开关磁阻发电机优化设计的研究 二

开关磁阻发电机优化设计的研究

摘要：开关磁阻电机SRM(Switched Reluctance Motor)技术从80年代以来取得了迅猛的发展。作为发电机，因为SRM结构简单、坚固、工作可靠的特点也得到越来越多的关注。S/G不仅为发动机提供启动转矩，也是航空器的主要发电电源。随着航空器电动执行机构的普及，其电负载也越来越大。这样就对发电机组的容量、体积、重量、可靠性等方面提出了越来越高的要求。SRM有几个特性决定了采用它作为航空器的S/G具有竞争力：SRM不采用永磁材料，可直接安装在发动机的轴上；SRM没有极易产生故障的转子绕组，大大降低了维护难度和成本；热损耗大部分在定子上，易于冷却；在宽广的转速范围内能维持一定的功率输出等。

本文首先从开关磁阻电机电动、发电运行性质对称的特点出发，分析了其发电机理。给出了开关磁阻发电机的系统原理框架，讨论了其控制方式。并在给定技术要求下对系统做了电磁设计。

关键词：开关磁阻电机（SRM），功率变换器，控制器，电磁设计

目   录

摘  要 Ⅰ

Abstract Ⅱ

第1章  开关磁阻发电机系统概述 1

1.1开关磁阻电机的历史和发展趋势 1

1.2关磁开阻发电机系统的组成和结构简介 3

1.2.1 开关磁阻电机（SRM） 3

1.2.2 功率变换器 5

1.2.3 控制器 6

1.2.4 检测器 8

1.3开关磁阻发电机系统的研究方向 8

第2章 开关磁阻发电机系统的运行 10

2.1 开关磁阻电机（SRM） 10

2.1.1 开关磁阻电机的工作原理 10

2.1.2 开关磁阻电机的相数和结构 12

2.1.3开关磁阻电机的性能特点 12

2.1.4 开关磁阻电机的转矩分析 15

2.1.5开关磁阻电机的电流分析 17

2.2 功率变换器的设计 20

2.2.1功率变换器设计的基本要求 21

2.2.2常用功率变换器主电路的拓扑 22

2.2.4 主开关和续流二极管的选用依据和原则 23

2.3 控制器的硬件设计和实现 25

2.4 电流检测器和位置检测器的设计 26

2.4.1 电流检测器的设计 27

2.4.2 位置检测器的设计 27

第3章 开关磁阻发电机的控制方案 28

3.1 SRG基本控制方式 28

3.1.1 电流斩波控制 28

3.1.2 角度控制 29

3.1.3 电压斩波控制 29

第4章 开关磁阻发电机设计方案的调整和优化 31

4.1 极数，相数和极弧 31

4.2 结构参数对转矩波动的影响 33

4.3 主要尺寸与电磁负荷的影响 34

4.4 主要尺寸的确定 35

4.5 其他参数的确定 36

第5章 开关磁阻发电机的电磁设计 40

5.1基本技术要求 40

5.2 相数、极数和绕组端电压 40

5.3 主要尺寸的选择 40

5.4 其它结构尺寸及绕组匝数 41

5.5 电流及转矩计算 43

5.6 绕组设计 43

5.7 参数计算 45

5.8 电磁设计小结 46

结束语 48

参考文献 49

致 谢 50

附录A 总装配图

附录B 定子冲片图

附录C 转子冲片图