1 引言

開關磁阻電動機是磁阻電動機與電子開關驅動控制器組成的控制裝置，又稱開關磁阻電機驅動系統(Switched Reluctance Motor drive,簡稱SRD)。電機結構簡單堅固，運行可靠，系統具有啟動轉矩高、啟動電流低、調速范圍寬、運行效率高，特別適用于頻繁啟停及正反轉運行，使得SRD成為交，直流電機驅動系統以及無刷直流電機驅動系統的強有力競爭者。目前，SRD已用于多個領域，如：電動車驅動、家用電器、伺服與調速系統等許多領域。

本文設計了一個以80C196單片機為控制核心的SRD的控制系統，充分利用了SRD電機控制方式靈活的特點，采用數字化控制系統對SR電機進行控制，簡化了硬件電路，提高了系統的可靠性。

2 SR電機工作原理

SR電機運行原理遵循磁阻最小原理——磁通總要沿著磁阻最小的路徑閉合，因磁場扭曲而產生切向的磁拉力，當具有一定形狀的鐵心在移動到最小磁阻位置時，必使自己的主軸線與磁場的軸線重合。典型的SR電機結構原理如圖1所示。

具體過程如下：當A相繞組電流控制開關S1，S2閉合時，A相勵磁，所產生的磁場力使轉子旋轉到轉子軸線與定子軸線重合的位置，從而產生磁阻性質的電磁轉矩。順序給A-B-C-D相繞組通電(B、C、D各相繞組在圖中未畫出)，則轉子便按逆時針方向連續轉動起來。反之，依次給B-A-D-C相繞組通電，則轉子會按順時針方向轉動。

圖1 SR電機結構原理圖

由于是磁阻性質的電磁轉矩，SR電機的轉向與相繞組的電流方向無關，僅取決于相繞組的通電順序，這使得能夠簡化功率變化器電路，當S1或S2閉合時，A相繞組從電源上吸收電能，而S1或S2斷開時，繞組電流通過二極管VD1、VD2將剩余能量回饋給電源，因此SR電機具有能量回饋的特點，系統效率高。

2 SRD系統硬件設計

2.1系統基本組成

SRD系統主要由四部分組成：開關磁阻電機、功率變換器、控制器及傳感器。它們之間的關系如圖2所示。

圖2 SRD基本組成結構圖

SR電動機是整個系統的執行部件，采用雙凸極結構的磁阻的電機、功率變換器向SR電動機提供運轉所需要的能量，位置檢測器是轉子位置及速度等信號的提供者，控制器是系統的中樞，它綜合處理速度指令、速度反饋信號及電流傳感器、位置傳感器的反饋信號，從而控制功率變換器中主開關器件的工作狀態，實現對SR電動機運行狀態的最終控制。