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摘 要

英国 Leeds 大学于1870年最先设计研发出现代开关磁阻电机的模型（由步进电机和磁阻电机研究小组研究成果） 。80年代ICEM峰会，罗润森（汉译）及其同事发表了论文“开关磁阻调速电动机”，全面的对他们的工作成果做出了总结和阐述，并着重介绍了 SR 电动机的原理及其系统的设计特点，这也标志着SRD正式得到了国际的认证。在那以后，国内外的许多学者也投身到了 SR 电动机的相应的研究领域之中。

本文首先介绍了开关磁阻电机调速系统(SRD)的发展史、优点、研究方向以及应用，状况，并对开关磁阻电动机的特点和电磁原理进行了阐述，从基本的电磁规律出发，说明SRD 的原理及相关理论。并利用数学模型建立SRD 系统的模型、SRM 的模型、电流控制器模型、逆变器模型、角度控制模型，并通过MATLAB 进行仿真，比较分析仿真波形与理想数学模型的差距。

关键词：开关磁阻电机 ，数学模型

ABSTRACT

About seventies, the British Leeds University of stepping motor and switched reluctance motor research group pioneered the modern form of a switched reluctance motor. In 1980, Lawrenson and his colleagues ,at the ICEM meeting, published a famous paper "switch reluctance motor", systematically introduced the results of their work and expounded the principle and design features of the SR motor ,and SR motor laid the foundation of modern status in the world, which also marks the formal SRD international certification. Since then, a large number of scholars in the world into the research field of SR motor.

This paper first introduces a switched reluctance motor speed control system (SRD) history,advantages, research direction and application, Condition , and the SRM features and electromagnetic principle, from the basic laws of electromagnetic, the principle and the related theory SRD). Using the mathematic model and the model, SRM system model, the current controller model, inverter model, the angle control model, and through MATLAB simulation and comparison analysis and simulation of the ideal mathematical model.

Keyword: SRG ，The mathematical model

目录

摘要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1 开关磁阻调速系统和电动机的发展历史 1

1.2开关磁阻电动机的特点（优劣） 2

1.3开关磁阻调速电动机的研究动向及应用总结 4

第二章 开关磁阻电动机的基本组成及其相应的原理 6

2.1 开关磁阻电动机调速系统基本框图如图2.1 所示。 6

2.1.1功率主开关器件 7

2.1.2 功率变换拓扑电路 7

2.1.3 控制器 10

2.1.4 位置检测 11

2.1.5 电流检测 11

2.2三相SRG的原理 12

第三章 开关磁阻电机控制策略 14

3.1角度位置控制 14

3.2 电流斩波控制 15

3.3 PWM控制 16

3.4单相起动方式 17

3.5双相起动方式 18

第四章 开关磁阻电机数学模型的建立 20

4.1 开关磁阻电机的数学模型 20

4.1.1 建立数学模型的基本方法 20

4.1.2 SR 电动机的电磁方程式 21

4.2 电磁转距的公式 25

4.3 转速的控制 25

4.4 非线性、感性负载的SR 电动机的数学模型 26

第五章开关磁阻电动机调速系统MATLAB/SIMULINK仿真 28

5.1 仿真模块 28

5.2 仿真实践及其波形 32

5.3 总结 34

参考文献 35

致谢 37

第一章 绪论

1.1 开关磁阻调速系统和电动机的发展历史

开关磁阻电动机（英文名Switched Reluctance Drive ：SRD）是在变频率的调速度系统、无电刷直流的电动机调速系统之后发展起来的最为新型的一代无级变速系统，这种变速系统是集合现代数字技术、微电子技术、红外光电技术、电力电子技术和现代的电磁理论、设计及制作技术合为一体的光学、机械学、电学一体化的高新技术。开关磁阻电动机调速系统包括直流、交流两类调速系统的优点。 英国、美国等一些经济发达国家最先对开关磁阻电动机调速系统进行了研究，并已取得了明显的成果，产品功率等级范围由数w到数百kw之宽，广泛的应用在家用电器、航空航天、电力电子、机械设计和电动车辆等领域。

磁阻电动机控制开关系统等直流，交流两种控制系统的优点。这种结构简单结实，控制性能 相对优秀，调速 范围广，并且整个调速区间具有高效、高可靠性的系统。主开关磁阻 电动机，电力变换器，控制器和位置检测器四个部分组成。控制器包括电力变换器和控制电路，而且位置检测器（转子上）也可以安装电机的边缘上。

稳定的可控制性和良好的调速特性的调速控制系统作为一种新型调速性能不仅有着简单的结构，较高的运行效率以及较低的运行成本，受到很多人的采纳以及运用。早已广泛被用到了电动车的驱动系统、家用 电器、伺服 系统、高速 驱动、航空 航天等许多的区域中，成为交流电动机调速、直流电机调速和无刷直流电动机调速系统的强有力竞争者。

美、加、埃及、 南斯 拉夫等许多地域全部开展了 SRD 系统的研制开发工作。国外的 科技发展，SRD一般用在牵引之中，好比电瓶车 和 电动机车。与此同时高速性能是SRD较为突出的一个方向。根据相关报道，美国专门为了宇宙技术研制了 一个 25000 r / min ， 90 kW的高速开关控制系统的试作机磁阻。SRD 系统 的研究已经在我们的伟大国家—中国被记录了起来，现有的电机小型模型被应用到 “ 八 五 ” 、 “ 九 五 ” 和 “ 十 五 ” 的研究计划项目中。

例如，科学研究组在 "95" 项目中对开关的磁阻电机进行了一系列的研究，华中科技大学在此次项目中开发出了完全 SRD 电动汽车、 混合动力客车也在"十五"SRD 项目的协助下得到完整改善，这些项目取得了良好的经营业绩。纺织机械研究设计院在移动机、 喷绘机、 牵引煤矿再加上电动汽车的 SRD 应用中，取得了可观的经济效益。

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