12/8极开关磁阻电动机调速系统的仿真分析与设计

摘要

开关磁阻电机(SwitchedReluctanceMotor)是电机技术与现代电力电子技术、微机控制技术相结合的产物，既具有结构简单坚固、成本低、容错能力强，耐高温等优点，又在高度发展的电力电子和微机控制技术的支持下获得了良好的可控性能。因此，开关磁阻电机在驱动调速领域得到了广泛的应用。 论文首先介绍了开关磁阻电机(SRM)的国内外发展现状，论述了开关磁阻电机调速系统的基本构成及其特点，详细的讨论了开关磁阻电机的工作原理。并以12/8极3KWSRM为研究对象，经过多次实验测试，利用最小二乘法对实验数据进行曲线拟合，得出了一种新型的相电感数学模型，在SIMULINK环境下利用此相电感模型进行SRM的系统仿真，通过仿真波形与实测波形的对比，证实了此相电感数学模型的可行性和正确性。该文的控制器以TI公司的TMS320F2407为主控单元，充分利用其高速运算能力和面向电机控制的高效控制能力。设计了相应的外围硬件电路，并具有过电流、过电压保护的功能。采用角度控制与PWM控制相结合的方式，利用PID进行数字调节。所需逻辑运算采用了方便快捷的CPLD，使得控制电路简单、安全可靠。针对功率变换器主电路对驱动电路的要求，灵活地运用了IR公司的IR2113，使功率管的驱动部分变得更加简单、经济、控制更加灵活。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灵活性。

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1开关磁阻电动机的发展概况

1.2开关磁阻电机调速系统概述

1.2.1开关磁阻电动机调速系统基本构成

1.2.2开关磁阻电动机调速系统的特点

1.2.3开关磁阻电动机调速系统的研究方向

1.3本论文主要研究内容

第2章开关磁阻电机的基本结构与工作原理

2.1开关磁阻电机的基本结构

2.2开关磁阻电机的基本工作原理

2.3开关磁阻电机的数学模型

2.3.1 SR电动机的基本方程式

2.3.2 SRM数学模型的求解方法

2.4开关磁阻电动机工作的基本分析

2.4.1开关磁阻电动机绕组线性电感模型

2.4.2开关磁阻电动机磁链分析

2.4.3电磁转矩的分析

2.4.4绕组电流分析

2.4.5转速的控制

2.5本章小结

第3章12/8极开关磁阻电动机建模与仿真

3.1引言

3.2 SRM的非线性模型

3.2.1 SRM电感非线性模型

3.3 MATLAB环境下的SRM动态仿真

3.4动态仿真结果与实验结果的比较

3.5本章小结

第4章控制系统硬件设计与实现

4.1开关磁阻电机的控制方式

4.1.1开关磁阻电机的主要控制方式

4.1.2各控制方式的特点

4.2 TMS320F2407数字信号处理器介绍

4.3基于TMS320F2407的控制系统硬件设计与实现

4.3.1位置传感器输入电路

4.3.2功率驱动电路

4.3.3选用IGBT的驱动原则

4.3.4 IR211 3驱动芯片简介

4.3.5电流的检测与保护电路

4.3.6电压检测与保护电路

4.3.7 CPLD/FPGA概要

4.3.8显示电路

4.4本章小结

第5章系统软件设计及实现

5.1系统资源配置概述

5.1.1通用定时器

5.1.2 PWM单元

5.2主程序介绍

5.2.1初始化程序

5.2.2起动子程序

5.2.3测速子程序

5.2.4相通断角计算子程序

5.2.5电流斩波限幅子程序

5.3中断服务子程序

5.3.1捕获中断子程序

5.3.2通用定时器3的周期中断子程序

5.4显示模块软件设计

5.5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