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开关磁阻电动机驱动变换器在高消磁电压下连续工作

2312408 2020-11-17 | pdf | 0.63 MB | 次下载 | 1积分

资料介绍

　　介绍了一种新型开关磁阻电动机（SRM）驱动变换器，该变换器每相只需一个开关，即可提供高的消磁电压。为了提高SRM驱动系统的输出转矩，必须增大相励磁区域；然而，在消磁间隔期间，这将导致相电流扩展到负转矩产生区。为了消除这一问题，所提出的转换器提供高的退磁电压，以便更快地进行相电流换相。所提出的转换器本质上是以连续导通模式（CCM）运作；因此，该转换器的创新之处在于利用CCM中高退磁电压的优点。对变换器的工作模式进行了分析，并通过仿真和实验结果验证了该变换器对提高SRM驱动转矩/安培能力的有效性。

　　目前，开关磁阻电动机（SRM）已成为家用、工业和汽车用电驱动的首选电机。由于有许多应用需要扩展恒功率转速范围，因此有必要使SRM驱动器适应这些要求。因此，研究人员建议在高速SRM驱动器中采用连续导通模式（CCM）。在这种方法中，保持角的增加使相电流持续到下一个导通时刻。这种方法的缺点是降低了转矩产生区的利用率，因为通过提高导通角并考虑保持期常数（略大于相周期的一半），停留期更多地转移到非转矩产生区。考虑到这一事实，在CCM操作中，SRM的每安培转矩容量降低。

　　另一方面，开关磁阻电动机也存在着转矩脉动大、噪声大等缺点，目前有许多研究工作是通过改进开关磁阻电机的结构或改善其控制来降低这些缺点；例如，关断角越大，相邻相转矩越大，保持角越大；因此，SRM变换器应提供快速消磁，以避免换相电流尾部产生负转矩。因此，如果不考虑转换器的改进，就无法达到预期的效果。有几篇论文提出了确定最佳开启和关闭角的方法；然而，在这些论文中，SRM驱动的变换器没有被改造，并且使用了传统的变换器，因此停留时间非常有限，特别是在高速时。为了说明换向角对转矩脉动产生的重要性，利用SIMULINK环境对转矩脉动进行了仿真计算，结果如图所示。为了给换相角控制提供更大的自由度，一些文献提出了新的SRM变换器拓扑在换向间隔期间，快速消磁相绕组。

　　与传统的非对称变换器相比，变换器具有附加的无源和有源元件。这些变换器需要额外的电压传感器和复杂的控制器来控制附加电压。而且，变换器元件多，功率电路复杂。本文提出了一种新型的开关磁阻电机驱动电路，该电路利用了CCM在高退磁电压下运行的优点（图），该变换器每相只使用一个开关，具有快速消磁能力。因此，所提出的转换器利用了CCM操作和快速退磁的优点。