開(kāi)關(guān)磁阻調(diào)速電動(dòng)機(jī)應(yīng)用前景
- 瀏覽次數(shù):11217次
- 發(fā)布時(shí)間:2014/8/18 15:07:01
- 作者:tn_yinhe
開(kāi)關(guān)磁阻調(diào)速電動(dòng)機(jī)(Switched Reluctance Drive,SRD)是二十世紀(jì)八十年代中期發(fā)展起來(lái)的新型無(wú)級(jí)調(diào)速系統(tǒng)。它將開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)(Switched Reluctance Motor,簡(jiǎn)稱 SRM)與現(xiàn)代電力電子技術(shù)、控制技術(shù)融為一體,是典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品,既有異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)和直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn),又具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、高性能等優(yōu)良特性,成為現(xiàn)代交流調(diào)速系統(tǒng)中的一支強(qiáng)有力的新軍,應(yīng)用前景十分廣闊。
一、開(kāi)關(guān)磁阻調(diào)速電動(dòng)機(jī)簡(jiǎn)介
1、開(kāi)關(guān)磁阻調(diào)速電動(dòng)機(jī)的構(gòu)成
開(kāi)關(guān)磁阻調(diào)速電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單堅(jiān)固,調(diào)速范圍寬,調(diào)速性能優(yōu)異,且在整個(gè)調(diào)速范圍內(nèi)都具有較高效率,系統(tǒng)可靠性高。主要包括開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)、功率變換器、控制器、電流檢測(cè)與位置檢測(cè)器四部分組成結(jié)構(gòu)組成:
開(kāi)關(guān)磁阻調(diào)速電動(dòng)機(jī)組成
圖中,SR電機(jī)是開(kāi)關(guān)磁阻調(diào)速電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的部件,也是該系統(tǒng)有別于其他電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的主要標(biāo)志,功率變換器向SR電機(jī)提供運(yùn)轉(zhuǎn)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(tǒng)的中樞。它綜合處理速度指令、速度反饋信號(hào)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(xiàn)對(duì)SR電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的控制。電流檢測(cè)可以檢測(cè)到通過(guò)電機(jī)相繞組的電流大小,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)電流反饋。位置傳感器向控制器提供轉(zhuǎn)子位置及速度等信號(hào),使控制器能正確地決定相繞組的導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)刻。
2、開(kāi)關(guān)磁阻調(diào)速電動(dòng)機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)
?、匐姍C(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、適用于高速和惡劣環(huán)境下運(yùn)行
?、陔姍C(jī)各相獨(dú)立工作,系統(tǒng)可靠性高;
?、鄹咂饎?dòng)轉(zhuǎn)矩,低起動(dòng)電流
?、芸煽貐?shù)多,調(diào)速性能好
⑤適用于頻繁起停及正反向轉(zhuǎn)換運(yùn)行
?、扌矢?,損耗小
?、吖β孰娐泛?jiǎn)單可靠;
?、嗄軐?shí)現(xiàn)四相限運(yùn)行,具有較強(qiáng)的再生制動(dòng)能力
二、開(kāi)關(guān)磁阻調(diào)速電動(dòng)機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀與應(yīng)用前景
目前,國(guó)內(nèi)開(kāi)始出現(xiàn)了以開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)為核心產(chǎn)品的公司,例如中紡銳力機(jī)電有限公司(原紡織機(jī)械研究所)將開(kāi)關(guān)磁阻調(diào)速電動(dòng)機(jī)應(yīng)用于毛巾印花機(jī)、卷布機(jī),煤礦牽引車(chē)及電動(dòng)車(chē)輛等,取得了顯著的經(jīng)濟(jì)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(diào)速電動(dòng)機(jī)的洗衣機(jī)動(dòng)力直驅(qū)技術(shù),取得廣闊的市場(chǎng)前景;美的集團(tuán)下屬的電機(jī)事業(yè)部建造了一條開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的生產(chǎn)線;此外有志于開(kāi)關(guān)磁阻調(diào)速電動(dòng)機(jī)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(jī)股份有限公司、湖北追日電氣公司、威海恒大電機(jī)集團(tuán)公司等,國(guó)內(nèi)開(kāi)關(guān)磁阻調(diào)速電動(dòng)機(jī)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(diào)速電動(dòng)機(jī)作為新一代無(wú)級(jí)調(diào)速系統(tǒng),具有良好的調(diào)速性能和高速運(yùn)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(yīng)用在家用電器、一般工業(yè)、伺服與調(diào)速系統(tǒng)、牽引電動(dòng)機(jī)、高速電動(dòng)機(jī)、航天器械及汽車(chē)輔助設(shè)備等領(lǐng)域,成為交流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)、直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)和無(wú)刷直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的強(qiáng)有力競(jìng)爭(zhēng)者。
1、開(kāi)關(guān)磁阻調(diào)速電動(dòng)機(jī)在航空航天應(yīng)用方面
航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)用30kW開(kāi)關(guān)磁阻起動(dòng)/發(fā)電機(jī)系統(tǒng),額定電壓為270V,發(fā)動(dòng)機(jī)功率為104.4kW,開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)與渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)軸直接連接,起動(dòng)運(yùn)行時(shí),電機(jī)可以從零升速至26000r/min,8000r/min以下時(shí)為13.56Nm的恒轉(zhuǎn)矩區(qū),8000r/min~26000r/min時(shí)為12.68kW的恒功率區(qū);發(fā)電運(yùn)行時(shí),電機(jī)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(tǒng)效率約為80%。實(shí)踐表明開(kāi)關(guān)磁阻調(diào)速電動(dòng)機(jī)在航空航天等惡劣環(huán)境中具有較高的應(yīng)用價(jià)值。
2、開(kāi)關(guān)磁阻調(diào)速電動(dòng)機(jī)在電動(dòng)車(chē)應(yīng)用方面
開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)最開(kāi)始的應(yīng)用領(lǐng)域就是電動(dòng)車(chē),采用開(kāi)關(guān)磁阻調(diào)速電動(dòng)機(jī)有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì):
?、僭诤軐挼墓β屎娃D(zhuǎn)速范圍內(nèi)都能保持高效率,有利于提高電動(dòng)車(chē)的續(xù)駛里程,這是其它類(lèi)型驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)難以達(dá)到的。
?、诤苋菀淄ㄟ^(guò)采用適當(dāng)?shù)目刂撇呗院拖到y(tǒng)設(shè)計(jì)滿足電動(dòng)車(chē)四象限運(yùn)行的要求,并且還能在高速運(yùn)行區(qū)域保持強(qiáng)有力的制動(dòng)能力。
?、塾泻芎玫纳崽匦裕瑥亩芤孕〉捏w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,方便地滿足不同運(yùn)行特性的要求。
?、菥S護(hù)簡(jiǎn)單,適用于各種惡劣、高溫環(huán)境,具有良好的適應(yīng)性。
3、開(kāi)關(guān)磁阻調(diào)速電動(dòng)機(jī)在煤礦中的應(yīng)用
開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)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(jī)電牽引采煤機(jī)、中小型絞車(chē)等,電機(jī)及控制器結(jié)構(gòu)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(diào)速電動(dòng)機(jī)在紡織行業(yè)中的應(yīng)用
在紡織行業(yè)的前紡工作中,進(jìn)口的抓棉機(jī)早改成為條狀式,其條狀工作臺(tái)對(duì)往復(fù)吸棉裝置的要求苛刻,而開(kāi)關(guān)磁阻調(diào)速電動(dòng)機(jī)的原理和特點(diǎn)完全可以響應(yīng)作為吸棉裝置的傳動(dòng)動(dòng)力,這主要因?yàn)镾RD電機(jī)可以在四象限之中進(jìn)行運(yùn)行,即能按照指令實(shí)施順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)、順時(shí)針制動(dòng)、逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)、逆時(shí)針制動(dòng)等四種狀態(tài)的運(yùn)行與轉(zhuǎn)換。未來(lái)可以說(shuō)SRD電機(jī)無(wú)論在系統(tǒng)靜、動(dòng)態(tài)性能的滿足上、可靠性上、性能價(jià)格比上均比其它調(diào)速系統(tǒng)占有明顯的優(yōu)勢(shì),也必將是抓棉機(jī)的最理想的動(dòng)力機(jī)械。
5、開(kāi)關(guān)磁阻調(diào)速電動(dòng)機(jī)在家電行業(yè)中的應(yīng)用
隨著人們生活水平的提高,空調(diào)、冰箱等家電已深入千家萬(wàn)戶,而空調(diào)、冰箱的核心部件是壓縮機(jī),近年來(lái),壓縮機(jī)逐步由異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)取代單相異步電動(dòng)機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng),但變頻調(diào)速系統(tǒng)在運(yùn)行中、低速時(shí),機(jī)械特性通常變差,系統(tǒng)效率和功率因素下降明顯,而開(kāi)關(guān)磁阻調(diào)速電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)除了具有變頻調(diào)速系統(tǒng)的一系列優(yōu)點(diǎn)外,它具有比變頻調(diào)速系統(tǒng)更高的電能—機(jī)械能轉(zhuǎn)換效率,特別是在中、低轉(zhuǎn)速運(yùn)行時(shí),這一優(yōu)勢(shì)就更加明顯。
目前,對(duì)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的開(kāi)發(fā)呈研究與應(yīng)用并重趨勢(shì),研究涉及電機(jī)、微電子、電力電子、微機(jī)控制、機(jī)械等領(lǐng)域,主要集中在對(duì)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的設(shè)計(jì)、功率變換器的設(shè)計(jì)、控制器的設(shè)計(jì)三個(gè)方面,其應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷拓展之中。由于SRD本身復(fù)雜的非線性特點(diǎn),導(dǎo)致其研究的困難性,在電機(jī)理論、性能分析和設(shè)計(jì)方面還不夠成熟、完善,還有大量工作要做,如電機(jī)控制參數(shù)的優(yōu)化、無(wú)位置傳感器在SRD應(yīng)用及新結(jié)構(gòu)SRM的開(kāi)發(fā)等,這有待于我國(guó)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(shù)更多的用戶中的有識(shí)之士共同努力。