文档介绍：基于开关磁阻电机技术的矿山机械调速系统
梁南丁
(平顶山工业职业技术学院,河南平顶山 467001)
摘要:开关磁阻电机具有结构简单、坚固、制造工艺简单,成本低,工作可靠,能适用于各种恶劣环境; 有很好的容错能力,可以缺相运行等优点。由其组成的SRD调速系统调速范围宽,控制灵活,易于实现各种特殊要求的转矩-速度特性;在较广的转速和功率范围内具有较高的效率。能四象限运行,具有较强的再生制动能力;在对SRD的组成及整体工作原理分析的基础上,指出了SRD有进一步研究方向。
关键词:开关磁阻电机‘调速系统控制检测
    开关磁阻电机(Switched Reluctance Motor, SRM)最早可以追溯到1970年,英国Leeds大学步进电机研究小组首创一个开关磁阻电机雏形。到1972年进一步对带半导体开关的小功率电动机(10W~1kW)进行了研究。1975年有了实质性的进展,并一直发展到可以为50kw的电瓶汽车提供装置。1980年在英国成立了开关磁阻电机驱动装置有限公司(SRD Ltd.),专门进行SRD系统的研究、开发和设计。1983年英国(SRD Ltd.)首先推出了SRD系列产品,该产品命名为OULTON。1984年TASC驱动系统公司也推出了他们的产品。美国、加拿大、南斯拉夫、埃及等国家也都开展了SRD系统的研制工作。在国外的应用中,SRD一般用于牵引中,例如电瓶车和电动汽车。同时高速性能也是SRD的一个特长的研究方向。据报道,美国为空间技术研制了一个25000r/min、90kW的高速SRD样机。我国大约在1985年才开始对SRD系统进行研究。SRD系统的研究已被列入我国中、小型电机“八五”、“九五”和“十五”科研规划项目。华中科技大学开关磁阻电机课题组在“九五”项目中研制出使用SRD的纯电动轿车,在“十五”项目中将SRD应用到混合动力城市公交车,均取得了较好的运行效果。纺织机械研究所将SRD应用于毛巾印花机、卷布机,煤矿牵引及电动车辆等,取得了显著的经济效益。目前,我国的定型产品DT系列矿用SRD已运用于皮带运输机,刮板运输机、各种绞车、泵类机械和其它矿山机械。
1 SRD系统的特点
开关磁阻电机调速系统(SRD)兼有直流、交流两类调速系统的优点,是继交流变频器之后,推出的一种性能价格比较高的、具有典型机电一体化结构的无级调速系统,其主要性能特点为:
1)起动转矩达额定转矩的150%,起动电流为额定电流的30%,适用于频繁正反转和带载启动,即使“堵转”也不烧电机。
2)电动机无电刷整流子,控制器电路简单,适用在恶劣环境中工作。
3)系统效率高,特别是能在转速和负载矩均在较大范围变化时保持高效率,具有良好的节能效果。
4)系统属可逆调速系统,适用于需四象限工作的机械。
5)系统经防潮、防干扰等专门设计,适合煤矿井下使用经久耐用。
图1 开关磁阻电动机调速系统(SRD)框图
2 SRD系统构成
    SRD系统主要由四部分组成:SRM电机本体、功率变换器、控制器及位置和电流检测器。它们之间的关系如图1所示:
图2 三相双凸极磁阻电动机结构示意图
V2
U
V1
A
B
C
A‘
C‘
B‘
SRM电机本体
    SRM电机本体是SRD的执行元件, 如图2所示为三相6/4极开