核心提示：　　開關磁阻電機（SRM）轉子上無繞組，定子上為集中繞組，其結構簡單、堅固，工作可靠，因而使其逐漸受到廣泛重視。其實泰勒早在1839年中就提出了SRM，但之后很長的時間卻幾乎無人問津這其中主要原因是S

　　開關磁阻電機（SRM）轉子上無繞組，定子上為集中繞組，其結構簡單、堅固，工作可靠，因而使其逐漸受到廣泛重視。其實泰勒早在1839年中就提出了SRM，但之后很長的時間卻幾乎無人問津這其中主要原因是SRM的功率變換器在當時幾乎是不可能實現的。近二三十年，隨著電力電子器件、MCU、DSP的快速發展，使得功率變換器和控制器也有了發展的基礎。

　　SRM系統是典型的機電一體化系統，其功率變換器與控制器更是不可分離。在整個系統中，功率變換器中成本的比重很大，而且SRM工作電流電壓并非正弦波，而是受系統運行條件及電機設計參數的制約，很難準確預料，這些都使得功率變換器的設計以及開關器件的選擇極為重要而又復雜。

　　本文主要介紹了功率變換器的各類拓撲及其適用場合，還簡要介紹了功率變換器件的性能及其選擇原則。

　　2功率變換器的設計要求（）盡量使用最少數量的開關器件；最好功率變換器既適用偶數相，又適合奇數相；主開關器件的電壓額定值與電機接近；具有迅速增加相繞組電流的能力；（）可通過開關器件調制、控制相電流；（6）在磁鏈減少時，能回饋能量，盡量提高效率。

　　當然，這些要求不能孤立地看，比如說在高電壓大功率的情形，如果我們一味強調使用最少數量的開關器件，那么勢必提高開關器件的電壓，這樣有可能降低系統的可靠性而且增加成本。所以設計功率變換器要綜合考慮性能和成本等因素。

　　3各種功率變換器主電路拓撲3.1半橋式半橋式功率變換器控制方式靈活，有很多種改進形式，但總的來說需要元件數量較多，成本較高。

　　開關磁阻電機的功率變換器中，最靈活、應用最廣泛的就是（a）所示的不對稱橋式變換器。

　　每一相需要兩個開關管T1、T2和兩個二極管D1、同時打開后，phi通過D1、D2續流回饋能量。正是由于能量可以回饋，因此這種變換器效率很高。而且如果出現兩相同時工作的情況，由于各相獨立的結構，是互不影響的。但是所需元件數量多，因此成本較高，主要應用在高電壓大功率而且相數較少的場合。

　　為了保持不對稱橋式變換器的優良性能，又盡量減少元件，進而出現了不少拓撲結構。如（b）中，兩相除了每相開關T1、T2還公用了開關T3、T4減少了開關個數，但是在每相的回路中存在三個開關管，這樣增加了損耗，也降低了電壓利用率。（）中改進了這一問題中介紹La可改為阻尼電阻或采用斬波方式限流。

　?。╞）是在不對稱半橋的基礎上加了電容Cb1，讓Cb1儲能，這樣可以提高下一相開通時電流上升的速度。（）是（b）的改進，Cb2比Cb1上的電壓要低得多因此可以選擇較廉介的電容。Pul 3.2電容儲能式器它是利用一個串聯（（a））或并聯的電容（（b）），通過一個由Cb、Ta、Da和La組成的Buck（降壓）DC―DC變換器，將能量回饋到直流母線上。Cb為附加儲能電容，這種變換器有些中也將其稱為含有DC―DC電路的變換器。用這樣的方式來將能量從附加電容Cb傳到下一個繞組中，可以保證電容不過放電或是過充電，關閉電壓可以得到精確控制。不足之處在于元件數量增多，控制難度較大，而且器件的設計要求達到DC―DC變換器的高頻（幾十k以上），而僅在電機繞組開通或關斷時工作，造成一定的浪費。

　　3.3電感儲能式兩個繞組ph1a、ph1b相互耦合，輔助繞組phlb的作用是將儲存在磁芯中的能量回饋到DC中。這樣做最大的好處是能把頻率提高。但是輔助繞組不可能做到完全交鏈，因此需要額外緩沖電路，而且制作電機比較復雜（需要特制繞組），輔助繞組的加入也加大了繞線體積，降低了單位體積銅的效用。

　　3.4能耗式對儲存在繞組中的剩余能量不是回饋，而是將其消耗掉。這樣做的好處是減少了元件數量，使得結構和控制都變得簡單。但是這樣降低了效率，而且耗能電阻的發熱要注意處理。此方法多應用在對效率要求不高而又強調成本低廉的小功率場合。（a）應用一個簡單的電阻R來吸收能量ph中的剩余能量，（b）則將ph中的能量消耗在穩壓管D1上。T1斷開后，ph1給Cb諧振充電，之后Ta合上，Cb與Lb諧振，Dr2阻止反充電，Lb最終通過Dr1將能量返回電源Vs. 3.6各類功率變換器的比較表1是各類功率變換器的比較，表中數都是m類別開關數量二極管數適用相數電源電壓利用率是否有能量回饋能否迅速增加開通電流半橋式。

　　3Vt有不能。cmm偶數Vs― 3Vt有不能。2mm+1偶數Vs/2―Vt有能電容儲能式。a2m奇偶Vs+ Vt有不能電感儲能式mm奇偶Vs― Vt有不能能耗式。amm奇偶Vs― Vt無不能。bmm奇偶Vs― Vt―Vd無不能諧振式。amm3的倍數（Vs―V）/2有能。bmm4的倍數Vs―Vt有不能。cm+1m+2奇偶Vs― 2Vt有不能表1功率變換器的比較表4功率變換器中的主開關器件SRM系統根據輸出特性不同，電流波形也不同及高性能的調速特性，給功率變換器也提出了相對感應電機驅動系統更加嚴格的要求。合理選擇與電動機功率等級、供電電壓、峰值電流、成本等有關，另外還與主開關器件本身的開關速度、觸發難易、開關損耗、抗沖擊性、耐用性、并聯運行的難易程度、峰值電流額定有效值（或平均值）電流定額的比值大小及市場普及程度等有關。以下是幾種主要應用開關器件的各自特點以及應用場合。微電機，2⑴0大學電器自動化專業，現為華南理工大學電力學院研究生，電力電子及電氣傳動專業，研究方向為開關磁阻電機的控制