5、开关磁阻电机驱动的全面解析

开关磁阻电机驱动的全面解析

1. 引言

开关磁阻电机（Switched Reluctance Motor, SRM）作为一种历史悠久的电动机，其操作原理可以追溯到19世纪上半叶。它采用了一种简单的机电系统概念，即通过电磁铁吸引铁磁元素来实现旋转运动。SRM电机的定子上安装有交替通电的线圈，而无绕组的转子齿则被这些线圈吸引，从而实现平滑旋转。尽管操作原理简单，但SRM的实际应用需要快速高效的电子开关序列和精确的转子位置传感器。因此，SRM的设计和广泛应用直到1980年代才开始，当时电力电子组件的发展使得这种开关功能成为可能。

SRM电机的特点包括高旋转速度、无需特殊工程更改即可达到10,000转/分钟，甚至特殊设计的高速SMR电机可达100,000转/分钟。此外，SRM电机具有平滑的圆柱形转子，通过应用沿转子周长磁导率不同的材料来实现可变磁阻效果。这些特点使得SRM电机在电动机驱动设计实践中开辟了新的边界。

2. 开关磁阻电机的操作原理和供电系统

2.1 基本操作原理

SRM电机的工作原理基于电磁铁吸引铁磁元素的概念。定子上安装有交替通电的线圈，而无绕组的转子齿则被这些线圈吸引。具体来说，当转子从与定子齿相对应的最高磁阻位置转移到最小磁阻位置时，会产生正转矩（T），即与转子旋转方向一致的转矩。转子的特征位置被标记为未对齐位置和对齐位置，后者指的是定子齿的轴线与转子齿的轴线重合。在这一旋转角度范围内，即αon< θr ≤ αoff，应向给定相的绕组提供适当值的电流。

2.2 供电系统

SRM电机的供电系统通常采用不对称的晶体管/二极管H桥。这种换向系统允许单独控制每个相位的电流。图5.3