開關磁阻電動機控制技術的研究
遲? 巖（博士/教授，集美大學）葉毅堅,云利軍
摘? 要： 本文首先對開關磁阻電動機的主要特點進行了介紹，在此基礎上，設計出SRD微機控制系統硬件基本結構和系統的軟件程序框圖。組成了基于DSP控制SRD的艦船電力推進系統，并對該系統的實際運行進行分析。
一、引? 言
開關磁阻電動機驅動系統（SRD）由開關磁阻電動機（SR）、功率變換器、控制器和檢測器四個部分組成。目前已成為各國研究和開發的熱點之一。SRD作為一種新型調速驅動系統，首先在電動車驅動系統中得到了應用，實踐證明，SRD具有許多直流電動機驅動系統和一般交流電動機調速驅動系統難以比擬的優點。SRD還可以應用于各類運載交通工具領域。但目前在我國中小型艦船電力推進系統中SRD尚未開始應用，但其發展方向是明顯的，這將是艦船電力推進技術中很有競爭力的一個方面。
開關磁阻電動機作為調速驅動應用呈現出的顯著特點為：
(1) 電動機結構簡單、堅固。制造工藝簡單，成本低，轉子僅由硅鋼片疊壓而成，可工作于極高轉速。定子線圈為集中繞組，嵌放容易，端部短而牢固。工作可靠，能應用于各種惡劣、高溫甚至強振動環境；
(2) 損耗主要產生在定子，電動機易于冷卻。轉子無永磁體，可允許有較高的溫升；
(3) 轉矩方向與相電流方向無關，從而可減少功率變換器的開關器件數，降低系統成本；
(4) 功率變換器不會出現直通故障，可靠性高；
(5) 起動轉矩大，低速性能好，無異步電動機在起動時所出現的沖擊電流現象；
(6) 調速范圍寬，控制靈活，易于實現各種特殊要求的機械特性。在寬廣的轉速和功率范圍內都具有較高效率；
(7) 能四象限運行，具有很好的再生制動能力；
(8) 可用蓄電池供電，耗能低又無污染。
這些特點使得SRD在艦船電力推進系統中有很大的應用潛力。
二、SRD微機控制系統硬件基本結構設計
SR電動機的結構比異步電動機還要簡單，功率變換器主電路的結構也不復雜。但SR電動機的控制方式是要根據運行條件的不同，在不同的轉子相對位置下通斷各相繞阻的開關器件。這樣提高了電動機控制的靈活性，但也增加了電動機運行控制的復雜性。 顯然， 如果不采用軟件和硬件相結合的微機控制系統對
SR電動機進行控制，SRD性能的提高必然受到一定的限制，同時控制器的硬件電路也將過于復雜和龐大。因此，為了簡化控制電路，充分挖掘SR電動機控制(1) 低速時，實現電流斬波控制（CCC），輸出恒轉矩特性；
(2) 高速時，實現角度位置控制（APC），輸出恒功率特性；
(3) 具備起動、制動、停車及四象限運行；
(4) 具有速度調節功能；
(5) 具有速度顯示功能。
實現上述基本要求的開關磁阻電動機組成的電力推進系統的微機控制系統硬件基本結構如圖1所示。其中控制器部分采用DSP（圖中虛線框部分）控制。