開關(guān)磁阻電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)(SRD)是較為復(fù)雜的機(jī)電一體化裝置,SRD的運(yùn)行需要在線實(shí)時檢測的反饋量一般有轉(zhuǎn)子位置、速度及電流等,然后根據(jù)控制目標(biāo)綜合這些信息給出控制指令,實(shí)現(xiàn)運(yùn)行控制及保護(hù)等功能。轉(zhuǎn)子位置檢測環(huán)節(jié)是SRD的重要組成部分,檢測到的轉(zhuǎn)子位置信號是各相主開關(guān)器件正確進(jìn)行邏輯切換的根據(jù),也為速度控制環(huán)節(jié)提供了速度反饋信號。
開關(guān)磁阻電機(jī)具有再生的能力,系統(tǒng)效率高。對開關(guān)磁阻電機(jī)的理論研究和實(shí)踐證明,該系統(tǒng)具有許多顯著的優(yōu)點(diǎn):
(1)電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、堅固,制造工藝簡單,成本低,可工作于極高轉(zhuǎn)速;定子線圈嵌放容易,端部短而牢固,工作可靠,能適用于各種惡劣、高溫甚至強(qiáng)振動環(huán)境。
(2)損耗主要產(chǎn)生在定子,電機(jī)易于冷卻;轉(zhuǎn)子無永磁體,可允許有較高的溫升。
(3)轉(zhuǎn)矩方向與電流方向無關(guān),從而可最大限度簡化功率變換器,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,無感應(yīng)電動機(jī)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(shí)現(xiàn)各種特殊要求的轉(zhuǎn)矩-速度特性。
(7)在寬廣的轉(zhuǎn)速和功率范圍內(nèi)都具有高效率
(8)能四象限運(yùn)行,具有較強(qiáng)的再生制動能力。
(9)容錯能力強(qiáng)。開關(guān)磁阻電機(jī)的容錯體現(xiàn)在電機(jī)某一相損壞,電機(jī)照樣可以運(yùn)行。
與當(dāng)前廣泛應(yīng)用的變頻調(diào)速感應(yīng)電動機(jī)相比,開關(guān)磁阻電機(jī)在成本、效率、調(diào)速性能、單位體積功率、可靠性、散熱性等都具有明顯的優(yōu)勢或競爭力。
如果說第一代開關(guān)磁阻電機(jī)(1983年研制)在小功率范圍的效率比高效變頻調(diào)速感應(yīng)電動機(jī)低,第二代開關(guān)磁阻電機(jī)(1988年研制)的效率已全面超過了高效變頻調(diào)速感應(yīng)電動機(jī)。更難得的是,開關(guān)磁阻電機(jī)在寬廣的速度和功率范圍內(nèi)都能保持較高的效率,這是變頻調(diào)速感應(yīng)電動機(jī)難以比擬的。感應(yīng)電動機(jī)要取得與直流電機(jī)相近的調(diào)速特性需采用復(fù)雜的矢量控制系統(tǒng),而開關(guān)磁阻電機(jī)通過調(diào)整開通角、關(guān)斷角、電壓和電流,可以得到不同負(fù)載要求的機(jī)械特性,控制簡單、靈活,能容易地實(shí)現(xiàn)軟啟動和四象限運(yùn)行,而且由于這是一種純邏輯的控制方式,很容易智能化,通過修改軟件調(diào)整電機(jī)工作特性滿足不同應(yīng)用要求。
由于開關(guān)磁阻電機(jī)固有的轉(zhuǎn)矩波動,可能導(dǎo)致較大的噪聲和振動,事實(shí)上這種情況的發(fā)生往往與電機(jī)設(shè)計和控制的不合理相關(guān),通過優(yōu)化電機(jī)設(shè)計和控制策略,轉(zhuǎn)矩波動和噪聲完全可以得到有效的抑制,正確認(rèn)識到這一點(diǎn)對開關(guān)磁阻電機(jī)的開發(fā)和應(yīng)用是很重要的。SRD Ltd.公司開發(fā)的伺服應(yīng)用開關(guān)磁阻電機(jī),轉(zhuǎn)矩波動僅為0.05%。近年研究的最優(yōu)勵磁控制策略、兩次換流控制策略、電機(jī)噪聲根源、定子振動模態(tài)、定子固有頻率計算等成果對降低電機(jī)噪聲都有積極的促進(jìn)作用。隨著設(shè)計和制造水平的提高,噪聲必將進(jìn)一步降低。