开关磁阻电机再生制动分析与应用

　　通过时开关磁阻电机再生制动原理分析及仿真计算，研究开关磁阻电机再生制动运行的优化控制方法。

　　并给出了其应用实例。

　　开关磁阻电机以其控制灵活结构简单可布性高等优。

　　级，使其成为电动车辆最好的取动系统之一。

　　理论和实践表明，开关滋阻电机具有优良的再生制动性能，这汁开拓开关磁队电机的多种应用具有重要意义。

　　关键词电动机开关磁阻电机再生制动中图分类号文献标识码引言开关磁阻电机以其调速性能好结构简单效率高成本低等特点正日益广泛地应用于各种调速系统同时人们对开关磁阻电机作为发电机的应用也进行了一些研究开关磁粗电机具有控制非常灵活的特点，在不增加任何硬件的情况下可以通过角度控制实现电动和再生制动模式的转换闭。

　　当车辆减速或下坡时可以控制开关磁阻电机工作在再生制动模式，将车辆的机械能转变成为电能反馈给蓄电池。

　　这样就有效地利用了电动车辆上所载的有限能量增加了电动车辆一次充电的行驶里程。

　　所以，开关磁阻电机在电动车辆的驱动系统的应用中具有较强的竞争力。

　　另外，开关磁阻电机的转矩的大小和正反方向控制十分方便，并可以做到瞬时即实现，因此开关磁阻电机可做成性能优良的调速电机，甚至伺服系统。

　　这些决定了其再生制动的重要性。

　　本文将对开关磁阻电机的再生制动基本原理和电机工作的计算机仿真进行分析，从而得到适合电动车辆或调速系统应用的控制方法。

　　再生制动基本原理分析如图所示，当单独相通电时，设相电流为转子位置为夕，见图这瞬间磁系统的磁储能可表达为一帅根据电磁场的基本理论可知，开关磁阻电机的电磁转矩的数学表达式为叔刃卜假设开关磁阻电机的电感为线性的，即电感值图结构开关磁阻电机航空科学基金编号资助项目。

　　日期一修订日期一曹志亮，男，工程师，月生朱学忠，男，讲师，年月生刘迪吉，男，教授，博士生导师，年H月生。

　　第期曹志亮。

　　等开关磁阻电机再生制动分析与应用区段，因此产生制动转矩如图所示。

　　代二七图磁共能与转子位置变化关系一官。

　　己裂水一2刀一转子位置图对应图相电流的转矩瞬时值不随电流大小变化，仅为转子位置的函数沪则磁共能和电磁转矩可以分别表示为声、。了，J几一告一音焉刀一拟翅翻辉可以看出，在器条件下，也为负，及为制动转矩。

　　如图所示，只要相存在电流，就产生与转向相反的制动转矩。

　　以一台结构开关磁阻电机为例，它的相电感曲线如图所示，其中当定子齿极轴线与转子槽轴线重合时定义转子位置角根据磁状态变化规律，可以清楚地解释再生制动的能量关系。

　　图是上述例子的磁化曲线族，按图相电流波形可在磁状态图上勾画出它的磁链电流轨迹及一个周期的相电流构成曲边多边形。

　　其中阶段主要由电源经主电路开关供电，形成励磁阶段为再生制动阶段，消耗机械能并转化为电能反馈给电源。

　　当然转化的能量以磁能为中介。

　　以多边形面积为代表的磁能就是该相一个周期实现再生转换的能量。

　　月乙相电流曰丈转子位置找。

　　图磁化曲线族和磁链一电流轨迹图电感曲线与再生制动电流波形的仿真周期为一此时相电感值最小当定子齿极轴线与转子齿轴线重合时，相电感值最大，定义一所以，若控制相绕组电流在0一范围，产生正转矩及电动状态。

　　相应，若在一范围内有电流，则存在负转矩，这就是再生制动状态。

　　图所绘的相电流波形是对该样机的一个再生制动仿真实例。

　　计算外部条件是电源转速控制条件是开通角夕，关断角一采用了有限元磁场计算与非线性电路一二。

　　一孤怕箱甘阴办活。

　　肌以相甩掀王妥及生任育石又开关磁阻电机再生制动的控制与应用开关磁阻电机的控制非常灵活，仅仅通过调整开通角和关断角就能够使开关磁阻电机由电动模式转变为再生制动模式。

　　在电动调速驱动系统中，再生制动模式的应用对提高其动态性能是非常重要的。

　　例如，在电动摩托车应用中，首先关心的是电机所输出的制动转矩如何满足车辆的制动性能要求，同时在减速过程中将动能转化为电能并反馈给电池的再生制动对延长电动车辆的行驶里程也有十分重要的意义再生制动的控制目标主要是制动转矩。

　　根据基b乙南京航空航大字宇报第3卷本原理，制动转矩大小主要受控于及激励电流图中点的电流的大小。

　　可实现的办法是首先将不同转速下的口和加以优化并建立一个表，运行过程中根据电机的转速得到相应的氏和然后还可通过调节M的占空比来控制开关磁阻电机的激励电流从而控制电机的再生制动转矩。

　　图给出了作为电动摩托车驱动用的上述开关磁阻电机再生制动运行仿真实例，其中制动转矩及效率是和的函数没有计及的进一步控制图是再生制动运行时相电流的实测波形。

　　采用开关磁阻电机驱动的电动摩托车经大量的道路实验验证再生制动使驱动性能提高，还可以提高一次充电行驶里程10 一15 .

　　将再生制动原理应用在开关磁阻调速电动机系统及开关磁阻发电机困研究中，都取得了较好的效果。

　　结论粉拱开关磁阻电机，不仅在电动模式下有较好的性能，其再生制动性能也比较优良。

　　它能够灵活地从电动状态下迅速地转换为制动状态，而且制动转矩的大小可控性能好。

　　简言之，当转速一定时，开关磁阻电机制动运行的自然特性取决于当时的磁场强度及激励电流这就是说，可采用角度控制及进一步用斩波或W M来控制的大小，从而实现再生制动运行控制。

　　一个高性能的调速电机或作为发电机需要有优良的再生制动性能，开关磁阻电机就具备有这种特性，它可以方便实现四象限运行，对开拓开关磁阻电机的应用有着十分重要的意义。

　　参考文献平均制动转矩十卜廿不科、飞斗不于军科丁份闷离士井尹曰立于城尹效率图再生制动模式运行的角度控制电机转速爪几，厂口一刘迪吉，张焕春，傅丰礼，等编著。

　　开关磁阻调速电动机北京机械工业出版社，冬雷。

　　基于开关磁阻电机系统的电动车辆驱动及相关技术研究与实践学位论文南京南京航空航天大学，刘闯。

　　开关磁阻电机起动/发电系统理论与工程实践学位论文南京南京航空航天大学，巡声图再生制动时相电流波形第期曹志亮，等开关磁阻电机再生制动分析与应用一s