开关磁阻无刷发电机自励磁机理
李声晋1，励庆孚1，卢 刚2，马瑞蛹2
(1．西安交通大学，陕西 西安 710049； 2．西北工业大学，陕西 西安 710072)
摘要：分析了开关磁阻无刷发电机与并励磁有刷直流发电机的自励磁过程的异同，给出了开关磁阻无刷发电机的自励磁条件。
关键词：开关磁阻发电机；自励磁；控制器
中图分类号：tm352 文献标识码：a 文章编号：1001-6848(2000)05-0010-02
1概 述
开关磁阻电动机(switched reluctance motor，简记srm)经过20余年的发展，其突出的结构简单、运行可靠、成本低、效率高、调速范围宽、控制灵活等优点，已在诸多工业领域的调速和传动应用中得到广泛认同。1986年，英国的n．n．fulton首先提出开关磁阻发电机(switched reluctance genera-tor，简记srg)并进行了开关磁阻风力发电机研究之后，r. cardenas等人研制成7.5kw开关磁阻风力发电机；1988年美国ge公司论证了开关磁阻发电机在可靠性、余度性、容错性、环境适应性、维护性、起动／发电组合性及发电容量、效率、功率密度、发电品质等方面所独有的优越性并充分迎合了航窒电源系统的发展需求之后，1989年研制出发电机功率30kw用于起动l 500hp、48 000r／min飞机发动机的无刷起动／发电机[4]; 1994年又研制了250kw的开关磁阻无刷直流起动／发电机并进行了多年的航空飞行试验[5— 6]。目前，国内对开关磁阻发电机的研究尚起步，本文对开关磁阻发电机的自励磁机理进行分析，给出开关磁阻无刷发电机的自励条件。
2并励磁有刷直流发电机自励磁机理
2.1 自励磁机理分析
图la是并励直流发电机的电原理图，假设空载时对应转速”的电机磁化曲线u=厂已知，因电机中有剩磁通瓯，因此借助于机械换向器的整流作用，会在电枢绕组中产生直流剩磁电热e=c；该剩磁电势又作用于励磁回路产生励磁电流。若建立的磁势与剩磁方向相同，则原剩磁便得到加强，绕组中的感应电势便增加至ei。同理，ei叉作用于励磁绕组产生如此反复作用，直至发电机屯压建立并稳定于点a。上述过程用方程表示为：
式中，lf表示励磁电感.rf、rf分别表示励磁绕组电阻和励磁调节电阻，只要未达到稳定点a，等磁电流，f满足：
因而，将不断上升，直至达到稳定值，自励过程结束。
2.2 自励磁条件
依据并励直流发电机的自励过程，自励条件可概括为：
(1)电机磁路必须有对应于转速以的足够剩磁。
(2)励磁绕组的极性须与电枢极性匹配。
(3)励磁回路电阻必须小于临界电阻。
3 开关磁阻无刷发电机自励磁机理
自励磁是srg的重要特征，它虽然也是利用剩磁实现自励，但因发电机理、系统构成及控制规律的不同，srg与有刷并励直流发电机有本质差异。
3.1 自励磁机理分析
与并励发电机相比，srg对应转速咒的磁化曲线是一族与转角护相关的相磁链曲线，见图2a，假设其****的剩磁通为<drma。，依据电磁感应定律，各相绕组将产生交变剩磁电势(z)，只要er (t)的幅值ler (t)i大于续流二极管的结压(2aud约1.4v)，则经二极管半波整流后将在电容c上逐渐达到幅值接近k(f)l的初始电压u。见等效电路图2b;若控制器依据适当转子位置而顺序开通各开关管进行励磁，电容上的初始电压u (tk_i)便会在各相绕组中产生励磁电流i，该相励磁 |
