開關磁阻調速電動機應用前景
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- 發布時間：2014/8/18 15:07:01
- 作者：tn_yinhe
開關磁阻調速電動機(Switched Reluctance Drive,SRD)是二十世紀八十年代中期發展起來的新型無級調速系統。它將開關磁阻電機（Switched Reluctance Motor,簡稱 SRM）與現代電力電子技術、控制技術融為一體，是典型的機電一體化產品，既有異步電動機變頻調速系統和直流電動機調速系統的優點，又具有結構簡單、運行可靠、高性能等優良特性，成為現代交流調速系統中的一支強有力的新軍，應用前景十分廣闊。
一、開關磁阻調速電動機簡介
1、開關磁阻調速電動機的構成
開關磁阻調速電動機的結構簡單堅固，調速范圍寬，調速性能優異，且在整個調速范圍內都具有較高效率，系統可靠性高。主要包括開關磁阻電機、功率變換器、控制器、電流檢測與位置檢測器四部分組成結構組成：
開關磁阻調速電動機組成
圖中，SR電機是開關磁阻調速電動機系統中實現能量轉換的部件，也是該系統有別于其他電動機驅動系統的主要標志，功率變換器向SR電機提供運轉所需的能量，由蓄電池和交流電整流后得到的直流電供電?？刂破魇窍到y的中樞。它綜合處理速度指令、速度反饋信號及電流傳感器、位置傳感器的反饋信息，控制功率變換器中主開關器件的工作狀態，實現對SR電機運行狀態的控制。電流檢測可以檢測到通過電機相繞組的電流大小，實現系統電流反饋。位置傳感器向控制器提供轉子位置及速度等信號，使控制器能正確地決定相繞組的導通和關斷時刻。
２、開關磁阻調速電動機的技術特點
?、匐姍C結構簡單、成本低、適用于高速和惡劣環境下運行
?、陔姍C各相獨立工作，系統可靠性高；
?、鄹咂饎愚D矩，低起動電流
④可控參數多，調速性能好
?、葸m用于頻繁起停及正反向轉換運行
?、扌矢撸瑩p耗小
?、吖β孰娐泛唵慰煽?；
⑧能實現四相限運行，具有較強的再生制動能力
二、開關磁阻調速電動機發展現狀與應用前景
目前，國內開始出現了以開關磁阻電機調速系統為核心產品的公司，例如中紡銳力機電有限公司（原紡織機械研究所）將開關磁阻調速電動機應用于毛巾印花機、卷布機，煤礦牽引車及電動車輛等，取得了顯著的經濟效益；北京渴望無限高科技有限公司則開發出了采用開關磁阻調速電動機的洗衣機動力直驅技術，取得廣闊的市場前景；美的集團下屬的電機事業部建造了一條開關磁阻電機的生產線；此外有志于開關磁阻調速電動機市場化的公司還有北京通大華泉科技有限公司、江蘇貝得電機股份有限公司、湖北追日電氣公司、威海恒大電機集團公司等，國內開關磁阻調速電動機市場化的進程進入高速發展的時期。
開關磁阻調速電動機作為新一代無級調速系統，具有良好的調速性能和高速運行特性，兼有直流傳動和普通交流傳動的優點，正逐步應用在家用電器、一般工業、伺服與調速系統、牽引電動機、高速電動機、航天器械及汽車輔助設備等領域，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競爭者。
１、開關磁阻調速電動機在航空航天應用方面
航空燃氣渦輪發動機用30kW開關磁阻起動/發電機系統，額定電壓為270V，發動機功率為104.4kW，開關磁阻電機與渦輪發動機軸直接連接，起動運行時，電機可以從零升速至26000r/min，8000r/min以下時為13.56Nm的恒轉矩區，8000r/min～26000r/min時為12.68kW的恒功率區；發電運行時，電機速度變化范圍為27000～46850r/min，允許過速至52000r/min，額定功率為30kW時系統效率約為80%。實踐表明開關磁阻調速電動機在航空航天等惡劣環境中具有較高的應用價值。
2、開關磁阻調速電動機在電動車應用方面
開關磁阻電機最開始的應用領域就是電動車，采用開關磁阻調速電動機有其獨特的優勢：
?、僭诤軐挼墓β屎娃D速范圍內都能保持高效率，有利于提高電動車的續駛里程，這是其它類型驅動系統難以達到的。
?、诤苋菀淄ㄟ^采用適當的控制策略和系統設計滿足電動車四象限運行的要求，并且還能在高速運行區域保持強有力的制動能力。
?、塾泻芎玫纳崽匦?，從而能以小的體積取得較大的輸出功率。④很容易智能化，能通過重新編程或替換電路元件，方便地滿足不同運行特性的要求。
?、菥S護簡單，適用于各種惡劣、高溫環境，具有良好的適應性。
3、開關磁阻調速電動機在煤礦中的應用
開關磁阻電機因其起動力矩大、起動電流小、可以頻繁重載起動，特別適用于礦井輸送機電牽引采煤機、中小型絞車等，電機及控制器結構均較簡單,易于制成全封閉、防爆型, 特別適用于煤礦的惡劣的環境，還可通過改變控制軟件,適用于不同工況。
4、開關磁阻調速電動機在紡織行業中的應用
在紡織行業的前紡工作中，進口的抓棉機早改成為條狀式,其條狀工作臺對往復吸棉裝置的要求苛刻，而開關磁阻調速電動機的原理和特點完全可以響應作為吸棉裝置的傳動動力，這主要因為SRD電機可以在四象限之中進行運行，即能按照指令實施順時針轉動、順時針制動、逆時針轉動、逆時針制動等四種狀態的運行與轉換。未來可以說SRD電機無論在系統靜、動態性能的滿足上、可靠性上、性能價格比上均比其它調速系統占有明顯的優勢,也必將是抓棉機的最理想的動力機械。
5、開關磁阻調速電動機在家電行業中的應用
隨著人們生活水平的提高，空調、冰箱等家電已深入千家萬戶，而空調、冰箱的核心部件是壓縮機，近年來，壓縮機逐步由異步電動機變頻調速系統取代單相異步電動機來驅動，但變頻調速系統在運行中、低速時，機械特性通常變差，系統效率和功率因素下降明顯，而開關磁阻調速電動機系統除了具有變頻調速系統的一系列優點外，它具有比變頻調速系統更高的電能—機械能轉換效率，特別是在中、低轉速運行時，這一優勢就更加明顯。
目前，對開關磁阻電機的開發呈研究與應用并重趨勢，研究涉及電機、微電子、電力電子、微機控制、機械等領域，主要集中在對開關磁阻電機的設計、功率變換器的設計、控制器的設計三個方面，其應用領域也在不斷拓展之中。由于SRD本身復雜的非線性特點，導致其研究的困難性，在電機理論、性能分析和設計方面還不夠成熟、完善，還有大量工作要做，如電機控制參數的優化、無位置傳感器在SRD應用及新結構SRM的開發等，這有待于我國從事SRD科研、開發與制造的高等院校、科研院所、企業以及為數更多的用戶中的有識之士共同努力。
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