开关磁阻电动机传动系统的机械特性研究.pdf

第 “卷 第期中国矿业大学学报 4 / 4 / 7 3 / “ * ’ 文献标识码CL 开关磁阻电动机传动系统J其电机结构坚固M 制造成本低J可实现其它类型电机无法比拟的长寿 命运行J从而可节约用以制造电机的自然资源K同 时J它在宽广的转速范围内能够高效率运行J在控 制上容易实现电动与制动运行的转换J实施再生制 动控制N * OJ从而可更有效地利用电能’因而J开关磁 阻电动机传动系统可成为一种有发展前途的绿色 电气传动装置N O’另外J开关磁阻电动机传动系统 具有较高的运行可靠性和容错能力N OJ它可做到磁 路上各相相互独立和电路上各相也相互独立J当某 相发生故障时J通过切除故障相可维持系统继续运 转’而且J开关磁阻电动机传动系统低速力矩大M转 矩惯量比大M动态响应快J将它作为机器人关节直 接伺服传动系统具有良好的应用前景N F O’ P 系统数学模型 开关磁阻电动机传动系统是一非线性系统J其 电机具有非线性分布的磁场N OJ功率变换器为一非 线性开关电路N E OJ加之其特有的控制策略J因而J其 定量分析计算须采用非线性数学模型和计算机数 值计算方法’ Q相开关磁阻电动机传动系统的电压平衡式 为 RQS TQUQV W XQ W UQ Y UQ Y Z V[W X Q W \ JG * H 式中C T Q为电机相电阻K UQ为电机相电流K XQ为电 机相绕组磁链K Z为时间K [为电机运行角速度K \为 电机转子位置K R Q为电机相电压J 即 RQS RY 供电状态J ]R2]R 换相状态 _ ‘ aJ G H 式中CR 为功率变换器每相开关器件的通态压 降K R 2为电机相绕组换相电压K RY为电机相绕组 平均供电电压J RYS bR]R JG H 式中C R 为电机相绕组供电电压K b为相绕组供电 阶段供电电压施加在相绕组两端的占空比’ 开关磁阻电动机传动系统的每相电磁转矩为 c7 dG \ HS ef G \Vg \ H]ef G \ H g \ JG F H 式中C g \为电机转子的虚位移K ef为电机磁共能J 且J ef Sh U Q “X QY U ’G H 由于系统各相相位之间依次相差 iAS \. Q JG E H 式中C \ .为电机转子周期角’ 所以J Q相开关磁阻电 收稿日期C “ “ * “ * F 基金项目C国家自然科学基金资助项目G E “ “ “ F “ “ I H 作者简介C陈 昊G * E D H J男J山东省烟台市人J中国矿业大学教授J工学博士G博士后H J从事电力电子与电力传动M电机及其控制方面 的研究j 万方数据 动机传动系统的平均电磁转矩为 “ 开关磁阻电动机传动系统的机械特性研究 万方数据 “速度开环控制策略 角度位置速度开环控制 策略及相电流斩波速度开环控制策略时的机械特 性如图 ’ ; ’ A B C A D ; E B F D E C GB C H B B C B D A B 开关磁阻电动机可以传动各种性质的负载如 恒转矩负载恒功率负载风机类负载及脉动负载 等*采用速度开环控制方式时开关磁阻电动机机 械特性和负载机械特性的交点即为传动系统的静 态工作点且满足 G I’ J G K L G IM G K *N , . O 即电动机机械特性的硬度小于负载机械特性的硬 度则该点为传动系统的稳定工作点* 以传动恒转矩负载为例图 时 的电机机械特性8 0 O角度位置控制策略中 功率变换器主开关 开通角提前极限 , 对应的电机机械特性和推后极 限 , M对应的电机机械特性8 0 4 7 9 / ; 8 C D D D 4D F 9 3 4 B; 4 8 G 9 5 9 4 9 3 5 4 H 1I 5 J1K ; 8 E ; D D 5 9 8 E ; / 8 C b 4 B 5 BE ; 4 D 4 5 4 B 1] 3 4; 4 D G 8 D 3 3 4D E 4 4 BD 5 9 8 E ; E 4 ; C F3 8 4 3 4D E 4 4 B9 8 D 4 B / 8 E9 5 9 4 s ; 9 8 E ; E 4 ; 4 D 0L 中国矿业大学学报第U T卷 万方数据