开关磁阻电机发电运行的角度位置控制

　　目前关于控制的文献较少，如文涉及控制模式，并认为参数变化对输出功率影响极大，控制实现较为复杂。

　　本文通过理论分析和仿真计算，分别研究了夕对电机相电流和输出功率的影响，并根据其特点提出了一种适合于的控制方法。

　　发电运行的线性分析线性分析易于阐述发电运行的基本规律。

　　为便于叙述，本文以三相/4结构电机及不对称半桥变换器为例见图图中，定义转子槽轴线与定子齿轴线重合位置为转子齿轴线与定子齿轴线重合位置为夕一氏周期角为由于各相绕组工作状态对称，故仅对一相进行分析。

　　假设电机磁路不饱和，且不计漏磁和边缘散磁，则相绕组电感将按图所示梯形规律变化，且与电流无关。

　　图电机结构及主电路拓扑示意图中，夕一夕时刻主开关开始导通，在一口时刻关断。

　　即一阶段为励磁阶段，吸收电能阶段为发电阶段，电机向外输出电能。

　　由于电机绕组电阻影响很小，若忽略相绕组电阻及功率管导通压降，则相绕组电压平衡方程式及电磁转矩表达式为航空科学基金编号资助项目。

　　日期一修订日期一朱学忠，男，讲师。

　　年月生刘闯，男，博士研究生。

　　年月胜刘迪吉，男，教授，博士生导师，年月生。

　　第期朱学忠，等开关磁阻电机发电运行的角度位置控制阶段由于笼留一且相电感为 小值，相电流在作用下很快下降，同时相绕组中的磁能转换为电能输出。

　　在较大时，相电流可能续流到区，这将导致电机效率降低在较小偏小或转速较低时，相电流可能在相电感的区段内结束，影响电机电能输出，因此要优选口综上所述，为发电运行的励磁阶段，可控参数有夕等，其中口对系统性能影响较明显为发电阶段，输出电流不能直接控制，但可通过调节励磁阶段来控制发电过程。

　　一氏比曰。

　　右一。。

　　一卫冬闷图发电运行相电流线性解析图二二二孤。，二二二气丁二丈之艺虎蓄控制参数对系统静态性能的影响山一却一上式中，各量参考正方向如图所示。

　　式中励磁阶段发电阶段一为相绕组电势口为电机角速度。

　　式中为电磁转矩。

　　由的变化规律及式不难得出相电流的各段解析表达式图给出了的变化规律。

　　由图可知，与密切相关，励磁阶段所在的位置不同，相电流的波形也不同。

　　一般地，相电流的一个周期可分为个励磁阶段和两个发了电阶段阶段该阶段电机吸收电一部分转换为机械能口另一部分作为磁场储能的增量。

　　由于在对应一O时的值较大且韶相电流上升速度较慢。

　　阶段此阶段由于祛留一电流将以线性规律较快上升，吸收电能全部转化为磁场储能阶段由于刃运动电势与电源电压同方向，电流上升非常快，吸收的电能和机械能口 0)均转化为磁场储能。

　　因此，此阶段是非常有效的励磁阶段，延长即推迟则励磁电流终值增大，将非常有利于磁场能量的储存。

　　但是过分推迟会减少发电的有效区域，降低系统效率。

　　对输出电能和效率影响非常明显，所以整体方案设计时，应优选阶段当一定时，若转速较低，。

　　则一U.

　　一专口电流将下降。

　　若转速较高，则一乃叼。

　　留一阴们心认叫乃切脱一，一亩。

　　即运动电势大于电源电压，电流将继续上升。

　　该阶段为有效发电区，吸收机械能转换为电能输出口开关磁阻电机本身是个非线性系统，包括非线性磁路非线性主电路以及特殊的控制，特别是在脉冲性电流及转子步进运行中，无法像其他电机那样建立简单的数学模型。

　　线性分析有助于理解其运行原理，但其仿真精度不够，故需要进行非线性的计算机数值仿真。

　　以下将以/4结构的w样机为具体仿真对象。

　　稳态相电流的仿真与分析图为稳态运行时相电流波形仿真。

　　图为固定开通角和关断角在不同的转速下的相电流仿真波形。

　　由图可知，若固定，转速越高，相电流越小，发电能力越小。

　　为此，实际工作中，当转速变化时，若需保持输出功率不变，实时调节是有效的控制方法之一。

　　图为转速夕变化时的相电流仿真波形。

　　由图可知，在一定范围内提前夕将使励磁区长度和励磁强度增加，进而增大了发电电流的有效值，使输出功率增大。