具有超強(qiáng)的起動和制動性能的開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)

紡織行業(yè)中主要生產(chǎn)設(shè)備是織布機(jī)?？棛C(jī)主傳動的作用是將電動機(jī)的功率通過傳動機(jī)構(gòu)傳遞給主軸及其相關(guān)運(yùn)動部件以實(shí)現(xiàn)織機(jī)的各種動作。主傳動應(yīng)具備：起動迅速，在第一次打緯時(shí)，織機(jī)車速就應(yīng)達(dá)到或接近正常運(yùn)轉(zhuǎn)的速度；制動平穩(wěn)、快捷，停車位置準(zhǔn)確，符合工藝和操作要求。

織機(jī)主傳動系統(tǒng)分為直接式和間接式兩大類。間接式傳動方式是電動機(jī)通過摩擦離合器傳動織機(jī)主軸，離合器與制動器配對使用。通常，電動機(jī)總是在回轉(zhuǎn)，通過操縱離合器與制動器的接合和脫離來控制織機(jī)的啟動或制動。間接傳動方式，在織機(jī)啟動時(shí)，一直在轉(zhuǎn)動的電動機(jī)和離合器的轉(zhuǎn)子以及皮帶輪儲蓄著較大的動能，可以加快織機(jī)的啟動過程，因此對電動機(jī)的起動力矩沒有特殊的要求，織機(jī)通常采用此類傳動方式。但是離合器和剎車片的磨損以及皮帶打滑都會使織機(jī)起、停性能逐漸變差，而且要定期更換維修，成本較高。并且間接傳動采用的電機(jī)在織機(jī)停機(jī)時(shí)，依然保持空轉(zhuǎn)，增加了能耗。

直接式傳動方式，其驅(qū)動電動機(jī)是和織機(jī)直接聯(lián)動的，電動機(jī)與主軸之間的傳動鏈上不存在離合器，機(jī)構(gòu)簡化，當(dāng)織機(jī)停機(jī)時(shí)，電動機(jī)停止轉(zhuǎn)動，避免了電動機(jī)的空轉(zhuǎn)。直接式傳動方式要求電動機(jī)具有超強(qiáng)的起動力矩，以實(shí)現(xiàn)織機(jī)迅速啟動、確保第一次打緯具有充足的打緯力，避免織物出現(xiàn)開車痕。由于織機(jī)直接主傳動方式對驅(qū)動電機(jī)的起動和制動性能要求很高，一般難以滿足，織機(jī)通常采用間接式傳動方式。目前，國際上先進(jìn)的織機(jī)采用直接主傳動方式。

天津工業(yè)大學(xué)電工電能新技術(shù)天津市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，針對織機(jī)直接主傳動的電機(jī)驅(qū)動問題，開發(fā)研制了具有超強(qiáng)起動和制動性能的開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)(SRD)。該系統(tǒng)包括：開關(guān)磁阻電機(jī)、功率變換器、控制器和位置檢測部分。電機(jī)采用三相12/8極結(jié)構(gòu)的開關(guān)磁阻電機(jī)，控制器采用DSP（信號處理器）為核心的全數(shù)字控制系統(tǒng)。通過優(yōu)化設(shè)計(jì)和優(yōu)化控制，實(shí)現(xiàn)了對電機(jī)的超強(qiáng)起動和制動，并具有運(yùn)行可靠、控制靈活、調(diào)速范圍寬的特點(diǎn)。而且，由于其具有良好的調(diào)速性能，因而，在織機(jī)慢速尋緯時(shí)，可代替慢速尋緯專用小電機(jī)，而由此電機(jī)帶動織機(jī)進(jìn)行慢速尋緯運(yùn)動，省去了慢速尋緯專用電機(jī)。

圖1為開發(fā)研制的具有超強(qiáng)的起動和制動性能以及寬速范圍調(diào)速的開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)，電機(jī)為5.5KW開關(guān)磁阻電機(jī)。該系統(tǒng)可在0.1秒內(nèi)帶載起動，能夠滿足織機(jī)主軸直接驅(qū)動的要求。圖2為帶載(負(fù)載為18.5Nm)起動和制動運(yùn)行時(shí)的電機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)測波形。

為了實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)在線監(jiān)測開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，又開發(fā)研制了實(shí)時(shí)在線檢測系統(tǒng)，能實(shí)現(xiàn)對開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速、電流、電壓、轉(zhuǎn)矩、功率、位置等變量的實(shí)時(shí)在線檢測，各變量的運(yùn)行狀態(tài)可同步在上位機(jī)上實(shí)時(shí)動態(tài)顯示。

開發(fā)研制的開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)不僅可應(yīng)用于織機(jī)直接主傳動，也可應(yīng)用于其它需要電機(jī)快速起動、制動和調(diào)速運(yùn)行的電機(jī)驅(qū)動領(lǐng)域。