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批准号 |
69274022 |
项目名称 |
开关磁阻电动机的系统理论研究 |
项目类别 |
面上项目 |
申请代码 |
F0304 |
项目负责人 |
张焕春 |
负责人职称 |
教授 |
依托单位 |
南京航空航天大学 |
研究期限 |
1993-01-01 至 1994-12-31 |
支持经费 |
5(万元) |
福建沿海地区呈北东向延伸的变质带是中生代拼贴增生于亚洲大陆边缘的变质地体,其西界是长乐----南澳断裂带,沿断裂带有基性、超基性岩块断续分布,经研究认为是无限的构造冷侵位体。该地体在泥盆纪---石炭纪时位于南半球低伟度地区,于90-120Ma时拼贴在亚洲大陆边缘的。该地体的构造特征,岩性组合等均与日本领家变质带有一定的相似之处,很可能属于同一变质地体,后于中生代末期在与亚洲大陆左行走滑拼贴增生过程中分裂成为两个地体。本研究曾与日体名古屋大学水谷伸治郎教授合作进行,对于阐明环太平洋构造带的特征及演化具有重要意义,也有利于开展中、日地体构造的对比研究。 2100433B
01效率高节能效果好 在所有的调速和功率范围内,开关磁阻调速电机整体效率比交流异步电动机变频调速系统至少高3% 以上,在低速工作的状态下其效率能够提高10% &...
单相串励电动机的工作原理,是建立在直流串励电动机的基础上的。励磁绕组和电枢绕组串联,直流电源上,根据主磁通Φ和电枢电流Ia的方向,按照左手定则,可以决定转子旋转的方向,在a中是按逆时针方向旋转;如果把...
电动机使用了通电导体在磁场中受力的作用的原理(这是不同于电流的磁效应的说法,现行人教版九年级物理明确把二者分开),发现这一原理的的是丹麦物理学家—奥斯特,1777年8月14日生于兰格朗岛鲁德乔宾的一个...
开关磁阻电动机调速系统的应用研究
文章介绍了适用于工业运输设备的开关磁阻电动机调速系统,由于其具有起动电流小,起动转矩大,运行效率高的特点,因此能够解决工业运输设备中重载不能起动和能耗较大的实际问题,并提出了设计方案,说明了运行过程,指出了该系统的优点。
开关磁阻电动机的模糊开关角控制
由于SRM电动机及功率变换器具有非线性,SRM控制系统的参数优化设计是一个比较复杂的问题。基于SRM电动机能量转换理论,利用模糊神经网络进行SRM非线性建模,得到SRM电动机开关角度最优控制规律。并以TMS320LF2407A数字信号处理器为控制核心,采用只有四个主开关管的功率主电路,针对4相8/6极SRM设计开发了基于模糊神经网络的开关角优化控制技术的高精度SRM系统。仿真和试验结果证明,该系统结构简单可靠,运行效率高,具有较高的实用价值。
开关磁阻电动机调速系统主要由开关磁阻电动机(SRM)、功率变换器、控制器、转子位置检测器四大部分组成,系统框图如图1。控制器内包含控制电路与功率变换器,而转子位置检测器则安装在电机的一端,电动机与国产Y系列感应电动机同功率同机座号同外形。
图1 SRM系统框图
开关磁组电动机调速系统之所以能在现代调速系统中异军突起,主要是因为它卓越的系统性能,主要表现在:
结构简单;电动机结构简单、成本低、可用于高速运转。SRD的结构比鼠笼式感应电动机还要简单。其突出的优点是转子上没有任何形式的绕组,因此不会有鼠笼感应电机制造过程中铸造不良和使用过程中的断条等问题。其转子机械强度极高,可以用于超高速运转(如每分钟上万转)。在定子方面,它只有几个集中绕组,因此制造简便、绝缘结构简单。
电路可靠;功率电路简单可靠。因为电动机转矩方向与绕组电流方向无关,即只需单方相绕组电流,故功率电路可以做到每相一个功率开关。对比异步电动机绕组需流过双向电流,向其供电的PWM变频器功率电路每相需两个功率器件。因此,开关磁阻电动机调速系统较PWM变频器功率电路中所需的功率元件少,电路结构简单。另外,PWM变频器功率电路中每桥臂两个功率开关管直接跨在直流电源侧,易发生直通短路烧毁功率器件。而开关磁阻电动机调速系统中每个功率开关器件均直接与电动机绕组相串联,根本上避免了直通短路现象。因此开关磁阻调速电动机调速系统中功率电路的保护电路可以简化,即降低了成本,又有较高的工作可靠性。
系统可靠性高;系统可靠性高。从电动机的电磁结构上看,各项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。而不像在一般电动机中必须在各相绕组和磁路共同作用下产生一个旋转磁场,电动机才能正常运转。从控制结构上看,各相电路各自给一相绕组供电,一般也是相互独立工作。由此可知,当电动机一相绕组或控制器一相电路发生故障时,只需停止该相工作,电动机除总输出功率能力有所减小外,并无其他妨碍。
起动优点;起动转矩大,起动电流低。控制器从电源侧吸收较少的电流,在电机侧得到较大的起动转矩是本系统的一大特点。典型产品的数据是:起动电流为额定电流的15%时,获得起动转矩为100%的额定转矩;起动电流为额定电流的30%时,起动转矩可达其额定转矩的250%。而其他调速系统的起动特性与之相比,如直流电机为100%的电流,鼠笼感应电动机为300%的电流,获得100%的转矩。起动电流小而转矩大的优点还可以延伸到低速运行段,因此本系统十分合适那些需要重载起动和较长时间低速重载运行的机械。
频繁起停;适用于频繁起停及正反向转换运行。本系统具有的高起动转矩、低起动电流的特点,使之在起动过程中电流冲击小,电动机和控制器发热较连续额定运行时还要小。可控参数多使其制动运行能与电动运行具有同样优良的转矩输出能力和工作特性。二者综合作用的结果必然使之适用于频繁起停及正反向转换运行,次数可达1000次/小时。
性能好;可控参数多,调速性能好。控制开关磁阻电动机的主要运行参数和常用方法至少有四种:相导通角、相关断角、相电流幅值、相绕组电压。可控参数多,意味着控制灵活方便。可以根据对电动机的运行要求和电动机的情况,采取不同控制方法和参数值,即可使之运行于最佳状态(如出力最大、效率最高等),还可使之实现各种不同的功能的特定曲线。如使电动机具有完全相同的四象限运行能力,并具有最高起动转矩和串励电动机的负载能力曲线。由于SRD速度闭环是必备的,因此系统具有很高的稳速精度,可以很方便的构成无静差调速系统。
效率高损耗小;效率高,损耗小。本系统是一种非常高效的调速系统。这是因为一方面电动机绕组无铜损;另一方面电动机可控参数多,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。以3kW SRD为例,其系统效率在很宽范围内都在87%以上,这是其它一些调速系统不容易达到的。将本系统同PWM变频器鼠笼型异步电动机的系统进行比较,本系统在不同转速和不同负载下的效率均比变频器系统高,一般要高5~10个百分点。
满足各种要求;可通过机和电的统一协调设计满足各种特殊使用要求。
开关磁阻电动机传动系统综合了感应电动机传动系统和直流电动汽车电机传动系统的优点,是这些传动系统的有力竞争者,其主要优点如下:
1、开关磁阻电动机有较大的电动机利用系数,可以是感应电动机利用系数的1.2~1.4倍。
2、电动机的结构简单,转子上没有任何形式的绕组;定子上只有简单的集中绕组,端部较短,没有相间跨接线。因此,具有制造工序少、成本低、工作可靠、维修量小等特点。
3、开关磁阻电动机的转矩与电流极性无关,只需要单向的电流激励,理想上公率变换电路中每相可以只用一个开关元件,且与电动机绕组串联,不会像PWM逆变器电源那样,存在两个开关元件直通的危险。所以,开关磁阻电动机驱动系统SED线路简单,可靠性高,成本低于PWM交流调速系统。
4、开关磁阻电动机转子的结构形式对转速限制小,可制成高转速电动机,而且转子的转动惯量小,在电流每次换相时又可以随时改变相匝转矩的大小和方向,因而系统有良好的动态响应。
5、SRD系统可以通过对电流的导通、断开和对幅值的控制,得到满足不同负载要求的机械特性,易于实现系统的软启动和四象限运行等功能,控制灵活。又由于SRD系统是自同步系统运行,不会像变频供电的感应电动机那样在低频时出现不稳定和振荡问题。
6、由于SR开关磁阻电动机采用了独特的结构和设计方法以及相应的控制技巧,其单位处理可以与感应电动机相媲美,甚至还略占优势。SRD系统的效率和功率密度在宽广的速度和负载范围内都可以维持在教导水平。
开关磁阻电动机驱动系统SRD系统的主要缺点是:
1、有转矩脉动。从工作原理可知,S开关磁阻电动机转子上产生的转矩是由一些列脉冲转矩叠加而成的,由于双凸极结构和磁路饱和非线性的影响,合成转矩不是一个恒定转矩,而有一定的谐波分量,这影响了SR电动机低速运行性能。
2、SR电动机传动系统的噪声与震动比一般电动机大。
3、SR电动机的出线头较多,如三相SR 电动机至少有四根出线头,四相SR电动机至少有五根出线头,而且还有位置检测器出线端。
上述缺点通过对电动汽车电机进行精心设计,采取适当措施,并从控制角度考虑采用合理策略可以得到改进。