摘要：开关磁阻电机采用的是非线性电路和非线性控制策略，因此其起动性能的分析和相应控制策略的研究显得至关重要。文章以1台三相6/4结构开关磁阻电机为研究对象，建立了起动运行状态下的数学模型；简述了开关磁阻电机的调速控制方法；最后分别对其在低速、中速和高速情况下的运行特性进行了仿真分析，并确定了各阶段相应的控制策略。

关键词：开关磁阻电机；工作原理；数学模型；性能分析；控制策略

中图分类号：tm352; tm359.9    文献标志码：a    文章编号：1001-6848{ 2010）05-0031-04

0引言     

与传统的交流电机不同，开关磁阻电机采用双凸极铁心结构，并且只在定子上安装励磁绕组。绕组电流的非正弦与铁心磁通密度的高饱和是开关磁阻电机运行的两个特点；另外，开美磁阻电机控制参数多，控制灵活，相电流波形随着电动机工作状态的不同而变化，无法得到简单、统一数学模型及解析式。因此，为了使开关磁阻电机起动系统在很宽起动范围内运行且具有良好起动特性，必须对开关磁阻电机起动特性进行分析，并对其相应控制方法进行研究，从而确定系统的优化控制方案。

    以目前广泛应用的三相6/4结构开关磁阻电机为例，其截面如图1所示。

   

  开关磁阻电机在起动过程中(设开通区间为o度~ 45度)，根据位置检测器发出的信号，周期地导通关断各主开关，给定子绕组通电，以产生磁阻转矩。如图2所示位置信号，其导通规律为ac -a-ab-b-bc-c，三相6/4结构开关磁阻电机为三相六拍工作制，即单相／双相轮流工作。

   

  在电机初始起动瞬间，定转子的相对位置不同，各位置检测器所发出的高低电平组合也各不相同，促使主开关管有一相或两相导通，可得：

由于堵转状态w =0，因此有：

    由上式可以看出，定转子位置不同，而不相同，但是i很快上升至上限值imax产生堵转转矩（初始起动转矩）。

  为了简化分析过程，忽略各相绕组电流上升过程的差别，认为导通相绕组的电流均达到上限值imax，且保持恒定，则电机的堵转转矩线性表示为：

  单相导通：

  两相导通：

  其中导通相电感为：l1=（imax，θ），l2=(imax,θ±30度)；如图3所示。

  

    由上面分析可知，在某一电流斩波限imax下，定、转子的相对位置不同，主开关管的导通规律也不相同（单相或两相），导致dl/dθ不相同，这样直接影响tst的大小。另外，当定转子的相对位置一定时，若忽略饱和现象，那么，tst与电流斩波限imax的平方成正比。

    开关磁阻电机调速策略较为灵活。可以分为以下几类：

    (1)角度位置控制模式(简称apc)。角度位置控制方式就是控制主开关开通角θ1、关断角θ2，改变主开关的触发导通时间，从而调节相电流波形，达到调控电机的电磁转矩目的。开关磁阻电机在高速区比较适合apc方式。apc的控制有较大的灵活性，是目前应用最多的一种控制方式。

    (2)电流斩波控制模式(简称ccc)。开关磁阻电机在低速工作特别是起动时，反电动势