毕业论文课题相关文献综述
文 献 综 述
低制造成本、高可靠性和高能量转换效率是电机运动控制系统的发展趋势。开关磁阻电机结构简单，适合在恶劣环境下运行。只在定子上有绕组，没有转子铜耗，因此开关磁阻驱动系统迎合了机电运动控制系统的发展趋势，融合了电力电子技术和现代控制算法发展成果，成为近年机电控制领域的研究热点[1]。
1.开关磁阻电机的背景与意义
开关磁阻电机调速系统主要由开关磁阻电机、控制器和功率变换器组成。作为调速系统中实现机电能量转换的部件，开关磁阻电机是双凸极可变磁阻的电机，电机铁芯由高磁导率的硅钢片叠压而成，定子凸极上绕有集中绕组，转子上无永磁体无绕组，也无其他任何形式的滑环等。电机的结构简单坚固, 可用于恶劣、高温、甚至强振动环境，运行可靠性高并且维护量小。开关磁阻电机的工作原理类似于步进电机，遵循磁阻最小原理，因磁场扭曲而获得电磁转矩，起动转矩大、起动电流小。电机的转向与相绕组的电流方向无关，由简单的开关电路供给脉冲电流，便可以产生步进磁场，并且由于控制环节设置有转子位置的闭环控制，可以实现高精度的准确定位。选择开关磁阻电机作为电动执行器的动力源电机，可以实现频繁的起、停动作。此外，控制器通过对绕组相电流的开通角、关断角、电流幅值等变量进行控制，实现宽广调速范围内的灵活运行，通过调节开关磁阻电机的速度实现电机的柔性起、停功能，有效地减少对执行器阀门的机械冲击。同时，开关磁阻电机调速系统采用 DSP 作为控制核心，数字化的控制技术可以实现在电动执行器中应用现代控制理论的先进算法，极大的提高了电动执行器的控制性能[2]。DSP 使得系统控制单元的接口异常丰富，具备很强的与其它控制设备的互联能力，可以有效提高电动执行器的网络化水平[3]。
开关磁阻电机的雏形早在十九世纪四十年代就己出现，苏格兰学者 Davidson 制造了一台用作推进蓄电池机车的驱动系统，由于当时科学技术水平的限制，采用的是机械开关，电机的运行特性不佳、可靠性较低，并且机电转换能量很低［4］，从而难以引起人们的太大关注，发展缓慢。从二十世纪六十年代开始，电力电子、计算机、微电子等领域的快速发展以及大功率晶闸管的研制投产，为开关磁阻电机调速系统的研究提供了有利的条件，开关磁阻电机又逐渐吸引了人们的注意力，六十年代后，国外开始对开关磁阻电机进行深入的分析和研究[5]、[6]。
2开关磁阻电机的国内外研究现状的介绍以及应用
随着科学技术的进步,高速和超高速电机应用领域已遍布各个领域,比如航空航天驱动、汽车、能源和家用电器等产品中［7］。上世纪80年代初，英国Leeds大学和Nottingham大学合作研发成功并正式发表了他们的成果[8]、[9]，从此开创了SR电机的发展阶段。众所周知，磁阻电机本身是古老的机种，它发展而成新的SR 电机系统是机电一体化综合技术发展的结果。近20年来，主要是欧美发达国家，从理论到实践，从电力牵引、通用调速到家用电器，从电动到发电及一体化起动/发电机，都有非常成功的研究成果。SR电机系统成为了国际上电工界的热点。
我国在上世纪80年代，首先是少数院校厂所跟踪研究。1988年11月在南京（南京航空航天大学主持）、1991年9月在武汉（华中科技大学主持）及1993年元月在北京（纺织总会机电研究所主持）三次召开了全国 SR 电机学术研讨会，这是前期我国 SR 电机研究与开发的成果交流，也积极推动了这一领域的发展。之后，SR 电机的研究很快普及到全国范围的高等院校和有关厂所。研发队伍迅猛扩大，理论和研发实践成果斐然，至今正式出版发表的SR电机专著就有5本，同时研究成果已逐步从实验室走向了工业应用［10］。
3.开关磁阻电机的应用前景
近年来，开关磁阻电机调速系统的应用领域已经从最初侧重于牵引运输发展到通用工业、航空工业和家用电器等各个领域。目前，开关磁阻电机驱动系统的开发范围为:转矩0.01Nm～10６Nm,功率10W～5MW，转速上限可达到100000rpm。开关磁阻电机的规格也从多相发展到单相、两相，电机的机型从旋转型发展到直线型。美国EMB公司开发的电动摩托车，采用两相开关磁阻电驱动；SUNDSTRAND公司的80KW开关磁阻电机将在第四代战斗机中应用；EMERSON公司研制成功滚动式洗衣机的开关磁阻电机直驱系统，实现了智能化无级调速，在高档洗衣机中已小批量采用；韩国LG公司生产的开关磁阻电机小型风机也在家电装置中应用［11］．
