摘要：介紹國(guó)外開關(guān)磁阻起動(dòng)／發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展情況及研究趨勢(shì)，并對(duì)系統(tǒng)各組成部分進(jìn)行了詳細(xì)分析。

關(guān)鍵詞：組合起動(dòng)／發(fā)電機(jī)i開關(guān)磁阻電機(jī)}發(fā)展

中圖分類號(hào)：tm352    文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：b    文章編號(hào)：1001-6848(2000)01-0031-03

    近年，現(xiàn)代控制理論、高速微處理器和功率電子技術(shù)的發(fā)展，以及新型材料、功率開關(guān)器件的涌現(xiàn)，為航空系統(tǒng)的快速發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的理論和物質(zhì)基礎(chǔ)。自80年代起，國(guó)外開始研制一種新型多電飛機(jī)[1，2]，用電系統(tǒng)取代目前飛機(jī)上液壓、氣壓和機(jī)械系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有大容量供電系統(tǒng)，并廣泛采用電力作動(dòng)技術(shù)。研究表明，采用多電飛機(jī)方案，系統(tǒng)具有可靠性高、飛行性能好的特點(diǎn)，而且飛機(jī)生存性能強(qiáng)，維修性好，保障性好，從而大大節(jié)省了費(fèi)用。

    為了實(shí)施多電飛機(jī)方案，必須發(fā)展大容量的飛機(jī)發(fā)電系統(tǒng)，經(jīng)過反復(fù)論證，最終確定在常規(guī)的變速恒頻系統(tǒng)基礎(chǔ)上研制270v高壓直流和115v、400hz恒頻交流的雙輸出系統(tǒng)。圖1顯示了270vd。115vd�；旌掀饎�(dòng)和發(fā)電機(jī)的近似的轉(zhuǎn)矩一速度特性。在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，電機(jī)作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，使發(fā)動(dòng)機(jī)加速，在較低轉(zhuǎn)速范圍必須提供恒傳矩，在較高轉(zhuǎn)速時(shí)電機(jī)輸出恒功率，一旦發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到空車速度，電機(jī)作為發(fā)電運(yùn)行，為飛符器負(fù)載提供電能。

    由文獻(xiàn)3知，為實(shí)現(xiàn)起動(dòng)和發(fā)電功能，根據(jù)高轉(zhuǎn)速、高功率密度、可靠性及成本要求，對(duì)眾多電機(jī)類型進(jìn)行考核，最終選擇開關(guān)磁阻電機(jī)(srm)。sr電機(jī)是定轉(zhuǎn)子的雙凸極、定子集中相繞組、無永磁體和轉(zhuǎn)子繞組的無刷同步電機(jī)。其簡(jiǎn)單的迭片結(jié)構(gòu)，使其能在很高轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，且具有高溫工作的潛能，同時(shí)

    圖1起動(dòng)和發(fā)電機(jī)系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩一速度特性曲線由于其功率變換器的獨(dú)特結(jié)構(gòu)，電機(jī)相繞組在物理上和電磁上彼此隔離，無直通現(xiàn)象，因此具有高容錯(cuò)性。

    一個(gè)典型的起動(dòng)和發(fā)電機(jī)的簡(jiǎn)單方框圖見圖2，sr電機(jī)轉(zhuǎn)子直接安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)軸上，采用無刷分相器將轉(zhuǎn)子角度信息傳遞給控制器，使電機(jī)勵(lì)磁與轉(zhuǎn)子位置同步。

   

    sr電機(jī)的簡(jiǎn)單示意圖如圖3所示，定子每相繞阻是由徑向相對(duì)的兩個(gè)磁極的線圈串聯(lián)構(gòu)成。sr電機(jī)的運(yùn)行亦遵循“磁阻最小原理”——磁通總要沿著磁阻最小的路徑閉合，因此，距被勵(lì)磁的定子極最近的轉(zhuǎn)子極有向該定子極移動(dòng)、并直到最小磁阻位置的趨勢(shì)。

   

    當(dāng)磁路不飽合時(shí)，sr電機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩為：

     

    式中，i是相電流，己是相繞組電感，θ是轉(zhuǎn)子角，由式(1)知，sr電機(jī)轉(zhuǎn)矩的大小是由相電流幅值及電感變化率決定，轉(zhuǎn)距的方向不取決于電流正負(fù)，而是由相電流脈沖相對(duì)于相電感的變化率d1/d0的位置決定。

    圖4a是理想的相電感隨轉(zhuǎn)子角變化曲線，當(dāng)定子凸極中心線與轉(zhuǎn)子凹槽中心線重合時(shí)，相電感最��；當(dāng)定轉(zhuǎn)子凸極中心線對(duì)準(zhǔn)時(shí)，相電感達(dá)到****值，因此，隨著轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)，相電感在最小值與****值間連續(xù)變化。srm作電動(dòng)運(yùn)行時(shí)，由蓄電池為變換器提供電能，如圖4b所示，當(dāng)定轉(zhuǎn)子磁極接近對(duì)準(zhǔn)位置時(shí)，觸發(fā)該相功率開關(guān)器件，相繞組電流接通，在此區(qū)域相電感增加(dl/d0>o)，電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相同，故sr電機(jī)拖動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，使其加速達(dá)到空車速度θ。在此之后，反過來由它拖動(dòng)sr電機(jī)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)定轉(zhuǎn)子磁極從對(duì)準(zhǔn)處離開時(shí)，觸發(fā)該相功率開關(guān)器件，相電流見圖4c，此時(shí)相電感逐漸減小(dl／d0<0)．所以電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)向相反，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，此時(shí)srm作發(fā)電運(yùn)行，為飛機(jī)上各