1、引言
開關磁阻電機驅動系統(switched reluctance drive system, srd)具有一些很有特色的優點:電機結構簡單、堅固、維護方便甚至免維護，啟動及低速時轉矩大、電流小;高速恒功率區范圍寬、性能好，在寬廣轉速和功率訪問內都具有高輸出和高效率而且有很好的容錯能力。這使得sr電機系統在家用電器、通用工業、伺服與調速系統、牽引電機、高轉速電機、航空航天等領域得到廣泛應用。 sr電機是一種機電能量轉換裝置。根據可逆原理，sr電機和傳統電機一樣，它既可將電能轉換為機械能—電動運行，在這方面的理論趨于成熟;也可將機械能轉換為電能—發電運行，其內部的能量轉換關系不能簡單看成是sr電動機的逆過程。本文將從sr電機電動和發電運行這兩個角度闡述sr電機的運行原理。
2、電動運行原理
2.1 轉矩產生原理
控制器根據位置檢測器檢測到的定轉子間相對位置信息，結合給定的運行命令(正轉或反轉)，導通相應的定子相繞組的主開關元件。對應相繞組中有電流流過，產生磁場;磁場總是趨于“磁阻最小”而產生的磁阻性電磁轉矩使轉子轉向“極對極”位置。當轉子轉到被吸引的轉子磁極與定子激磁相相重合(平衡位置)時，電磁轉矩消失。此時控制器根據新的位置信息，在定轉子即將達到平衡位置時，向功率變換器發出命令，關斷當前相的主開關元件，而導通下一相，則轉子又會向下一個平衡位置轉動;這樣，控制器根據相應的位置信息按一定的控制邏輯連續地導通和關斷相應的相繞組的主開關，就可產生連續的同轉向的電磁轉矩，使轉子在一定的轉速下連續運行;再根據一定的控制策略控制各相繞組的通、斷時刻以及繞組電流的大小，就可使系統在最隹狀態下運行。
從上面的分析可見，電流的方向對轉矩沒有任何影響，電動機的轉向與電流方向無關，而僅取決于相繞組的通電順序。若通電順序改變，則電機的轉向也發生改變。為保證電機能連續地旋轉，位置檢測器要能及時給出定轉子極間相對位置，使控制器能及時和準確地控制定子各相繞組的通斷，使srm能產生所要求的轉矩和轉速，達到預計的性能要求。
2.2 電路分析
電源vcc是一直流電源，3個電感分別表示srm的三相繞組，igbt1～igbt6為與繞組相連的可控開關元件，6個二極管為對應相的續流二極管。當第一相繞組的開關管導通時，電源給第一相勵磁，電流的回路(即勵磁階段)是由電源正極→上開關管→繞組→下開關管→電源負極，如圖2(a)所示。開關管關斷時，由于繞組是一個電感，根據電工理論，電感的電流不允許突變，此時電流的續流回路(即去磁階段)是繞組→上續流二極管→電源→下續流二極管→繞組，如圖2(b)所示。
2.3 能量轉換關系
當忽略鐵耗和各種附加損耗時，srm工作時的能量轉換過程為:通電相繞組的電感處在電感上升區域內(轉子轉向“極對極”位置)，當開關管導通時，輸入的凈電能一部分轉化為磁場儲能，一部分轉化為機械能輸出;當開關管關斷時，繞組電流通過二極管和電源續流，存儲的磁場儲能一部分轉化為電能回饋電源，另一部分則轉化為機械能輸出。
2.4 sr電動機的運行特性
sr電動機運行速度低于ωfc(第一臨界速度)的范圍內，為了保證ψmax和i不超過允許值，采用改變電壓、導通角和觸發角三者中任一個或任兩個，或三者同時配合控制。當sr電動機在高于ωfc范圍運行時，在外加電壓、導通角和觸發角都一定的條件下，隨著轉速的增加，磁鏈和電流將下降，轉矩則隨著轉速的平方下降(如圖3中細實線)。為了得到恒功率特性，必須采用可控條件。但是外施電壓最大值是由電源功率變換器決定的，而導通角又不能無限增加(一般不能超過半個轉子極距)。因此，在電壓和導通角都達最大時，能得到的最大功率的最高轉速ωsc被稱之為“第二臨界轉速”。當轉速再增加時，由于可控條件都已經達到極限，轉矩將隨轉速的二次方下降，如圖3所示。
sr電動機的運行特性
開關磁阻電機一般運行在恒轉矩區和恒功率區。在這兩個區域中，電機的實際運行特性可控。通過控制條件，可以實現在粗實線以下的任意實際運行特性。而在串勵特性區，電機的可控條件都已達極限，電機的運行特性不再可控，電機呈現自然串勵運行特性，故電機一般不會運行在此區域。
