開關(guān)磁阻電機起動運行特性分析與控制策略研究
景紹學(xué)1，韋劍強2
(1．淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系，淮安223003；2．東陽市東政電機有限公司，東陽322100)
摘要：開關(guān)磁阻電機采用的是非線性電路和非線性控制策略，因此其起動性能的分析和相應(yīng)控制策略的研究顯得至關(guān)重要。文章以1臺三相6/4結(jié)構(gòu)開關(guān)磁阻電機為研究對象，建立了起動運行狀態(tài)下的數(shù)學(xué)模型；簡述了開關(guān)磁阻電機的調(diào)速控制方法；最后分別對其在低速、中速和高速情況下的運行特性進行了仿真分析，并確定了各階段相應(yīng)的控制策略。
關(guān)鍵詞：開關(guān)磁阻電機；工作原理；數(shù)學(xué)模型；性能分析；控制策略
中圖分類號：tm352; tm359.9 文獻標志碼：a 文章編號：1001-6848{ 2010）05-0031-04
0引言
與傳統(tǒng)的交流電機不同，開關(guān)磁阻電機采用雙凸極鐵心結(jié)構(gòu)，并且只在定子上安裝勵磁繞組。繞組電流的非正弦與鐵心磁通密度的高飽和是開關(guān)磁阻電機運行的兩個特點；另外，開美磁阻電機控制參數(shù)多，控制靈活，相電流波形隨著電動機工作狀態(tài)的不同而變化，無法得到簡單、統(tǒng)一數(shù)學(xué)模型及解析式。因此，為了使開關(guān)磁阻電機起動系統(tǒng)在很寬起動范圍內(nèi)運行且具有良好起動特性，必須對開關(guān)磁阻電機起動特性進行分析，并對其相應(yīng)控制方法進行研究，從而確定系統(tǒng)的優(yōu)化控制方案。
以目前廣泛應(yīng)用的三相6/4結(jié)構(gòu)開關(guān)磁阻電機為例，其截面如圖1所示。
開關(guān)磁阻電機在起動過程中(設(shè)開通區(qū)間為o度~ 45度)，根據(jù)位置檢測器發(fā)出的信號，周期地導(dǎo)通關(guān)斷各主開關(guān)，給定子繞組通電，以產(chǎn)生磁阻轉(zhuǎn)矩。如圖2所示位置信號，其導(dǎo)通規(guī)律為ac -a-ab-b-bc-c，三相6/4結(jié)構(gòu)開關(guān)磁阻電機為三相六拍工作制，即單相／雙相輪流工作。
在電機初始起動瞬間，定轉(zhuǎn)子的相對位置不同，各位置檢測器所發(fā)出的高低電平組合也各不相同，促使主開關(guān)管有一相或兩相導(dǎo)通，可得：
由于堵轉(zhuǎn)狀態(tài)w =0，因此有：
由上式可以看出，定轉(zhuǎn)子位置不同，而不相同，但是i很快上升至上限值imax產(chǎn)生堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩（初始起動轉(zhuǎn)矩）。
為了簡化分析過程，忽略各相繞組電流上升過程的差別，認為導(dǎo)通相繞組的電流均達到上限值imax，且保持恒定，則電機的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩線性表示為：
單相導(dǎo)通：
兩相導(dǎo)通：
其中導(dǎo)通相電感為：l1=（imax，θ），l2=(imax,θ±30度)；如圖3所示。
由上面分析可知，在某一電流斬波限imax下，定、轉(zhuǎn)子的相對位置不同，主開關(guān)管的導(dǎo)通規(guī)律也不相同（單相或兩相），導(dǎo)致dl/dθ不相同，這樣直接影響tst的大小。另外，當(dāng)定轉(zhuǎn)子的相對位置一定時，若忽略飽和現(xiàn)象，那么，tst與電流斬波限imax的平方成正比。
2調(diào)速控制方法
開關(guān)磁阻電機調(diào)速策略較為靈活�？梢苑譃橐韵聨最悾�
(1)角度位置控制模式(簡稱apc)。角度位置控制方式就是控制主開關(guān)開通角θ1、關(guān)斷角θ2，改變主開關(guān)的觸發(fā)導(dǎo)通時間，從而調(diào)節(jié)相電流波形，達到調(diào)控電機的電磁轉(zhuǎn)矩目的。開關(guān)磁阻電機在高速區(qū)比較適合apc方式。apc的控制有較大的靈活性，是目前應(yīng)用最多的一種控制方式。
(2)電流斬波控制模式(簡稱ccc)。開關(guān)磁阻電機在低速工作特別是起動時，反電動勢 |
