SRM-开关磁阻电机

1)        模型路径

TYMotor.Machines.ReluctanceAndStepper.SRM

2)        图标设计

开关磁阻电机图

3)        功能描述

三相6/4开关磁阻电机（Switched Reluctance Motor，SRM）是一种非常简单、经济且可靠的电机，通常用于需要高功率但低成本的应用。电机定子有3对磁极，转子有若干未磁化的电极。电机通过对定子磁极通电，利用磁引力拉动转子旋转。开关磁阻电机是一种非同步电机，由于其构造简单，因此它也可以被制造成高转矩电机。

4)        基本假设

              转子转动角度为0时，对应的转子齿极与A相定子呈理想对称状态。

5)        模型接口

接口类型	接口名称	变量	范围/单位	数据维度	数据类型	描述
NegativePlug	plug_n	m	-	[3]	Integer	相的数量
PositivePlug	plug_p	m	-	[3]	Integer	相的数量
Flange_a	flange_a	phi	rad	[1]	Real	连接器的绝对旋转角度
		tau	N.m	[1]	Real	连接器所受的剪切扭矩
Flange_a	support	useSupport	-	[1]	Boolean	=false，不使用支撑（定子固定）

6)        模型参数

tab参数	group参数	参数名称	默认值	单位	参数描述
常规	参数	Nr	4	-	转子极数
		Rs	3	Ohm	每相定子励磁绕组的电阻
		R	inf	Ohm	磁化电阻
		flux_sat	0.43	Wb	饱和磁链
		La	0.0046	H	对称电感
		Lu	6.7e-4	H	非对称电感
机械	参数	useSupport	false	-	=false，默认不使用支撑（定子固定）
		J_Stator	J_Rotor	kg.m2	定子转动惯量
		J_Rotor	0.15	kg.m2	转子转动惯量
		d	0	N.m.s/rad	阻尼系数
	初始化	phi.start	0	deg	机械角度[deg]
		om.start	0	rad/s	机械转速

7)        模型变量

变量类型	变量名称	单位	类型	描述
结果变量	vs[1]	V	Real	定子A相电压
	vs[2]	V	Real	定子B相电压
	vs[3]	V	Real	定子C相电压
	is[1]	A	Real	定子A相电流
	is[2]	A	Real	定子B相电流
	is[3]	A	Real	定子C相电流
	phi	deg	Real	机械角度
	rpm	rev/min	Real	机械转速
	Te	N·m	Real	电磁转矩
中间变量	-	-	-	-

8)        参数设置

1)        定子电阻Rs、转子极数Nr和转动惯量J_Rotor，这些参数设置需要保持为正值。

9)        模型原理

开关磁阻电机的定子有3对磁极，转子有若干对未磁化的齿极。电机通过对定子磁极通电，利用磁引力拉动转子旋转。定子线圈依次通电，转子受到定子磁力的牵引产生旋转。该过程利用了磁阻最小原理，也就是磁通总是沿磁阻最小的路径闭合。同时间，由于线圈电流通断、磁通状态直接受开关控制，所以叫开关磁阻电机。

在开关磁阻电机中，通常定子上的线圈是由控制器控制的。当电机开始工作时，控制器会根据转子位置和速度的变化，调整线圈电流的方向和强度。由于转子没有永磁体或导体，当定子线圈中的电流流过时，它们会产生磁场并将转子吸引到对应的位置。控制器将线圈中的电流反转之后，转子就会继续运动，这样，电机就可以持续不断地运行。

三相开关磁阻电机的转子行程角度为

其中，为行程角度；Nr是转子极对数；

一个转子齿极产生的转矩产生能力β为

由于磁场饱和对磁链与转角关系的影响，开关磁阻电机模型的数学模型是非线性的，相电压方程为

其中，vph为每相电压，Rs为每相定子电阻，iph为每相电流，λph每相磁链，θph每相的角度；

用偏微分重写上面的方程可以得到下式

瞬态电感为

可以简写为

可以得到反电动势

将这些项代入电压方程，得到

应用co-energy方程可以得到转矩与能量方程；

可以得到每相的瞬时转矩方程，如下式所示

将上式相加，可以得到三相开关磁阻电机总的转矩方程：

运动方程为：

其中，J为转子的转动惯量；ω为机械转速；T为电磁转矩；TL负载转矩；Bm转子阻尼。

10)    参考文献

[1]     许晓峰.电机与拖动第二版[M],北京：高等教育出版社,2019.