具有超強的起動和制動性能的開關磁阻電機驅動系統

具有超強的起動和制動性能的開關磁阻電機驅動系統

紡織行業中主要生產設備是織布機。織機主傳動的作用是將電動機的功率通過傳動機構傳遞給主軸及其相關運動部件以實現織機的各種動作。主傳動應具備：起動迅速，在第一次打緯時，織機車速就應達到或接近正常運轉的速度；制動平穩、快捷，停車位置準確，符合工藝和操作要求。

織機主傳動系統分為直接式和間接式兩大類。間接式傳動方式是電動機通過摩擦離合器傳動織機主軸，離合器與制動器配對使用。通常，電動機總是在回轉，通過操縱離合器與制動器的接合和脫離來控制織機的啟動或制動。間接傳動方式，在織機啟動時，一直在轉動的電動機和離合器的轉子以及皮帶輪儲蓄著較大的動能，可以加快織機的啟動過程，因此對電動機的起動力矩沒有特殊的要求，織機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在織機停機時，依然保持空轉，增加了能耗。

直接式傳動方式，其驅動電動機是和織機直接聯動的，電動機與主軸之間的傳動鏈上不存在離合器，機構簡化，當織機停機時，電動機停止轉動，避免了電動機的空轉。直接式傳動方式要求電動機具有超強的起動力矩，以實現織機迅速啟動、確保第一次打緯具有充足的打緯力，避免織物出現開車痕。由于織機直接主傳動方式對驅動電機的起動和制動性能要求很高，一般難以滿足，織機通常采用間接式傳動方式。目前，國際上先進的織機采用直接主傳動方式。

天津工業大學電工電能新技術天津市重點實驗室，針對織機直接主傳動的電機驅動問題，開發研制了具有超強起動和制動性能的開關磁阻電機驅動系統(SRD)。該系統包括：開關磁阻電機、功率變換器、控制器和位置檢測部分。電機采用三相12/8極結構的開關磁阻電機，控制器采用DSP（信號處理器）為核心的全數字控制系統。通過優化設計和優化控制，實現了對電機的超強起動和制動，并具有運行可靠、控制靈活、調速范圍寬的特點。而且，由于其具有良好的調速性能，因而，在織機慢速尋緯時，可代替慢速尋緯專用小電機，而由此電機帶動織機進行慢速尋緯運動，省去了慢速尋緯專用電機。

圖1為開發研制的具有超強的起動和制動性能以及寬速范圍調速的開關磁阻電機驅動系統，電機為5.5KW開關磁阻電機。該系統可在0.1秒內帶載起動，能夠滿足織機主軸直接驅動的要求。圖2為帶載(負載為18.5Nm)起動和制動運行時的電機轉速實測波形。

為了實現實時在線監測開關磁阻電機驅動系統的運行狀況，又開發研制了實時在線檢測系統，能實現對開關磁阻電機驅動系統的轉速、電流、電壓、轉矩、功率、位置等變量的實時在線檢測，各變量的運行狀態可同步在上位機上實時動態顯示。

開發研制的開關磁阻電機驅動系統不僅可應用于織機直接主傳動，也可應用于其它需要電機快速起動、制動和調速運行的電機驅動領域。