摘要：開關(guān)磁阻電機(jī)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(jī)為研究對象，建立了起動運(yùn)行狀態(tài)下的數(shù)學(xué)模型；簡述了開關(guān)磁阻電機(jī)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(yùn)行特性進(jìn)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(jī)；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(xiàn)標(biāo)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(jī)不同，開關(guān)磁阻電機(jī)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(jī)運(yùn)行的兩個(gè)特點(diǎn)；另外，開美磁阻電機(jī)控制參數(shù)多，控制靈活，相電流波形隨著電動機(jī)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(jī)起動系統(tǒng)在很寬起動范圍內(nèi)運(yùn)行且具有良好起動特性，必須對開關(guān)磁阻電機(jī)起動特性進(jìn)行分析，并對其相應(yīng)控制方法進(jìn)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(jī)為例，其截面如圖1所示。

   

  開關(guān)磁阻電機(jī)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(jī)為三相六拍工作制，即單相／雙相輪流工作。

   

  在電機(jī)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(rèn)為導(dǎo)通相繞組的電流均達(dá)到上限值imax，且保持恒定，則電機(jī)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(shí)，若忽略飽和現(xiàn)象，那么，tst與電流斬波限imax的平方成正比。

    開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速策略較為靈活。可以分為以下幾類：

    (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(shí)間，從而調(diào)節(jié)相電流波形，達(dá)到調(diào)控電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩目的。開關(guān)磁阻電機(jī)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(jī)在低速工作特別是起動時(shí)，反電動勢