开关磁阻电机驱动系统和变频器调速电机系统的特性比较

图2

当OA和Oa轴线重合时，如图3，转子已达到平衡位置，即当A相定、转子极对极时，切向磁拉力消失，转子不再转动。此时断开A相开关S1、S2，闭合B相开关，建立以B相定子磁极为轴线的磁场，电动机内磁场沿顺时针方向转过30°，转子在磁场磁拉力的作用下继续沿着逆时针方向转过15°，转子磁极的轴线Ob向定子B相磁极轴线OB趋近,如图3，依此类推，定子绕组A-B-C三相轮流通电一次，转子逆时针转动了一个转子极距δr，对于三相12/8极开关磁阻电机，δr=360°/8=45°。

可见，连续不断地按A-B-C-A的顺序分别给定子各相绕组通电，电动机内磁场轴线沿A-B-C-A的方向不断移动，转子沿A-C-B-A的方向逆时针旋转。如果按A-C-B-A的顺序给定子各相绕组轮流通电，则磁场沿着A-C-B-A的方向转动，转子则沿着与之相反的A-B-C-A方向顺时针旋转。

图3

2、控制方式

鉴于开关磁阻电机的基本原理和结构完全不同于三相异步电动机，其控制方式也和变频器控制频率的方法截然不同, 其控制参数和方式灵活多变，可完全根据不同的设备特点、负载特性而灵活设置、调整，从而最大程度地发挥控制电机的效率和性能。

目前，比较流行的控制方式是低速时以电流斩波（ＣＣＣ）为主（此时基本固定开通角和关断角），中速时以电流斩波（ＣＣＣ）加角度控制（ＡＰＣ）的控制方式，高速时以角度控制（ＡＰＣ）为主。全新的控制方式“整个速度调整范围内都采用角度调整的方式调整电流的输出”。

有上述可以看出，电机和控制器是有机的一个整体，都是产品的一部分，不是简单的连接。

3、基本性能特点

涵盖了变频器电机系统的几乎所有性能特点，但程度要深得多。

1）启动电流小，启动转矩大。起动电流为额定电流的30%时，起动转矩可达其额定转矩的150%，而当前最优秀技术可以达到5倍，可重载轻松启动，不需要任何辅助软启动。

2）高效是一个“宽广的区域”，而不是“额定点”。系统在低、中、高宽泛的速度范围内，都具有平均80%以上的效率。额定点效率在92%到95%。

3）自动感知负载变化，调整电流大小，空载时候电流极低，轻载时候电流合理，从本质上实现节电。

4）可频繁带载起停、可正反向频繁转换运行（60分钟1000次）。

5）数字化智能控制、可控参数多，可与其他设备的控制系统完美连接。

4、使用结果和问题

开关磁阻电机驱动系统技术十分复杂，不是单一的技术，而是一个系统技术的集合，并且技术层次很深。而目前我国的市场用户还处在发展中和认识中的阶段，不是一个已经存在的成熟市场，因此这两个因素，使得磁阻电机在我国还没有大面积被用户接受和普及使用。

就其问题而言，从我国目前的使用情况来看，存在以下2个问题

1）满负载时噪音偏大（但技术上，完全可以降到和其他电机同等甚至以下的水平）。

2）低速脉动，即低速振动偏大（但目前的技术已经基本解决了此类问题）。

随着更多系列、更多规格的磁阻电机产品的推出，开关磁阻电机驱动系统全面进入市场、取代变频器系统，是一个必然的趋势，只是个时间问题。

三、开关磁阻电机驱动系统和变频器系统的主要特性比较

1、开关磁阻电机的空载特性

通过对37KW开关磁阻电机调速系统进行空载实验，得出电机的空载特性曲线。

37KW开关磁阻电机空载特性曲线

从上图可以看出，随着转速的增加，开关磁阻电机的转矩呈逐渐上升的趋势，表明SRD控制器从电源侧吸收较少的电流，在电机侧可得到较大的起动转矩。

2、不同负载功率下效率变化

实验分别测定了37KW的开关磁阻电动机、三相异步电机和带变频器三相异步电机三种转速下不同负载下的效率。

额定转速(1500r/min)不同负载下SRM的效率

额定转速(1500r/min)不同负载下SRM的效率

额定转速(1500r/min)不同负载下SRM的效率

从上图可以看出，同样在转速为1500r/min时，三种电机的效率都可以达到90%左右；但在低负载时，三相异步电动机的效率会明显变低，即使与变频器相结合，其效率也未得到改善，而SRM电动机的效率则要明显地高。

同样地，比较转速1000r/min不同输出功率下SRM的效率和变频器+异步电动机额定转速(1000r/min)不同负载下的效率中的实验结果可以看出，当电机的转速降为1000r/min时，带变频器三相异步电动机的效率在低负载下的效率会更差。比如当外加负载同为3KW时，SRM的效率仍可达80%，但即使使用了变频器的三相异步电动机的效率却只有30%左右。

转速1000r/min不同输出功率下SRM的效率

变频器+异步电动机额定转速(1000r/min)不同负载下的效率

转速500r/min下不同输出功率下SRM的效率

变频器+异步电动机额定转速(500r/min)不同负载下的效率