sr电动机的功率变换器相当于pwm变频调速感应电动机的变频器一样，在其调速系统中占有重要地位。功率变换器设计是提高开关磁阻电动机调速系统(srd)性能价格比的关键之一。由于sr电动机工作电压、电流波形并非正弦波，且波形受系统运行条件及电机设计参数的制约，变化很大，难以准确预料，这为功率变换器的设计带来了困难。目前来说，适用于所有sr电动机及不同控制方式的“理想功率变换器”是没有的。

　　本文针对一台5.5kw四相sr电动机展开功率变换器的设计工作。采用新型四相功率变换器主电路结构形式，并且增加dc/dc变换器加快放电，提高了srd系统的整体性能。

　　功率变换器主电路分析与设计主电路设计是sr电动机功率变换器设计的关键之一。对四相srd系统来说目前已有的功率变换器大多采用如图1所示的双极性电源型和不对称半桥型。

双极性电源型

　　不对称半桥型

　　(图中:t1～t8为功率驱动主开关;a、b、c、d为电机四相绕组。)图1双极性电源型和不对称半桥型

　　双极性电源型功率变换器每相只用一只主开关是其主要优点，但主开关和续流二极管的电压定额为us+δu(δu系因换相引起的任一瞬变电压)，而加给励磁绕组的电压仅为us/2，未能用足开关器件的额定电压和电源的容量。另外，这种结构的功率变换器，当电机单相运行时，因瞬时只有一只开关管导通，c1、c2交替出现较大的波动。采用双相运行方式可以解决这一问题(前提是电路上、下两部分同时有一相绕组导通)，但在双相运行时，相电流可能流过dl/dθ<0的区域，这时电动转矩的有效性将降低，电流在相绕组中的电阻损耗却将增加;而且，两相同时通电，电机磁路饱和加剧，进一步降低了电流产生电动转矩的有效性。

　　不对称半桥型的特点是:

　　各主开关管的电压定额为us，与电机绕组的电压定额近似相等，所以这种线路用足了主开关管的额定电压，有效的全部电源电压可用来控制相绕组电流;由于每相绕组接至各自的不对称半桥，在电路上，相与相之间的电流控制是完全独立的;

　　可给相绕组提供3种电压回路，即上、下主开关同时导通时的正电压回路，一只主开关保持导通另一只主开关关断时的零电压回路，上、下主开关均关断时的负电压回路。这样，低速斩波控制(ccc)方式时可采用能量非回馈式斩波方式，即在斩波续流期间，相电流在“零电压回路”中的续流，避免了电机与电源间的无功能量交换，这对增加转矩、提高功率变换器容量的利用率、减少斩波次数、仰制电源电压波动、降低转矩脉动都是有利的;

　　每相需2只主开关，未能充分体现单极性的srm功率变换器较其他交流调速系统变流器固有的优势。

　　通过以上分析可看出，从性能上看，不对称半桥型较双极性电源型有很大优势，其唯一不足是所用开关器件数量多，尤其是对非小型的sr电动机，明显增加了功率变换器的成本，经济性差。

　　在不对称半桥结构基础上，a相和c相、b相和d相分别可共用一只上臂主开关(共用一只下臂时相对需多增加两套独立的驱动电路供电电源，增加了成本)，从而减少2个主开关，构成如图2所示的新型四相sr电动机功率变换器主电路。

　　图2新型四相sr电动机功率变换器主电路

　　这种主电路方案保留了不对称半桥型的优点，使开关器件降到最少，具有较高的性能价格比。

　　本项目sr电动机功率变换器设计

　

　　图3新型功率变换器电路

　　图3为本项目所采用的功率变换器电路，在实用中又进行了优化。系统采用三相交流电源(线电压380v、50hz)供电。系统中使用的整流电路为三相三线制电路，分为二极管整流部分和电容滤波部分。电解电容c1、c2对整流电路的输出起到滤波作用，而电阻r2、r3起到平衡两个电容上的电压及整个系统关闭时对c1、c2电容放电的作用。

　　在系统加电开始工作的瞬间，为了防止滤波电容开始充电所引起的过大的浪涌电流，需要采取一定的保护措施。本系统采用了电阻-继电器并联网络。当充电电压小于某一值时，继电器j断开，电阻r1流过电流，把浪涌电流限制到一个安全的范围。当充电电压大于此值时，j闭合，把电阻r1短路。

　　本功率变换器中增加了dc/dc变换器，目的是为了续流时增加绕组两端的反压，因为传统的功率变换器续流时加在绕组两端的电压为－us，其放电电压方程为