开关磁阻电机（SwitchedReluctanceMotor简称SRM）的研究始于20世纪80年代末。由于其结构简单、坚固，具有成本低、工作可靠、控制灵活、运行效率高、容错能力强等优越特性，因此在某些特殊应用领域有一定的应用优越性<1>。初期它是被用作飞机上的起动/发电机的，所以，又称为SR起动/发电机。SRM是一种典型的机电一体化电机，其控制非常灵活，很容易实现四象限运行，目前以美国GE公司为代表的航空电气界，从上世纪80年代后期对开关磁阻电机作为航空起动/发电机开始可行性探索<2>，单机功率最大达到250KW，输出电压为270V，其电压品质满足MIL-STD-704E标准。这表明开关磁阻电机作为一种新颖的发电机是很有潜力的。但是，SR电机自70年代问世以来，多集中于研究开发调速电动机，极少涉及发电方面的研究。为了完善开关磁阻电机的理论，本文重点分析了开关磁阻电机的发电原理并且对发电运行控制策略进行了研究。

　　运行原理开关磁阻发电机可以是单相、三相、四相或其他多相。以目前广泛应用的三相6/4结构电机为例。其定子有6个齿极，每个定子齿极上设有一个绕组，位于径向相对的两个线圈串联构成一相绕组，可组成A、B、C三相绕组。对开关磁阻电机的发电过程进行理论分析如下：以A相导通为例，单周期相电流波形。在12区段，电源经过主开关对绕组供电，称为励磁阶段。励磁的开始点处于L>0的区段，母线电压的作用，励磁电流开始上升；当转子转到=m附近时，L！0，但由于电流i>0，L（）的值比起L（1）有所增加，此时电流的上升率将比初始时的上升率小；当转子位置进一步增加，明显处在L<0的区段时，励磁电流的上升率很大。这是因为电源及运动电势同时形成电流，直至相电流在2处达到ic。在本阶段，电机开始吸收机械能，可以进入发电运行状态，为了对电机进行充分励磁，提高总的发电能力，需要将关断角2适当后移；当转子位置到达=2时，主开关关断，绕组内能量沿续流二极管回馈给蓄电池，电机进入续流发电状态。

　　在相电流达到周期内的最大值之后电流开始迅速下降。在此区段内足够强的续流电流源源不断地将机械能转换为电能输出。电源Vcc是一直流电源，3个电感分别表示SRM的三相绕组，IGBTlIGBT6为与绕组相连的可控开关元件，6个二极管为对应相的续流二极管。当第一相绕组的开关管导通时，电源给第一相励磁。开关磁阻电机发电运行的控制方法开关磁阻发电机许多参量的变化将影响发电机的出力大小。这些可控量既可以单独使用，也可以和其它可控量结合在一起对系统进行优化控制。这些可控量归根结底是对发电机的励磁主控量ic进行控制。电流斩波控制（CurrentChoppingControl，简称CCC）CCC方法是目前国内外对SR电机电动控制所采用的最常见的一种控制方法，同样也适用于开关磁阻发电机的运行。这种方案的可控性很好，控制简单直接，与后面所阐述的PWM控制方案相仿。其控制方法是让相电流iphase与给定的电流斩波限ichop进行比较，当转子位置>1后，开始时iphaseichop出现时，让主开关关断一段时间后再开通。

　　调节电流斩波限的相电流波形斩波控制实际上是一种调节励磁的控制方案。显然固定了1然后调节斩波限ichop就相当于在调整2，随着斩波限ichop的增加，励磁区间加宽，励磁电流增大，续流电流也相应增加，最后可以使电机的有效输出功率增加。这样的调节过程相当于调整ic的大小。若开关磁阻发电机工作转速范围较宽，同样可以通过分区段设定优化的1值。角度位置控制（AnglePositionControl，简称APC）从开关磁阻发电机的运行原理以及对相电流的分析，可知开通角1和关断角2都影响着相电流的大小，进而影响着发电机的功率输出。但是由于系统的非线性，所以无法直接列写出与输出功率大小的关系。通常采用的是经过经验判断或者仿真实验确定某一个角度大小或其变化范围。在关断时刻励磁电流增加，关断以后的续流电流也相应增加，从而使得发电机总的输出功率提高。由于励磁电流在电感下降区有显著的上升，所以相电流波形对1的变化较敏感，因此实际采用APC方法时，一般先根据优化的值固定1，然后通过闭环调节。若开关磁阻发电机工作转速范围较宽，则可以通过分区段固定2的值，使得不同的转速区段对应的2有所不同，然后再通过闭环细调1。

　　PWM控制与上述两种控制方法不同，它并不是实时的调整主开关的开通角1和关断角2，它的控制思路是在主开关的开通信号中加上调制的PWM信号，这样一来，通过调节PWM的占空比D就可以调整励磁电流的大小，D越大，励磁电流也越大，发电机的有效输出功率也越大。为PWM控制的相电流波形。在PWM控制方案下，PWM的占空比D与激磁电流（指相电流的一个周期中励磁电流达到的最大值）之间存在良好的线性关系，不仅可控性较好，而且对闭环系统PI调节器的设计也带来一定的方便，但这种控制方法使得主开关的开关损耗会有所增加。PWM控制的相电流波形4.4全导通斩波控制（FullConductedCurrentChoppingControl）全导通斩波控制方案是一种去除位置传感器的开关磁阻发电机控制方案，其控制方法是由调节器根据给定量（如电压）与发电系统的输出量（如电压）求出所需励磁电流的限值，如斩波控制方案，而与斩波控制不同的是这种方案自始至终无需和开通关断的角度信号相迭加，换而言之始终保持开通的信号，完全靠电流的斩波来控制发电机的功率输出。当相电流达到或超出限值时，通过控制电路关断相应相绕组开关，其余时间始终保持相绕组主开关导通。

　　全导通斩波控制的相电流波形这时开关磁阻发电机不需要检测转子位置，从而去掉了转子位置传感器，简化了系统结构和控制方案，提高了可靠性和容错性，降低了成本，特别适合在高转速下应用。开关磁阻发电系统构成开关磁阻发电系统是以开关磁阻发电机为机电能量转换的核心。主要由四个部分组成。开关磁阻电机起动/发电机系统的控制原理（1）原动机，它可以是电动机，发动机或其他能够提供动能的装置；（2）开关磁阻发电机；（3）控制器，包括功率主电路、驱动电路、过压过流保护电路、电压电流检测电路、电机转子位置检测电路、DSP系统电路等；（4）蓄电池和负载；6.开关磁阻发电系统的特点及发展前景飞机、汽车电源系统从发电型发展为起动/发电型是技术上的进步，它不仅降低了系统重量，而且提高了可靠性和系统效率，直流电源系统为构成起动/发电系统提供了可能性。而开关磁阻发电系统的优良特性更决定了它作为一种新型的起动/发电系统也具有很强的竞争力：开关磁阻发电系统可以在同一套电流分配器的基础上灵活地进行起动到发电状态的切换，并可以产生高质量的高压直流电能；磁阻电机起动时，可以产生较大转矩。

　　由此可见，开关磁阻发电机所具有结构简单坚固、低成本、高容错运行能力、较高的能量密度和高温高速运行能力等优良特性。这些特性决定了开关磁阻发电系统作为一种新型直流发电系统是很有应用潜力的。