1 引言
開關磁阻電動機驅動系統（srd）由開關磁阻電機（srm或sr電機）、功率變換器、控制器和檢測器四個部分組成，是20世紀80年代初隨著電力電子、計算機和控制技術的迅猛發展而發展起來的一種新型調速驅動系統。開關磁阻電動機為雙凸極磁阻電機，利用磁阻最小原理產生磁阻轉矩，因其結構極其簡單堅固，調速范圍寬，調速性能優異，而且在整個調速范圍內都具有較高的效率，系統可靠性高而成為交流電機調速系統、直流電機調速系統和無刷直流電機調速系統的強有力的競爭者。開關磁阻電機已廣泛或開始應用于電動車驅動、家用電器、通用工業、航空工業和伺服系統等各個領域，覆蓋功率范圍10w～5mw的各種高低速驅動系統，呈現巨大的市場潛力［1］。
2 結構與性能特點
2.1 電動機結構簡單、成本低、適用于高速
開關磁阻電動機的結構比通常認為最簡單的鼠籠式感應電動機還要簡單，定子線圈為集中繞組，嵌放容易，端部短而牢固，工作可靠，能適用于各種惡劣、高溫甚至強振動環境；轉子僅有硅鋼片疊成，因此不會有鼠籠感應電動機制造過程中鼠籠鑄造不良和使用中的斷條等問題，轉子機械強度極高，可工作于極高轉速，轉速可達每分鐘10萬轉［2］。
2.2 功率電路簡單、可靠
電動機轉矩方向與繞組電流方向無關，即只需單方向繞組電流，相繞組串在主電路兩功率管之間，不會發生橋臂直通短路故障，繞組相間耦合弱，缺相故障運行能力強，系統的容錯能力強，可靠性高，可以適用于宇航等特殊場合。
2.3 高起動轉矩，低起動電流
很多公司的產品可達到如下性能：起動電流為15％額定電流時，獲得起動轉矩為100％的額定轉矩；起動電流為額定值的30％時，起動轉矩可達其額定值的150％。對比其它調速系統的起動特性，如直流電動機為100％的起動電流，獲得100％轉矩；鼠籠感應電動機為300％的起動電流，獲得100％的轉矩。可見開關磁阻電動機具有軟啟動性能，起動過程中電流沖擊小，電動機和控制器發熱較連續額定運行時還小，因此特別適用于頻繁起停及正反向轉換運行的場合，如龍門刨床、銑床、冶金行業可逆軋機、飛鋸、飛剪等。
2.4 調速范圍寬，效率高
在額定轉速和額定負載時運行效率高達92%以上，在所有的調速范圍內，保持整體效率高達80%以上。
2.5 可控參數多，調速性能好
控制開關磁阻電動機的主要運行參數和常用方法至少有四種：相開通角、相關斷角、相電流幅值和相繞組電壓。可控參數多，意味著控制靈活方便，可以根據對電動機的運行要求和電動機的情況，采用不同控制方法和參數值，使之運行于最佳狀態，還可使之實現各種不同的功能和特定的特性曲線，如使電動機具有完全相同的四象限運行（正轉、反轉、電動和制動）能力，并具有高起動轉矩和串激電動機的負載能力曲線。
2.6 可通過機和電的統一協調設計滿足各種特殊使用要求［3］
3 典型應用
開關磁阻電動機優越的結構和性能使其應用領域非常廣泛，下面對其三個典型應用進行分析。
3.1 龍門刨床
龍門刨床是機械加工行業的一種主要工作母機，刨床的工作方式是工作臺帶動工件做往復運動，當其正程運動時，固定于機架的刨刀刨削工件，反程運動時，刨刀抬起，工作臺空行返回。該刨床主傳動系統的作用是帶動工作臺往復運動，顯然，其性能優劣直接關系到刨床的加工質量和生產效率，因此，要求該傳動系統具備以下主要性能。
3.1.1 主要特性
（1）適于頻繁起動、制動和正反轉轉換，每分鐘不少于10次，且起動、制動過程平穩快捷。
（2）靜差率要求高。從空載到突然吃刀加載引起的動態速降不大于3%，且短時過載能力強。
（3）調速范圍寬，適應低速、中速刨削和高速反程的需要。
（4）工作穩定性好，往返行程折返位置準確。
目前國內龍門刨床的主傳動系統主要有直流機組形式和異步電動機-電磁離合器形式。大量以直流機組為主拖動系統的刨床，使用到現在大多處于嚴重老化的狀態，電機磨損嚴重，高速重載時電刷上火花較大，故障頻繁，維護工作量大，直接影響正常的生產。此外，該系統不可避免地存在設備龐大、耗電多，噪音高的缺點。異步電動機-電磁離合器系統依靠電磁離合器實現正反轉向，離合器磨損嚴重，工作穩定性不好，且不便調速，僅限用于輕型刨床。
3.1.2 采用感應電動機的問題
如采用感應電機變頻調速驅動系統，則存在以下問題：
（1）輸出特性較軟，使得龍門刨床在低速時不能帶足夠的負載。
（2）靜差大，加工質量低，加工工件出現花紋，吃刀時甚至停車。
（3）起、制動轉矩小，起、制動慢，停車越位過大。
（4）電機發熱。
而開關磁阻電機的特性則特別適用于頻繁起、制動和換向運行，換向過程起動電流小，起、制動轉矩可調，因而保證了在各種速度區間內與工藝要求相符合。開關磁阻電機還具有很高的功率因數，不論是高、低車速，還是空載、滿載，其功率因數都接近于1，優于目前龍門刨床所用的其他傳動系統［4］。
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