[发明专利]开关磁阻电机全速度段控制方式平滑切换调速方法

说明书

本发明的开关磁阻电机全速度段控制方式平滑切换调速方法，其特征在于：电机低速运行时，可根据转速和负载大小实现电流斩波给定值、开通角、关断角的共同调节，协调控制；随着转速上升，逐步提高电流斩波给定值，使电流斩波的作用逐渐由低速下的主要作用变为次要作用，以至于完全取消斩波，高速运行时，通过调节开通角和关断角来调速。本发明的有益效果是，可实现对相电流开通角、关断角、相电流斩波给定值的协调控制；实现电机由低速向高速或者由高速向低速运行时控制方式的平滑切换，并实现电机高速与低速、电动与制动状态下控制算法上的统一。

技术领域

本发明属于开关磁阻电机调速控制方法领域，涉及一种开关磁阻电机全速度段控制方式平滑切换调速方法。

背景技术

开关磁阻电动机(switched reluctance motor，SRM)是20世纪80年代以来发展起来的一种新型机电一体化调速系统。SRM调速系统具有如下优点：

(1)SRM结构简单、成本低、转子坚固，耐热性能好，适合于高速运行。开关磁阻电机的结构比其他电动机都要简单，其突出的优点是转子上没有绕组，可以用于超高速运转(如10000r/min以上)。在定子方面，它只有几个集中绕组，制造简单，绝缘容易，易于冷却。

(2)电机各相独立工作，系统可靠性高。电机各相绕组和磁路相互独立，各自在一定轴角范围内产生电磁转矩，而不像一般电动机必须在各相绕组和磁路共同作用下产生圆形旋转磁场。从控制器结构上看，各相电路各自给一相绕组供电，相互独立工作，还可以缺相运行并具有再生制动作用。因此开关磁阻电动机调速系统可靠性很高，可以适用于一些运行环境恶恶劣的特殊场合。

(3)功率电路简单可靠。开关磁阻电机转矩方向只与各相通电顺序有关，而和绕组电流的方向无关。只要控制主开关器件的导通关断角度，便可改变电动机的工作状态，即只要控制各相在不同电感区域内的瞬时电流，电路不会出现直通故障，可靠性高。

(4)起动转矩高，启动电流小。十分适合那些需要重载起动和较长时间低速运行的机械，如电动车辆。

(5)可控参数多，调速性能好。开关磁阻电机的控制参数有：开通角、关断角、电流斩波给定值等。控制灵活方便，可以根据对电动机的运行要求和电动机的情况，采用不同控制方法和参数值，既可以使之运行于最佳 状态(如最大出力、效率最高等)，还可以实现各种不同要求的转矩—速度特性曲线。

(6)适用于频繁起动、停车以及正反转运行。开关磁阻电机调速系统具有高起动转矩、低起动电流的特点，在起动过程中电流冲击小，电机发热小，易于加减速。可控参数多使之能在制动运行同电动运行具有同样优良的转矩输出能力。适用于频繁起动、停车以及正反转运行，次数可达1000次/小时。

(7)效率高，损耗小。开关磁阻电机控制系统其电动机转子上无绕组，没有铜耗，可控参数多，灵活方便，易于在宽转速范围和不同负载下实现高效优化控制。其系统效率在很宽范围内都在87％以上，这是其他一些调速系统不容易达到的。

各种突出的优点，使开关磁阻电机控制系统已成为交流电机驱动系统、直流电机驱动系统及无刷直流驱动系统的有力竞争者。在电动车运用上有很大的发展潜力。

除此之外，SRM在高速和中低速运行时所需的控制方式不一致，存在不同控制方式的切换也是其本身的一大问题。高、低速下不同控制方式如果不能完成平滑的切换，会增加SRM的非线性因素，带来转矩和转速脉动，增加控制难度，降低运行性能。