作者  吴 康

摘  要:介绍开关磁阻电机调速系统(SRD) 组成特点与发展应用

关键词：开关磁阻电机调速系统  磁阻  功率变换器

    １、前言

    开关磁阻电机调速系统是当今世界最新、性能价格比最高的调速系统。它是继变频调速系统、无换向器电动机调速系统之后发展起来的最新一代交流无级调速系统，是集微电子技术、数字技术、电力电子技术、红外光电技术及现代电磁理论设计和制造技术为一体的光、电、机一体化的高新技术产品。它是一种基于改变供电电源频率的调速方式——交流变频调速系统应运而生。而开关磁阻电机调速系统(又称开关磁阻电机驱动系统)简称SRD系统,是它们中崭新的一种系统,并且已经是智能化和模块化( 见图1所示),不仅调速性优越，而且各种保护功能也很完善，已在很多方面大量使用。这项技术一经问世，便以其宽广的调速范围，良好的机械特性，卓越的启动制动性能，节能，易维护等一系列突出优点而引起电气及其他行业的关注。

    从图1中可以看出SRD系统是磁阻电动机和电力电子技术相结合而产生的一种机电一体化装置,主要由SRM开关磁阻电动机、功率变换器、单片机(或DSP芯片)、电流及位置检测器等五大部分组成。其组成与特点：

    1.1开关磁阻电动机(Switched Reluctance Motor,简称SRM) 是系统中实现能量转换的部件, 它与传统的磁阻电动机相比，具有本质的区别。在结构上，SRM采用双凸极形式，即定子、转子均为凸极式构造；定子线圈采用集中式而不是分布式绕组；加在定子绕组上的电压为不连续的矩形波而非连续的正弦波。转子仅由硅钢片叠压而成，既无绕组也无永磁体，定子各极上绕有集中绕组。图2所示为8/6极（定子八极、转子六极）四相SRM剖面图. SRM有两种独特的运行方式：低速时采用电流斩波方式；高速时采用单脉冲角度控制方式。在电流斩波方式中，系统是通过调节相绕组电流的大小来控制转矩，因此能准确知道绕组中实际电流的大小，对电流进行反馈是很必要的；在角度位置控制方式中，系统通过调节触发角和关断角来实现对转矩的控制，此时电流己不再作为控制量，但为了防止系统过载或故障则要进行过流保护，所以系统中需要进行电流检测。

    1.11开关磁阻电动机(SRM)工作原理遵循“磁阻最小原理”，通电后，磁路有向磁阻最小路径变或化的趋势。当转子凸极与电子凸极错位时，气隙大、磁阻大：一旦定子磁极绕组通电，就会形成对转子凸起的磁拉力，使气隙变小一一磁路磁阻变小。与此同时用电子开关按一定逻辑关系切换定子磁极绕组的通电相序，即可形成连续旋转的力矩。开关磁阻调速电动机的调速功能是由开关磁阻电动机转子位置检测器、功率变换器和控制器(即单片机或DSP芯片)共同配合实现的。

    
     图3为开关磁阻电动机的机械特性,至所以说它机械特性好是因启动转矩大于额定转矩的2-3倍。

    1.2 功率变换器是开关磁阻电动机-运行时所需能量的提供者，是连接电源和电动机绕组的开关部件。通过它将电源能量馈入电机，也可将电机内的磁场储能反馈回电源，其功率变换电路所用的开关部件为快速绝缘栅双极型晶体管(IGBT)。

    理论与实践证明：SRD系统在单位体积转矩值、效率、逆变器伏安容量及其性能参数上，可与目前的变频调速系统竞争。该机种在转矩/转动惯量的比值上占有较大的优势，特别是两种临界转速的，使可变范围广，可控因素多，是一种较理想的新型调速系统。

    值此需要特别指出,它与众不同的是，SRD系统很容易通过改变电动机的工作方式和控制参数实现不同的性能特点和满足特殊的性能指标，尤其当采用单片机或DSP单片可编程微处理器芯片为控制核心时，往往只需通过修改软件，便能满足用户许多不同的性能要求。

    随着科技能力的不断进步，以及半导体集成控制技术水平的提高，SRD系统已有了系列化产品，其多种中小功率SRD系统在不同的工业部门和家用电器中得到应用。

    ２、SRD系统的特性

　　主要表现在：

　＊启动电流小(≤30%额定电流)，启动转矩大，大于额定转矩的2--3倍；

　＊调速范围广；调速比大于20:1，调速平滑无极；

　＊负载特性好；稳定精度高，在负载大小变化时，转速保持不变其稳速精度≤