开关磁阻电机：功率变换器原理与特点分析

"主开关器件额定电压>Us-编译原理 龙书 英文版" 本文主要探讨了开关磁阻电机（Switched Reluctance Motor, SRM）的相关知识，这是一种利用磁阻最小化原理工作的电动机。SRM的特点在于其结构简单、成本较低且效率较高。在描述中提到了一种采用分裂式直流电源的功率变换器设计，这种设计特别适用于偶数相的开关磁阻电动机。 1. 分裂式直流电源的功率变换器 这种功率变换器将外加的直流电源Us通过两个裂相电容Cs分隔，使得两相绕组的一端连接到双极性直流电源的中点。当开关器件V1导通时，电源Us向A相供电；当V1关断，A相则通过二极管VD1向电容Cs充电。这种设计减少了所需的开关器件数量，并允许快速的能量回馈，但缺点是相间独立性较差，且必须使用双极性电源。 2. 开关磁阻电机的基本原理 开关磁阻电机基于磁通总是沿磁阻最小的路径闭合的物理原理，即磁通倾向于通过磁导率最大的路径。电机的结构通常包括双凸极的定子和转子，其中定子加励磁，转子通过改变磁阻来实现电机的转动。 3. 主电路和工作原理 定子绕组A、B、C与相应的开关器件V1、V2、V3、V4、V5、V6以及二极管VD1-VD6相连。当V1、V2导通时，A相通电，而当V1、V2断开时，A相电流会通过VD1、VD2回馈给电源。电机的相位通断时间由位置检测器确定，以确保转子在每个齿距角处正确切换。 4. 系统组成 SRM系统包括功率变换器、位置检测器、电流检测器、控制器、负载和电源。控制器根据转子位置和电流信息调整开关器件的通断，以控制电机的速度和扭矩。 5. 与其他电机的比较 - 与步进电机相比，开关磁阻电机是闭环控制，而步进电机通常是开环。SRM被视为大步距角步进电机的延伸，但具有更高的动态性能。 - 与反应式同步电机对比，SRM的定子和转子都有凸极结构，其转速与频率的关系为n=60f/Zr（转子齿数Zr），并且没有启动和调速的困难。 - 相比无刷直流电动机，开关磁阻电机无需复杂的换向机制，而是通过位置闭环控制的自控变频器供电。 开关磁阻电机因其独特的设计和操作原理，在特定的应用场景下，如需要高效率、低成本和简单控制系统的场合，具有显著的优势。然而，它们对电源和控制系统的要求也相对较高，需要精确的位置检测和实时的电流控制。