功率變換器是驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的電路裝置，為其提供電能。對(duì)功率變換器功率開(kāi)關(guān)的通斷狀態(tài)進(jìn)行合理的控制可實(shí)現(xiàn)電機(jī)的調(diào)速運(yùn)轉(zhuǎn)^[1]。功率變換器主電路" title="主電路">主電路拓?fù)湫问降倪x取與供電電壓、電機(jī)相數(shù)、主開(kāi)關(guān)器件的種類(lèi)有密切的關(guān)系。合理選擇和設(shè)計(jì)功率變換器是提高SRD的性能價(jià)格比的關(guān)鍵之一。雖然功率變換器電路的拓?fù)湫问蕉喾N多樣并各有其特點(diǎn)，但目前并未形成理論定式(固定模式)。一般來(lái)說(shuō)，選取理想的SR功率變換器的原則是：電路拓?fù)渑c電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)匹配、效率高、控制方便、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低。
1 功率變換器主電路工作分析
　　SRD系統(tǒng)的性能和成本很大程度上取決于功率變換器的性能和成本，所以對(duì)功率變換器的研究意義重大。目前研究主要集中在功率變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、主開(kāi)關(guān)器件選擇和使用等方面。
1.1 四相八管式" title="管式">管式功率變換器
　　四相八管式SR電動(dòng)機(jī)功率變換器主電路拓?fù)淙鐖D2所示，其中A、B、C、D各相分別有兩只主開(kāi)關(guān)和兩只續(xù)流二極管與直流電源相連。此電路有三種工作狀態(tài)。以A相為例，觸發(fā)T₁、T₂，兩開(kāi)關(guān)管都導(dǎo)通，直流電源加到A相繞組，建立電流和磁鏈，相電流i_A沿圖3(a)所示路徑流動(dòng)。當(dāng)T₁和T₂中有一個(gè)管子關(guān)斷" title="關(guān)斷">關(guān)斷，A相繞組電流在T₁、D₂或T₂、D₁構(gòu)成的回路中續(xù)流。這一過(guò)程可減小電流的脈動(dòng)，相電流i_A沿圖3(b)所示路徑流動(dòng)。T₁和T₂都關(guān)斷，相電流通過(guò)D₁、D₂續(xù)流，此時(shí)磁鏈迅速下降，繞組能量回饋電源。相電流i_A沿圖3(c)所示路徑流動(dòng)。

　　四相八管式SR電動(dòng)機(jī)功率變換器主電路拓?fù)涔ぷ髂Ｊ椒治觯涸趫D3(a)所示的模式下直流電源電壓提供給電機(jī)A相繞組勵(lì)磁能量。相應(yīng)的等式為(1)式，式中UT為主開(kāi)關(guān)通態(tài)飽和壓降，RA為A相電阻，ψ_A為A相磁鏈。在圖3(b)所式模式下，設(shè)上開(kāi)關(guān)管關(guān)斷，相應(yīng)的等式為(2)式；UD為二極管導(dǎo)通壓降。在圖3(c)模式下，相應(yīng)的等式為(3)式。
　　
1.2 四相四管雙繞組式功率變換器
　　四相四管雙繞組式SR電動(dòng)機(jī)功率變換器主電路拓?fù)淙鐖D4所示。A、B、C、D各相分別有兩個(gè)繞組，每相的一邊繞組與開(kāi)關(guān)器件相連，另一邊繞組與續(xù)流二極管相連。此電路有兩種工作狀態(tài)。以A相為例，T₁管在A相的一邊繞組中建立電流，相電流i_A沿圖5(a)所示路徑流動(dòng)；T₁管關(guān)斷，通過(guò)另一邊繞組和D₁回饋電流。相電流i_A沿圖5(b)所示路徑流動(dòng)。

　　四相四管雙繞組式SR電動(dòng)機(jī)功率變換器主電路拓?fù)涔ぷ髂Ｊ椒治觯涸趫D5(a)所示的模式下，相應(yīng)的等式為(4)式，i_A1為與主開(kāi)關(guān)相聯(lián)的繞組中電流，R_A1為與主開(kāi)關(guān)相聯(lián)的繞組的電阻。在圖5(b)所示的模式下，相應(yīng)的等式為(5)式，i_A2為與二極管相聯(lián)的繞組中電流，R_A2為與二極管相聯(lián)的繞組的電阻。
　　
1.3 四相四管等分直流電源型功率變換器
　　四相四管等分直流電源型SR電動(dòng)機(jī)功率變換器主電路拓?fù)淙鐖D6所示。每相用一個(gè)開(kāi)關(guān)器件,靠同容量的電容將直流電源等分。此電路的工作狀態(tài)用A、B兩相來(lái)說(shuō)明。A相工作時(shí)，S₁開(kāi)通，由C₁向A繞組建立電流;S₁關(guān)斷，D₁續(xù)流回饋電流給C₂，相電流i_A沿圖7(a)所示路徑流動(dòng)。B相中的開(kāi)關(guān)管和續(xù)流二極管位置與A相對(duì)調(diào)，目的是保證正、負(fù)電源供電平衡。B相工作時(shí)，相電流iB沿圖7(b)所示路徑流動(dòng)。C、D相同理。

　　四相四管等分直流電源式SR電動(dòng)機(jī)功率變換器主電路拓?fù)浞治觯涸趫D7(a)所示的模式下，直流電源給A相供電，相應(yīng)的等式為(6)式，開(kāi)關(guān)斷開(kāi)相應(yīng)的等式為(7)式。
　　
1.4 四相五管(n+1)式功率變換器
　　四相五管(n+1)式SR電動(dòng)機(jī)功率變換器主電路拓?fù)淙鐖D8所示。電路中除各相開(kāi)關(guān)及各相續(xù)流二極管外，還有一公共斬波主開(kāi)關(guān)及公共續(xù)流二極管。此電路有三種運(yùn)行狀態(tài)。以A相為例：公共主開(kāi)關(guān)S₀和A相主開(kāi)關(guān)S₁開(kāi)通，電源向A繞組輸送電流，相電流i_A沿圖9(a)所示路徑流動(dòng)；公共主開(kāi)關(guān)S₀斬波,A相經(jīng)S₁、D₀自然續(xù)流，相電流i_A沿圖9(b)所示路徑流動(dòng)；S₀、S₁關(guān)斷，A相經(jīng)D₀、D₁續(xù)流，進(jìn)一步減小磁化電流，向電容C回饋電能，相電流i_A沿圖9(c)所示路徑流動(dòng)。需要重點(diǎn)說(shuō)明的是，就本電路而言，當(dāng)S₀導(dǎo)通、S₁斷開(kāi)時(shí)，如果相繞組能量沒(méi)有耗盡，相電流將經(jīng)過(guò)D₁續(xù)流，這不利于換相，在設(shè)計(jì)時(shí)要給予考慮。

　　四相五管(n+1)式SR電動(dòng)機(jī)功率變換器主電路拓?fù)浞治觯涸趫D9(a)所示的模式下，直流電源給A相供電，相應(yīng)的等式為(8)式；在圖9(b)所示的模式下，相應(yīng)的等式為(9)式；在圖9(c)所示的模式下，相應(yīng)的等式為(10)式。
　　

　　
1.5 四相五管帶電容存儲(chǔ)型功率變換器
　　四相五管帶電容存儲(chǔ)型SR電動(dòng)機(jī)功率變換器主電路拓?fù)淙鐖D10所示。以A相為例說(shuō)明電路的工作情況。S₁開(kāi)通，A繞組通電建立磁鏈，相電流i_A沿圖11(a)所示路徑流動(dòng)；S₁關(guān)斷且S₀不開(kāi)通，A相繞組經(jīng)過(guò)C₀續(xù)流，且將繞組的磁能以電能的形式儲(chǔ)存在電容器C₀中，相電流i_A沿圖11(b)所示路徑流動(dòng)；當(dāng)電容C₀的電壓高于電源電壓時(shí)，開(kāi)通開(kāi)關(guān)S₀，通過(guò)電感L0實(shí)現(xiàn)二次饋電，沿圖11(c)所示路徑流動(dòng)。

　　四相五管帶電容存儲(chǔ)型SR電動(dòng)機(jī)功率變換器主電路拓?fù)浞治?在圖11(a)所示的模式下，相應(yīng)的等式為(11)式；在圖11(b)所示的模式下，相應(yīng)的等式為(12)式；在圖11(c)所示的模式下，相應(yīng)的等式為(13)式。
　　
2 SR功率變換器拓?fù)涞膶?duì)比分析
　　在各電路工作原理分析的基礎(chǔ)上，對(duì)上述電路的一些性能進(jìn)行對(duì)比分析，以供使用者參考，具體見(jiàn)表1。

3 功率變換器供電電路仿真
　　功率變換器向SR電動(dòng)機(jī)提供運(yùn)轉(zhuǎn)所需的能量，由蓄電池或交流整流后得到的直流電供電。下面給出兩種整流電路的仿真模型及波形，分別如圖12、圖13所示。