開(kāi)關(guān)磁阻調速電動(dòng)機應用前景
- 瀏覽次數:12742次
- 發(fā)布時(shí)間:2014/8/18 15:07:01
- 作者:tn_yinhe
開(kāi)關(guān)磁阻調速電動(dòng)機(Switched Reluctance Drive,SRD)是二十世紀八十年代中期發(fā)展起來(lái)的新型無(wú)級調速系統。它將開(kāi)關(guān)磁阻電機(Switched Reluctance Motor,簡(jiǎn)稱(chēng) SRM)與現代電力電子技術(shù)、控制技術(shù)融為一體,是典型的機電一體化產(chǎn)品,既有異步電動(dòng)機變頻調速系統和直流電動(dòng)機調速系統的優(yōu)點(diǎn),又具有結構簡(jiǎn)單、運行可靠、高性能等優(yōu)良特性,成為現代交流調速系統中的一支強有力的新軍,應用前景十分廣闊。
一、開(kāi)關(guān)磁阻調速電動(dòng)機簡(jiǎn)介
1、開(kāi)關(guān)磁阻調速電動(dòng)機的構成
開(kāi)關(guān)磁阻調速電動(dòng)機的結構簡(jiǎn)單堅固,調速范圍寬,調速性能優(yōu)異,且在整個(gè)調速范圍內都具有較高效率,系統可靠性高。主要包括開(kāi)關(guān)磁阻電機、功率變換器、控制器、電流檢測與位置檢測器四部分組成結構組成:
開(kāi)關(guān)磁阻調速電動(dòng)機組成
圖中,SR電機是開(kāi)關(guān)磁阻調速電動(dòng)機系統中實(shí)現能量轉換的部件,也是該系統有別于其他電動(dòng)機驅動(dòng)系統的主要標志,功率變換器向SR電機提供運轉所需的能量,由蓄電池和交流電整流后得到的直流電供電??刂破魇窍到y的中樞。它綜合處理速度指令、速度反饋信號及電流傳感器、位置傳感器的反饋信息,控制功率變換器中主開(kāi)關(guān)器件的工作狀態(tài),實(shí)現對SR電機運行狀態(tài)的控制。電流檢測可以檢測到通過(guò)電機相繞組的電流大小,實(shí)現系統電流反饋。位置傳感器向控制器提供轉子位置及速度等信號,使控制器能正確地決定相繞組的導通和關(guān)斷時(shí)刻。
2、開(kāi)關(guān)磁阻調速電動(dòng)機的技術(shù)特點(diǎn)
?、匐姍C結構簡(jiǎn)單、成本低、適用于高速和惡劣環(huán)境下運行
?、陔姍C各相獨立工作,系統可靠性高;
?、鄹咂饎?dòng)轉矩,低起動(dòng)電流
?、芸煽貐刀?,調速性能好
?、葸m用于頻繁起停及正反向轉換運行
?、扌矢?,損耗小
?、吖β孰娐泛?jiǎn)單可靠;
?、嗄軐?shí)現四相限運行,具有較強的再生制動(dòng)能力
二、開(kāi)關(guān)磁阻調速電動(dòng)機發(fā)展現狀與應用前景
目前,國內開(kāi)始出現了以開(kāi)關(guān)磁阻電機調速系統為核心產(chǎn)品的公司,例如中紡銳力機電有限公司(原紡織機械研究所)將開(kāi)關(guān)磁阻調速電動(dòng)機應用于毛巾印花機、卷布機,煤礦牽引車(chē)及電動(dòng)車(chē)輛等,取得了顯著(zhù)的經(jīng)濟效益;北京渴望無(wú)限高科技有限公司則開(kāi)發(fā)出了采用開(kāi)關(guān)磁阻調速電動(dòng)機的洗衣機動(dòng)力直驅技術(shù),取得廣闊的市場(chǎng)前景;美的集團下屬的電機事業(yè)部建造了一條開(kāi)關(guān)磁阻電機的生產(chǎn)線(xiàn);此外有志于開(kāi)關(guān)磁阻調速電動(dòng)機市場(chǎng)化的公司還有北京通大華泉科技有限公司、江蘇貝得電機股份有限公司、湖北追日電氣公司、威海恒大電機集團公司等,國內開(kāi)關(guān)磁阻調速電動(dòng)機市場(chǎng)化的進(jìn)程進(jìn)入高速發(fā)展的時(shí)期。
開(kāi)關(guān)磁阻調速電動(dòng)機作為新一代無(wú)級調速系統,具有良好的調速性能和高速運行特性,兼有直流傳動(dòng)和普通交流傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn),正逐步應用在家用電器、一般工業(yè)、伺服與調速系統、牽引電動(dòng)機、高速電動(dòng)機、航天器械及汽車(chē)輔助設備等領(lǐng)域,成為交流電機調速系統、直流電機調速系統和無(wú)刷直流電機調速系統的強有力競爭者。
1、開(kāi)關(guān)磁阻調速電動(dòng)機在航空航天應用方面
航空燃氣渦輪發(fā)動(dòng)機用30kW開(kāi)關(guān)磁阻起動(dòng)/發(fā)電機系統,額定電壓為270V,發(fā)動(dòng)機功率為104.4kW,開(kāi)關(guān)磁阻電機與渦輪發(fā)動(dòng)機軸直接連接,起動(dòng)運行時(shí),電機可以從零升速至26000r/min,8000r/min以下時(shí)為13.56Nm的恒轉矩區,8000r/min~26000r/min時(shí)為12.68kW的恒功率區;發(fā)電運行時(shí),電機速度變化范圍為27000~46850r/min,允許過(guò)速至52000r/min,額定功率為30kW時(shí)系統效率約為80%。實(shí)踐表明開(kāi)關(guān)磁阻調速電動(dòng)機在航空航天等惡劣環(huán)境中具有較高的應用價(jià)值。
2、開(kāi)關(guān)磁阻調速電動(dòng)機在電動(dòng)車(chē)應用方面
開(kāi)關(guān)磁阻電機最開(kāi)始的應用領(lǐng)域就是電動(dòng)車(chē),采用開(kāi)關(guān)磁阻調速電動(dòng)機有其獨特的優(yōu)勢:
?、僭诤軐挼墓β屎娃D速范圍內都能保持高效率,有利于提高電動(dòng)車(chē)的續駛里程,這是其它類(lèi)型驅動(dòng)系統難以達到的。
?、诤苋菀淄ㄟ^(guò)采用適當的控制策略和系統設計滿(mǎn)足電動(dòng)車(chē)四象限運行的要求,并且還能在高速運行區域保持強有力的制動(dòng)能力。
?、塾泻芎玫纳崽匦?,從而能以小的體積取得較大的輸出功率。④很容易智能化,能通過(guò)重新編程或替換電路元件,方便地滿(mǎn)足不同運行特性的要求。
?、菥S護簡(jiǎn)單,適用于各種惡劣、高溫環(huán)境,具有良好的適應性。
3、開(kāi)關(guān)磁阻調速電動(dòng)機在煤礦中的應用
開(kāi)關(guān)磁阻電機因其起動(dòng)力矩大、起動(dòng)電流小、可以頻繁重載起動(dòng),特別適用于礦井輸送機電牽引采煤機、中小型絞車(chē)等,電機及控制器結構均較簡(jiǎn)單,易于制成全封閉、防爆型, 特別適用于煤礦的惡劣的環(huán)境,還可通過(guò)改變控制軟件,適用于不同工況。
4、開(kāi)關(guān)磁阻調速電動(dòng)機在紡織行業(yè)中的應用
在紡織行業(yè)的前紡工作中,進(jìn)口的抓棉機早改成為條狀式,其條狀工作臺對往復吸棉裝置的要求苛刻,而開(kāi)關(guān)磁阻調速電動(dòng)機的原理和特點(diǎn)完全可以響應作為吸棉裝置的傳動(dòng)動(dòng)力,這主要因為SRD電機可以在四象限之中進(jìn)行運行,即能按照指令實(shí)施順時(shí)針轉動(dòng)、順時(shí)針制動(dòng)、逆時(shí)針轉動(dòng)、逆時(shí)針制動(dòng)等四種狀態(tài)的運行與轉換。未來(lái)可以說(shuō)SRD電機無(wú)論在系統靜、動(dòng)態(tài)性能的滿(mǎn)足上、可靠性上、性能價(jià)格比上均比其它調速系統占有明顯的優(yōu)勢,也必將是抓棉機的最理想的動(dòng)力機械。
5、開(kāi)關(guān)磁阻調速電動(dòng)機在家電行業(yè)中的應用
隨著(zhù)人們生活水平的提高,空調、冰箱等家電已深入千家萬(wàn)戶(hù),而空調、冰箱的核心部件是壓縮機,近年來(lái),壓縮機逐步由異步電動(dòng)機變頻調速系統取代單相異步電動(dòng)機來(lái)驅動(dòng),但變頻調速系統在運行中、低速時(shí),機械特性通常變差,系統效率和功率因素下降明顯,而開(kāi)關(guān)磁阻調速電動(dòng)機系統除了具有變頻調速系統的一系列優(yōu)點(diǎn)外,它具有比變頻調速系統更高的電能—機械能轉換效率,特別是在中、低轉速運行時(shí),這一優(yōu)勢就更加明顯。
目前,對開(kāi)關(guān)磁阻電機的開(kāi)發(fā)呈研究與應用并重趨勢,研究涉及電機、微電子、電力電子、微機控制、機械等領(lǐng)域,主要集中在對開(kāi)關(guān)磁阻電機的設計、功率變換器的設計、控制器的設計三個(gè)方面,其應用領(lǐng)域也在不斷拓展之中。由于SRD本身復雜的非線(xiàn)性特點(diǎn),導致其研究的困難性,在電機理論、性能分析和設計方面還不夠成熟、完善,還有大量工作要做,如電機控制參數的優(yōu)化、無(wú)位置傳感器在SRD應用及新結構SRM的開(kāi)發(fā)等,這有待于我國從事SRD科研、開(kāi)發(fā)與制造的高等院校、科研院所、企業(yè)以及為數更多的用戶(hù)中的有識之士共同努力。