基于DSP的开关磁阻电动机控制系统的研究

摘要

开关磁阻电机以其结构简单、成本低廉、在较宽的调速范围内均具有高效率等诸多优点，成为普通交流传动系统和直流传动系统强有力的竞争者。但开关磁阻电机严重的非线性以及变参数特性增加了它的控制难度，传统的线性控制方法往往难以取得令人满意的效果。因此，对于开关磁阻电机调速系统智能控制策略的研究一直是近年来开关磁阻电机研究领域的热点之一。 本文在深入分析国内外开关磁阻电机及其调速系统资料的基础上，针对开关磁阻电动机的电感、绕组电流和转矩在不同阶段的变化情况，在高速采用了角度位置控制，低速采用电流斩波的控制方法；同时将模糊逻辑控制应用于开关磁阻电机调速系统。 文中首先介绍了开关磁阻电机（Switched Reluctance Motor，简称SRM）的国内外发展现状，论述了开关磁阻电机调速系统（SRD）的基本构成及其特点。以8/6极0.75kW SRM为研究对象，通过对常用控制方法的比较，提出了一种简单实用控制器的设计方案。该控制器以TI公司的TMS320F2812为主控单元，由于DSP集成了丰富的外设资源可大大减少控制系统外围电路所需的元器件，简化了系统设计，提高了系统的可靠性。功率变换器的设计遵循结构匹配、效率高、控制方便的原则，在比较了多种功率变换器的结构优缺点的基础上，采用了一种主开关器件最少的方案，使得设计成本低、控制简单、安全可靠。系统控制软件采用模块化编程的方法，增强了程序的可读性和易操作性。 实验结果表明本系统设计合理，在控制器、功率电路和软件的支持下，电机能可靠稳定的运行，达到了设计的要求。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1开关磁阻电机的发展概况

1.1.1国内外研究历史

1.1.2国内外技术研究现状

1.1.3开关磁阻电机的主要研究方向

1.2开关磁阻电动机调速系统控制策略发展概况

1.2.1经典PI控制

1.2.2模糊控制

1.3本课题主要研究内容

1.3.1研究目的及意义

1.3.2本文的主要内容

第2章开关磁阻电动机的基本理论

2.1开关磁阻电机的结构

2.2开关磁阻电动机的工作原理

2.3开关磁阻电机的基本方程和运行特性

2.3.1开关磁阻电机的基本方程

2.3.2运行特性

2.4开关磁阻电动机的线性分析

2.4.1开关磁阻电机相电感的线性化

2.4.2基于线性模型的开关磁阻电机相绕组磁链分析

2.4.3基于线性模型的开关磁阻电机相绕组电流分析

2.5本章小结

第3章基于模糊控制的开关磁阻电动机控制系统的工作原理

3.1开关磁阻电机主要的几种控制方式

3.1.1角度位置控制

3.1.2电流斩波方式(CCC)

3.1.3电压斩波PWM控制方式

3.1.4组合控制

3.2模糊控制系统的原理及模糊PI控制器的设计

3.2.1模糊控制系统的原理

3.2.2模糊PI控制器的设计

3.3开关磁阻电动机电机调速系统的仿真研究

3.3.1仿真软件MATLAB／Simulink简介

3.3.2模糊控制器的设计过程

3.3.3基于模糊控制策略的开关磁阻电机调速系统模型的建立

3.4本章小结

第4章开关磁阻电动机调速系统设计

4.1 TMS320F2812简介

4.2开关磁阻电动机调速系统的硬件设计

4.2.1系统的总体结构

4.2.2位置传感器电路

4.2.3驱动电路

4.2.4电流反馈电路

4.2.5保护电路

4.2.6显示电路

4.3开关磁阻电动机调速系统软件设计

4.3.1主程序

4.3.2起动子程序

4.3.3电机的控制方式的选择

4.3.4.相逻辑判断子程序

4.3.5转速计算

4.3.6速度控制子程序

4.3.7 PWM中断子程序

4.3.8捕获中断子程序

4.4本章小结

第5章实验结果分析

5.1实验平台介绍

5.2实验结果分析

5.3本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢