量、全自動(dòng)和均衡生產(chǎn)。設(shè)計(jì)和制造水平不斷提高，專用控制芯片和集成功率器件不斷開發(fā)，開關(guān)磁阻電機(jī)的性能和適用性不斷提高，為開關(guān)磁阻電機(jī)提供了巨大的潛在市場(chǎng)。