一、開關(guān)磁阻電機的工作原理

開關(guān)磁阻電機調(diào)速系統(tǒng)中使用的開關(guān)磁阻電機（SRM）是SRD中實現(xiàn)機電能量轉(zhuǎn)換的部分，也是SRD與其他電機驅(qū)動系統(tǒng)不同的主要標志。SRM系列雙凸極可變磁阻電動機，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。兩個截然相反的繞組連接在一起，稱為“一相”。SR電機可以設(shè)計成各種不同的相數(shù)。定子和轉(zhuǎn)子有許多不同的極點組合。相數(shù)多、步距角小有利于減小轉(zhuǎn)矩脈動，但結(jié)構(gòu)復雜，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電動機的原理圖。為簡單起見，圖中僅顯示了A相繞組及其電源電路。SR電機的工作原理遵循“最小磁阻原理”——‘磁通量總是沿著磁阻最小的路徑閉合，當具有一定形狀的鐵芯移動到最小磁阻位置時，必須使其主軸和磁場。軸重合。圖中，當定子D-D’極被激勵時，1-1‘旋轉(zhuǎn)到定子軸線D-D’重疊的位置，使D相勵磁繞組的電感最大化。如果以圖中定子和轉(zhuǎn)子的相對位置為起始位置，D→A→B→C相繞組依次通電，轉(zhuǎn)子繼續(xù)逆時針逆時針旋轉(zhuǎn)勵磁序列;相反，如果按順序給出 當相位 B→A→D→C 通電時，電機將順時針方向旋轉(zhuǎn)?？梢钥闯?，SR電機的方向與相繞組的電流方向無關(guān)，而僅取決于相繞組通電的順序。此外，從圖2可以看出，當主開關(guān)器件S1和S2導通時，A相繞組吸收直流電源US的電能，當S1和S2關(guān)閉時，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。因此，SR電機驅(qū)動器的共同特點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電機繞組的電流脈沖的幅值和寬度及其與轉(zhuǎn)子的相對位置（即導通角，關(guān)閉角），可以控制SR電機轉(zhuǎn)矩的大小和方向。它是SR電機速度控制的基本原理。

二、開關(guān)磁阻電機的優(yōu)缺點

優(yōu)勢

1.結(jié)構(gòu)簡單;電機結(jié)構(gòu)簡單，成本低，可用于高速運行。SRM的結(jié)構(gòu)比鼠籠式感應(yīng)電動機簡單。轉(zhuǎn)子具有極高的機械強度，可用于超高速運行（如每分鐘數(shù)萬轉(zhuǎn)）。至于定子，它只有幾個集中的繞組，因此易于制造且絕緣結(jié)構(gòu)簡單。

2、電路可靠;電源電路簡單可靠。由于電機轉(zhuǎn)矩方向與繞組電流方向無關(guān)，即只需要一個單相繞組電流，因此電源電路可以實現(xiàn)每相一個電源開關(guān)。相比之下，異步電動機的繞組需要流動雙向電流，而為其供電的PWM逆變器的電源電路每相需要兩個功率器件。因此，開關(guān)磁阻電機調(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)簡單。此外，PWM逆變電源電路的每個橋臂中的兩個電源開關(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)磁阻電機調(diào)速系統(tǒng)中，各功率開關(guān)裝置直接與電機繞組串聯(lián)，從根本上避免了通短路現(xiàn)象。因此，可以簡化開關(guān)磁阻電機調(diào)速系統(tǒng)中電源電路的保護電路，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。從電動機的電磁結(jié)構(gòu)來看，每個繞組和磁路相互獨立，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，以使電機正常運行。從控制結(jié)構(gòu)的角度來看，每個相電路為相繞組供電，并且通常彼此獨立工作。

4.啟動優(yōu)點：啟動轉(zhuǎn)矩大，啟動電流低。控制器輸出的電流較小，電機獲得較大的啟動轉(zhuǎn)矩是該系統(tǒng)的主要特點。典型產(chǎn)品的數(shù)據(jù)為：當啟動電流為額定電流的15%時，啟動轉(zhuǎn)矩為100%額定轉(zhuǎn)矩;當啟動電流為額定電流的30%時，啟動轉(zhuǎn)矩可以達到其額定扭矩的250%。與其他速度控制系統(tǒng)的啟動特性相比，例如，直流電動機使用100%電流，鼠籠式感應(yīng)電動機使用300%電流以獲得100%扭矩。啟動電流小、扭矩大的優(yōu)點也可以延伸到低速運行段，因此該系統(tǒng)非常適合那些需要重載啟動和長時間低速重載運行的機器。

5.頻繁啟停;適合頻繁啟停和正反轉(zhuǎn)換操作。該系統(tǒng)具有高啟動轉(zhuǎn)矩和低啟動電流的特點，因此在啟動過程中電流沖擊小，電機發(fā)熱小于連續(xù)額定運行期間。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?？刂崎_關(guān)磁阻電機至少有四種主要運行參數(shù)和常用方法：相導角、相關(guān)分斷角、相電流幅值、相繞組電壓，靈活方便。根據(jù)電機的運行要求和電機的狀況，可以采用不同的控制方法和參數(shù)值，使其以最佳狀態(tài)運行（如最大輸出，最高效率等），還可以實現(xiàn)各種功能。特定曲線。例如，電機具有完全相同的四象限運行能力，具有最高的啟動轉(zhuǎn)矩和串聯(lián)勵磁電機的負載能力曲線?？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)可以達到87%。

弊

轉(zhuǎn)矩脈動大、噪聲、振動大：從工作原理上看，開關(guān)磁阻電機轉(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)磁阻電機的發(fā)展

開關(guān)磁阻電機作為一種新型調(diào)速驅(qū)動系統(tǒng)，因其結(jié)構(gòu)簡單、成本低、效率高、調(diào)速性能優(yōu)異、可控性靈活等特點，越來越受到人們的認可和應(yīng)用。已成功應(yīng)用于電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)、家用電器、工業(yè)應(yīng)用、伺服系統(tǒng)、高速驅(qū)動、航空航天等多個領(lǐng)域，成為交流電機調(diào)速系統(tǒng)、直流電機調(diào)速系統(tǒng)、無刷直流電機調(diào)速系統(tǒng)的有力競爭對手。

如今，隨著電力電子技術(shù)、數(shù)字信號處理技術(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)字信號處理芯片（DSP）的出現(xiàn)，利用高性能DSP開發(fā)了各種復雜的算法，無需額外的外部硬件電路即可間接位置檢測技術(shù)大大提高了可靠性和適用性。 的開關(guān)磁阻電機檢測，肯定會在更大程度上展示SRD的優(yōu)越性。

在 1990 年代，它進一步與計算機控制的柔性制造系統(tǒng)、主倉庫和裝配機器人相結(jié)合。計算機控制材料和組件的供應(yīng)管理，以實現(xiàn)整個工廠的高效、高質(zhì)量、全自動和均衡生產(chǎn)。設(shè)計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)磁阻電機的性能和適用性不斷提高，為開關(guān)磁阻電機提供了巨大的潛在市場。