開關(guān)磁阻電動機控制技術(shù)的研究
遲? 巖（博士/教授，集美大學）葉毅堅,云利軍
摘? 要： 本文首先對開關(guān)磁阻電動機的主要特點進行了介紹，在此基礎(chǔ)上，設(shè)計出SRD微機控制系統(tǒng)硬件基本結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)的軟件程序框圖。組成了基于DSP控制SRD的艦船電力推進系統(tǒng)，并對該系統(tǒng)的實際運行進行分析。
一、引? 言
開關(guān)磁阻電動機驅(qū)動系統(tǒng)（SRD）由開關(guān)磁阻電動機（SR）、功率變換器、控制器和檢測器四個部分組成。目前已成為各國研究和開發(fā)的熱點之一。SRD作為一種新型調(diào)速驅(qū)動系統(tǒng)，首先在電動車驅(qū)動系統(tǒng)中得到了應(yīng)用，實踐證明，SRD具有許多直流電動機驅(qū)動系統(tǒng)和一般交流電動機調(diào)速驅(qū)動系統(tǒng)難以比擬的優(yōu)點。SRD還可以應(yīng)用于各類運載交通工具領(lǐng)域。但目前在我國中小型艦船電力推進系統(tǒng)中SRD尚未開始應(yīng)用，但其發(fā)展方向是明顯的，這將是艦船電力推進技術(shù)中很有競爭力的一個方面。
開關(guān)磁阻電動機作為調(diào)速驅(qū)動應(yīng)用呈現(xiàn)出的顯著特點為：
(1) 電動機結(jié)構(gòu)簡單、堅固。制造工藝簡單，成本低，轉(zhuǎn)子僅由硅鋼片疊壓而成，可工作于極高轉(zhuǎn)速。定子線圈為集中繞組，嵌放容易，端部短而牢固。工作可靠，能應(yīng)用于各種惡劣、高溫甚至強振動環(huán)境；
(2) 損耗主要產(chǎn)生在定子，電動機易于冷卻。轉(zhuǎn)子無永磁體，可允許有較高的溫升；
(3) 轉(zhuǎn)矩方向與相電流方向無關(guān)，從而可減少功率變換器的開關(guān)器件數(shù)，降低系統(tǒng)成本；
(4) 功率變換器不會出現(xiàn)直通故障，可靠性高；
(5) 起動轉(zhuǎn)矩大，低速性能好，無異步電動機在起動時所出現(xiàn)的沖擊電流現(xiàn)象；
(6) 調(diào)速范圍寬，控制靈活，易于實現(xiàn)各種特殊要求的機械特性。在寬廣的轉(zhuǎn)速和功率范圍內(nèi)都具有較高效率；
(7) 能四象限運行，具有很好的再生制動能力；
(8) 可用蓄電池供電，耗能低又無污染。
這些特點使得SRD在艦船電力推進系統(tǒng)中有很大的應(yīng)用潛力。
二、SRD微機控制系統(tǒng)硬件基本結(jié)構(gòu)設(shè)計
SR電動機的結(jié)構(gòu)比異步電動機還要簡單，功率變換器主電路的結(jié)構(gòu)也不復雜。但SR電動機的控制方式是要根據(jù)運行條件的不同，在不同的轉(zhuǎn)子相對位置下通斷各相繞阻的開關(guān)器件。這樣提高了電動機控制的靈活性，但也增加了電動機運行控制的復雜性。 顯然， 如果不采用軟件和硬件相結(jié)合的微機控制系統(tǒng)對
SR電動機進行控制，SRD性能的提高必然受到一定的限制，同時控制器的硬件電路也將過于復雜和龐大。因此，為了簡化控制電路，充分挖掘SR電動機控制(1) 低速時，實現(xiàn)電流斬波控制（CCC），輸出恒轉(zhuǎn)矩特性；
(2) 高速時，實現(xiàn)角度位置控制（APC），輸出恒功率特性；
(3) 具備起動、制動、停車及四象限運行；
(4) 具有速度調(diào)節(jié)功能；
(5) 具有速度顯示功能。
實現(xiàn)上述基本要求的開關(guān)磁阻電動機組成的電力推進系統(tǒng)的微機控制系統(tǒng)硬件基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。其中控制器部分采用DSP（圖中虛線框部分）控制。