一种新型SR电机固态物料料位探测系统

　　开关磁阻电机自问世以来,以其优越于传统电机的结构、性能和经济指标,受到学术界极大的关注,并将开关磁阻电机驱动系统与各类调速系统就成本、性能、应用领域等诸方面做了大量的比较分析[1~3],结果表明SRD系统具有强大的竞争力。目前,在国外SRD系统已被应用于矿山机械、风扇、泵类、压缩机、家用电器、航天器械以及汽车辅助设备等领域[4]。通过对清河热电厂和辽宁电厂的现场调研,并结合SRD系统的性能而开发的新型SR电机固态物料料位探测系统开创了SRD系统在料位探测方面的应用,并具有很高的推广应用价值。

　　1 SR电机探测系统的基本原理

　　1·1 SR电机

　　图1给出了四相8/ 6极SR电机结构示意图,图中只画出A相绕组。SR电机的运行原理遵循“磁阻最小原理”———磁通总要沿着磁阻最小的路径闭合,而具有一定形状的铁心在移动到最小磁阻位置时,必使其主轴线与磁场的轴线重合。若以图中定、转子所处的相对位置作为起始位置,则依次给B→C→D→A或AB→BC→CD→DA相绕组通电,转子即会逆着励磁顺序以逆时针方向连续旋转;反之,若依次给D→C→B→A或DA→CD→BC→AB相通电,则电机即会沿顺时针方向旋转。可见,SR电机的旋转方向与相绕组的电流方向无关,而取决于相绕组通电的顺序。设电机转速为n,则

　　式中fD为功率变换器输出频率;q为电机相数;Nr为转子极数。

　　可见, SR电机可通过改变功率开关器件的切换频率来调速。

　　根据SR电机理论可知[1],电机一相绕组激励产生的转矩T为

　　式中i为电机的相电流;L为绕组电感;θ为转子转动的机械角度。

　　可见,电机产生的转矩与出现电流时电感随转子角度的变化率和瞬时相电流值有关。通过改变电机每相绕组通电时间(改变开通角或关断角)或电流辐值可以改变电机的平均有效转矩。SR电机常用的控制方式有电流斩波控制(Chopped Current Control简称CCC)、角度位置控制(Angular Position Control简称APC)和电压控制。本文介绍的料位探测系统采用了保护性的CCC,并配合以适当开关角的APC。

　　1·2 SR电机的特点

　　SR电机具有以下的优点:

　　(1)结构简单,制造方便,转动惯量小;

　　(2)转子无磁钢,转子温升可高于永磁电机;

　　(3)电磁转矩大,但不产生过大的冲击电流;

　　(4)转矩-速度特性容易控制,可适应不同负载的要求;

　　(5)电机转矩与相电流极性无关,可减少控制器所需的开关管数量。

　　它也存在以下的缺点: