開關磁阻無刷發電機自勵磁機理
李聲晉1，勵慶孚1，盧 剛2，馬瑞蛹2
(1．西安交通大學，陜西 西安 710049； 2．西北工業大學，陜西 西安 710072)
摘要：分析了開關磁阻無刷發電機與并勵磁有刷直流發電機的自勵磁過程的異同，給出了開關磁阻無刷發電機的自勵磁條件。
關鍵詞：開關磁阻發電機；自勵磁；控制器
中圖分類號：tm352 文獻標識碼：a 文章編號：1001-6848(2000)05-0010-02
1概 述
開關磁阻電動機(switched reluctance motor，簡記srm)經過20余年的發展，其突出的結構簡單、運行可靠、成本低、效率高、調速范圍寬、控制靈活等優點，已在諸多工業領域的調速和傳動應用中得到廣泛認同。1986年，英國的n．n．fulton首先提出開關磁阻發電機(switched reluctance genera-tor，簡記srg)并進行了開關磁阻風力發電機研究之后，r. cardenas等人研制成7.5kw開關磁阻風力發電機；1988年美國ge公司論證了開關磁阻發電機在可靠性、余度性、容錯性、環境適應性、維護性、起動／發電組合性及發電容量、效率、功率密度、發電品質等方面所獨有的優越性并充分迎合了航窒電源系統的發展需求之后，1989年研制出發電機功率30kw用于起動l 500hp、48 000r／min飛機發動機的無刷起動／發電機[4]; 1994年又研制了250kw的開關磁阻無刷直流起動／發電機并進行了多年的航空飛行試驗[5— 6]。目前，國內對開關磁阻發電機的研究尚起步，本文對開關磁阻發電機的自勵磁機理進行分析，給出開關磁阻無刷發電機的自勵條件。
2并勵磁有刷直流發電機自勵磁機理
2.1 自勵磁機理分析
圖la是并勵直流發電機的電原理圖，假設空載時對應轉速”的電機磁化曲線u=廠已知，因電機中有剩磁通甌，因此借助于機械換向器的整流作用，會在電樞繞組中產生直流剩磁電熱e=c；該剩磁電勢又作用于勵磁回路產生勵磁電流。若建立的磁勢與剩磁方向相同，則原剩磁便得到加強，繞組中的感應電勢便增加至ei。同理，ei叉作用于勵磁繞組產生如此反復作用，直至發電機屯壓建立并穩定于點a。上述過程用方程表示為：
式中，lf表示勵磁電感.rf、rf分別表示勵磁繞組電阻和勵磁調節電阻，只要未達到穩定點a，等磁電流，f滿足：
因而，將不斷上升，直至達到穩定值，自勵過程結束。
2.2 自勵磁條件
依據并勵直流發電機的自勵過程，自勵條件可概括為：
(1)電機磁路必須有對應于轉速以的足夠剩磁。
(2)勵磁繞組的極性須與電樞極性匹配。
(3)勵磁回路電阻必須小于臨界電阻。
3 開關磁阻無刷發電機自勵磁機理
自勵磁是srg的重要特征，它雖然也是利用剩磁實現自勵，但因發電機理、系統構成及控制規律的不同，srg與有刷并勵直流發電機有本質差異。
3.1 自勵磁機理分析
與并勵發電機相比，srg對應轉速咒的磁化曲線是一族與轉角護相關的相磁鏈曲線，見圖2a，假設其****的剩磁通為<drma。，依據電磁感應定律，各相繞組將產生交變剩磁電勢(z)，只要er (t)的幅值ler (t)i大于續流二極管的結壓(2aud約1.4v)，則經二極管半波整流后將在電容c上逐漸達到幅值接近k(f)l的初始電壓u。見等效電路圖2b;若控制器依據適當轉子位置而順序開通各開關管進行勵磁，電容上的初始電壓u (tk_i)便會在各相繞組中產生勵磁電流i，該相勵磁 |
