1前言 當今新一代高性能開關磁阻調速節能電機系統己經逐一問世并在很多方面獲得應用。該開關磁阻調速節能電動機系統是一種集微處理機技術、現代控制理論、電力電子技術、智能控制、電機一體化，具有優良調速性能、高可靠性、高效節能的機電一體化的高新技術產品。其性能優于進口變頻器并完全可以替而代之。這是因為有以下特點。 1.1高性能開關磁阻調速節能電動機系統主要特點 （1）高效節能 在很寬的調速范圍和負載范圍內，系統效率在90％以上，助率因數0.9以上，空載電流小于1A： （2）低起動電流，高起動轉矩 起動電流為額定運行電流的30％時起動轉矩可達額定轉矩的150%； （3）優越的調速性能 調速比超過1：20;轉速穩定度，轉速波動<0.1％，實測數據表明，可達0.06% （4）節約材料 節約銅材l/3左右： （5）生產工藝簡單，可靠性高及全數字化設計，可聯網遠程控制。 那么它與Y（星形）系列電動機+變頻器相比，其優勢又是什么? 1．2與Y系列電動機+變頻器在結構及可靠性之對比 （1）開關磁阻電動機SRM與Y系列電動機之對比 1）Y系列電動機在轉子方面 由硅鋼片疊成，有鼠籠條，有鋁耗，工藝相對復雜，機械強度相對低，可靠性相對低；而在定子方面：其分布繞組，耗銅相對多；其繞組承受的匝問電壓峰值：l 000多伏存在絕緣老化，壽命相對短。 2）而開關磁阻電動機SRM在轉子方面（見圖l所示）由硅鋼片疊成，無繞組，沒有鼠籠條，工藝簡單，機械強度高，可靠性高；在定子方面（見圖l所示），集中繞組耗銅少：繞組承受的匝問電壓峰值：幾十伏不存在絕緣老化，壽命長。 （2）開關磁阻電機控制器SRD與變頻器對比 1）變頻器變頻器或無刷直流電動機主電路拓樸結構如圖2a所示，其主電路存在貫穿短路隱患：當某相電路出現故障時，不能產生旋轉磁場，電機不能運行。 2）控制器SRD開關磁阻電機系統控制器主電路拓樸結構如圖2b所示其主電路不存在貫穿短路隱患；當某相電路出現故障時，各相繞組獨立工作，電動機可以繼續工作。 1.3與Y系列電動機+變頻器在性能上比較 1）Y系列電動機+變頻器在功率因數上。額定點一般為0.8左右，偏離額定點后下降非常快。在起動電流上:一般為4～7倍額定電流；其調速性能：頻率在36～45Hz之間最佳，低于36Hz效率急劇下降；空載電流：以30 kW為例，電動機電流約10～15A。 2）開關磁阻電動機（SRM-SwitchedReluctanceMotor，簡稱SRM）在功率因數上。在很寬的范圍內一般在0．95左右，最高可達0.99，呈容性負載。起動電流30％額定電流，可獲得150％額定轉矩:調速性能：調速比超過1:20;轉速穩定度，轉速波動<0.1％，實測數據表明，可達0.06％；空載電流：以30 kW為例系統電流約0.5A。由以上比較可看出，高性能開關磁阻調速節能電動機系統具有獨特之優勢，之所以有“獨特之優勢”，那取決于它的新型結構。 [align=center] [/align] 2高性能開關磁阻調速節能電動機系統結構特征 開關磁阻調速節能電動機系統是嶄新的一種系統，并且已經是智能化和模塊化（如圖3所示），不僅調速性優越，而且各種保護功能也很完善，已在很多方而大量使用。這項技術一經問世，便以其寬廣的調速范圍，良好的機械特性，卓越的啟動制動性能，節能，易維護等一系列突出優點而引起電氣及其他行業的關注。 從圖3中可以看出開關磁阻調速節能電動機系統是由SRM（開關磁阻電動機）和SRD（控制器，包括信號處理與功率變換二部件）結合組成，并能將電功率與機械能互換輸入輸出的機電一體化裝置，即將電能轉換成機械能，也可能將機械能轉換成電能。實際糸統可由開關磁阻電動機（SRM）、功率變換器、微控制器、電流及位置檢測器等5大部分組成。 2．1開關磁阻電動機（sRM）結構特征 它是系統中實現能量轉換的部件，它與傳統的磁阻電動機相比，具有本質的區別。在結構上．SRM采用雙凸極形式，即定子、轉子均為凸極式構造:定子線圈采用集中式而不是分布式繞組；加在定子繞組上的電壓為不連續的矩形波而非連續的正弦波。轉子僅由硅鋼片疊壓而成，既無繞組也無永磁體，定子各極上繞有集中繞組。圖4所示為12/8極（定子12極、轉子6極）四相SRM剖面圖。SRM有兩種獨特的運行方式：低速時采用電流斬波方式；高速時采用單脈沖角度控制方式。在電流斬波方式中，系統是通過調節相繞組電流的大小來控制轉矩，因此能準確知道繞組中實際電流的大小，對電流進行反饋是很必要的：在角度位置控制方式中，系統通過調節觸發角和關斷角來實現對轉矩的控制，此時電流己不再作為控制量，但為了防止系統過載或故障則要進行過流保護，所以系統中需要進行電流檢測。 （1）SRM電動機機械特性及與其他調速系統的性能比較 遵循“磁阻最小原理”，通電后，磁路有向磁阻最小路徑變或化的趨勢。當轉子凸極與電子凸極錯位時，氣隙大、磁阻大：一旦定子磁極繞組通電，就會形成對轉子凸起的磁拉力，使氣隙變小，磁路磁阻變小。與此同時用電子開關按一定邏輯關系切換定子磁極繞組的通電相序，即可形成連續旋轉的力矩。開關磁阻調速電動機的調速功能是由開關磁阻電動機轉于位置檢測器、功率變換器和控制器（微控制器）共同配臺實現的。 圖5為SAM開關磁阻電動機的機械特性，之所以說它機械特性好是因啟動轉矩大于額定轉矩的2～3倍，圖5中的A曲線所示。 [align=center] [/align] 表1為SRM與其它調速系統的性能比較所示。從表1可看出SRM效率高，低耗、節能。 （2）功率變換器 功率變換器是連接電源和電動機繞組的開關部件。通過它將電源能量饋入電動機，也可將電動機內的磁場儲能反饋回電源，其功率變換電路所用的開關器件為絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）。 值此需要特別指出，與眾不同的是，開關磁阻調速節能電動機系統很容易通過改變電動機的工作方式和控制參數實現不同的性能特點和滿足特殊的性能指標，尤其當采用微控制機為控制核心時，往往只需通過修改軟件，便能滿足用戶許多不同的性能要求。 3高性能開關磁阻調速節能電動機系統在油由與中央空調節能系統等領域的典型應用舉例 高性能開關磁阻調速節能電動機系統的應用范圍非常廣泛，隨著科技能力的不斷進步，以及半導體集成控制技術水半的提高，其系統已有了系列化產品，在工業部門和家用電器及國防軍工中得到應用。下面以在油由與中央空調節能系統等領域的應用作為典型舉例說明。 3．1基于SR的油田抽油機驅動系統組成與特點 系統組成見圖6所示。其特點為： 1）起動電流小低起動電流，高起動轉矩，起動電流為額定運行電流的30％時起動轉矩可達額定轉矩的150％。 2）沒有退磁問題。 3）增產效益開關磁阻調速系統可實現上沖程快、下沖程慢，從而使油液充滿度大，增加產油量。 4）線路及維護效益經以上數據分析，使用該系統可以極大的減少線路及供電容量，節約投資成本，減少維護費用。 5）調速方便 可頻繁起停及正反向轉換運行。 6）操作簡便調速時不用轉換皮帶輪，直接調節按鈕就可以調速：可節省以前換皮帶輪所花的吊車費、人工費、停產費用等等。 7）使用壽命長開關磁阻調速系統可實現軟起動和上快下慢的特性，減少了抽油桿的磨損和井況的影響，延長使用壽命，減少維修次數。 8）防盜電若一條母線建成直流供電，可以防止竊電現象發生。之間最佳，低于36 Hz效率急劇下降。 3．2基于SR的油田抽油機智能化遠程驅動系統組成與特點 系統組成見圖7所示。除了具備基本型的所有優點外，遠程型系統還具備如下特點： 可以進行遠程監視和控制；可以通過移動網絡系統，實現抽油機移峰填谷控制，因此能優化用電模式，降低采油成本，解決電網供需矛盾;實現遠程監視控制，不需外加設備和傳感器，因此操作更簡單，可靠性更高:比如抽油機的沖次可以根據電動機轉速間接測得（傳統的是通過安裝傳感器測量，可靠性差，壽命短）;油桿拉力可以根據電動機的電流間接換算測得;流量也可以通過電動機轉速和電流換算測得：由于SRM的空載電流很小，不到一個安培，因此，當皮帶斷后，可以根據電動機電流判斷得出，從而及時通知有關人員進行處理．降低損失，提高生產效率；由于遠程系統將遠程通訊、剛絡、驅動控制集成一體，因此可以大大節約設備本和運行維護成本:大幅度提高了抽油機的信息化和自動化水平，更符合潮流發展方向:本系統可以節能降耗、提高生產效率、提高工藝控制水平，從而提高企業的核心競爭力。 3．3基于SR的中央空調節能系統 1）工作原理 系統運用了計算機技術+模糊化控制技術，控制單元和信號采集單元組成閉環控制系統，通過對冷卻風機、水泵的工藝參數（溫度、壓力等）和設備參數（電機功率）的優化共控制，使風機、水泵一直工作在滿足要求條件下的最省電的運行方式。在確保用戶舒適的前提下自動調節電機轉數，徹底解決電能浪費問題。 2）系統特點采用最先進的開關磁阻電機系統，系統由溫度、壓力傳感系統、PLC控制系統、開關磁阻電機等和冷卻泵組成閉環控制系統，將溫差、壓差的反饋值與設定的目標值進行比較運算，通過PLC系統自動調節電機轉速，在滿足工藝要求的前提下最大化地達到節電目的。改普通異步電動機定速運行的陳舊模式，克服了日前應用較多的變頻器調速范圍窄、本身有電耗的局限性，節電效果一般在30％,80％之間。 基于 SR的中央空調節能系統風機系統，見圖8a所示。基于 SR的中央空調節能系統冷卻、冷凍泵系統見圖8b所示。 3．4基于 SR的CAM電線現場網絡系統 新一代高性能開關磁阻調速節能電動機及控制系統，還開發CAN總線接口，實現了設備的現場總線網絡控制，提高了系統的自動化、信息化水平，方便用戶控制，實現更佳的控制效果，提高節能的效益。 當前中央空調電機（三相異步電機、三相異步電機+變頻控制、SR節能調速系統等3種）節能幾種常用技術的對比分析要領。 1）三相異步電機定速運行，功辛率因數低，效率低；不可調速、簡單可靠，但起動對設備沖擊大，啟動沖擊電流大，影響電網正常運行；存在絕緣老化分布繞組，承受的匝間峰值電壓高達1000多伏），相比壽命居中。 2）三相異步電機+變頻控制變頻調速、單參量線性控制、變速控制，功率因數較低，節約電能20％～50％；自動化程度較好、調速范圍窄，頻率在36～45 Hz之間最佳，低于36 Hz效率急劇下降；采用軟起動，對設備無沖擊。但控制電路比較復雜容易發生擊穿短路現象，引起過火災；存在高次諧波，功率因數低，對電網有污染，長期接觸對人體有危害：高次諧波導致電動機絕緣老化（分布繞組，承受的匝間峰值電壓高達1000多伏，還有高次諧波電壓），電動機壽命較短。 3）SRM節能調速系統計算機控制+模糊化控制技術、多參量非線性控制、變速控制、功率因數高，可達0.99，效率高，節約電能30％～80％;自動化程度最好、調速范圍寬，調速比可達1：20以上，在很寬的調速范圍內效率都在90％左右；起動軟起動，對設備無沖擊。控制電路不存在擊穿短路現象，電動機結構簡單，運行安全可靠：起動電流小，起動轉矩大，功率因數高，對電網沒有沖擊和污染： 電動機結構簡單堅固，不存在絕緣老化（集中繞組，承受的匝間峰值電壓僅幾十伏），電動機壽命最長。 3．5樓宇供水系統 （1）系統方案（見圖9所示） （2）系統特點 用戶可以設定要求的工藝（壓力、流量）參數，可選擇對電動機、閥門、調速裝置進行控制，也可以選擇全自動化優化運行方式。可以實時監測流量、壓力、液位、溫度等工藝參數。